一種帶壓拖動井下封堵閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及油氣田儲層改造【技術領域】，具體提供了一種帶壓拖動井下封堵閥，包括外套體、滑套等部件，所述滑套外表面滑動套接有外套體，外套體上端與上接頭固定連接；外套體下端固定連接有可在滑套和行程缸套之間滑動的滑動壓頭，行程缸套的下端與下接頭固定連接；封堵閥內位于上接頭與滑套上端部之間設有彈力方向沿封堵閥軸向的彈簧一，并且下接頭與滑動壓頭之間設有彈力方向沿封堵閥軸向的彈簧二；外套體上開有噴咀，滑套上開有出液口。本封堵閥克服了現有技術中水平井體積壓裂施工完一層后需放噴釋放地層壓力才能拖動管柱，調整鉆具位置至上一施工段進行施工所導致的不能帶壓拖動管柱造成施工周期過長、整體效率不高的問題。
【專利說明】一種帶壓拖動井下封堵閥

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣田儲層改造【技術領域】，是油、氣田壓裂、酸化施工作業(yè)中重要的井下作業(yè)工具之一，具體為一種帶壓拖動井下封堵閥。

【背景技術】
[0002]近年來，長慶油田等水平井體積壓裂施工大量采用“常規(guī)油管傳輸，使用封隔器封隔已施工層，利用水力噴砂射孔，油套同注壓裂，拖動管柱實現自下而上逐層體積壓裂施工”。然而通過此工藝方法，施工完一層后需放噴釋放地層壓力才能拖動管柱，調整鉆具位置至上一施工段進行施工。導致施工周期過長、整體效率不高。
[0003]目前長慶油田超低滲透油藏的主要改造方式已向水平井體積壓裂工藝方法轉變，其為一種高效的改造方式正指引著未來油田開發(fā)的方向。同時常規(guī)水平井體積壓裂多采用單底封封住施工層段，油套同注泵入地層，其大排量、大液量、大砂量的特點要求施工完一層后需要徹底的放噴反洗才能活動管柱施工另一層段，期間要經過較長的放噴等停時間，降低了施工效率。
[0004]為了提高施工效率，需要在不放噴的情況下拖動管柱調整鉆具位置，即帶壓拖動。目前帶壓拖動施工作業(yè)的模式主要有兩種:
其一、使用連續(xù)油管進行帶壓拖動施工作業(yè):連續(xù)油管設備也大多依靠國外先進技術支持，且連續(xù)油管車等大型設備很難在長慶區(qū)塊等山區(qū)道路上駛進井場。
[0005]其二、使用常規(guī)油管進行帶壓拖動施工作業(yè):應用井口防噴裝置和油管內專用堵塞工具，實現油套環(huán)空和油管內的封堵，進行帶壓調整鉆具，然而采用此方法需要從井口投放、打撈堵塞器，工序復雜，效率低。
[0006]為了實現快速帶壓拖動，需要設計一種帶壓作業(yè)井下封堵閥，使其配合使用井口防噴裝置來實現常規(guī)油管帶壓拖動的水平井連續(xù)分段體積壓裂。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是克服現有技術中水平井體積壓裂施工完一層后需放噴釋放地層壓力才能拖動管柱，調整鉆具位置至上一施工段進行施工所導致的不能帶壓拖動管柱造成施工周期過長、整體效率不高的問題。
