一种用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱的制作方法

专利检索2025-02-01  36


本发明涉及油田采油工程,特别涉及一种用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱。


背景技术:

1、页岩油井压裂后早期带压泵排是保持储层能量、延长油井寿命、提高单井产能的有效手段,但由于压裂后井口压力普遍偏高,返排液量大,目前没有高效、低成本的防喷技术手段,常规小修作业队无法及时下泵。为实现页岩油压后快速下泵投产、长期有效开采,亟需应用压裂后完井可控防喷技术,为此设计了一种由缓冲器、坐封器、可取式悬挂封隔器、可控防喷阀等工具串组成的压后防喷工艺管柱。保证了页岩油井压后及时下泵排采,从而实现页岩油压裂后完井可控防喷,提高施工效率,降低作业成本。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的现有页岩油井压裂后井口压力普遍偏高、返排液量大常规小修作业队无法及时下泵的问题,而提供一种用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,该用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,能够解决页岩油井压裂后由于井口压力高,常规小修作业队无法及时下泵的难题,可以实现页岩油油井压裂后常规小修作业队免压井环保、高效、低成本下泵施工。

2、本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到:该用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,包括缓冲器、可取式悬挂封隔器,所述可取式悬挂封隔器上部设有外套,外套内腔装有脱接套,脱接套内开有凹槽,所述缓冲器螺纹连接坐封器;所述坐封器通过八瓣式弹簧爪嵌于可取式悬挂封隔器脱接套的凹槽内,所述悬挂封隔器底端螺纹连接扶正器,扶正器底端通过短接连接可控防喷阀;所述可控防喷阀底部依次螺纹连接筛管、导向头。

3、优选的,所述缓冲器包括中心管、连接套;所述中心管上端螺纹连接上接头;上接头、下接头外部螺纹连接连接套;所述上接头、下接头置于中心管与连接套之间;连接套上端均匀布置四个剪断销钉,上接头外侧下端、下接头外侧上端设有台阶,连接套内侧上端设有凹楞,连接套通过凹楞与剪断销钉及上接头外侧下端、下接头外侧上端台阶配合实现定位。

4、优选的,所述坐封器包括上接头,上接头上端螺纹连接下接头,上接头下端置于上连接套与上中心管之间,上接头下端与上中心管上端通过螺纹连接固定,上连接套上端均匀布置四个剪断销定,上接头与上连接套间通过剪断销定固定;上连接套与上中心管间下端置有上活塞;上活塞上端螺纹连接上连接套下端,上活塞下端螺纹连接中连接套上端;上中心管下端抵于下中心管内侧上部凸台上定位;下中心管外侧上端设置有凸台,中连接套与下中心管间设置有动活塞、下活塞,动活塞与下中心管通过螺纹连接,通过下中心管外侧凸台定位;所述下活塞上下端分别与中连接套下端和可取式悬挂封隔器中的外套上端通过螺纹连接固定;下中心管螺纹连接脱接头芯轴,脱接头芯轴外壁置有收缩式八瓣弹簧爪,脱接头芯轴与收缩式八瓣弹簧爪通过丢手销钉连接固定;收缩式八瓣弹簧爪下端置于可取式悬挂封隔器中脱接套的凹槽内,收缩式八瓣弹簧爪通过脱接头芯轴的支撑和脱接套的凹槽约束实现定位。

5、优选的,所述收缩式八瓣弹簧爪顶部设有台阶ⅰ,脱接头芯轴上设有台阶ⅱ;上中心管、下中心管上分别设有进液孔ⅰ、进液孔ⅱ;中连接套上设有泄压孔。

6、优选的,所述上中心管与上活塞上端环空间、下中心管与下活塞上端环空间分别构成腔室ⅰ、腔室ⅱ。

7、优选的,所述可控防喷阀包括中心管、球笼,所述球笼上下端分别通过螺纹连接过液挡板、中心管,所述球笼分别与过液挡板及中心管间由销钉固定;所述中心管中部外壁设置有滑套轨道,为滑套轨道式结构;所述中心管上端外部装有上接头;所述上接头下端外螺纹连接上连接筒进行定位;上连接筒通过螺纹连接下连接筒进行固定;所述中心管与上连接筒环空内装有压帽、弹簧;所述压帽与中心管通过螺纹连接固定,压帽内径向装有销钉,销钉用于固定压帽与中心管;弹簧置于中心管外壁;中心管下端滑套轨道与上连接筒之间置有固定环,固定环上下分别置有推力滚针轴承;推力滚针轴承与固定环通过上连接筒台阶与下连接筒上端面间实现定位,固定环内通过螺纹连接导轨销钉固定,导轨销钉外端置于滑套轨道上;弹簧上端抵于压帽,下端抵于上部的推力滚针轴承;即弹簧置于压帽、推力滚针轴承之间;中心管下端开有进液孔;中心管进液孔下部通过螺纹连接调节环组件;所述调节环组件包括调节环、挡环;中心管进液孔下部通过螺纹连接调节环、挡环;调节环、挡环上部的中心管与下连接筒间分别置有t型盘根;上下两个t型盘根在中心管尾部分别通过调节环、挡环实现定位。

