CN114718473A - 可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱及其作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱及其作业方法，井控部分包括带阀瓣的安全阀、上水力锚和环空封隔器，防冲蚀部分包括上密封筒、空心插管和下密封筒，深度反洗井部分包括深度洗井阀、洗井压差破裂盘、洗井出水口和油管内插入密封，分层压裂部分包括Y344封隔器、投球喷砂滑套、常开型喷砂滑套、下水力锚和单流阀球座。利用本发明能够一趟管柱即实现压裂和自喷生产，可大幅降低施工成本；本发明通过使用特殊的安全阀保护机构，防止因安全阀阀瓣在压裂过程被冲蚀破坏而出现的井喷事故，本发明采用深度反洗井装置实现整趟管柱的反洗井，最大限度地减少管柱砂卡风险。

Description

可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱及其作业 方法

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，更具体地说涉及一种可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱及其作业方法。

背景技术

对于低渗非疏松油藏，压裂是较常用的增产方式，压裂后大多不出砂，对于地层压力系数较高的井，压裂后支撑剂嵌入地层，大幅提高地层渗透率，压裂后自喷井生产是这类井经常选择的增产方式。

常规的压裂管柱仅可以实施压裂，压裂后将压裂管柱提出再下生产管柱，即压裂管柱和生产管柱分两趟管柱进行。对于压裂生产工艺，为防止井喷，生产管柱连接安全阀和具有锁定结构的可密封油套环空的封隔器，由于安全阀内径小于油管内径，在管柱中属于缩径，在大排量压裂施工过程中，缩径部分将受到压裂液的强烈冲蚀，压裂液里砂比浓度较高，最高可达到50％，在高砂比的压裂液冲蚀下，安全阀的阀瓣受到严重的损伤和破坏，失去与阀座的密封，后期生产时如发生井喷，会因安全阀密封失效导致井控失败，酿成事故。另一方面压裂生产管柱在封隔器上方有反洗阀，当管柱遇到砂卡时，可反洗井，而现有管柱的反洗阀仅能洗管柱最上端封隔器以上的管柱，无法冲洗下面的管柱，尤其是分层封隔器与喷砂器之间的砂子无法冲洗，而各层封隔器的外径为整趟管柱外径最大处，该部位最容易积砂和砂卡，如无法冲洗，则管柱容易被砂卡，且一旦砂卡，仅靠反洗井解卡的成功率将较低。

鉴于上述问题，迫切需要一种在压裂过程中可以防止安全阀被冲蚀，且管柱遇卡时可以深入反洗井，将管柱外侧全部冲洗的压裂生产管柱。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，现有的压裂防砂一体化管柱存在安全阀易被冲蚀、管柱遇卡时无法深入反洗井、无法对管柱外侧进行全部冲洗的问题，提供了一种可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱及其作业方法，利用本发明能够一趟管柱即实现压裂和自喷生产，可大幅降低施工成本；本发明通过使用特殊的安全阀保护机构，防止因安全阀阀瓣在压裂过程被冲蚀破坏而出现的井喷事故，本发明采用深度反洗井装置实现整趟管柱的反洗井，最大限度地减少管柱砂卡风险。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱，包括井控部分、防冲蚀部分、深度反洗井部分和分层压裂部分，所述井控部分包括带阀瓣的安全阀、上水力锚和环空封隔器，所述防冲蚀部分包括上密封筒、空心插管和下密封筒，所述深度反洗井部分包括深度洗井阀、洗井压差破裂盘、洗井出水口和油管内插入密封，所述分层压裂部分包括Y344封隔器、投球喷砂滑套、常开型喷砂滑套、下水力锚和单流阀球座；

所述带阀瓣的安全阀的上方与所述上密封筒相连，所述带阀瓣的安全阀的下方与所述下密封筒相连，在所述上密封筒的内壁上形成一空心插管限位台阶，所述空心插管自上而下插入所述上密封筒、所述带阀瓣的安全阀和所述下密封筒内，所述空心插管的外壁上部形成一限位缩径段，利用限位缩径段和空心插管限位台阶实现空心插管在插入上密封筒的位置限定，即空心插管相对于上密封筒无法向下移动，只能向上移动，所述上水力锚和所述深度洗井阀由上至下依次安装在所述下密封筒上，在所述深度洗井阀的上部外壁上形成一洗井通孔，在所述洗井通孔处安装所述洗井压差破裂盘，所述深度洗井阀的尾端形成大尺寸连接螺纹和小尺寸连接螺纹，小尺寸连接螺纹位于大尺寸连接螺纹的内侧，所述大尺寸连接螺纹通过油管串与所述环空封隔器相连，在环空封隔器下方的所述油管串上形成所述洗井出水口，所述小尺寸连接螺纹通过小油管与所述油管内插入密封相连，在油管内插入密封下方的所述油管串与套管之间的环空内由上至下均匀设置所述Y344封隔器，将上述环空分为多个压裂层，在位于最下方压裂层的油管串上安装所述常开型喷砂滑套，位于常开型喷砂滑套上方的层位内均安装所述投球喷砂滑套，在常开型喷砂滑套下方的所述油管串上由上至下依次设置所述下水力锚和所述单流阀球座。

