壓裂工具、壓裂管串以及壓裂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油田完井領(lǐng)域，特別涉及一種壓裂工具。本發(fā)明還涉及包括這種壓裂工具的壓裂管串，以及使用這種壓裂管串進行壓裂的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]滑套式分段壓裂技術(shù)是一項重要的油藏儲層改造技術(shù)，廣泛應(yīng)用于頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)油氣資源的裸眼完井和儲層改造施工中?；资椒侄螇毫鸭夹g(shù)通常使用的是投球式多級壓裂滑套，這種滑套的施工工藝采用預(yù)制管柱下入、投球逐級壓裂的施工方式具有施工方便，節(jié)約施工時間等優(yōu)勢而廣泛使用。但是使用這種投球式多級滑套進行壓裂后，需要鉆除球座，這需花費大量鉆除時間并且鉆除成本也比較高，施工風(fēng)險也很大。因此，需要一種不需要鉆除球座的滑套。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明提出了一種壓裂工具。在使用這種壓裂工具進行壓裂時，不需要采用鉆除的方式除去球座。本發(fā)明還涉及包括多個這種壓裂工具的壓裂管串，和使用這種壓裂管串進行壓裂的方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種壓裂工具，包括筒狀本體，在本體的周向側(cè)壁上設(shè)置有貫穿的循環(huán)孔，在本體內(nèi)壁的下游部分構(gòu)造有凹槽，設(shè)置在本體內(nèi)的滑套，滑套通過第一剪釘與本體相連，滑套的上游部分能遮擋循環(huán)孔，在滑套內(nèi)壁的中部設(shè)置有爪槽，在滑套周向外壁的下游部分上設(shè)置有卡位件，相對于本體固定的彈性卡勾能徑向向外彎曲進入到凹槽內(nèi)，并且卡勾能與卡位件相接合，能滑動地設(shè)置在滑套內(nèi)部的連接套，連接套的上游部分形成能向外彎曲而與爪槽配合的彈性連接爪，在連接套的下游部分構(gòu)造有聯(lián)動槽，在連接爪和聯(lián)動槽之間形成連接部，設(shè)置在連接套內(nèi)并與連接套的下游部分相連的球座，設(shè)置在連接套內(nèi)并處于球座上游的打撈套，打撈套通過第二剪釘與連接部相連，在打撈槽的處于第二剪釘上游的部分構(gòu)造有能與連接爪配合的連接槽，在打撈槽的處于第二剪釘下游的部分構(gòu)造有與聯(lián)動槽配合的彈性塊，在打撈槽內(nèi)壁的上游構(gòu)造有打撈結(jié)構(gòu)，
[0005]在初始狀態(tài)中，滑套的上游部分遮擋循環(huán)孔，連接爪與爪槽相連，連接槽處于連接爪的下游；在壓裂時，投入憋壓球并充液憋壓到剪斷第一剪釘，球座帶動連接套和滑套向下游運動而打開循環(huán)孔；在取出球座時，下入打撈工具并使打撈工具與打撈套的打撈結(jié)構(gòu)相連，上提打撈工具以剪斷第二剪釘、使連接爪與爪槽脫開以使得打撈套、連接套、憋壓球和球座與滑套脫離，從而將打撈套、連接套、憋壓球和球座從滑套內(nèi)打撈出來。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的壓裂工具，其采用投球憋壓的方法來壓裂，這種壓裂方法已經(jīng)很成熟，方便了現(xiàn)場的壓裂施工。特別是，本發(fā)明的壓裂工具還包括連接套和打撈套，球座與連接套固定相連。在打撈時，打撈套會與連接套相連并且連接套、打撈套、球座以及憋壓球會與滑套完全分離，從而上提打撈工具就可將連接套、打撈套、球座以及憋壓球從滑套內(nèi)取出而不需要鉆除球座，提高了施工速度，同時降低了施工風(fēng)險。
[0007]在一個實施例中，壓裂工具還包括與本體的下游接觸的下接頭，彈性卡勾設(shè)置在下接頭的上游端部。下接頭能承載本體，并且彈性卡勾設(shè)置在下接頭的上游端部也便于壓裂工具的裝配。
[0008]在一個實施例中，在球座和連接套之間存在有間隙，在初始狀態(tài)中，打撈套的處于彈性塊下游的部分插入到間隙中并且與球座密封接觸。這樣設(shè)置打撈套能夠使在將壓裂工具下入到井內(nèi)時，打撈套會保持穩(wěn)定。此外，打撈套與球座產(chǎn)生密封接觸，避免壓裂過程中壓裂液沖蝕球座和打撈套的連接處，造成兩部件的損傷，降低了施工風(fēng)險。
