[发明专利]多级井的隔离和压裂

说明书

技术领域

本发明涉及用于多级、水平井的隔离和压裂的设备。

发明背景

在石油和天然气井的生产中的一个重要挑战是取出锁定在岩层不容易流动的烃，在这种情况下，岩层的处理或刺激有必要压裂岩层并为烃通到井孔提供通道，从那里可以将它们带到地面并生产。

通过水平钻井孔对岩层压裂通常是指通过套管或钻井孔的裸眼部分泵送刺激液到岩层以压裂岩层并从中生产烃。

在许多情况下，多部分岩层希望同时或阶段性压裂。用于多级压裂岩层管柱通常包括由一个或者多个封隔器分隔的一个或者多个压裂工具。

在某些情况下，压裂系统部署在套管钻井孔中，在这种情况下，在系统内的注水泥部分设置穿孔允许刺激液通过压裂工具及多孔水泥套管刺激远处的岩层。另外一种情况，以无套管、裸眼的方式进行压裂。

在多级压裂的情况下，多压裂阀工具按连续顺序用于压裂岩层部分，通常开始于钻井孔的趾端并逐渐移向钻井孔的跟部端。至关重要的是，压裂阀以所希望的顺序被触发并不早于所期望的打开。同样重要的是，压裂阀一旦打开直到希望将其关闭时才关闭。

在本领域中已经形成很多配置来压裂多级岩层，例如，已知的压裂工具，其中圆珠被泵送至工具内并放置在座上以阻止液体流过中心孔，从而形成液体压力并迫使液体流过设置在衬套周围的多级喷嘴。

其它已知使用的压裂阀工具是连续油管，其中，圆珠落下阻止流到衬套下并通过在压裂套筒中的加压点火头为流动重定向。一些向下钻进工具指出包括具有圆珠座和圆珠封隔器，其中液体可以重定向至压裂工具上的压裂端口，其它的指出使用不同大小的圆珠来控制向下钻进峰值压力。

在多级压裂岩层中仍然需要构造简单，尺寸小，效率高的压裂阀工具。

发明概要

第一方面，一种压裂阀工具，所述工具包括一个或者多个端口，套筒，在套筒阻止液体流过所述一个或多个端口的关闭位置和套筒允许液体流过所述一个或多个端口的打开位置之间可移动；及圆珠承座可移除连接至套筒；其中在圆珠承座上接收圆珠使所述座和所述套筒从关闭位置移动至打开位置。

第二方面，指出了一种压裂阀工具，所述工具包括圆珠承座，在所述工具内可移动地接收，所述座包括用于容纳圆珠的座轮廓；其中所述座轮廓与所述圆珠的半径相匹配以不变形抓握所述圆珠。

附图简述

图1一种符合本发明工具的水平井示意图；

图2是本发明的压裂阀在关闭位置时的一个实施例的剖视图；

图3是本发明的压裂阀在打开位置时的一个实施例的剖视图；

图4是本发明的压裂阀在打开位置座被钻穿时的一个实施例的剖视图；

图5是本发明的压裂阀在关闭位置座被钻穿时的一个实施例的剖视图；

图6是用于本发明压裂阀的质量控制检验夹具的剖视图；

具体实施方式

通过在钻井孔水平部分多级压裂中增加安装过程的安全性，降低钻井时间和更大的可靠性，提供了一种压裂阀工具来改善现有圆珠降落、多级、水平压裂工具。

结合细长外直径和短长度，本压裂阀工具省去了处理短节的需要，从而减少了衬套的刚性。这些特征允许更大的自由度，减小外部直径的工具管柱，以使更容易部署在钻井孔中。

本压裂阀工具可以通过手动抬高和手动拧至衬套上，其通常被抓握在钻台上，然后上衬套部分，通常被抓握在升降机上或者相似的设备上，可降低到压裂阀工具上及压裂阀工具的一个片体允许通过压裂阀工具从上衬套部分施加扭矩，并进入衬套以组成衬套管柱。

本压裂阀工具可以沿衬套布置相关的工具并可以在钻井孔裸眼部分里布置。本压裂阀工具提供一种刺激岩层的一部分来促使压裂岩层和岩层液体流动的手段。压裂阀工具400的短长度省去了任一端短节的需求。小外直径和短长度增加了衬套的自由度，进一步有助于在钻井孔内部布置。在一个优选的实施例中，本压裂阀工具400省去了工具顶端和心轴之间的典型螺纹连接，相反，箱形端连接和心轴是一体的及使用安装工具将压裂阀工具400插入心轴内部。使用特殊安装工具可省去螺纹连接从而缩短压裂阀工具的长度。