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CN110847875B - 一种短时节流管柱及短时节流方法 - Google Patents

一种短时节流管柱及短时节流方法 Download PDF

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Abstract

本发明的公开了一种短时节流管柱及短时节流方法，包括管柱，管柱内连接有球座，球座下方的管柱上连接有喷砂器，球座上方的管柱外连接有上封隔器，喷砂器下方的管柱外连接有下封隔器，球座内放有可溶球，可溶球上开有若干通孔，所述若干通孔的中心线均相交于可溶球球心。通过可溶球的通孔，在可溶球与球座之间实现金属密封时，仍保留一定的过液通道，使得可以在小排量下形成足够的节流压差，来让上封隔器坐封，等到加大排量后可溶球溶解，球座自身收缩的通径就可提供足够的节流压差来坐封上封隔器，实现小排量坐封上封隔器，大排量泵注压裂。

Description

一种短时节流管柱及短时节流方法
技术领域
本发明涉及油气井分层压裂领域，特别涉及一种短时节流管柱及短时节流方法。
背景技术
在油气井分层压裂施工时，在压裂前通常需油管内泵注液体，通过管柱内工具最小过液通道产生的节流压差坐封封隔器，而工具最小过流通道的大小直接关乎封隔器的坐封排量以及允许的施工排量。过流通道越小，封隔器坐封排量越小，同时所允许的施工排量也相应减小。过流通道越大，封隔器坐封排量越大，同时所允许的施工排量也相应增大。封隔器坐封排量过大时，坐封瞬间的压力突升，对压裂设备及工具均会产生损害。
发明内容
本发明的目的是提供一种短时节流管柱及短时节流方法，以实现小排量坐封和大排量压裂。
本发明的发明目的是通过以下技术手段实现的，一种短时节流管柱，包括管柱，管柱内连接有球座，球座下方的管柱上连接有喷砂器，球座上方的管柱外连接有上封隔器，喷砂器下方的管柱外连接有下封隔器，球座内放有可溶球，可溶球上开有若干通孔，所述若干通孔的中心线均相交于可溶球球心。
进一步的，所述上封隔器为依靠节流压差启动的扩张式封隔器。
进一步的，所述下封隔器为机械坐封的压缩式封隔器。
进一步的，所述可溶球直径大于球座的通径，可溶球上各通孔等效过液面之和小于球座等效过液面。
进一步的，所述通孔沿空间直角坐标系的xyz轴均匀分布，空间直角坐标系以可溶球的球心为原点，各坐标平面的通孔数量相等且均不少于一个。
一种短时节流管柱的短时节流方法，包括以下步骤：
第一步，可溶球投入，将下封隔器机械坐封，之后将可溶球投入油管内，通过地面上的前置液泵送可溶球坐落于球座内，此时可溶球与球座之间形成金属密封，此时通孔使得可溶球坐封后仍保留一定的过液通道，使得在较小排量下达到上封隔器；
第二步，上封隔器坐封，注入前置液，因可溶球的通孔处过液面收缩，注入的前置液在可溶球处产生节流压差，当节流压差到达一定值时，上封隔器坐封；
第三步，提升排量和加砂压裂，开始提升前置液排量和加砂压裂，在前置液溶解和加砂压裂冲蚀的双重作用下，可溶球快速溶解，可溶球节流作用失效，但此时前置液排量已经提升，由球座处收缩的通径来形成足够的节流压差，使上封隔器继续保持坐封状态，砂从喷砂器中喷出，最终实现了小排量下坐封和大排量下压裂施工。
本发明的有益效果在于：1、通过可溶球的通孔，在可溶球与球座之间实现金属密封时，仍保留一定的过液通道，使得可以在小排量下形成足够的节流压差，来让上封隔器坐封，等到加大排量后可溶球溶解，球座自身收缩的通径就可提供足够的节流压差来坐封上封隔器，实现小排量坐封上封隔器，大排量泵注压裂。
2、坐封时排量小，降低了设备和液体损耗，同时小排量下坐封封隔器更安全，降低了人员及设备的损伤风险。
附图说明
图1为可溶球结构示意图；
图2为短时节流管柱结构示意图；
图中1、可溶球；2、通孔；3、上封隔器；4、下封隔器；6、管柱；7、球座；8、喷砂器。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式
【实施例1】
如图1和图2所示，一种短时节流管柱，包括管柱6，管柱6内连接有球座7，球座7下方的管柱6上连接有喷砂器8，球座7上方的管柱6外连接有上封隔器3，喷砂器8下方的管柱6外连接有下封隔器4，球座7内放有可溶球1，可溶球1上开有若干通孔2，所述若干通孔2的中心线均相交于可溶球1球心。
管柱6内连接有容纳可溶球1的球座7，并且球座7内的通径的直径小于管柱的内径，管柱6从上至下依次是上封隔器3、球座7、喷砂器8和下封隔器4，喷砂器,8作为连通管柱6与管柱6环空的通道，不会产生节流作用。
可溶球1从井口投入后坐落在球座7内，使得可溶球1与球座7之间形成金属密封。液体从管柱6上方流下，经可溶球1上的通孔2流入球座7的通径内，然后继续向下流。
所述上封隔器3为依靠节流压差启动的扩张式封隔器。通过液体在经过可溶球1时过液面减小，形成的节流压差来启动，来将上封隔器3封隔。
所述下封隔器4为机械坐封的压缩式封隔器。下封隔器4为正常的机械坐封式封隔器，通过机械坐封即可。
所述可溶球1直径大于球座7的通径，可溶球1上各通孔2等效过液面之和小于球座7等效过液面。
可溶球1的直径大于球座7通径的直径，使得可溶球1不会沿球座7的通径落下，各个通孔2的过液面之和小于球座7的等效过液面，才能进一步形成节流压差
所述通孔2沿空间直角坐标系的xyz轴均匀分布，空间直角坐标系以可溶球1的球心为原点，各坐标平面的通孔2数量相等且均不少于一个。
以可溶球1的球心为原点，建立空间直角坐标系，而各个通孔2就沿空间直角坐标系的x、y、z轴分布，并且各个坐标平面的通孔2数量相等，且均不少于一个。
【实施例2】
在实施例1的基础上，如图1和图2所示，一种短时节流管柱的短时节流方法，包括以下步骤：
第一步，可溶球投入，将下封隔器4机械坐封，之后将可溶球1投入油管内，通过地面上的前置液泵送可溶球1坐落于球座7内，此时可溶球1与球座7之间形成金属密封，此时通孔2使得可溶球1坐封后仍保留一定的过液通道，使得在较小排量下达到上封隔器3；
第一步中，首先机械坐封下封隔器4，然后将可溶球1投入管柱6内，地面上的前置液泵送可溶球1坐落至球座7内，可溶球1与球座7之间形成金属密封，此时因为可溶球1上有通孔2，使得液体可以从通孔2往下流，保留有一定的过液通道。
第二步，上封隔器坐封，注入前置液，因可溶球1的通孔2处过液面收缩，注入的前置液在可溶球1处产生节流压差，当节流压差到达一定值时，上封隔器3坐封；
提升前置液的排量，因为管柱6的过液面大，而前置液流至可溶球1时，通孔2所提供的的过液面减小，使得可溶球1处产生了节流压差，随着排量提升，节流压差达到上封隔器3的设定值，上封隔器实现坐封。因为可溶球1所有通孔2的等效过液面之和小，所以不需要大排量也能提供足够的节流压差。
第三步，提升排量和加砂压裂，开始提升前置液排量和加砂压裂，在前置液溶解和加砂压裂冲蚀的双重作用下，可溶球1快速溶解，可溶球1节流作用失效，但此时前置液排量已经提升，由球座7处收缩的通径来形成足够的节流压差，使上封隔器3继续保持坐封状态，砂从喷砂器8中喷出，最终实现了小排量下坐封和大排量下压裂施工。
进一步的提升前置液排量，并加砂压裂，在前置液的溶解和加砂压裂冲蚀的双重作用下，可溶球1溶解，过液通道从小的通孔2变为更大的球座7的通径，但因球座7的通径仍然小于管柱6的内径，在球座7处仍然会产生节流压差，虽然过液通道变大，但排量也增加了，球座7处产生的节流压差仍然保持上封隔器3的坐封。而砂则从喷砂器8中流出。
最终，因为可溶球1提供的最小的过液通道，使得可以在低排量的同时产生足够的节流压差来坐封上封隔器3，随着排量提升，可溶球1溶解，管内过液通道变大，但因排量提高仍然保持一定的节流压差来坐封上封隔器3。实现了小排量坐封，大排量泵注压裂。降低了设备及液体的损耗，降低了人员及设备的损伤风险。