8、优选的,所述中心管中部滑套轨道由上部导向轨道、下部行程轨道组成;上部导向轨道为圆周均匀布置的4个短槽型导向轨道,下部行程轨道为圆周均匀布置的2个长槽长轨道与2个短槽短轨道间隔排列的轨道;所述上部导向轨道的短槽左侧为45°侧壁,顶端为圆形凹槽,右侧为90°直壁;所述下部行程轨道中的短轨道的短槽左侧为135°侧壁,底端为圆形凹槽,右侧为90°直壁;所述下部行程轨道中的长轨道的长槽上端左侧为135°侧壁,中部为竖直面凹槽,底部为圆形凹槽,右侧为90°直壁。

9、优选的,中心管底端通过螺纹连接丝堵;所述下连接筒下部开有若干过液孔。

10、优选的,所述过液挡板为筛管式过液挡板;球笼内装有硬质合金球。

11、优选的,所述调节环、挡环上部的中心管与下连接筒间分别置有t型盘根;上下两个t型盘根在中心管尾部分别通过调节环、挡环实现定位。

12、本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果:

13、页岩油井压裂后下泵方式有三种,一是压裂后带压作业施工;二是放喷泄压释放地层能量,待井口压力为零,小修作业队执行下泵作业工序;三是利用压井液压井后,小修作业队执行下泵作业工序。以上三种下泵方式存在作业成本高、施工周期长等缺点。

14、本发明通过连续油管完成防喷工艺管柱的坐封、丢手,利用泵车通过套管打压实现井下防喷阀的开启和关闭,通过防喷阀的关闭封堵全井筒,确保在压裂后无需带压作业装置,实现快速下泵,效率高、成本低。

15、页岩油井采用高强度套管,内径小,为此,设计了双向卡瓦锚定,液压丢手坐封,专用工具打捞的可取式悬挂封隔器。防喷工艺管柱的坐封、丢手后,由于连续油管伸缩变形影响工具串的坐封效果,为此设计了缓冲器,缓冲防喷工艺管柱丢手瞬间的张力。页岩油井压裂后井筒压力高,连续油管无法旋转和施压,导致可控防喷阀开关工艺设计受限,为此,防喷阀设计为液压控制式开关,防喷机构采用滑套轨道式设计,结构简单、动作可靠,轨道和弹簧采用内置密闭结构,与井液隔离,不腐蚀、不结垢,保证长期工作可靠。



技术特征:

1.一种用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,包括缓冲器(1)、可取式悬挂封隔器(3),所述可取式悬挂封隔器(3)上部设有外套(301),外套(301)内腔装有脱接套(302),脱接套(302)内开有凹槽,其特征在于:所述缓冲器(1)螺纹连接坐封器(2);所述坐封器(2)通过八瓣式弹簧爪嵌于可取式悬挂封隔器脱接套的凹槽内,所述悬挂封隔器(3)底端螺纹连接扶正器(4),扶正器(4)底端通过短接(5)连接可控防喷阀(6);所述可控防喷阀(6)底部依次螺纹连接筛管(7)、导向头(8)。

2.根据权利要求1所述的用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,其特征在于:所述缓冲器(1)包括中心管(104)、连接套(103);所述中心管(104)上端螺纹连接上接头(102);上接头(102)、下接头(105)外部螺纹连接连接套(103);所述上接头(102)、下接头(105)置于中心管(104)与连接套(103)之间;连接套(103)上端均匀布置四个剪断销钉(101),上接头(102)外侧下端、下接头(105)外侧上端设有台阶,连接套(103)内侧上端设有凹楞,连接套(103)通过凹楞与剪断销钉(101)及上接头(102)外侧下端、下接头(105)外侧上端台阶配合实现定位。

3.根据权利要求1所述的用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,其特征在于:所述坐封器(2)包括上接头(201),上接头(201)上端螺纹连接下接头(105),上接头(201)下端置于上连接套(203)与上中心管(205)之间,上接头(201)下端与上中心管(205)上端通过螺纹连接固定,上连接套(203)上端均匀布置四个剪断销定(202),上接头(201)与上连接套(203)间通过剪断销定(202)固定;上连接套(203)与上中心管(205)间下端置有上活塞(204);上活塞(204)上端螺纹连接上连接套(203)下端,上活塞(204)下端螺纹连接中连接套(206)上端;上中心管(205)下端抵于下中心管(208)内侧上部凸台上定位;下中心管(208)外侧上端设置有凸台,中连接套(206)与下中心管(208)间设置有动活塞(207)、下活塞(209),动活塞(207)与下中心管(208)通过螺纹连接,通过下中心管(208)外侧凸台定位;所述下活塞(209)上下端分别与中连接套(206)下端和可取式悬挂封隔器(3)中的外套(301)上端通过螺纹连接固定;下中心管(208)螺纹连接脱接头芯轴(211),脱接头芯轴(211)外壁置有收缩式八瓣弹簧爪(212),脱接头芯轴(211)与收缩式八瓣弹簧爪(212)通过丢手销钉(210)连接固定;收缩式八瓣弹簧爪(212)下端置于可取式悬挂封隔器(3)中脱接套(302)的凹槽内,收缩式八瓣弹簧爪(212)通过脱接头芯轴(211)的支撑和脱接套(302)的凹槽约束实现定位。

