CN107795297A - 多级连环剪切座封球 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型“多级连环剪切座封球”装置，包括：上部空心座封球、上部空心传压连杆；中部空心座封球、中部空心传压连杆；下部实心座封球；以及一组剪切销钉组成。本发明在地面投入；随油管或套管落入井下，到达井下滑套位置。在大斜度井段或水平井段的时；通过地面泵送完井液或泥浆，将“多级连环剪切座封球”推送至井下滑套位置；然后，地面打压，开启井下滑套。无需钢丝作业；无需电缆送入；无需连续油管作业；无需油管外液压控制管线作业，一趟投入“多级连环剪切座封球”连续完成开启或关闭多个滑套，节省了钻机时间。它还能替代钢丝、电缆无法到达、无法作业的大斜度井段、水平井段连续完成开启或关闭多个滑套，节省了成本。开启或关闭多个滑套结束后，油管内油气正常生产，节省了成本；下入深度和油气井流量均无限制。

Description

多级连环剪切座封球

技术领域

本发明涉及油气井完井作业；压裂作业和固井井下工具技术领域，尤其是涉及一种多级连环剪切座封球装置。

背景技术

一百多年来，完井(well completion)是在石油开采中，裸眼井钻达设计井深后，使井底和油层以一定结构连通起来的工艺，是钻井工作最后一个重要环节，又是采油工程的开端，与以后采油、注水及整个油气田的开发紧密相连。而油井完井质量的好坏直接影响到油井的生产能力和经济寿命，甚至关系到整个油田能否得到合理的开发。

在现代广泛应用的完井管柱上，为了有效分层开采，提高产量，还要安装滑套；原来的滑套需要下入钢丝井下滑套开关工具；或电缆井下滑套开关工具；或连续油管井下滑套开关工具进行开启或关闭。

因此，滑套相关配套设备得以广泛应用，而井下滑套开关工具就是开关滑套过程中广泛应用的工具之一。

目前国内外的井下滑套开关工具主要有两种形式：

第一种是通过钢丝或电缆，下入钢丝井下滑套开关工具。该作业的弊端是需要钢丝绞车和柴油机动力单元，要有地面钢丝防喷器；钢丝防喷管；钢丝防喷盒；高压软管，等等地面设备；还有井下滑套开关工具；加重杆；机械震击器或液压震击器；万向节；钢丝绳帽，增加了工作量。

第二种连续油管作业；下入连续油管井下液压滑套开关工具。该作业的弊端是需要连续油管；柴油机动力单元，要有地面鹅颈动力单元；连续油管防喷器；地面泵；高压软管，等等地面设备；还有井下滑套开关工具；液压脱手工具；液压震击器；加重杆；液压加速器；单流阀；连续油管接头；增加了工作量。在开启、关闭过程中，还要开泵正循环，配合连续油管上提、下压。

同时由于作业设备的提升能力限制和滑套开启的信号显示要求，滑套开启和关闭有时会存在困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多级连环剪切座封球装置，一次投入，能够开启多级滑套，且能保证井筒的油气生产。

