一種新型壓裂工具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及石油工程中水力壓裂的技術領域，特別是涉及一種新型壓裂工具，能夠在無需反復起下管柱的情況下實現(xiàn)無限級分段壓裂和隔級壓裂，進一步拓寬了開發(fā)非常規(guī)油氣的壓裂工藝和手段。
【背景技術】
[0002]水力壓裂技術是開發(fā)非常規(guī)油氣資源的重要手段，尤其是分段多級壓裂技術具有極為重要的運用。其中常用多級壓裂的方式包括投球滑套壓裂，水力噴砂壓裂，分簇射孔橋塞壓裂，每一種壓裂工具的特點如下:
[0003]投球滑套式壓裂工具能夠一趟管柱下入井底，無需再起下管柱，并作為油氣生產(chǎn)管柱。該種壓裂方式能夠最多實現(xiàn)10-15級壓裂，在水平井壓裂過程中，從井底到井口，打開滑套所用的小球，尺寸需逐級增大，并保持一定的尺寸差，小球的尺寸差決定了壓裂的分段數(shù)目具有很大局限性。另外，該種壓裂方式采用銷釘來固定滑套，投球坐封憋壓，剪斷銷釘來打開滑套，而該過程中滑套無法復位實現(xiàn)已壓裂層位密封，故而一趟管柱下的情況下無法實現(xiàn)隔級壓裂。
[0004]水力噴砂壓裂是采用連續(xù)油管下入噴砂工具和封隔器，封隔器坐封，使用井下噴嘴噴砂射孔，接著通過油管和套管同時注入壓裂液的方式來實施壓裂，封隔器解封，上提管柱，重復上述過程，進行下一級的射孔壓裂作業(yè)。該種壓裂方式更多適合于儲層比較淺部位的壓裂，在井深過大時，會由于管線中的水力摩阻過大而至使噴嘴處的壓力過低，導致壓裂效果不理想。
[0005]分簇射孔壓裂工藝在每一級壓裂過程中，下入射孔槍和橋塞聯(lián)座工具，當?shù)竭_預定封隔位置時，坐封橋塞，上提射孔槍到預定射孔位置，點火完成射孔，之后大排量注入壓裂液實施水力壓裂，之后再次取出提管柱安裝射孔槍和封隔器，入井，重復上述過程，依次完成以下各級的壓裂過程，在完成所有分段壓裂施工后，用鉆頭快速鉆去橋塞即可投產(chǎn)開采。該種壓裂方式，需要頻繁起下管柱，費力耗時，從而使壓裂施工成本增加。
[0006]在現(xiàn)場實際壓裂工程中，往往需要一種壓裂工具，能夠一趟管柱實現(xiàn)更多壓裂級數(shù)，同時在不起下管柱的情況下，能夠很簡便的實現(xiàn)隔級壓裂甚至是重復壓裂，基于以上問題，本發(fā)明提出一種新型壓裂工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種新型壓裂工具，能為非常規(guī)油氣儲層的開發(fā)提供新的壓裂手段，能夠在一趟管柱情況下，實現(xiàn)無限級壓裂和隔級壓裂。
[0008]為此，本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0009]一種新型壓裂工具，可實現(xiàn)無限級壓裂和隔級壓裂，整個多級壓裂工具由多個相同的壓裂單元用封隔器串接而成，每個壓裂單元由外管柱、滑套、控制環(huán)、接收器、彈簧、舌片、基座、單元小球這些部件組成，當該壓裂工具要實現(xiàn)隔級壓裂時，整個多級壓裂工具配有一個總控制球；外管柱一端為公扣，另一端為母扣，在外管柱上端內(nèi)部和外部開有環(huán)形淺槽，外部環(huán)形淺槽底部周向開有方形通孔，中間開有若干小孔，外管柱一端為公扣，另一端為母扣；滑套安裝在外管柱內(nèi)部，滑套上端有若干彈簧定位銷和舌片槽，中上部開有若干小孔，下端為縮爪和球座；控制環(huán)和接收器分別固定在外管柱內(nèi)部和外部的環(huán)形淺槽上，接收器靠近并位于控制環(huán)的上端，接收器下端開有彈簧定位孔；彈簧呈壓縮狀態(tài)，通過彈簧定位孔和彈簧定位銷連接接收器和滑套，為滑套下行提供動力；舌片一面平整，一面呈楔形斜面，穿過外管柱方形通孔一端連接控制環(huán)，當滑套處于鎖定狀態(tài)時，舌片另一端嵌入滑套的舌片槽；基座位于滑套的下端，基座上下端貫通并呈錐形縮口狀；單元小球帶有特定微波編碼信號，對應的單元小球只能啟動與其對應的壓裂單元的滑套，與該滑套上球座配合；總控制球同樣帶有微波編碼信號，但能夠啟動整個多級壓裂管柱所有的滑套。
[0010]如上所述的新型壓裂工具，可實現(xiàn)無限級壓裂和隔級壓裂，封隔器螺紋連接外管柱，多個壓裂單元間用封隔器串接構成整根的多級壓裂管柱。
[0011]如上所述的新型壓裂工具，可實現(xiàn)無限級壓裂和隔級壓裂，滑套與壓裂管柱外管柱間同時使用滑動槽進行配合，避免二者間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。
[0012]如上所述的新型壓裂工具，可實現(xiàn)無限級壓裂和隔級壓裂，每個單元小球都發(fā)射特定的微波編碼信號，與接收器，控制環(huán)，舌片一起構成壓裂單元電子鎖控制系統(tǒng)，每個單元小球作為特定單元電子鑰匙，當靠近一定距離時即可開啟該系統(tǒng)，打開對應壓裂單元的滑套。
