一种自关闭压裂滑套及包含其的压裂装置和方法与流程

本发明涉及一种自关闭压裂滑套及包含其的压裂装置和方法，属于石油天然气储层改造。

背景技术：

1、在油气开采过程中，压裂作业是一种非常有效的增产方法，特别是分层改造技术已成为低渗透油气藏增产的重要手段。多级滑套分段压裂技术是非常规油气资源开采的重要手段，其广泛应用于低渗透产层、薄油层的直井、水平井及定向井的压裂增产改造。多级滑套压裂工具能够一趟管柱下入井底，无需再起下管柱，并作为生产管柱。但该管柱不具备控水功能，尤其是现在大部分油田已经整体进入特高含水期，稳油控水的形势非常严峻。

2、针对以上问题，压裂控水一体化管柱被提出并被应用，即压裂滑套与控水装置一起下入到井下，压裂滑套完成分段压裂作业后，将压裂滑套进行关闭，打开控水装置进行生产，可有效解决油井高含水问题，提高油藏采收率。但当前压裂滑套主要关闭方式为后期需要动用油管或连续油管下入开关工具关闭，作业时间长，作业工序复杂，施工成本高，因此需要研发一种压后可自动关闭的压裂滑套。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种自关闭压裂滑套，能够通过投入憋压球后，压裂孔开启从而进行压裂作业，当压裂作业结束后压裂孔自动关闭。本发明进一步地提出了一种压裂装置和方法，包括多个自关闭压裂滑套，自关闭压裂滑套在其所在储层压裂完毕后，可自动关闭滑套的压裂孔，使得井内液体及油气只能通过压裂滑套所在层段的控水装置进入到完井管柱内部，从而简化压裂滑套关闭作业流程，缩短建井周期，降低建井成本。

2、本发明的一个方面，提出了一种自关闭压裂滑套，包括：

3、滑套外壳，所述滑套外壳的外侧壁上设置有压裂孔；以及

4、设置在所述滑套外壳的内侧的内滑套，所述内滑套在第一位置时挡住所述压裂孔使所述压裂孔处于关闭的状态，所述内滑套在第二位置时所述压裂孔处于打开的状态；

5、其中，所述内滑套与所述滑套外壳之间设置有空气腔；所述内滑套在上方压力的作用下从第一位置移动到第二位置，并拉长所述空气腔，使所述空气腔内形成负压。

6、本发明的进一步改进在于，所述内滑套上设置有球座，当投入憋压球后，所述憋压球卡接在所述球座上并使所述球座上方憋压，当压力达到一定值时，所述内滑套从第一位置移动到第二位置。

7、本发明的进一步改进在于，所述球座上方的压力减小后，所述内滑套在下方的压力和空气腔的负压的作用下从第二位置移动到第一位置。

8、本发明的进一步改进在于，所述滑套外壳的上部设置开设有第一卡簧定位槽，所述滑套外壳的上部设置有卡簧套，所述卡簧套与所述第一卡簧定位槽之间通过第一卡簧相连接。

9、本发明的进一步改进在于，在初始时，所述卡簧套与所述内滑套通过剪钉相连。

10、本发明的进一步改进在于，所述滑套外壳的上部设置有第二卡簧定位槽，所述内滑套的外侧设置有第二卡簧，当所述内滑套处于第一位置时，所述第二卡簧卡定在所述第二卡簧固定槽内。

11、本发明的进一步改进在于，所述滑套外壳内侧设置有向下的第一台阶，所述内滑套的外侧设置有向上的第二台阶，所述第一台阶和所述第二台阶之间形成所述空气腔。

12、本发明的进一步改进在于，所述憋压球为可溶憋压球，其在井下环境中一段时间后完全溶解。

13、本发明的另一个方面还提出了一种压裂装置，包括多个所述的自关闭压裂滑套，多个所述自关闭压裂滑套串联相连。

14、本发明的进一步改进在于，下级所述自关闭压裂滑套的球座的尺寸小于上级所述自关闭压裂滑套的球座的尺寸；憋压球可穿过与其配合的球座上方的自关闭压裂滑套。

15、本发明的另一个方面还提出了一种压裂方法，使用所述的压裂装置进行压裂作业。

16、本发明的进一步改进在于，所述方法包括：

17、以由下到上的顺序依次投入憋压球；

18、所述憋压球落入球座后，球座上方憋压，压力达到一定值时所述内滑套从第一位置移动到第二位置，使所述压裂孔打开；

19、进行压裂作业；

20、该层压裂作业结束后，投入与上一层的自关闭压裂滑套配合的憋压球，压裂完成后压裂滑套中的内滑套在井内压力作用下从第二位置移动到第一位置，压裂孔关闭。

21、与现有技术相比，本发明的优点在于：

22、本发明所述自关闭压裂滑套，能够通过投入憋压球后，压裂孔开启从而进行压裂作业，当压裂作业结束后压裂孔自动关闭。本发明进一步地提出了一种压裂装置和方法，包括多个自关闭压裂滑套，自关闭压裂滑套在其所在储层压裂完毕后，可自动关闭滑套的压裂孔，使得井内液体及油气只能通过压裂滑套所在层段的控水装置进入到完井管柱内部，从而简化压裂滑套关闭作业流程，缩短建井周期，降低建井成本。