[0008]為此，本發(fā)明提供了一種帶壓拖動井下封堵閥，包括上接頭、彈簧一、彈簧二、夕卜套體、噴咀、滑套、滑動壓頭、行程鋼套以及下接頭，滑套外表面滑動套接有外套體，外套體上端與上接頭螺紋連接；外套體下端通過螺紋連接有可在滑套和行程缸套之間滑動的滑動壓頭，行程缸套的下端與下接頭螺紋連接；封堵閥內位于上接頭與滑套上端部之間設有彈力方向沿封堵閥軸向的彈簧一，并且下接頭與滑動壓頭之間設有彈力方向沿封堵閥軸向的彈簧二 ；外套體上開有噴咀，滑套上開有出液口，當噴咀和出液口呈錯開狀態(tài)時，封堵閥處于關閉狀態(tài)，當噴咀和出液口呈吻合狀態(tài)時，封堵閥處于開啟狀態(tài)。
[0009]上述滑套上端的外表面設有沿封堵閥軸向的滑槽，外套體的上端固定有可在滑槽內滑動的滑塊。
[0010]上述外套體與滑套之間設有多道密封圈。
[0011]上述上接頭與外套體的連接處、滑動壓頭與外套體的連接處均設有密封圈以及防退扣螺釘。
[0012]上述行程鋼套與下接頭的連接處設有防退扣螺釘。
[0013]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明針對常規(guī)油管帶壓拖動施工作業(yè)設計的這種帶壓拖動井下封堵閥，它是一種機械可關閉式重復封堵閥，其內部設計有滑套機構、彈簧、滑塊機構，能確保封堵閥準確地實現重復多次開啟關閉。該封堵閥配合壓縮式底封隔器進行施工作業(yè)，井口使用環(huán)形防噴器封住油套環(huán)空，施加一定鉆壓坐封封隔器時，壓縮封堵閥內的彈簧，推動外套體和滑套產生相對位移，達到一定行程后滑套上的出液口與封堵閥外套體上的噴咀相吻合從而打開封堵閥出液口，對地層進行射孔、加砂壓裂。施工完后上提管柱，封隔器解封，同時封堵閥關閉，油管和油套環(huán)空不再連通，且環(huán)空液體被井口處的環(huán)形防噴器封堵住，此時無需放噴即可起管柱將工具拖動到下一施工層段，地層的壓力不會進入油管而產生溢流或井噴。這樣又可以坐封封隔器施工下一段，這中間節(jié)省了放噴等停的時間，大大提高了工作效率。
[0014]以下將結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1、封堵閥關閉狀態(tài)整體結構示意圖；
圖2、封堵閥開啟狀態(tài)整體結構示意圖；
圖3、封堵閥關閉狀態(tài)下噴咀以及壓動滑頭附近的局部放大示意圖；
圖4、封堵閥開啟狀態(tài)下噴咀以及壓動滑頭附近的局部放大示意圖；
圖5、管柱結構及井口防噴裝置示意圖。
[0016]附圖標記說明:1、上接頭；2、彈簧一 ；3、滑塊；4、外套體；5、噴咀；6、滑套；7、滑動壓頭；8、行程鋼套；9、彈簧二 ；10、下接頭；11、出液口 ；12、滑槽；13、O型密封圈；14、壓裂井口 ；15、環(huán)形防噴器；16、井口大四通；17、井下封堵閥；18、壓差控制循環(huán)閥；19、機械封隔器；20、導向扶正器；21、油管；22、套管環(huán)空。

【具體實施方式】
[0017]實施例1
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種帶壓拖動井下封堵閥，包括上接頭1、彈簧一 2、彈簧二9、外套體4、噴咀5、滑套6、滑動壓頭7、行程鋼套8以及下接頭10，滑套6外表面滑動套接有外套體4，外套體4上端與上接頭I螺紋連接；外套體4下端通過螺紋連接有可在滑套6和行程缸套8之間滑動的滑動壓頭7，所述行程缸套8的下端與下接頭10螺紋連接；封堵閥內位于上接頭I與滑套6上端部之間設有彈力方向沿封堵閥軸向的彈簧一 2，并且下接頭