在所述空心插管的首端和尾端的外壁上均设置有O型圈，以实现空心插管与上密封筒和下密封筒配合密封。

在所述油管内插入密封的外侧设置有密封模块，通过密封模块使得油管内插入密封和油管串内壁配合实现密封。

随着压裂层层数的增加，所述投球喷砂滑套的数量对应增加，由上至下设置的投球喷砂滑套的内径依次缩小。

所述单流阀球座由球座和可溶球组成。

可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱的作业方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将压裂防砂一体化工艺管柱下入井下，通过旋转下压的方式坐封环空封隔器，并进行上环空打压验封；

步骤2，将可溶球投入压裂防砂一体化工艺管柱内，可溶球落至单流阀球座上，进而将多个压裂层封隔；

步骤3，通过常开型喷砂滑套对位于最下层的压裂层进行加砂压裂，压裂时由于油管串内的压力高于套管内的压力，此时，各个Y344封隔器均处于坐封状态，进而实现了目的层压裂，而其它层不压裂；

步骤4，向压裂防砂一体化工艺管柱内投球，球落至投球喷砂滑套内，向压裂防砂一体化工艺管柱内打液压，开启投球滑套式喷砂器；

步骤5，对位于最下层上方的压裂层进行喷砂压裂，压裂时由于油管串内的压力高于套管内的压力，此时，各个Y344封隔器仍起到分层的作用，重复步骤4-5，直至所有压裂层均进行完喷砂压裂为止；

步骤6，压井打捞带阀瓣的安全阀内保护套，进行放喷，自喷生产；

步骤7，自喷生产结束后，向位于环空封隔器以上的环空内打液压，打开深度反洗阀的洗井压差破裂盘，此时，由于油管串内压力不再远大于套管压力，Y344封隔器处于解封状态，不再密封油管串与套管之间的环空，进行深度反洗井作业，反洗井作业完毕后起出压裂防砂一体化工艺管柱；

步骤8，下完井管柱和电潜泵生产管柱。

本发明的有益效果为：利用本发明能够一趟管柱即实现压裂和自喷生产，可大幅降低施工成本；本发明通过使用特殊的安全阀保护机构，防止因安全阀阀瓣在压裂过程被冲蚀破坏而出现的井喷事故，本发明采用深度反洗井装置实现整趟管柱的反洗井，最大限度地减少管柱砂卡风险。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明深度反洗井的原理结构示意图；

图中：1为井口；2为油管串；3为上密封筒；4为空心插管；5为带阀瓣的安全阀；6为下密封筒；7为上水力锚；8为深度洗井阀；9为洗井压差破裂盘；10为环空封隔器；11为洗井出水口；12为油管内插入密封；13为Y344封隔器；14为投球喷砂滑套；15为压裂形成裂缝；16为常开型喷砂滑套；17为下水力锚；18为单流阀球座；19为套管。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱，包括井控部分、防冲蚀部分、深度反洗井部分和分层压裂部分，井控部分包括带阀瓣的安全阀5、上水力锚7和环空封隔器10，防冲蚀部分包括上密封筒3、空心插管4和下密封筒6，深度反洗井部分包括深度洗井阀8、洗井压差破裂盘9、洗井出水口11和油管内插入密封12，分层压裂部分包括Y344封隔器13、投球喷砂滑套14、常开型喷砂滑套16、下水力锚17和单流阀球座18；

带阀瓣的安全阀5的上方与上密封筒3相连，带阀瓣的安全阀5的下方与下密封筒6相连，在上密封筒3的内壁上形成一空心插管限位台阶，空心插管4自上而下插入上密封筒3、带阀瓣的安全阀5和下密封筒6内，空心插管4的外壁上部形成一限位缩径段，利用限位缩径段和空心插管限位台阶实现空心插管4在插入上密封筒3的位置限定，即空心插管4相对于上密封筒3无法向下移动，只能向上移动，由于压裂过程中是向地层注入液体，因此空心插管4在压裂过程被上密封筒3限位，不会向下移动，同时由于与上密封筒3和下密封筒6密封，防止压裂液进入带阀瓣的安全阀5内部，从而不会对带阀瓣的安全阀5造成冲蚀和破坏；