Claims (5)

1.一种短时节流管柱的短时节流方法，其特征在于：包括管柱（6），管柱（6）内连接有球座（7），球座（7）下方的管柱（6）上连接有喷砂器（8），球座（7）上方的管柱（6）外连接有上封隔器（3），喷砂器（8）下方的管柱（6）外连接有下封隔器（4），球座（7）内放有可溶球（1），可溶球（1）上开有若干通孔（2），所述若干通孔（2）的中心线均相交于可溶球（1）的球心；
第一步，可溶球投入，将下封隔器（4）机械坐封，之后将可溶球（1）投入油管内，通过地面上的前置液泵送可溶球（1）坐落于球座（7）内，此时可溶球（1）与球座（7）之间形成金属密封，此时通孔（2）使得可溶球（1）坐封后仍保留一定的过液通道，使得在较小排量下达到上封隔器（3）；
第二步，上封隔器坐封，注入前置液，因可溶球（1）的通孔（2）处过液面收缩，注入的前置液在可溶球（1）处产生节流压差，当节流压差到达一定值时，上封隔器（3）坐封；
第三步，提升排量和加砂压裂，开始提升前置液排量和加砂压裂，在前置液溶解和加砂压裂冲蚀的双重作用下，可溶球（1）快速溶解，可溶球（1）节流作用失效，但此时前置液排量已经提升，由球座（7）处收缩的通径来形成足够的节流压差，使上封隔器（3）继续保持坐封状态，砂从喷砂器（8）中喷出，最终实现了小排量下坐封和大排量下压裂施工。
2.根据权利要求1所述的一种短时节流管柱的短时节流方法，其特征在于：所述上封隔器（3）为依靠节流压差启动的扩张式封隔器。
3.根据权利要求1所述的一种短时节流管柱的短时节流方法，其特征在于：所述下封隔器（4）为机械坐封的压缩式封隔器。
4.根据权利要求1所述的一种短时节流管柱的短时节流方法，其特征在于：所述可溶球（1）直径大于球座（7）的通径，可溶球（1）上各通孔（2）等效过液面之和小于球座（7）等效过液面。
5.根据权利要求1所述的一种短时节流管柱的短时节流方法，其特征在于：所述通孔（2）沿空间直角坐标系的xyz轴均匀分布，空间直角坐标系以可溶球（1）的球心为原点，各坐标平面的通孔（2）数量相等且均不少于一个。
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