10與滑動壓頭7之間設有彈力方向沿封堵閥軸向的彈簧二 9 ;所述外套體4上開有噴咀5，滑套上開有出液口 11，當噴咀5和出液口 11呈錯開狀態(tài)時，封堵閥處于關閉狀態(tài)，詳見圖3所示的局部放大圖。當噴咀5和出液口 11呈吻合狀態(tài)時，封堵閥處于開啟狀態(tài)，如圖2所
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[0018]實施例2
在實施例1的基礎上，所述滑套6上端的外表面設有沿封堵閥軸向的滑槽12，所述外套體4的上端固定有可在滑槽12內滑動的滑塊3。所述外套體4與滑套6之間設有多道密封圈，多道密封圈能保證在動密封情況下始終具有良好的密封效果。上接頭I與外套體4的連接處、滑動壓頭7與外套體4的連接處均設有密封圈以及防退扣螺釘，密封圈形成密封作用、防退扣螺釘起防止螺紋退扣的作用。所述行程鋼套8與下接頭10的連接處也設有防退扣螺釘，但沒有密封圈，防退扣螺釘防止螺紋退扣，這樣確保了封堵閥關閉后其整體上的密封性能與連接強度。本封堵閥滑套6上設計的鍵塊機構，即滑塊和滑槽的組合體，其能確?；?上的出液口與外套體4上的噴咀始終能正確對應。所述鍵塊機構具體結構為:滑塊的一端放于滑槽里面，外套體4上開有固定滑塊3的小口，上接頭I內的臺階面將滑塊3始終頂在外套體4上的開口內。當壓縮封堵閥時，上接頭I推動滑塊3在滑槽內一起滑動，滑塊3相對于上接頭I和外套體4固定，在滑動的過程中，滑塊3能確?；?相對于外套體4無軸向轉動，即每次封堵閥完全開啟時滑套6上出液口能和外套體4上的噴咀完全對應吻合，對封堵閥出液口大小不產生影響。
[0019]本發(fā)明的具體原理及工作過程:本封堵閥內設計有滑套機構來實現封堵閥的開啟關閉。當本封堵閥在使用時，滑套6可以在封堵閥外套體4內滑動，滑套6上鉆有出液口11，當滑套6滑動至一端時，滑套6上的出液口剛好與外套體4上的噴咀5相對應吻合，則封堵閥處于完全開啟狀態(tài)，當滑套6滑至另一端時，噴咀與出液口相對錯開，則封堵閥處于完全關閉狀態(tài)；封堵閥兩端內還設計有復位彈簧一 2和彈簧二 9，兩個彈簧均為壓縮彈簧，在安裝好之后都有一定預壓力，在自由狀態(tài)或拖動管柱的過程中依靠彈簧的彈力使得滑套6的出液口 11與外套體4上的噴咀5相互錯開，封堵閥處于關閉狀態(tài)；當給封堵閥兩端施加一定力的時候，封堵閥會開啟，當釋放該力時，封堵閥則會關閉。在封堵閥的兩端上接頭I與下接頭10施加一定的力，彈簧一 2和彈簧二 9會被壓縮，同時滑動壓頭7會在行程鋼套8內滑動，帶動封堵閥外套體4 一起相對滑套6滑動，壓力達到一定值時，滑動壓頭7滑動到位，滑套6出液口與外套體4的噴咀完全對上，封堵閥出液通道打開，詳見圖4所示。當釋放施加的該壓力之后，在彈簧一 2和彈簧二 9在其恢復力作用下，封堵閥外套體4與滑套6之間又會產生反向的相對滑動，滑套6上的出液口與外套體4上的噴咀5相互錯開直至封堵閥出液通道完全關閉；由于封堵閥滑套6上設計有鍵塊機構，確?；?上的出液口與外套體4上的噴咀始終能正確對應。該鍵塊機構為:滑套一端銑有類似鍵槽的滑槽，放上滑塊3在里面，當壓縮封堵閥時，上接頭I推動滑塊3在滑槽內一起運動，滑塊3相對于上接頭I和外套體4固定，在滑動的過程中，滑塊3能確保滑套6相對于外套體4無軸向轉動，即每次封堵閥完全開啟時滑套6上出液口 11能和外套體4上的噴咀5完全對應吻合，對封堵閥出液口大小不產生影響。