上水力锚7和深度洗井阀8由上至下依次安装在下密封筒6上，在深度洗井阀8的上部外壁上形成一洗井通孔，在洗井通孔处安装洗井压差破裂盘9，深度洗井阀8的尾端形成大尺寸连接螺纹和小尺寸连接螺纹，小尺寸连接螺纹位于大尺寸连接螺纹的内侧，大尺寸连接螺纹通过油管串2与环空封隔器10相连，在环空封隔器10下方的油管串2上形成洗井出水口11，小尺寸连接螺纹通过小油管与油管内插入密封12相连，当需要反洗井时，先环空憋压，将洗井压差破裂盘9击碎，洗井液从洗井压差破裂盘9处进入环空封隔器10和油管内插入密封12之间的环空，最终从洗井阀出水孔11内流出，冲洗环空封隔器10下面的井筒，深度反洗井原理如图2所示，深度洗井阀8和油管内插入密封12的内部均为通孔，便于为压裂和生产提供注入和产出的通道；

在油管内插入密封12下方的油管串2与套管19之间的环空内由上至下均匀设置Y344封隔器13，将上述环空分为多个压裂层，在位于最下方压裂层的油管串2上安装常开型喷砂滑套16，常开型喷砂滑套16作为最下方压裂层的喷砂滑套，可以直接进行压裂施工，位于常开型喷砂滑套16上方的层位内均安装投球喷砂滑套14，在常开型喷砂滑套16下方的油管串2上由上至下依次设置下水力锚17和单流阀球座18。

该管柱工艺在压力施工后需要进行自喷生产，生产过程中，如出现井喷事故时，带阀瓣安全阀5可密封油管串2内压力，环空安全阀10可以密封油套环空间的压力，最终防止井中液体涌出井筒，保障安全生产，上水力锚7与环空封隔器10连接使用，目的是为了防止当环空封隔器10下方有压力时，油管串2被上顶导致环空封隔器10被误解封，造成井控失效。

在空心插管4的首端和尾端的外壁上均设置有O型圈，以实现空心插4管与上密封筒3和下密封筒6配合密封。

在油管内插入密封12的外侧设置有密封模块，通过密封模块使得油管内插入密封12和油管串2内壁配合实现密封。

随着压裂层层数的增加，投球喷砂滑套14的数量对应增加，由上至下设置的投球喷砂滑套14的内径依次缩小，投球喷砂滑套14在投球前，喷砂孔被滑套挡住，当投球后打压剪断剪钉，喷砂孔露出，可以进行该层的压裂施工；如果压裂层数增多，则每层的投球喷砂滑套14的内径从上向下依次减少，便于后期的多次投球，除最下方压裂层压裂，其它层均为投一次球，压裂一层，再投上一层的球，再压裂上层，以此类推。

单流阀球座18由球座和可溶球组成，单流阀球座18将整个管柱进行封堵，当压裂时防止压裂液从管柱底部漏出，生产时产液可以推开可溶球进入管柱直至井口，当可溶球溶解以后，生产通道更加畅通。

可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱的作业方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将压裂防砂一体化工艺管柱下入井下，通过旋转下压的方式坐封环空封隔器10，并进行上环空打压验封；

步骤2，将可溶球投入压裂防砂一体化工艺管柱内，可溶球落至单流阀球座18上，进而将多个压裂层封隔；

步骤3，通过常开型喷砂滑套16对位于最下层的压裂层进行加砂压裂，压裂时由于油管串2内的压力高于套管19内的压力，此时，各个Y344封隔器13均处于坐封状态，进而实现了目的层压裂，而其它层不压裂；

步骤4，向压裂防砂一体化工艺管柱内投球，球落至投球喷砂滑套14内，向压裂防砂一体化工艺管柱内打液压，开启投球滑套式喷砂器；

步骤5，对位于最下层上方的压裂层进行喷砂压裂，压裂时由于油管串2内的压力高于套管19内的压力，此时，各个Y344封隔器13仍起到分层的作用，重复步骤4-5，直至所有压裂层均进行完喷砂压裂为止；

步骤6，压井打捞带阀瓣的安全阀5内保护套，进行放喷，自喷生产；

步骤7，自喷生产结束后，向位于环空封隔器10以上的环空内打液压，打开深度反洗阀8的洗井压差破裂盘9，此时，由于油管串2内压力不再远大于套管19压力，Y344封隔器13处于解封状态，不再密封油管串2与套管19之间的环空，进行深度反洗井作业，反洗井作业完毕后起出压裂防砂一体化工艺管柱；