本发明提供的一种多级连环剪切座封球装置，包括：上部空心座封球、空心传压连杆；中部空心座封球、空心传压连杆；下部座封球；以及一组剪切销钉组成。；

上部的空心座封球包括空心座封球和空心传压连杆和销钉孔，所述装置都由可溶材料组成；

中部的空心座封球包括空心座封球和空心传压连杆和销钉孔，所述装置都由可溶金属材料制成；

下部座封球的上端有销钉孔，所述空心座封球的空心传压连杆与剪切销钉配合连接；所述装置都由可溶金属材料制成；

本发明下入油井或天然气井时，全部滑套处于开启状态。上部的空心座封球卡在第一滑套内衬套的限位部，地面加压，关闭第一滑套。

继续加压，剪切上部的空心座封球的空心传压连杆底部的销钉。中部的空心座封球下行，卡在第二滑套内衬套的限位部，地面加压，关闭第二滑套。

继续加压，剪切中部的空心座封球的空心传压连杆底部的销钉。下部座封球继续下行，到达第三滑套内衬套的限位部，地面加压，关闭第三滑套。

进一步地，所述多级连环剪切座封球采用可溶金属制成。

多级连环剪切座封球在经过2-10天，溶解在井液中，能最大程度地保证井筒的通径，且不会存在残留碎片，能有效保证油气井的洁净和通畅。

与现有的技术相比，本发明提供的一种多级连环剪切座封球装置具有以下优点：

1、随在井口投入，在油管内落入滑套，在水平井段，由泵送完井液辅助送入滑套，一趟下入，作业一趟连续完成，节省了时间；

2、无需更换井下滑套开关工具，不会对地层污染；

3、关闭滑套结束后，油管内保持原通径，方便了以后的修井作业。

4、无需额外的大量地面设备，节省了成本；

5、下入深度和油气井流量均无限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明刚下入井前(也是下入第一滑套中)时的结构示意图；

图2为本发明中开启第一滑套后(留在第一滑套中)的结构示意图；

图3为本发明下入第二滑套时的结构示意图；

图4为本发明内开启第二滑套后(留在第二滑套中)的结构示意图；

图5为本发明下入第三滑套后(留在第三滑套中)的结构示意图；

图6为本发明的剪切销钉(留在第一滑套中)，及液压打开第一滑套后，剪切销钉被剪断后，残留在第一滑套中销钉结构示意图

图7为本发明的剪切销钉(留在第二滑套中)；及液压打开第二滑套后，剪切销钉被剪断后，残留在第二滑套中销钉结构示意图

附图标记：

1-上部空心座封球； 2-中部空心座封球；

3-下部实心座封球； 4-上部剪切销钉；

5-下部剪切销钉；

11-上部空心传压连杆； 21-下部空心传压连杆

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明刚下入井中多级连环剪切座封球时的结构示意图；图2为本发明中多级连环剪切座封球液压打开第一滑套后，剪切销钉后(留在第一滑套中)的结构示意图；图3为本发明中多级连环剪切座封球下入第二滑套时的结构示意图；图4为本发明多级连环剪切座封球液压打开第二滑套后，剪切销钉后(留在第二滑套中)的结构示意图；图5为本发明中内多级连环剪切座封球下入第三滑套后(留在第三滑套中)的结构示意图。

如图1所示，本发明提供了一种新型“多级连环剪切座封球”装置，包括：上部空心座封球、上部空心传压连杆；中部空心座封球、中部空心传压连杆；下部实心座封球；以及一组剪切销钉组成。

上部空心座封球1、空心传压连杆11的下端安装有下接头12，空心传压连杆11的下部侧壁开设有镙纹孔13，所述镙纹孔13与剪切销钉4紧密配合；镙纹孔13与中部空心座封球2、中部空心传压连杆21的上端安装有上接头22；中部空心传压连杆21的上部侧壁开设有镙纹孔23，所述镙纹孔13与剪切销钉4紧密配合，共同连接上部空心座封球1、空心传压连杆11和中部空心座封球2、中部空心传压连杆21。

所述上部空心座封球1，与井下第一滑套滑套可紧密契合；地面加压打开井下第一滑套。

所述中部空心座封球2，与井下第二滑套滑套可紧密契合；地面加压打开井下第二滑套。

所述下部实心座封球3，与井下第三滑套滑套可紧密契合；地面加压打开井下第三滑套。

本实施例中，本发明下入油井或天然气井时，上部空心座封球1卡在第一滑套内衬套中，开启第一滑套的循环孔，保证本发明最初下入油井或天然气井时，第一滑套的循环孔处于封堵状态。继续加压，剪切断上部剪切销钉4后，中部空心座封球和下部实心座封球继续下入第二滑套中。中部空心座封球2卡在第二滑套内衬套中，继续加压，开启第二滑套的循环孔，保证本发明最初下入油井或天然气井时，第二滑套的循环孔处于封堵状态。