23、本发明所述自关闭压裂滑套在压裂作业完毕后，不需要任何地面措施，便可实现自动关闭，大幅简化了滑套关闭作业流程，节省了连续油管或油管下入开关作业，缩短了建井周期，降低了建井成本，支撑了高含水油气区块压裂控水一体化完井工艺的实施。

24、本发明所述自关闭压裂滑套采用压差式设计来提供滑套关闭载荷，可以充分利用井下液柱压力，相比利用压缩弹簧提供关闭载荷，压差式设计可以提供的关闭载荷更大，滑套关闭的可靠性更高；同时压差式设计对径向空间的要求更小，能够充分保证压裂滑套满足全通径要求。

25、本发明所述自关闭压裂滑套再次关闭后，卡簧式锁紧机构可以对内滑套进行限位锁紧，可以预防在井下长时间静置生产过程中可能存在的滑套压差面由于密封组件失效带来的滑套再次打开风险，确保滑套的关闭效果。

技术特征：

1.一种自关闭压裂滑套，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的自关闭压裂滑套，其特征在于，所述内滑套(2)上设置有球座(21)，当投入憋压球(3)后，所述憋压球(3)卡接在所述球座(21)上并使所述球座(21)上方憋压，当压力达到一定值时，所述内滑套(2)从第一位置移动到第二位置。

3.根据权利要求2所述的自关闭压裂滑套，其特征在于，所述球座(21)上方的压力减小后，所述内滑套(2)在下方的压力和空气腔(18)的负压的作用下从第二位置移动到第一位置。

4.根据权利要求3所述的自关闭压裂滑套，其特征在于，所述滑套外壳(1)的上部设置开设有第一卡簧定位槽(14)，所述滑套外壳(1)的上部设置有卡簧套(13)，所述卡簧套(13)与所述第一卡簧定位槽(14)之间通过第一卡簧(12)相连接。

5.根据权利要求4所述的自关闭压裂滑套，其特征在于，在初始时，所述卡簧套(13)与所述内滑套(2)通过剪钉(15)相连。

6.根据权利要求5所述的自关闭压裂滑套，其特征在于，所述滑套外壳(1)的上部设置有第二卡簧定位槽(19)，所述内滑套(2)的外侧设置有第二卡簧(25)，当所述内滑套(2)处于第一位置时，所述第二卡簧(25)卡定在所述第二卡簧(25)固定槽内。

7.根据权利要求6所述的自关闭压裂滑套，其特征在于，所述滑套外壳(1)内侧设置有向下的第一台阶，所述内滑套(2)的外侧设置有向上的第二台阶，所述第一台阶和所述第二台阶之间形成所述空气腔(18)。

8.根据权利要求6所述的自关闭压裂滑套，其特征在于，所述憋压球(3)为可溶憋压球(3)，其在井下环境中一段时间后完全溶解。

9.一种压裂装置，其特征在于，包括多个根据权利要求1至8中任一项所述的自关闭压裂滑套，多个所述自关闭压裂滑套串联相连。

10.根据权利要求9所述的压裂装置，其特征在于，下级所述自关闭压裂滑套的球座(21)的尺寸小于上级所述自关闭压裂滑套的球座(21)的尺寸；憋压球(3)可穿过与其配合的球座(21)上方的自关闭压裂滑套。

11.一种压裂方法，其特征在于，使用根据权利要求9或10所述的压裂装置进行压裂作业。

12.根据权利要求11所述的压裂方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明提出了一种自关闭压裂滑套，包括滑套外壳，所述滑套外壳的外侧壁上设置有压裂孔；以及设置在所述滑套外壳的内侧的内滑套，所述内滑套在第一位置时挡住所述压裂孔使所述压裂孔处于关闭的状态，所述内滑套在第二位置时所述压裂孔处于打开的状态；其中，所述内滑套与所述滑套外壳之间设置有空气腔；所述内滑套在上方压力的作用下从第一位置移动到第二位置，并拉长所述空气腔，使所述空气腔内形成负压。本发明能够通过投入憋压球后，压裂孔开启从而进行压裂作业，当压裂作业结束后压裂孔自动关闭。技术研发人员：朱和明,刘奔,杨德锴,吴晋霞,薛占峰受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9