CN118029958A - 无限级防砂压裂滑套 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无限级防砂压裂滑套，涉及压裂技术领域。该压裂滑套包括：外筒，外筒上设有喷砂压裂孔，外筒内设有内筒，内筒的内表面设有卡槽或卡齿；防砂夹筒，防砂夹筒从上至下依次设有滑动球座、挡砂网和定位夹筒，定位夹筒上设有卡接齿或卡接槽；当卡接齿与卡槽相匹配时，或当卡接槽与卡齿相匹配时，定位夹筒能够被内筒固定；滑动球座上设有可溶投球；挡砂网一端与滑动球座固定连接，另一端通过弹性件与定位夹筒滑动连接。本发明的无限级防砂压裂滑套，不仅能够实现无限级、全通径压裂，同时，在压裂结束后，还能够使得挡砂网迅速的将喷砂压裂孔挡住，避免外部的砂石、岩屑进入滑套内部，极大的降低了砂堵的可能性。

Description

无限级防砂压裂滑套

技术领域

本发明涉及压裂技术领域，具体为一种无限级防砂压裂滑套。

背景技术

水平井多级分段压裂工艺是页岩油气开发的关键。泵送桥塞射孔联作分段压裂技术、多级滑套封隔器分段压裂技术和水力喷射分段压裂技术作为三大主流技术系列，为页岩储层增大改造效果，规模化有效动用提供了强有力的技术支撑。

目前国内外页岩气主要的分段压裂模式为泵送桥塞射孔联作，以满足其大液量大排量的施工需求。泵送射孔压裂段数无限制，可进行大规模加砂压裂，但施工耗时较长，地面交叉作业复杂；现场单段泵送射孔时间一般为3~4h，工具遇阻遇卡时易发生电缆断裂、工具落井事故，造成同步压裂、拉链式压裂无法顺利实施，大大影响压裂施工效率。多级滑套封隔器分段压裂技术在水平段固井时随套管下入滑套工具，通过连续油管拖动或投球打开滑套进行每一级压裂，然而由于球座的存在，这些滑套的通径从上至下依次减小，严重影响了油气的开发。

对于现有滑套的一些缺陷，目前技术人员尝试研发一些无限级全通径压裂滑套，比如中国专利CN108798597A公开了一种无限级全通径滑套，其通过设置相互分离的投球滑套和开关套，并在投球滑套上设置弹性卡爪，在开关套上设置卡槽，当弹性卡爪和卡槽匹配时，投球滑套被开关滑套固定，当多级滑套串联时，通过调整弹性卡爪的尺寸即可实现全通径压裂。然而，在该装置中，当开关滑套被打开后，泄流孔直接和外筒内部连通，储层中的大量砂可能会通过泄流孔进入外筒内部，导致井内产生砂堵。

发明内容

为解决至少一个上述问题，本发明提出了一种无限级防砂压裂滑套。

本发明的技术方案为：一种无限级防砂压裂滑套，包括：

外筒，所述外筒上设有喷砂压裂孔，所述外筒内设有内筒，所述外筒和内筒销接时，所述内筒阻止所述喷砂压裂孔连通所述外筒的内部和外部，所述内筒的内表面设有卡槽或卡齿；

防砂夹筒，所述防砂夹筒从上至下依次设有滑动球座、挡砂网和定位夹筒，所述定位夹筒上设有卡接齿或卡接槽；当所述卡接齿与所述卡槽相匹配时，或当所述卡接槽与所述卡齿相匹配时，所述定位夹筒能够被所述内筒固定；所述滑动球座上设有可溶投球；所述挡砂网一端与所述滑动球座固定连接，另一端通过弹性件与所述定位夹筒滑动连接；

当所述可溶投球溶解后，所述挡砂网在所述弹性件的作用下远离所述定位夹筒，阻挡外部砂通过喷砂压裂孔进入滑套内部。

本发明的一种实施方式在于，所述弹性件包括设于所述定位夹筒内的活塞筒，所述活塞筒一端开口且开口朝向所述挡砂网，所述挡砂网靠近所述活塞筒的一端设有活塞，且所述活塞设于所述活塞筒内部。

进一步的，所述活塞筒内填充有压力气体。

进一步的，所述挡砂网靠近所述活塞筒的一端设有连接板，所述连接板另一端设有活塞。

本发明的一种实施方式在于，所述外筒两端分别设有上接头和下接头。

本发明的一种实施方式在于，当多个压裂滑套串联时，多个所述定位夹筒上的卡接齿或卡接槽的尺寸依次增大。

有益效果：本发明的无限级防砂压裂滑套，不仅能够实现无限级、全通径压裂，同时，在压裂结束后，还能够使得挡砂网迅速的将喷砂压裂孔挡住，避免外部的砂石、岩屑进入滑套内部，极大的降低了砂堵的可能性。