4.根据权利要求3所述的用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,其特征在于:所述收缩式八瓣弹簧爪(212)顶部设有台阶ⅰ,脱接头芯轴(211)上设有台阶ⅱ;上中心管(205)、下中心管(208)上分别设有进液孔ⅰ、进液孔ⅱ;中连接套(206)上设有泄压孔(219)。

5.根据权利要求3所述的用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,其特征在于:所述上中心管(205)与上活塞(204)上端环空间、下中心管(208)与下活塞(209)上端环空间分别构成腔室ⅰ、腔室ⅱ。

6.根据权利要求1所述的用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,其特征在于:所述可控防喷阀(6)包括中心管(604)、球笼(603),所述球笼(603)上下端分别通过螺纹连接过液挡板(601)、中心管(604),所述球笼(603)分别与过液挡板及中心管(604)间由销钉固定;所述中心管(604)中部外壁设置有滑套轨道(617),为滑套轨道式结构;所述中心管(604)上端外部装有上接头(605);所述上接头(605)下端外螺纹连接上连接筒(607)进行定位;上连接筒(607)通过螺纹连接下连接筒(612)进行固定;所述中心管(604)与上连接筒(607)环空内装有压帽(606)、弹簧(608);所述压帽(606)与中心管(604)通过螺纹连接固定,压帽(606)内径向装有销钉,销钉用于固定压帽(606)与中心管(604);弹簧(608)置于中心管(604)外壁;中心管(604)下端滑套轨道(617)与上连接筒(607)之间置有固定环(610),固定环上下分别置有推力滚针轴承(609);推力滚针轴承与固定环通过上连接筒(607)台阶与下连接筒(612)上端面间实现定位,固定环内通过螺纹连接导轨销钉(611)固定,导轨销钉(611)外端置于滑套轨道(617)上;弹簧(608)上端抵于压帽,下端抵于上部的推力滚针轴承;即弹簧置于压帽、推力滚针轴承之间;中心管(604)下端开有进液孔(620);中心管进液孔下部通过螺纹连接调节环组件;所述调节环组件包括调节环(614)、挡环(615);中心管进液孔(620)下部通过螺纹连接调节环(614)、挡环(615);调节环(614)、挡环(615)上部的中心管(604)与下连接筒(612)间分别置有t型盘根(613);上下两个t型盘根(613)在中心管(604)尾部分别通过调节环(614)、挡环(615)实现定位。

7.根据权利要求6所述的用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,其特征在于:所述中心管(604)中部滑套轨道(617)由上部导向轨道(621)、下部行程轨道组成;上部导向轨道(621)为圆周均匀布置的4个短槽型导向轨道,下部行程轨道为圆周均匀布置的2个长槽长轨道与2个短槽短轨道间隔排列的轨道;所述上部导向轨道(621)的短槽左侧为45°侧壁,顶端为圆形凹槽,右侧为90°直壁;所述下部行程轨道中的短轨道(619)的短槽左侧为135°侧壁,底端为圆形凹槽,右侧为90°直壁;所述下部行程轨道中的长轨道(618)的长槽上端左侧为135°侧壁,中部为竖直面凹槽,底部为圆形凹槽,右侧为90°直壁。

8.根据权利要求6所述的用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,其特征在于:中心管(604)底端通过螺纹连接丝堵(616);所述下连接筒(612)下部开有若干过液孔。

9.根据权利要求6所述的用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,其特征在于:所述过液挡板(601)为筛管式过液挡板;球笼(603)内装有硬质合金球(602)。

10.根据权利要求6所述的用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,其特征在于:所述调节环(614)、挡环(615)上部的中心管(604)与下连接筒(612)间分别置有t型盘根(613);上下两个t型盘根(613)在中心管(604)尾部分别通过调节环(614)、挡环(615)实现定位。


技术总结
本发明涉及一种用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱。主要解决了现有页岩油井压裂后井口压力普遍偏高、返排液量大小修作业队无法及时下泵的问题。其特征在于:所述缓冲器(1)螺纹连接坐封器(2);所述坐封器(2)通过八瓣式弹簧爪嵌于可取式悬挂封隔器(3)的凹槽内,所述悬挂封隔器(3)底端螺纹连接扶正器(4),扶正器(4)底端通过短接(5)连接可控防喷阀(6);所述可控防喷阀(6)底部依次螺纹连接筛管(7)、导向头(8)。该用于页岩油井的压后可控防喷工艺管柱,能够保证页岩油井压后及时下泵排采,从而实现页岩油压裂后完井可控防喷,提高施工效率,降低作业成本。

技术研发人员:蔡萌,刘崇江,刘钰川,马百涛,赵骊川,姚飞,宋兴良,徐晓宇,林忠超,高飞,张平安,赵旭阳
受保护的技术使用者:大庆油田有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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