不限級數的智能固井滑套分層壓裂改造工藝管柱的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種不限級數的智能固井滑套分層壓裂改造工藝管柱，是為實現油氣井直井不限級數的分層改造、滿足油氣田多級壓裂改造的工藝要求而設計的，管柱設在水泥環內，上端連接井口，由通過套管連接的多級智能固井滑套及管柱尾端的浮箍和浮鞋組成。智能固井滑套腔室中設有活塞，上筒體設有徑向壓裂端口，下筒體筒壁凹槽內埋有連通二位四通電磁閥、電池、無線感應接收裝置、天線、水箱與筒體上、下腔室的液壓管線。該管柱能實現不限級數的分層壓裂改造；能大幅縮短施工周期，節約成本；能取代國外產品，降低下鉆勞動強度；能直接投電子球打開第一層智能固井滑套，無需射孔；壓裂完成后，能投球打開所有滑套，實現全通徑；能減少鉆磨的井控風險。
【專利說明】不限級數的智能固井滑套分層壓裂改造工藝管柱
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種不限級數的智能固井滑套分層壓裂改造工藝管柱，屬于油氣井多級分層壓裂改造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，國內油田套管井多段壓裂改造方式主要有兩大類:一是利用電纜射孔和機械封隔器實現層段間的封隔，通過依次打開壓裂滑套完成多級壓裂改造；二是利用水力噴射壓裂工具進行水力噴射射孔，通過水力射流效應實現層間封隔，噴射壓裂完成多級改造；上述管柱在分段時采用投入由小到大的密封球來完成各級滑套(噴砂器)的開啟和已改造段的隔離。由于受井口、井筒、施工管柱和工具設計尺寸的限制，即使上述技術不斷得以優化和完善，也僅能完成有限級數的分層壓裂改造。同時，上述管柱采用的是壓裂與生產一體化技術，一般不具備后期控制開采和選擇性開采的功能。
[0003]隨著油氣田的發展，有限級數的分層壓裂改造工藝已不能滿足油氣井多級數壓裂改造的需求。目前，國外不限級數固井滑套需要采用導壓管線進行壓力傳導，其下鉆工作量大，管線連接處存在漏失風險，壓裂完成后需鉆磨才能實現管柱全通徑，施工風險大，費用聞。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種不限級數的智能固井滑套分層壓裂改造工藝管柱，其能實現油氣井直井不限級數的分層改造，滿足油氣田多級壓裂改造的工藝要求。
[0005]本發明的具體技術方案如下:
[0006]本發明工藝管柱設在水泥環內，上端連接井口，由通過套管連接的多級智能固井滑套及管柱尾端連接的浮箍和浮鞋組成。智能固井滑套的上筒體螺紋連接下筒體，上、下筒體連通的腔室中設有由密封圈密封的活塞。上筒體筒壁上設有徑向壓裂端口，下筒體筒壁內設有凹槽，凹槽內埋有液壓管線A、液壓管線B、二位四通電磁閥、電池、無線感應接收裝置、液壓管線C、液壓管線D、天線和水箱，下筒體外壁設有蓋板。液壓管線A連通筒體上腔室，液壓管線B連通筒體下腔室，液壓管線C連通套管，液壓管線D連通水箱，二位四通電磁閥連通各液壓管線。電子球7由陶瓷球和內部感應芯片組成。
[0007]本發明工藝管柱不論井眼尺寸大小均能實現不限級數的分層壓裂改造，滿足油氣田多級壓裂改造的工藝要求；套管完井和光套管壓裂能減化施工程序，大幅縮短施工周期，節約成本；若某級固井滑套打開失敗，可用連續油管或電纜帶開關工具打開或關閉固井滑套，保證后續施工的進行；智能固井滑套取代了國外產品的壓力傳導管線，能降低下鉆時的勞動強度，減少手工操作風險；在直井內直接投入電子球，打開第一層智能固井滑套，無需射孔；壓裂完成后，投入電子球可打開所有滑套，即可實現全通徑，能減少鉆磨的井控風險，降低施工成本；能利用特定頻率的電子球關閉出水地層的滑套。【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為不限級數的智能固井滑套分層壓裂改造工藝管柱的示意圖。
[0009]圖2為智能固井滑套結構示意圖。
[0010]圖3為電子球結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]參照圖1至3對本發明的實施例進一步說明:
[0012]實施例:
[0013]本發明工藝管柱設在水泥環2內，上端連接井口 1，由通過套管3連接的多級智能固井滑套4及管柱尾端連接的浮箍5和浮鞋6組成。智能固井滑套4的上筒體41螺紋連接下筒體413，上、下筒體連通的腔室中設有由密封圈43密封的活塞42。上筒體41筒壁上設有徑向壓裂端口，下筒體413筒壁內設有凹槽，凹槽內埋有液壓管線A44、液壓管線B45、連通各液壓管線的二位四通電磁閥46、電池47、無線感應接收裝置48、液壓管線C49、液壓管線D410、天線411和水箱412，下筒體413外壁設有蓋板414。液壓管線A44連通筒體上腔室，液壓管線B45連通筒體下腔室，液壓管線C49連通套管，液壓管線D410連通水箱412，二位四通電磁閥46連通各液壓管線。電子球7由陶瓷球71和內部感應芯片72組成。