[0013]如上所述的新型壓裂工具，可實現(xiàn)無限級壓裂和隔級壓裂，滑套下方的縮抓帶有可變徑的球座與基座構成一套機械系統(tǒng)，實現(xiàn)小球的允許經(jīng)過或阻擋坐封的動作。
[0014]如上所述的新型壓裂工具，可實現(xiàn)無限級壓裂和隔級壓裂，彈簧，彈簧定位銷，彈簧定位孔一一對應，舌片，舌片槽一一對應，均呈圓周均勻分布。
[0015]如上所述的新型壓裂工具，可實現(xiàn)無限級壓裂和隔級壓裂，每個單元小球的直徑都相同。如上所述的新型壓裂工具，可實現(xiàn)無限級壓裂和隔級壓裂，球座位于滑套下端縮抓的內(nèi)部，縮抓受擠壓前，球座孔徑大于單元小球直徑，保證單元小球能自由通過，受擠壓后球座的孔徑小于單元小球直徑，使球座能夠卡住小球?qū)崿F(xiàn)坐封，與前一級壓裂段隔開。
[0016]如上所述的新型壓裂工具，可實現(xiàn)無限級壓裂和隔級壓裂，其中滑套和外管柱上均有開有若干小孔，滑套下行至外管柱底端時，滑套和外管柱上的小孔對齊，壓裂液進入地層的通道打開；滑套在外管柱上端時，小孔錯位，壓裂液通道封閉。如上所述的新型壓裂工具，可實現(xiàn)無限級壓裂和隔級壓裂，基座開有若干導壓孔，使壓裂后反排過程中小球易于隨流體排出，基座的上下端貫通并呈錐形縮口狀，滑套下行到底端時，基座錐形通孔形狀與滑套下端的縮抓貼合，擠壓縮抓，球座的孔徑收縮。
[0017]如上所述的新型壓裂工具，當實現(xiàn)順序壓裂時，控制環(huán)編碼設置舌片縮回后不再彈出；當實現(xiàn)隔級壓裂時，控制環(huán)編碼設置舌片縮回后再次彈出。
[0018]如上所述的新型壓裂工具，當實行隔級壓裂時，總控制球直徑小于球座收縮后的孔徑，能在整個壓裂管柱內(nèi)部隨壓裂液自由進出。
[0019]如上所述的新型壓裂工具，在進行隔級壓裂時，所有壓裂單元都具有共同的總控制球，同樣能夠發(fā)射微波信號，該總控制球直徑小于球座收縮后的孔徑，能在整個壓裂管柱內(nèi)部隨壓裂液自由進出，并可以啟動整個壓裂管柱所有壓裂單元的控制環(huán)，打開所有壓裂單元滑套。
[0020]與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的有效結(jié)果是:
[0021]由于所有的壓裂單元小球采用相同直徑，同時帶有不同微波編碼信號打開對應的滑套，在滑套未打開時，故而壓裂的級數(shù)不受限制，即實現(xiàn)無限級壓裂，另外，單元小球投放可以調(diào)整順序，可以選擇隔級打開滑套，隔級壓裂完成后能夠?qū)崿F(xiàn)滑套上行而重新密封已壓裂的隔級井段，然后完成剩下各級井段的壓裂，真正實現(xiàn)隔級壓裂。
【附圖說明】
[0022]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，
[0023]圖1為根據(jù)本發(fā)明多個壓裂單元組合而成的整個壓裂工具管柱；
[0024]圖2A為壓裂單元的零部件分解圖；
[0025]圖2B為壓裂單元的裝配外觀圖；
[0026]圖3A為圖2所示實例的壓裂單元在單元小球坐封時的裝配剖面圖；
[0027]圖3B為圖2所示實例的壓裂單元在單元小球未坐封時的裝配剖面圖；
[0028]圖4A為圖2所示實例的滑套外觀結(jié)構圖；
[0029]圖4B為圖2所示實例的滑套剖視圖；
[0030]圖5A為圖2所示實例的壓裂工具外管柱外觀結(jié)構圖；
[0031]圖5B為圖2所示實例的壓裂工具外管柱剖視圖
[0032]圖6為圖2所示實例的接收器結(jié)構圖；
[0033]圖7A為圖2所示實例的基座外觀結(jié)構圖；
[0034]圖7B為圖2所示實例的基座剖視圖；
[0035]附圖標號說明:
[0036]1、外管柱2、滑套3、基座4、接收器5、彈簧6、舌片7、控制環(huán)8、封隔器9、單元小球10、總控制球11、舌片槽12、小孔13、彈簧定位銷14、滑動槽15、縮爪16、球座17、方形通孔18、環(huán)形淺槽19、彈簧定位孔20、感應片21、導壓孔
【具體實施方式】
[0037]為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0038]實施例1: 一種新型壓裂工具，可實現(xiàn)無限級壓裂和隔級壓裂，整個壓裂工具由多個相同的壓裂單元用封隔器8串接而成，每個壓裂單元由外管柱1、滑套2、控制環(huán)7、接收器4、彈簧5、舌片6、基座3、單元小球9這些部件組成，當該壓裂工具要實現(xiàn)隔級壓裂時，整個壓裂工具配有一個總控制球10 ;外管柱1 一端為公扣，另一端為母扣，在外管柱1上端內(nèi)部和外部開有環(huán)形淺槽，外部環(huán)形淺槽底部周向開有方形通孔17，中間開有若干小孔12 ;滑套2安裝在外管柱1內(nèi)部，滑套2上端有若干彈簧定位銷13和舌片槽11，