继续加压，剪切断下部剪切销钉5后，下部实心座封球3继续下入第三滑套中。

与现有的技术相比，本发明提供的一种新型打开井下滑套装置具有以下优点：

1、地面投入；连续完成，节省了时间；

2、无需钢丝地面设备、无需钢丝井下工具；无需钢丝井下作业，不会对地层污染；

3、无需电缆地面设备、无需电缆井下工具；无需电缆井下作业，不会对地层污染；

4、无需连续油管地面设备、无需连续油管井下工具；无需连续油管井下作业，不会对地层污染；

5、无需液压控制管线的地面控制柜；无需油管外液压控制管线作业；

6、作业结束后，油管内保持全通径，方便了以后的修井作业，节省了成本；

7、下入数量、下入深度还可继续调整，增加级数。

8、所述多级连环剪切座封球采用可溶金属制成(剪切销钉除外)。

9、多级连环剪切座封球1，2，3在经过2-15天，溶解在井液中，能最大程度地保证井筒的全通径，通径保持与外套管的通径一致，且不会存在残留碎片，能有效保证油气井的洁净和通畅。

本发明的工作原理如下：

本实施例中，多级连环剪切座封球从地面投入；上部空心座封球、上部空心传压连杆卡住第一滑套的内衬套；地面加压；向下打开第一滑套。地面继续加压(升高地面压力)；直到剪切销钉4被剪切断；释放图3部分的中部空心球座2；图2部分的上部空心座封球1、上部空心传压连杆11及剪切断的部分剪切销钉41留在上部空心传压连杆11的螺纹孔13中。

中部空心球座2及下部实心座封球3；继续下行；中部空心球座2卡住第二滑套的内衬套；地面加压；向下打开第二滑套。地面继续加压(升高地面压力)；直到剪切销钉5被剪切断；释放图5的下部实心座封球3；图3部分的中部空心座封球2、中部空心传压连杆21及剪切断的部分剪切销钉51留在中部空心传压连杆21的螺纹孔25中。

下部实心座封球3；继续下行；卡住第三滑套的内衬套；地面加压；向下打开第二滑套。

达到打开第一滑套、第二滑套、第三滑套，开启三个不同的油藏；或三个不同的气层或水层的生产或压裂作业的目的；压裂作业结束的2-10天后，全部溶解在井液中，地层油气流入滑套。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种多级连环剪切座封球装置，其特征在于，包括：上部空心座封球、中部空心座封球、下部座封球；以及一组剪切销钉组成。

上部的空心座封球的下端安装有空心传压连杆和销钉孔，中部的空心座封球的下端安装有空心传压连杆和销钉孔，下部座封球的上端有销钉孔，所述空心座封球的空心传压连杆与剪切销钉配合连接。

所述上部的空心座封球包括空心座封球和空心传压连杆和销钉孔，所述装置都由可溶材料组成；

所述中部的空心座封球包括空心座封球和空心传压连杆和销钉孔，所述装置都由可溶金属材料制成。

2.根据权利要求1所述的多级连环剪切座封球装置，其特征在于，所述上部的空心座封球采用可溶金属制成。

3.根据权利要求1或2所述的多级连环剪切座封球装置，其特征在于，所述可溶球包括多个外径从大到小的空心球组成的结构。

4.根据权利要求3所述的多级连环剪切座封球装置，其特征在于，所述上部的空心座封球外径；大于所述中部的空心座封球外径；所述中部的空心座封球大于下部座封球外径。

5.根据权利要求4所述的多级连环剪切座封球装置，其特征在于，所述空心传压连杆与所述剪切销钉相配合的螺纹。

6.根据权利要求5所述的多级连环剪切座封球装置，其特征在于，所述下部座封球上部连杆为实心。

7.根据权利要求6所述的多级连环剪切座封球装置，其特征在于，所述下部座封球上部连杆与所述剪切销钉相配合的螺纹。

8.根据权利要求1所述的多级连环剪切座封球装置，其特征在于，所述空心传压连杆为圆环状；下端有内台阶；加工带螺纹的销钉孔。

9.根据权利要求1所述的多级连环剪切座封球装置，其特征在于，所述下端有内台阶内侧周向设置有限位台阶。