[发明专利]无节流多级分层压裂管柱及多级分层压裂施工方法

说明书

本发明公开了一种无节流多级分层压裂管柱及多级压裂施工方法，管柱包括自下而上依次通过油管连接的喇叭口、多个交替设置的无节流自助解封封隔器和无节流喷砂滑套、防砂水力锚和液压安全接头；无节流喷砂滑套中，喷砂滑套主体上开设有多个喷砂孔，无节流内滑套通过多个剪切销钉固定在喷砂滑套主体内并封闭喷砂孔，其包括外筒和轴向长度小于外筒和内筒，内筒通过连接部以存在间隙的方式套装在外筒底端内侧；各级无节流喷砂滑套的内筒内径自下而上逐级增大；该无节流多级分层压裂管柱可实现下入一趟管柱完成多级分层压裂和合层求产的目的，实现自下而上逐级压裂施工，对应压裂施工方法能够显著提高输砂效率和压裂施工的安全性。

技术领域

本发明涉及油气田压裂作业技术领域，特别涉及一种无节流多级分层压裂管柱及多级分层压裂施工方法。

背景技术

近年来，随着国内油气田开发的不断深入，“K344封隔器+喷砂滑套”分层压裂技术已经成为提高油气田单井产量的主体技术。该技术通过K344封隔器实现压裂层段的层间隔离，通过节流底阀和节流喷砂滑套建立压裂管柱与储层的连通通道，可以实现下入一趟管柱完成多级分层压裂和合层求产的目的。

然而在大量的现场施工中，该技术的压裂管柱也存在诸多不足，制约了其进一步推广应用，例如：

1)该压裂管柱随着分层压裂级数的增加，节流喷砂滑套球座的孔径自上而下逐级减少，压裂管柱的内径也相应的逐级减小，在管柱内形成了累积节流效应，增大了压裂液的摩阻，提高了地面的井口泵压；

2)该压裂管柱需要通过节流底阀的节流和节流喷砂滑套的逐层节流来坐封K344封隔器，不仅限制了施工排量、加砂量和施工规模，同样增加了地面的井口泵压，牺牲了施工效率，不能满足大规模压裂施工的需求，同时由于节流喷砂滑套喷砂孔的节流，降低了输砂效率，增大了压裂液通过喷砂孔的流速，加剧了喷砂孔的磨损，高流速压裂液产生的反溅还会对喷砂孔和生产套管产生严重的冲蚀破坏，可能会导致压裂管柱断裂、生产套管变形等事故，给后续的井筒作业带来极大的风险；

3)该压裂管柱在下放压裂管柱过程中，K344封隔器易因井内压力的波动产生不必要的提前坐封，造成封隔器胶筒发生摩擦损坏的风险；

4)该压裂管柱在压裂施工结束后，K344封隔器扩张胶筒自动解封，但胶筒自身的结构特征决定了胶筒不可能完全回收，如遇砂堵，则会出现解封不完全、砂卡，造成起管柱困难或者无法起出管柱的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现下入一趟管柱即可完成多级分层压裂和合层求产的目的的无节流多级分层压裂管柱。

本发明的另一目的是提供一种采用上述多级压裂管柱实现的多级分层压裂方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种无节流多级分层压裂管柱，其特征在于，包括自下而上依次通过油管连接的喇叭口、第一无节流自助解封封隔器、第一级无节流喷砂滑套、第二无节流自助解封封隔器、第二级无节流喷砂滑套、…、第N无节流自助解封封隔器、第N级无节流喷砂滑套、第N+1无节流自助解封封隔器、防砂水力锚和液压安全接头；其中，

每个无节流喷砂滑套均由无节流内滑套、喷砂滑套主体和可溶球构成；无节流内滑套包括外筒和内筒，内筒的轴向长度小于外筒的轴向长度，且内筒以存在间隙的方式套装并设置在外筒底端内侧，内筒与外筒之间通过连接部连接为一体；喷砂滑套主体为筒体结构，其上部侧壁上沿圆周方向均布开设有多个喷砂孔，其下部内壁凸起并形成有一圈第二限位台阶；可溶球的直径与内筒的内径相适应以有效封堵内筒；无节流内滑套通过沿圆周方向均部设置的多个剪切销钉套装并固定在喷砂滑套主体的内侧，并封闭喷砂滑套主体上开设的各喷砂孔；无节流内滑套顶面至喷砂孔下侧孔壁的轴向长度小于或等于无节流内滑套底面至第二限位台阶上端面的轴向长度；内筒的外径略小于限位台阶处的内径；

各级无节流喷砂滑套的无节流内滑套的外筒内径相同、内筒的壁厚相同，而内筒的内径自下而上逐级增大。