附图说明

图1为本发明实施例的无限级防砂压裂滑套整体结构示意图；

图2为本发明实施例的无限级防砂压裂滑套打压时的结构示意图；

图3为本发明实施例的无限级防砂压裂滑套的可溶投球溶解后的结构示意图；

图4为图1中A部分的放大结构示意图。

图中，1为上接头，2为外筒，3为下接头，4为滑动球座，5为可溶投球，6为挡砂网，7为定位夹筒，8为活塞筒，9为卡槽，10为喷砂压裂孔，11为销钉，12为内筒，601为连接板，602为活塞。

具体实施方式

下面将结合实例以及附图对本发明的具体实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一种无限级防砂压裂滑套，包括：

外筒2，所述外筒2上设有喷砂压裂孔10，所述外筒2内设有内筒12，所述外筒2和内筒12销接时，所述内筒12阻止所述喷砂压裂孔10连通所述外筒2的内部和外部，所述内筒12的内表面设有卡槽9或卡齿；

防砂夹筒，所述防砂夹筒从上至下依次设有滑动球座4、挡砂网6和定位夹筒7，所述定位夹筒7上设有卡接齿或卡接槽；当所述卡接齿与所述卡槽9相匹配时，或当所述卡接槽与所述卡齿相匹配时，所述定位夹筒7能够被所述内筒12固定；所述滑动球座4上设有可溶投球5；所述挡砂网6一端与所述滑动球座4固定连接，另一端通过弹性件与所述定位夹筒7滑动连接；

当所述可溶投球5溶解后，所述挡砂网6在所述弹性件的作用下远离所述定位夹筒7，阻挡外部砂通过喷砂压裂孔10进入滑套内部。

具体的，如图1~图4，其中，图1~图3中的虚线为滑套的剖视部分和非剖视部分的分隔线，其中，虚线上部为滑套内部的结构示意图，虚线下部为滑套外部的结构示意图，其为本领域常规作图辅助线。在本实施例中，外筒2、内筒12的结构和常规的滑套结构相似：在外筒2的上部设置有喷砂压裂孔10，内筒12的外壁紧贴外筒2内壁且对外筒2内壁进行滑动密封，在压裂前，内筒12挡住喷砂压裂孔10，使得外筒2的内外不会因为喷砂压裂孔10连通，以避免外部的杂物通过喷砂压裂孔10进入外筒2内部。

和常规的无限级压裂滑套相似的是，在内筒12的内表面上设置有相应的卡槽9或者卡齿，从实际应用的方便程度来看，在内筒12内表面设置卡槽9更加有利于防砂夹筒在井筒以及不匹配的压裂滑套内部移动，因此，本实施例中，在内筒12内表面设置卡槽9，在定位夹筒7上设置卡接齿。事实上，现有技术也有将内筒12命名为开关筒等名称。为了使得滑套能够实现无限级全贯通，现有技术中通常还设置有相应的“钥匙”，即本发明实施例中的定位夹筒7：当定位夹筒7上的卡接齿与内筒12上的卡槽9完全匹配时，卡接齿嵌入卡槽9内，导致定位夹筒7被内筒12固定；而当定位夹筒7的卡接齿和内筒12上的卡槽9不匹配时，定位夹筒7和内筒12之间仍然可以发生相对移动。在此时进行打压，在压力的作用下，会切断内筒12和外筒2之间的销钉11，促使内筒12下行，使得被内筒12遮挡的喷砂压裂孔10暴露出来，从而使得外筒2内部和外部通过喷砂压裂孔10连通，从而能够开始压裂。

当然，本领域技术人员清楚的是，当多级滑套串联时，多个所述定位夹筒7上的卡接齿的尺寸依次增大，以避免小尺寸的卡接齿陷入上部的滑套的卡槽9内。以上这些结构属于本领域常规结构，因此在此对其具体结构不予赘述。

当压裂滑套在切断销钉11后，喷砂压裂孔10打开，在压裂初期，压裂液在高压的作用下通过喷砂压裂孔10向外喷出。然而，当压裂过程结束后，井内压力降低，外部的岩屑、砂、支撑剂等颗粒物会通过喷砂压裂孔10进入滑套内，当这些颗粒物过多时，会导致整个井筒发生“砂堵”现象，严重影响后续的作业。为了解决该问题，本实施例中，在滑动球座4和定位夹筒7之间还设置有一个挡砂网6。

本实施例中，为了充分发挥挡砂网6的作用，要求在压裂进行时，挡砂网6不能够挡住压裂液中的固相；而当压裂结束后，挡砂网6能够上行一段距离，使得挡砂网6能够恰好将喷砂压裂孔10挡住，避免外部的砂石、岩屑等通过喷砂压裂孔10进入滑套内部。

