一种油气井压裂管柱的制作方法

本发明涉及油气钻采设备，尤其涉及压裂设备，具体为一种油气井压裂管柱。

背景技术：

1、压裂是指油气开采过程中，通过向地层中注入高压流体使储层形成裂缝的一种方法，其能够改善油气在储层中的流动环境，从而增加产量。分段压裂是将储层从上到下分为多个层段，每个层段分别进行压裂，是储层改造的常用手段，其常规的施工流程如图1所示，将工具串下放至目的层段后，先对油管内增压使得其内外压差增大，以坐封上下端的封隔器，从而将目的层段与其他层段进行隔离，然后，继续对油管内增压以进一步提高管柱内外的压差，从而打开位于上下端封隔器之间的压裂阀，然后就可以通过压裂阀对目的层段进行增压压裂，压裂完成后，上提油管对上下端的封隔器解封，然后移动管柱以对下一目标层段进行压裂，其中，在对油管内增压使得上下端的封隔器坐封时，如果压裂阀处于打开状态，则流体会从压裂阀外漏，使得油管内外压差降低，延缓压差增加速率，进而延长坐封封隔器的时间，同时，压裂也会进入油管外并进一步沿着井筒与油管之间的环隙流动，导致压裂液额外损失。因此，在压裂完一个目标层段后需要对压裂阀进行复位，以使其关闭，目前常规的复位方式就是弹簧式，降压过程中，当油管内外压差低时，弹簧推动压裂阀的滑套移动，从而关闭压裂阀的压裂孔，然而，一旦滑套移动使得压裂阀打开后，油管内外连通，油管内外之间的压差就与压裂液流量相关，如果压裂液流量小则压差同步降低，这容易导致压裂过程中由于压裂液流量波动导致滑套误动作而关闭，进而影响施工。

技术实现思路

1、为了解决上述问题中的至少一个，本发明提供了一种油气井压裂管柱，其利用油管内外压差推动滑套移动打开或关闭压裂阀。

2、本发明的具体方案如下：

3、一种油气井压裂管柱，包括串联的上端封隔器、压裂阀和下端封隔器，其中，压裂阀包括：

4、竖直布置的外套管，外套管上设有径向贯穿外套管的压裂孔；

5、与外套管内壁滑动密封连接的滑套，滑套通过沿外套管轴向移动来启闭压裂孔；

6、与滑套上端固定连接的第一止逆阀，用于控制外套管内流体从上到下单向流动；

7、位于第一止逆阀上端的第二止逆阀，第二止逆阀具有两种状态，分别为控制外套管内流体从下到上单向流动的工作状态和失去止逆功能的失效状态；

8、第一限位结构，用于限定滑套沿外套管向下移动的极限位置，且滑套沿外套管向下移动至极限位置时压裂孔打开；

9、第二限位结构，用于限定滑套沿外套管向上移动的极限位置，且滑套沿外套管向上移动至极限位置时压裂孔关闭；

10、切换机构，用于在滑套向下移动至极限位置时使第二止逆阀从工作状态切换至失效状态、在滑套向上移动至极限位置时使第二止逆阀从失效状态切换至工作状态；

11、位于压裂孔下方并与外套管内壁滑动密封连接的活塞体，活塞体与滑套联动，且当滑套向下移动时，活塞体也向下移动，使得下端封隔器坐封。

12、作为本发明的一种具体实施方式，所述第二止逆阀包括：

13、第二阀座；

14、表观密度低于压裂液的第二投球；

15、所述切换机构包括：

16、位于外套管内壁的凹槽；

17、位于第二球座上并沿第二球座径向布置容纳孔；

18、沿容纳孔轴向布置并与其滑动连接的伸缩杆，伸缩杆的两端均为活动端并分别伸出第二球座的内壁和外壁；

19、位于第二止逆阀止逆阀上方，用于拦截第二投球的第三限位结构；

20、其中，当伸缩杆的一端抵接第二投球外壁、另一端抵接外套管非凹槽段的内壁时，伸缩杆与第二投球之间的摩擦力、第二投球的重力的合力大于第二投球的浮力；当伸缩杆的一端抵接第二投球外壁、另一端抵接外套管凹槽段的内壁时，伸缩杆与第二投球之间的摩擦力、第二投球的重力的合力小于第二投球的浮力；伸缩杆朝向第二投球的一端的端面与第二投球的外轮廓配合，使得伸缩杆能够沿第二投球的外壁滑动，且当滑套向上移动至极限位置时伸缩杆朝向第二投球的一端的端面抵接第二投球的外壁，第二投球密封第二球座的流道。

