[发明专利]射孔/压裂/封隔一体化装置及其多级压裂工艺管柱

说明书

本发明公开了一种射孔/压裂/封隔一体化装置，该装置通过先后两次投入相同尺寸的球完成所对应水力喷射器、封隔器和喷砂滑套的逐级开启，不影响分段级数；每个水力喷射器只进行对应层段的射孔作业，射孔效率高；通过喷砂滑套进行压裂施工，不影响施工排量；封隔器依次座封，承压时间短，密封效果更加可靠，且可实时监测套管压力(地层压力)变化，能有效地预防砂堵；施工上层时，下层封隔器自动解封，管柱易起出；采用多个该射孔/压裂/封隔一体化装置组装成的多级压裂工艺管柱能够一趟管柱实现射孔、压裂、封隔一体化，操作简单、安全、可靠，避免了射孔时的油气层污染，缩短了施工周期，降低了作业成本。

技术领域

本发明涉及低渗透储层改造技术领域，特别涉及一种射孔/压裂/封隔一体化装置及其多级压裂工艺管柱。

背景技术

我国油气藏复杂、多样，低渗透油气资源丰富，中国石油油气生产和工程技术服务企业立足油田，开展了卓有成效的压裂技术攻关，形成了各具特色的压裂技术。近年来，直井、水平井多级分层压裂技术在低渗透储层、薄层、多层的压裂改造中发挥着重要的作用，已经成为低渗透油气资源开发、提高单井油气产量的主体技术。

目前，分层压裂施工主要采用“封隔器+滑套”分层压裂、不动管柱水力喷射水力封隔分层压裂和油管拖动水力喷射分层压裂方式。其中，“封隔器+滑套”分层压裂管柱施工前需要进行射孔，易对油气层造成污染；不动管柱水力喷射分层压裂管柱层间水力封隔效果无法得到保证；拖动管柱水力喷射分层压裂管柱施工周期较长，作业不连续，喷嘴长时间工作后射孔效率低，封隔器反复座封、解封，封隔器易失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需提前射孔且能够一趟管柱实现射孔、压裂、封隔的射孔/压裂/封隔一体化装置。

本发明的另一目的是提供一种采用上述射孔/压裂/封隔一体化装置构成的多级压裂工艺管柱。

为此，本发明技术方案如下：

一种射孔/压裂/封隔一体化装置，包括外筒和螺纹连接在所述外筒底端内壁上的中心管；

在所述外筒内侧自上而下设置有依次连接的上爪簧球座、内筒和下爪簧球座，且三者通过沿圆周方向设置在所述内筒和所述外筒上的多个第二剪切销钉固定在所述外筒上；在设置有所述内筒处的外筒外壁上沿圆周方向开设有多个压裂通道，所述压裂通道通过设置在所述外筒内侧的内筒封闭；

所述内筒外壁上加工有一环形凹槽，沿所述外筒圆周方向设置的多个第一剪切销钉穿出所述外筒侧壁并位于所述环形凹槽的底部，使所述第二剪切销钉被剪断后，上爪簧球座、内筒和下爪簧球座能够下移一段距离并通过环形凹槽对所述第一剪切销钉的限位而停止继续下行；

所述上爪簧球座和下爪簧球座均包括中心开设有通孔的本体，所述本体一端端部外壁上设有环形凸缘，且自同一端端面沿轴向开设有多道沿所述本体圆周方向均布的割缝，使所述上爪簧球座上部形成有能够收缩和释放的多瓣爪结构；所述上爪簧球座的环形凸缘位于顶部，所述下爪簧球座的环形凸缘位于底部；在所述外筒内壁上开设有一与所述上爪簧球座的环形凸缘相适应的第一环形凹槽，所述上爪簧球座的环形凸缘设置在所述第一环形凹槽内，使所述上爪簧球座处于释放状态，所述下爪簧球座为收缩状态；

在所述外筒内壁上还开设有与所述第一环形凹槽深度一致的第二环形凹槽，且所述第二环形凹槽顶部邻近所述下爪簧球座底部设置，当所述第二剪切销钉剪断后，依次连接的上爪簧球座、内筒和下爪簧球座下行，使所述上爪簧球座变换为收缩状态，所述下爪簧球座变换为释放状态；所述第二环形凹槽的轴向长度与所述内筒和所述下爪簧球座的轴向长度相适应；