为了实现上述功能，可以在挡砂网6和定位夹筒7之间设置弹性件来实现：挡砂网6和定位夹筒7之间为滑动连接，当挡砂网6受到外力较大时，挡砂网6会下行，相对定位夹筒7滑动，该过程中挡砂网6不会对喷砂压裂孔10的正常工作造成影响；当挡砂网6受到的外力小于弹性件的弹力时，在弹性件的作用下，挡砂网6回复原位，将喷砂压裂孔10挡住。满足这种功能的弹性件有很多，比如常规的弹簧等等。然而，对于弹簧来讲，其在长时间受力后，回弹量降低，同时在井下的环境下容易腐蚀。为此，发明人在本实施例中提供了一种不容易受到环境影响的弹性件。

该弹性件包括活塞筒8和活塞602，其中，活塞筒8设于定位夹筒7内部，活塞602设于挡砂网6靠近活塞筒8的一端，且该活塞602设置于活塞筒8内部。通过活塞筒8和活塞602，挡砂网6能够相对于定位夹筒7滑动。为了使得活塞筒8具有一定的弹性，在活塞筒8内部可以填充相应的压力气体，这些压力气体的压力可以根据实际生产时井筒内的压力确定：通过活塞602将压力气体压缩时，活塞筒8内的最大压力小于销钉11的切断压力；当可溶投球5溶解后，活塞筒8内的压力能够使得整个挡砂网6和滑动球座4上行，以使得挡砂网6挡住喷砂压裂孔10。对于压力气体的种类来讲，其可以为空气或者惰性气体，但是考虑到材料的耐腐蚀性，通常可以进气设置为惰性气体，比如氮气。

本领域技术人员理解的是，为了便于挡砂网6和活塞602的连接，在挡砂网6和活塞602之间设置有相应的连接板601，该连接板601的厚度和挡砂网6厚度相同；同时，为了降低进入活塞筒8内的杂物（比如砂石）的量，在活塞筒8开口的上部还设置有一个设有开口的挡板，当挡板开口的宽度和连接板601的厚度相同，使得连接板601和挡砂网6能够刚好进入活塞筒8内部，同时将大量的杂物阻挡在活塞筒8外部。

将可溶投球5和整个防砂夹筒投入井筒内部后，可溶投球5和防砂夹筒在井筒内部移动，直至防砂夹筒和内筒12匹配固定，开始打压，在压力的作用下，可溶投球5下行，在弹性件的作用下，防砂夹筒同样下行，继续增大压力，销钉11被剪断，整个内筒12和定位夹筒7均下行，露出喷砂压裂孔10，使得滑套内外连通。在可溶投球5未溶解前，压裂液的压力使得弹性件不会回弹，当压裂结束后，可溶投球5溶解，滑套上下连通，挡砂网6以及滑动球座4受到的压力迅速变小，在弹性件的作用下，挡砂网6以及滑动球座4上行，挡砂网6将喷砂压裂孔10挡住，阻止外部的砂石、岩屑等杂质进入滑套内部。

为了便于本发明实施例的无限级防砂压裂滑套和钻具的连接，在外筒2的两端还设置有上接头1和下接头3，其属于本领域常见部件。本领域技术人员知晓的是，对于上接头1来讲，其设置于靠近可溶投球5的外筒2的一端，下接头3设置于远离可溶投球5的外筒2的一端，以实现打压压裂功能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种无限级防砂压裂滑套，其特征在于，包括：

外筒，所述外筒上设有喷砂压裂孔，所述外筒内设有内筒，所述外筒和内筒销接时，所述内筒阻止所述喷砂压裂孔连通所述外筒的内部和外部，所述内筒的内表面设有卡槽或卡齿；

防砂夹筒，所述防砂夹筒从上至下依次设有滑动球座、挡砂网和定位夹筒，所述定位夹筒上设有卡接齿或卡接槽；当所述卡接齿与所述卡槽相匹配时，或当所述卡接槽与所述卡齿相匹配时，所述定位夹筒能够被所述内筒固定；所述滑动球座上设有可溶投球；所述挡砂网一端与所述滑动球座固定连接，另一端通过弹性件与所述定位夹筒滑动连接；

当所述可溶投球溶解后，所述挡砂网在所述弹性件的作用下远离所述定位夹筒，阻挡外部砂通过喷砂压裂孔进入滑套内部。

2.根据权利要求1所述的无限级防砂压裂滑套，其特征在于，所述弹性件包括设于所述定位夹筒内的活塞筒，所述活塞筒一端开口且开口朝向所述挡砂网，所述挡砂网靠近所述活塞筒的一端设有活塞，且所述活塞设于所述活塞筒内部。

3.根据权利要求2所述的无限级防砂压裂滑套，其特征在于，所述活塞筒内填充有压力气体。

4.根据权利要求2所述的无限级防砂压裂滑套，其特征在于，所述挡砂网靠近所述活塞筒的一端设有连接板，所述连接板另一端设有活塞。

5.根据权利要求1所述的无限级防砂压裂滑套，其特征在于，所述外筒两端分别设有上接头和下接头。

6.根据权利要求1所述的无限级防砂压裂滑套，其特征在于，当多个压裂滑套串联时，多个所述定位夹筒上的卡接齿或卡接槽的尺寸依次增大。