21、进一步，伸缩杆包括串联的第一伸缩段、弹簧和第二伸缩段，弹簧推动第一伸缩段和第二伸缩段反向移动，在容纳孔的两端设置了限位螺母，用于防止第一伸缩段和第二伸缩段整体滑落至容纳孔外。

22、进一步，第二投球包括锥形段和圆柱段，其中，锥形段外壁为锥形面，锥形段的上端与圆柱段的下端圆滑连接。

23、进一步，第二投球的重心位于锥形段上。

24、进一步，还包括一端与第二投球固定连接的引导杆，用于引导第二投球沿外套管轴向自由移动。

25、作为本发明的一种具体实施方式，所述活塞体经连接杆与滑套固定连接。

26、作为本发明的一种具体实施方式，外套管上设有沿其径向布置的平衡孔，平衡孔位于滑套与活塞体之间。

27、作为本发明的一种具体实施方式，作为本发明的一种具体实施方式，所述第一止逆阀包括：

28、第一阀座；

29、表观密度低于压裂液的第一投球。

30、与现有技术相比，具有以下优点：本发明需要特定操作来控制压裂阀的启闭，避免压裂作业过程中压裂阀意外关闭，同时，开启压裂阀过程中，压裂液不与外套管外部连通，降低了压裂阀开启过程中的压裂液损失，节省了提压坐封封隔器的时间，也节省了打开压裂阀的时间。

技术特征：

1.一种油气井压裂管柱，包括串联的上端封隔器、压裂阀和下端封隔器，其特征在于，压裂阀包括：

2.根据权利要求1所述的一种油气井压裂管柱，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种油气井压裂管柱，其特征在于，所述伸缩杆包括串联的第一伸缩段、弹簧和第二伸缩段，弹簧推动第一伸缩段和第二伸缩段反向移动，在容纳孔的两端设置了限位螺母，用于防止第一伸缩段和第二伸缩段整体滑落至容纳孔外。

4.根据权利要求2所述的一种油气井压裂管柱，其特征在于，所述第二投球包括锥形段和圆柱段，其中，锥形段外壁为锥形面，锥形段的上端与圆柱段的下端圆滑连接。

5.根据权利要求4所述的一种油气井压裂管柱，其特征在于，所述第二投球的重心位于锥形段上。

6.根据权利要求4所述的一种油气井压裂管柱，其特征在于，还包括一端与所述第二投球固定连接的引导杆，用于引导第二投球沿外套管轴向自由移动。

7.根据权利要求1所述的一种油气井压裂管柱，其特征在于，所述活塞体经连接杆与滑套固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种油气井压裂管柱，其特征在于，外套管上设有沿其径向布置的平衡孔，平衡孔位于滑套与活塞体之间。

9.根据权利要求7所述的一种油气井压裂管柱，其特征在于，

技术总结本发明公开了一种油气井压裂管柱，属于油气钻采设备技术领域，包括串联的上端封隔器、压裂阀和下端封隔器，压裂阀包括两个止逆阀、切换机构和限位结构，其中，限位结构限定滑套在外滑套内上下滑动的极限位置，第一止逆阀借助流体压力带动滑套向上移动以关闭压裂阀，第二止逆阀在工作状态时借助流体压力带动滑套向下移动以坐封封隔器并打开压裂阀、在失效状态时能够使得流体正常通过第二止逆阀，切换机构用于切换第二止逆阀的状态。本发明能够控制压裂阀的启闭，避免压裂作业过程中意外关闭，同时，开启压裂阀过程中，压裂液不与外套管外部连通，降低了压裂阀开启过程中的压裂液损失，节省了提压坐封的时间。技术研发人员：任韦明,程振博,呼伯尹,买吉合受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第八采油厂技术研发日：技术公布日：2024/6/26