[发明专利]可开关复合滑套水力喷射压裂井下装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种压裂装置，尤其是一种可开关复合滑套水力喷射压裂井下装置，其通过设置复合滑套，可以打开或关闭喷射工具的喷射口，以解决砂卡事故。

背景技术

低渗透油气田储量占国内已探明储量的28％，每年新增加低渗透探明储量占新探明总储量的50％以上，水力压裂是动用和提高低渗透储量的有效途径。1947年，在美国KANSAS西南部的HUGOTON气田的一口垂直井中首次实施了水力压裂增产技术，经过了近半个世纪的发展，特别是上世纪80年代末以来，在压裂设计、压裂液和添加剂、支撑剂、压裂设备和监测仪器以及裂缝监测等方面都获得了迅速的发展。

为精确控制裂缝起裂位置和裂缝条数，国内外开展了分段压裂技术研究。目前，现场常用的分层(段)压裂方法主要有：限流法压裂、暂堵剂分层压裂、机械封隔器分层压裂、填砂分层压裂等。这些方法都存在有这样或那样的问题，如限流法压裂要求的射孔密度较低，将会妨碍射孔对有效井筒半径的扩大；作业期间，在射孔通道和裂缝入口处可能出现过大的压力降，并会影响携砂压裂液在层间的分布；限流法进行射孔提供的裂缝入口面积较小，在返排和生产期间，易使支撑剂返出。在裸眼水平井压裂时，最简单的隔离方法是使用暂堵剂，暂堵剂可以用岩盐、苯甲酸片或樟脑丸等。但这种方法最大的问题是难以控制沿井筒的裂缝起裂点之间的距离；另一个重要的问题是在暂堵阶段对裂缝在近井地带的支撑剂的充填无法控制。在套管井可以实施封隔器分层或分段压裂工艺，但是，施工完一个层位后，封隔器常常发生砂卡，导致井下事故。填砂分层压裂的问题是施工周期过长。

为克服上述公知技术存在的缺陷，本案申请人在中国专利第200910082408.7号中阐述了一种带有滑套的磨料射流喷射分层压裂装置，该装置具有多级滑套，除第一级喷枪外，其余每级喷枪内均安装一级滑套，下井时滑套处于关闭状态，需要压裂对应的层位时，投球打开滑套、露出喷嘴，压裂液自该喷嘴喷出，同时，投入的球打开滑套后封堵滑套内流道，压裂液不再流经滑套下部的喷枪，确保压裂液和支撑剂不进入已压开层段，避免了压裂不同层段时移动井下管柱。但是这项技术存在一个问题(以三级滑套喷枪为例)：如图1所示，在下部第一级喷枪1发生砂卡部位10、需要进行反循环洗井进行解卡的情况下，由于上部喷枪12、13的滑套121、131均被钢球122、133打开，各级喷枪12、13均与环空连通，因此洗井液将沿箭头A从压力最小的上部喷枪13上设置的喷嘴134进入油管100内，即，在砂卡井段上部的第三级形成了反洗通道，而不能冲洗砂卡部位10，管柱仍然不能解卡。

因此，该公知技术当发生砂卡时，解卡工作非常麻烦，影响了施工效率。

有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出本发明的可开关复合滑套水力喷射压裂井下装置，以方便地解决下部喷枪发生砂卡的解卡问题，有效地提高反循环洗井的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种可开关复合滑套水力喷射压裂井下装置，通过复合滑套的设置，在需要对规定层位喷射压裂液时，可以打开滑套，由喷射工具射出压裂液，进行压裂施工，而在完成压裂施工后，通过另一个滑套可以再次关闭喷枪，当发生砂卡事故时，能效地提高反循环洗井的效果。

为此，本发明提出一种可开关复合滑套水力喷射压裂井下装置，所述装置具有多级串联连接的喷射工具；所述喷射工具均为中空柱状体，其侧壁上设有至少两个喷嘴；所述喷射工具包括设在下部的一级底部喷射工具，以及位于底部喷射工具上部的多级上部喷射工具，其中，在各级所述上部喷射工具内均设有能封闭该级喷射工具喷嘴的第一滑套，且所述第一滑套在外力作用下能够滑移至所述喷嘴的下部，打开所述喷嘴；各级所述上部喷射工具内还设有能封闭所述喷嘴的第二滑套，所述第二滑套能够在该级喷射工具完成压裂喷射后在外力的作用下滑动至封闭所述喷嘴。

如上所述的可开关复合滑套水力喷射压裂井下装置，其中，所述第一滑套、第二滑套通过剪切销钉与所述上部喷射工具相连接，且所述第二滑套设置在所述第一滑套的上部。

如上所述的可开关复合滑套水力喷射压裂井下装置，其中，所述滑套的内径自上而下依次减小。

如上所述的可开关复合滑套水力喷射压裂井下装置，其中，所述装置还包括能使所述滑套向下移动、并密封所述滑套的钢球。

如上所述的可开关复合滑套水力喷射压裂井下装置，其中，所述钢球的直径自上而下依次减小，且大于被密封的所述滑套的内径，小于具有被密封的所述滑套的该级上部喷射工具的内径。

本发明的特点和优点是：