[0020]綜上，本發(fā)明針對常規(guī)油管帶壓拖動施工作業(yè)設計的這種帶壓拖動井下封堵閥，它是一種機械可關閉式重復封堵閥，其內部設計有滑套機構、彈簧、滑塊機構，能確保封堵閥準確地實現重復多次開啟關閉。該封堵閥配合壓縮式底封隔器進行施工作業(yè)，井口使用環(huán)形防噴器封住油套環(huán)空，施加一定鉆壓坐封封隔器時，壓縮封堵閥內的彈簧，推動外套體和滑套產生相對位移，達到一定行程后滑套上的出液口與封堵閥外套體上的噴咀相吻合從而打開封堵閥出液口，對地層進行射孔、加砂壓裂。施工完后上提管柱，封隔器解封，同時封堵閥關閉，油管和油套環(huán)空不再連通，且環(huán)空液體被井口處的環(huán)形防噴器封堵住，此時無需放噴即可起管柱將工具拖動到下一施工層段，地層的壓力不會進入油管而產生溢流或井噴。這樣又可以坐封封隔器施工下一段，這中間節(jié)省了放噴等停的時間，大大提高了工作效率。
[0021]以下結合帶壓拖動井下封堵閥的應用實例加以闡述:
如圖5所示，圖中各部分分別為:壓裂井口 14、環(huán)形防噴器15、井口大四通16、井下封堵閥17、壓差控制循環(huán)閥18、機械封隔器19、導向扶正器20、油管21以及套管環(huán)空22。
[0022]井下作業(yè)過程如下:
(1)下鉆:連接工具串下鉆。在下鉆的過程中，井下封堵閥的彈簧一(2)和彈簧二(9)具有一定的預緊力，其大小足以克服封堵閥以下管柱與套管壁之間的摩擦力，在下鉆過程中封堵閥處于關閉狀態(tài)；
(2)坐封封隔器工具:待工具串下放至設計位置后，坐封機械封隔器。同時，機械封隔器在坐封的同時管柱受到軸向的壓縮力，井下封堵閥在此軸向壓縮力的作用下壓縮，開啟噴嘴出液口，管柱內、外通過水力噴射工具的噴嘴進行連通；
(3 )水力噴砂射孔作業(yè):從油管內泵注攜砂液，攜砂液流在井下封堵閥的噴嘴形成高速攜砂射流，射開套管、固井水泥環(huán)以及地層水力噴砂射孔時；
(4)地層破裂試驗:射孔結束后，關閉管套閘門，向油管內泵注液體，迫使地層起裂；
(5)壓裂:地層破裂試驗成功后，從油管內和油套環(huán)空大排量注入進行壓裂施工；
(6)帶壓拖動調整鉆具:當壓裂施工完畢后，關閉環(huán)形防噴器，關閉所有井口閘門，卸掉壓裂井口與環(huán)形防噴器之間的連接螺栓，連同壓裂井口一起上提管柱。此時油管內和油套環(huán)空的井控狀態(tài)如下:
其一、油套環(huán)空井口風險:環(huán)形防噴器密封油套環(huán)空，并且可以實現動密封；
其二、油管內井口風險:
井架游動系統(tǒng)連同井內管柱一起上提壓裂井口，此時由于壓裂井口連接油管，油管內的液流通道被壓裂井口的閘門組合封閉，此時管柱內的液流不會流出。當壓裂井口連同井內管柱一起上提時，封隔器在坐封時施加的管柱軸向壓縮力消失，同時井下封堵閥在自身復位彈簧的作用下重新關閉，關閉油、套液流連接通道。此時油套環(huán)空內的液體不能進入油管內部。當上提至一定高度(大于封隔器的解封高度)時，封隔器解封，下放井口至環(huán)形防噴器法蘭面，此時可以開啟壓裂井口的閘門，如果油管內無返出液體，說明井下機械可關閉噴槍已關閉。此時可以進行卸井口，帶壓拖動動管柱作業(yè)。
