[发明专利]变长度分级滑套分层压裂工艺技术

说明书

技术领域

本发明属于石油天然气行业，涉及一种分级滑套技术，特别涉及压裂工艺的一种变长度分级滑套分层压裂工艺技术，替代原来施工管柱上的变直径分级滑套技术。

背景技术

机械分层压裂施工工艺当中，有一种不动管柱压裂工艺技术，即：变直径分级压裂的工艺方法，当每压完一个层后，只需要从井口依次投入直径逐级增大的钢球，打开每个层位的分级压裂滑套，钢球堵住滑套的下部通道后，压裂砂液通过滑套出口进入新的层位，进行连续分层压裂。其缺点是随着水平井的水平段越来越长，甚至达到1000-2000米，而变直径分级压裂的工艺方法的每个施工段的长度不能超过100米，因此，要一趟管柱进行分层压裂10级到20级以上时，由于管柱的内径受到限制，最大为76mm，钢球最小直径为30mm，每个钢球的最小级差为4mm，目前最多只能达到10级，采用变直径分级压裂的工艺方法已不能满足水平井多级压裂施工工艺技术的要求。

发明内容

本发明的目的是：提供一种变长度分级滑套分层压裂工艺技术，该工艺技术是在各级变长度分级滑套的滑套塞阀直径不变的情况下，只要改变每级滑套凹槽及滑套塞阀牙块的长度，就可以实现10级以上的分级打滑套技术，进行分层压裂。

本发明的技术方案是：设计一种变长度分级滑套分层压裂工艺技术，该工艺技术是在各级变长度分级滑套的滑套塞阀直径不变的情况下，通过改变每级滑套凹槽及滑套塞阀牙块的长度，实现10级以上的分级打滑套技术，进行分层压裂。

所述的变长度分级滑套是由滑套塞阀和滑套阀座总成组成，所述的滑套塞阀包括：打捞头、密封胶皮、上压帽、O型密封圈、弹簧、本体、牙块、钢球、箍簧、芯轴、胶皮盖板；在本体上有可活动的牙块，牙块的两端分别通过箍簧将其箍紧在本体内；密封胶皮在上压帽上，合为一体，上压帽与本体一端丝扣连接，其内孔有O型密封圈；芯轴设置在本体内，芯轴上端用丝扣连接打捞头；弹簧的一端设置在上压帽上，另一端设置在芯轴的凸台上，弹簧套在芯轴上；芯轴与牙块相对应的部分形状为两个相连的锥形体，其方向一致，大头对着打捞头；牙块内侧有两个凹槽，每个凹槽对应芯轴一个锥形体部分，在它们之间设置有钢球；所述的滑套阀座总成由上接头、止动螺钉、密封圈、喷射孔、外壳、剪钉、滑套阀座组成，由上接头丝扣连接外壳，外壳依次有止动螺钉及喷射孔和剪钉；上接头上有密封圈Ⅰ；内壁带有滑套凹槽的滑套阀座设置在外壳内，通过剪钉与外壳固定；所述的滑套阀座的两端有密封圈Ⅱ和密封圈Ⅲ；所述的牙块和滑套阀座上的滑套凹槽相对应。

变长度分级滑套分层压裂工艺技术，具体方法如下：

1）根据施工层数，确定变长度分级滑套的数量，其数量比施工层数少1，管柱上连接的下封隔器为Y344结构的水力压差式压缩封隔器；施工时是从下到上进行逐级分层压裂，而泵送的滑套塞阀的长度必须从长到短，逐级缩短，且牙块的长度L≤H滑套凹槽长度；每个下一级的滑套阀座总成的滑套凹槽长度H1大于上一级的滑套凹槽长度H2，滑套塞阀上的牙块的长度L也是每个下一级的长度L1大于上一级的L2；

2）所述的滑套塞阀在自由状态时，由于其上弹簧作用芯轴上的锥面，锥面再推动钢球，将弹簧施加在锥面上的轴向力转化为钢球推动牙块的径向力，牙块就会向外伸出，此时牙块的外径大于管串内通径；向外拉出芯轴，压缩弹簧复位，牙块在箍簧的作用下缩回滑套塞阀本体内，此时滑套塞阀的最大外径小于管串通道的内径3-4mm，放置在井口顶部的油管短节中，向管串中泵送；

3）滑套塞阀在液流的泵送作用下，当滑套塞阀到达滑套阀座总成的滑套凹槽处时，当牙块的长度L>H凹槽的长度时,通过该级滑套阀座总成，再向下运行；当遇到下一级滑套阀座总成，在牙块的长度L≤H凹槽的长度时,牙块在弹簧的作用下弹出，嵌入滑套凹槽处，停止下行；在泵送液流的作用下，密封胶皮就会坐封，将液流封堵在滑套塞阀上部，在其上部形成高压，当压力达到5-10MPa时，就会将剪钉剪断，滑套阀座和滑套塞阀一起向下运行到滑套阀座总成的底部；将其阻挡在该处，停止下行，达到打开滑套，进行分层压裂的工艺要求。

所述的牙块为2-6个，以芯轴为轴心匀布。

所述的凹槽的宽度与钢球直径相同。

所述的滑套凹槽和牙块是一系列长度不同的规格。

所述的滑套阀座总成和滑套塞阀的材质为高强度的合金钢。

所述的高强度的合金钢为铬钼合金钢。

所述的打捞头材质为球墨铸铁。