[0009]在一個實施例中，球座為中空結(jié)構(gòu)，在球座的側(cè)壁上設(shè)置有不被憋壓球阻擋的貫穿的過流孔，彈性塊在聯(lián)動槽內(nèi)朝向上游運動的行程大于打撈套與球座重疊部分的長度。通過這種結(jié)構(gòu)，在壓裂結(jié)束后，使打撈套向上游運動到打撈套與球座完全分離，則過流孔會將憋壓球上方和下方的空間連通，從而不需要返排憋壓球就可以從井口向井內(nèi)充入沖洗液。與常規(guī)投球滑套壓裂技術(shù)相比，這大大簡化了操作步驟，提高了施工速度，也降低了施工風(fēng)險。在一個優(yōu)選的實施例中，在初始狀態(tài)中，打撈套的下游端部處于過流孔的上游。這樣，打撈套與球座重疊部分的長度較短，從而可相應(yīng)地減小彈性塊在聯(lián)動槽內(nèi)的行程，這簡化了彈性塊、聯(lián)動槽和連接套的制備，降低了生產(chǎn)成本。
[0010]在一個實施例中，在滑套內(nèi)壁的上游部分設(shè)置有關(guān)閉槽，在滑套內(nèi)壁的下游部分設(shè)置有打開槽。通過設(shè)置關(guān)閉槽和打開槽，在壓裂完成后，可以根據(jù)需要隨時關(guān)閉和打開循環(huán)孔，方便施工現(xiàn)場對油井采油的控制。
[0011]在一個實施例中，滑套包括固定連接在一起的上滑套和下滑套，上滑套能遮擋循環(huán)孔，關(guān)閉槽處于上滑套的內(nèi)壁上，打開槽處于下滑套的內(nèi)壁上，卡位件處于下滑套的外壁上，爪槽由上滑套和下滑套組合而成。將滑套分成上滑套和下滑套后，方便了設(shè)備的加工和裝配。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種壓裂管串，包括多個根據(jù)上文所述的壓裂工具，多個壓裂工具首尾相連，并且上游壓裂工具的打撈套能推動上游壓裂工具的球座向下游運動而與下游與之相鄰的壓裂工具的打撈結(jié)構(gòu)相連接。根據(jù)本發(fā)明的壓裂管串，上游壓裂工具的球座實際上形成了下游壓裂工具的打撈工具，從而實現(xiàn)一趟管串完成單井全部滑套的打撈工作，且不需要特別生產(chǎn)打撈工具，降低了生產(chǎn)成本。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出了一種使用上文所述的壓裂管串進行壓裂的方法，包括，步驟一:將壓裂管串下入到井內(nèi)；步驟二:向壓裂管串內(nèi)投入憋壓球，充液憋壓到剪斷所述第一剪釘，球座帶動連接套、滑套和打撈套向下游運動而打開循環(huán)孔以進行壓裂，卡勾與卡位件相接合；壓裂完成之后，下入打撈工具并使打撈工具與最上游的壓裂工具的打撈結(jié)構(gòu)相連；步驟三:上提打撈工具以剪斷所述第二剪釘，繼續(xù)上提打撈工具使連接爪與爪槽脫開而與連接槽接合，滑套與連接套、打撈套和球座完全脫離；步驟四:下放打撈工具，使打撈套推動連接套和球座朝向下游運動，直到球座與下游相鄰的壓裂工具的打撈結(jié)構(gòu)相連；步驟五:重復(fù)步驟三和步驟四，使所有滑套均與相應(yīng)的連接套、打撈套和球座脫離，上提打撈工具以將所有的連接套、打撈套、球座和憋壓球從壓裂管串中打撈出來。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的方法，在打撈過程中，可將所有的連接套、打撈套、球座連成串，然后再連同所有的憋壓球一起打撈出來，簡化了施工步驟。此外，本發(fā)明的方法將投球壓裂與打撈接合起來，投球壓裂確保了壓裂過程地順利進行而打撈方法避免了鉆除球座，從而從整體上縮短施工時間并且保證了施工質(zhì)量。此外，在打撈之前，無需進行憋壓球的返排作業(yè)，可避免井筒內(nèi)大量出砂，方便了后續(xù)施工。
[0015]在一個實施例中，在球座和連接套之間存在有間隙；球座為中空結(jié)構(gòu)，在球座的側(cè)壁上設(shè)置有不被憋壓球阻擋的貫穿的過流孔；在步驟三中，上提打撈工具，將打撈套從間隙中抽出，使得過流孔將憋壓球上方和下方連通。
[0016]在一個實施例中，在滑套內(nèi)壁的上游部分設(shè)置有關(guān)閉槽，在滑套內(nèi)壁的下游部分設(shè)置有打開槽；在步驟五之后，需要關(guān)閉循環(huán)孔時，下入關(guān)閉工具并使關(guān)閉工具與關(guān)閉槽接合，上提關(guān)閉工具使滑套遮住循環(huán)孔；需要再次打開循環(huán)孔時，下入打開工具并使打開工具與打開槽接合，下放打開工具使滑套移開循環(huán)孔。
[0017]在本申請中，用語“上游”是指朝向地面的方向；“下游”是與上游方向相反的方向。用語“初始狀態(tài)”是指壓裂工具裝配完成后，在實施壓裂之前的狀態(tài)。