[0023]由于常規(guī)油管在起、下鉆時管柱會有下放的動作，井下封堵閥的開啟壓縮力遠大于封隔器與套管壁的摩擦力，在動管柱的時候，水力噴槍不會開啟。此時，油管內和油套環(huán)空不會有井控風險，此時可以進行帶壓拖動管柱作業(yè)，調整管柱至上一施工段；
(7)再次坐封:當管柱調整完畢后，井口油管連接壓裂井口(壓裂井口所有閘門關閉)，通過上提、下放管柱坐封封隔器，封隔器在坐封的同時井下封堵閥開啟，連接壓裂井口與環(huán)形防噴器的連接螺栓；
(8)封隔器驗封:封隔器坐封后，向油管內泵注液體對封隔器進行進行驗封作業(yè)；
(9)射孔、壓裂:重復步驟(3)、(4)、(5)、(6)、(7)直至封隔器驗封失敗，起鉆更換工具串O
[0024]本實施例沒有詳細敘述的部分屬本行業(yè)的公知的常用手段，這里不一一敘述。以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構成對本發(fā)明的保護范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種帶壓拖動井下封堵閥，包括上接頭(I)、彈簧一(2)、彈簧二(9)、外套體(4)、噴咀(5)、滑套(6)、滑動壓頭(7)、行程鋼套(8)以及下接頭(10)，其特征在于:所述滑套(6)外表面滑動套接有外套體(4)，外套體(4)上端與上接頭(I)螺紋連接；外套體(4)下端通過螺紋連接有可在滑套(6)和行程缸套(8)之間滑動的滑動壓頭(7)，所述行程缸套(8)的下端與下接頭(10)螺紋連接；封堵閥內位于上接頭(I)與滑套(6)上端部之間設有彈力方向沿封堵閥軸向的彈簧一(2)，并且下接頭(10)與滑動壓頭(7)之間設有彈力方向沿封堵閥軸向的彈簧二(9);所述外套體(4)上開有噴咀(5)，滑套上開有出液口(11)，當噴咀(5)和出液口( 11)呈錯開狀態(tài)時，封堵閥處于關閉狀態(tài)，當噴咀(5 )和出液口( 11)呈吻合狀態(tài)時，封堵閥處于開啟狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的一種帶壓拖動井下封堵閥，其特征在于:所述滑套(6)上端的外表面設有沿封堵閥軸向的滑槽(12)，所述外套體(4)的上端固定有可在滑槽(12)內滑動的滑塊(3)。
3.如權利要求1所述的一種帶壓拖動井下封堵閥，其特征在于:所述外套體(4)與滑套(6)之間設有多道密封圈。
4.如權利要求1所述的一種帶壓拖動井下封堵閥，其特征在于:上接頭(I)與外套體(4)的連接處設有密封圈以及防退扣螺釘。
5.如權利要求1所述的一種帶壓拖動井下封堵閥，其特征在于:滑動壓頭(7)與外套體(4)的連接處設有密封圈以及防退扣螺釘。
6.如權利要求1所述的一種帶壓拖動井下封堵閥，其特征在于:所述行程鋼套(8)與下接頭(10)的連接處設有防退扣螺釘。
【文檔編號】E21B34/14GK104196492SQ201410423295
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權日:2014年8月26日
【發(fā)明者】隆世明, 寧治軍, 李星星, 隆琴君, 蘇敏文, 鄧小強, 張文, 李景彬, 柳瑞軍, 段騰龍, 廖作杰, 張波, 杜加玉 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術作業(yè)公司, 咸陽川慶鑫源工程技術有限公司