步骤8，下完井管柱和电潜泵生产管柱。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱，其特征在于：包括井控部分、防冲蚀部分、深度反洗井部分和分层压裂部分，所述井控部分包括带阀瓣的安全阀、上水力锚和环空封隔器，所述防冲蚀部分包括上密封筒、空心插管和下密封筒，所述深度反洗井部分包括深度洗井阀、洗井压差破裂盘、洗井出水口和油管内插入密封，所述分层压裂部分包括Y344封隔器、投球喷砂滑套、常开型喷砂滑套、下水力锚和单流阀球座；

所述带阀瓣的安全阀的上方与所述上密封筒相连，所述带阀瓣的安全阀的下方与所述下密封筒相连，在所述上密封筒的内壁上形成一空心插管限位台阶，所述空心插管自上而下插入所述上密封筒、所述带阀瓣的安全阀和所述下密封筒内，所述空心插管的外壁上部形成一限位缩径段，利用限位缩径段和空心插管限位台阶实现空心插管在插入上密封筒的位置限定，所述上水力锚和所述深度洗井阀由上至下依次安装在所述下密封筒上，在所述深度洗井阀的上部外壁上形成一洗井通孔，在所述洗井通孔处安装所述洗井压差破裂盘，所述深度洗井阀的尾端形成大尺寸连接螺纹和小尺寸连接螺纹，小尺寸连接螺纹位于大尺寸连接螺纹的内侧，所述大尺寸连接螺纹通过油管串与所述环空封隔器相连，在环空封隔器下方的所述油管串上形成所述洗井出水口，所述小尺寸连接螺纹通过小油管与所述油管内插入密封相连，在油管内插入密封下方的所述油管串与套管之间的环空内由上至下均匀设置所述Y344封隔器，将上述环空分为多个压裂层，在位于最下方压裂层的油管串上安装所述常开型喷砂滑套，位于常开型喷砂滑套上方的层位内均安装所述投球喷砂滑套，在常开型喷砂滑套下方的所述油管串上由上至下依次设置所述下水力锚和所述单流阀球座。

2.根据权利要求1所述的可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱，其特征在于：在所述空心插管的首端和尾端的外壁上均设置有O型圈，以实现空心插管与上密封筒和下密封筒配合密封。

3.根据权利要求1所述的可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱，其特征在于：在所述油管内插入密封的外侧设置有密封模块，通过密封模块使得油管内插入密封和油管串内壁配合实现密封。

4.根据权利要求1所述的可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱，其特征在于：随着压裂层层数的增加，所述投球喷砂滑套的数量对应增加，由上至下设置的投球喷砂滑套的内径依次缩小。

5.根据权利要求1所述的可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱，其特征在于：所述单流阀球座由球座和可溶球组成。

6.如权利要求1-5任一所述的可防冲蚀和深度反洗井的压裂防砂一体化工艺管柱的作业方法，其特征在于：按照下述步骤进行：

步骤1，将压裂防砂一体化工艺管柱下入井下，通过旋转下压的方式坐封环空封隔器，并进行上环空打压验封；

步骤2，将可溶球投入压裂防砂一体化工艺管柱内，可溶球落至单流阀球座上，进而将多个压裂层封隔；

步骤3，通过常开型喷砂滑套对位于最下层的压裂层进行加砂压裂，压裂时由于油管串内的压力高于套管内的压力，此时，各个Y344封隔器均处于坐封状态，进而实现了目的层压裂，而其它层不压裂；

步骤4，向压裂防砂一体化工艺管柱内投球，球落至投球喷砂滑套内，向压裂防砂一体化工艺管柱内打液压，开启投球滑套式喷砂器；

步骤5，对位于最下层上方的压裂层进行喷砂压裂，压裂时由于油管串内的压力高于套管内的压力，此时，各个Y344封隔器仍起到分层的作用，重复步骤4-5，直至所有压裂层均进行完喷砂压裂为止；

步骤6，压井打捞带阀瓣的安全阀内保护套，进行放喷，自喷生产；

步骤7，自喷生产结束后，向位于环空封隔器以上的环空内打液压，打开深度反洗阀的洗井压差破裂盘，此时，由于油管串内压力不再远大于套管压力，Y344封隔器处于解封状态，不再密封油管串与套管之间的环空，进行深度反洗井作业，反洗井作业完毕后起出压裂防砂一体化工艺管柱；

步骤8，下完井管柱和电潜泵生产管柱。

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