[0014]本發明根據各壓裂層位的長度裁定套管，并通過不同長度的套管連接多級智能固井滑套，管柱尾端連接浮箍和浮鞋，通過投電子球，實現各級滑套的關閉和開啟。
[0015]不限級數的智能固井滑套分層壓裂改造工藝管柱的工作過程如下:
[0016]首先，進行常規的鉆井和測井，確定壓裂層位及智能固井滑套的位置，下入本發明工藝管柱，測井并調整智能固井滑套位置，然后采用特殊膠塞固井，鋼絲通井，確保各級智能固井滑套處于正常狀態。
[0017]投一級電子球，其在液體中自由滑落至第一壓裂層位，位于第一層位的智能固井滑套收到信號，開啟壓裂端口，井口加壓，壓破水泥環進行第一層壓裂。
[0018]在頂替完第一層液體后，投二級電子球，其隨液體一同泵送至第二層位，第二層智能固井滑套收到信號，開啟壓裂端口 ；與此同時，當二級電子球下行至第二層位時，第一層智能固井滑套收到對應信號，關閉壓裂端口 ；提高泵壓，壓力上升表明第一層智能固井滑套已經關閉，繼續提高泵壓，壓破水泥環進行第二層壓裂。依次類推，二級電子球繼續下行，實現不限級數的分層壓裂。壓裂施工完成后，投電子球開啟所有智能固井滑套，最后合層排液，求產。
[0019]若進行選擇性開采，可投對應層位的電子球關閉智能固井滑套，還可以借助連續油管帶滑套開關工具，任意打開或關閉智能固井滑套。
[0020]智能固井滑套的工作原理如下:
[0021]當電子球7經過智能固井滑套4附近時，天線411接收到信號并依次傳遞至無線感應接收裝置48，指示二位四通電磁閥46動作，連通液壓管線A44和液壓管線C49，同時連通液壓管線B45和液壓管線D410。套管液體從液壓管線C49、二位四通電磁閥46和液壓管線A44進入筒體上腔室，推動活塞42下行，露出壓裂端口。筒體下腔室內的液體通過液壓管線B45、二位四通電磁閥46和液壓管線D410進入水箱412，完成活塞42的開啟。
[0022]當上一級電子球7經過智能固井滑套4附近時，天線411接收到信號并依次傳遞至無線感應接收裝置48，指示二位四通電磁閥46動作，連通液壓管線A44和液壓管線C49，同時連通液壓管線B45和液壓管線D410。套管液體從液壓管線C49、二位四通電磁閥46和液壓管線B45進入筒體下腔室，推動活塞42上行，關閉壓裂端口。筒體上腔室內的液體通過液壓管線A44、二位四通電磁閥46和液壓管線D410進入水箱412，完成活塞42的關閉。
【權利要求】
1.一種不限級數的智能固井滑套分層壓裂改造工藝管柱，其特征在于: 本發明工藝管柱設在水泥環(2)內，上端連接井口(I)，由通過套管(3)連接的多級智能固井滑套(4)及管柱尾端連接的浮箍(5)和浮鞋(6)組成； 智能固井滑套(4)的上筒體(41)螺紋連接下筒體(413)，上、下筒體連通的腔室中設有由密封圈(43)密封的活塞(42);上筒體(41)筒壁上設有徑向壓裂端口，下筒體(413)筒壁內設有凹槽，凹槽內埋有液壓管線A(44)、液壓管線B(45)、二位四通電磁閥(46)、電池(47)、無線感應接收裝置(48)、液壓管線C(49)、液壓管線D(410)、天線(411)和水箱(412)，下筒體(413)外壁設有蓋板(414);液壓管線A(44)連通筒體上腔室，液壓管線B (45)連通筒體下腔室，液壓管線C (49)連通套管，液壓管線D (410)連通水箱(412)，二位四通電磁閥(46)連通各液壓管線； 電子球⑵由陶瓷球(71)和內部感應芯片(72)組成。
2.如權利要求1所述的不限級數的智能固井滑套分層壓裂改造工藝管柱，其特征在于當電子球(7)經過智能固井滑套⑷附近時，天線(411)接收到信號并依次傳遞至無線感應接收裝置(48)，指示二位四通電磁閥(46)動作，連通液壓管線A(44)和液壓管線C(49)，同時連通液壓管線B(45)和液壓管線D(410);套管液體從液壓管線C(49)、二位四通電磁閥(46)和液壓管線A(44)進入筒體上腔室，推動活塞(42)下行，露出壓裂端口 ；筒體下腔室內的液體通過液壓管線B(45)、二位四通電磁閥(46)和液壓管線D(410)進入水箱(412)，完成活塞(42)的開啟； 當上一級電子球(7)經過智能固井滑套⑷附近時，天線(411)接收到信號并依次傳遞至無線感應接收裝置(48)，指示二位四通電磁閥(46)動作，連通液壓管線A(44)和液壓管線C (49)，同時連通液壓管線B (45)和液壓管線D (410);套管液體從液壓管線C (49)、二位四通電磁閥(46)和液壓管線B(45)進入筒體下腔室，推動活塞(42)上行，關閉壓裂端口。筒體上腔室內的液體通過液壓管線A(44)、二位四通電磁閥(46)和液壓管線D(410)進入水箱(412)，完成活塞(42)的關閉。
【文檔編號】E21B43/26GK103696748SQ201210366966
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月28日 優先權日:2012年9月28日
【發明者】張文星, 趙振峰, 桂捷, 王治國, 張麗娟, 任國富, 馮長青, 胡開斌, 李旭梅, 劉漢斌 申請人:中國石油天然氣股份有限公司