[发明专利]一种复合滑套、压裂装置及增加油气井压裂层段的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在油气井中地层进行水力压裂中增加压裂层段的方法及装置，尤其是一种复合滑套、压裂装置及增加油气井压裂层段的方法，利用在滑套中安装衬套组成的复合滑套实现使用同一尺寸的球压裂两个层段。

背景技术

随着勘探的深入，我国低渗透油气藏在新探明储量中所占的比例越来越高，如何动用和提高低渗透储量的开采效益已迫在眉睫。压裂改造已成为提高油气井的产量和经济效益的主要手段。如何尽可能多的形成独立裂缝是油气井压裂改造的关键，鉴于此，油气井往往需要分段压裂改造。目前，现场常用的油气井分段压裂方法主要有：限流法压裂、暂堵剂分段压裂、机械封隔器分段压裂、填砂分段压裂、水力喷射分段压裂等。其中机械封隔器分段压裂和水力喷射分段压裂虽然在很大程度上增加了油气井分段的段数，但是由于受到井眼尺寸和工具尺寸的限制，其分段能力已经很难满足油气井增产改造段数不断增长的要求。

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。但在该常规的投球打滑套压裂中，一种尺寸的球往往代表一个压裂层段。采用该公知技术时，为了增加压裂段数，则必须提高加工精度以增加球尺寸的级差，从而导致生产成本不断提高。

此外，在实际生产过程中，这种单纯靠增加球尺寸的办法来增加压裂层段已无法满足当前油气井增产改造的要求。

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，研制出本发明的复合滑套、压裂装置及增加油气井压裂层段的方法，通过将本发明的复合滑套装置与公知的压裂滑套装置联合使用，可以通过使用同一尺寸的球依次打开两个滑套，压裂两个层段，在很大程度上增加了压裂的段数。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合滑套、压裂装置及增加油气井压裂层段的方法，以解决因井眼和工具尺寸导致油气井压裂段数受限的问题，将本发明的复合滑套与公知的常规滑套结合使用，以提高油气井分段压裂的压裂段数。

为此，本发明提出一种复合滑套，其包括：主体滑套、衬套，所述主体滑套为中空柱状体，其内具有衬套容置腔，所述容置腔的下部设有一缩径的凸台；所述衬套为中空柱状体，其两端分别具有上球座和下球座；所述上球座能卡合于所述容置腔，在受到外力作用时，能向下移动，且在所述容置腔内壁的作用下能使所述上球座的内径减小；所述下球座的外径小于所述凸台的内径，在外力作用下，所述衬套能卡止于所述凸台，并使所述下球座的内径增大。

本发明还提供一种压裂装置，所述压裂装置具有串联连接的底部喷射工具和多组上部喷射工具，每组所述上部喷射工具由相互串联连接的第一喷射工具和第二喷射工具构成，所述第二喷射工具设置在所述第一喷射工具的上部；所述第一喷射工具、第二喷射工具均具有中空柱状的本体，每个所述本体的侧壁上均设有至少两个喷嘴；所述第一喷射工具的本体内设有能够封闭该级喷嘴的第一滑套，所述第二喷射工具的本体内设有能够封闭该级喷嘴的如权利要求1至8任一项所述的复合滑套，所述第一滑套、复合滑套均能在外力作用下滑移至被封闭的所述喷嘴的下部，打开该级喷嘴；且能驱动每一组所述上部喷射工具内的第一滑套和复合滑套移动的阀球直径相等。

本发明进一步还提供一种增加油气井压裂层段的方法，包括：

1)通过油管将如权利要求9至10任一项所述的压裂装置沿套管送入到井内规定作业层位；

2)底部喷射工具完成压裂作业后，从油管投入第一阀球，所述第一阀球进入位于上部的一组上部喷射工具的第二喷射工具的本体内，所述第一阀球贯穿复合滑套的主体滑套和衬套进入第一喷射工具的本体内，并坐封于第一滑套，向油管内泵注液体以第一压力加压，剪断连接所述第一滑套与第一喷射工具的第一剪切销钉，使第一滑套下滑，打开第一喷射工具上设置的喷嘴，对第一层位进行喷射和压裂作业；

3)完成该第一层位的压裂后，自所述油管向下投入第二阀球，所述第二阀球坐封于所述衬套的上球座，向油管内泵注液体以第二压力加压，剪断连接所述复合滑套与所述第二喷射工具的第二剪切销钉，使所述第二喷射工具内的主体滑套和衬套一起向下移动，打开所述第二喷射工具上设置的喷嘴，对位于所述第一层位上部的第二层位进行喷射和压裂作业；其中，所述第二阀球的直径与第一阀球的直径相等；