应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱及其使用方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010412928.6 (22)申请日 2020.05.15 (71)申请人 中国石油化工股份有限公司 地址 100000 北京市朝阳区朝阳门北大街 22号 申请人 中国石油化工股份有限公司华东油 气分公司 中石化重庆页岩气有限公司 (72)发明人 夏海帮岑涛姜政华王俊方 张龙富陈士奎潘嘉雷林 (74)专利代理机构 成都金英专利代理事务所 (普通合伙) 51218 代理人 袁英 (51)Int.Cl. E21B 17/00(2006.01) E21B 34/10(2006.。

2、01) E21B 34/06(2006.01) E21B 34/14(2006.01) (54)发明名称 一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管 柱及其使用方法 (57)摘要 本发明公开了一种应用趾端滑套到全通径 滑套的套管管柱及其使用方法， 包括多个套管 （1） 、 滑套配件、 多个全通径滑套 （2） 和趾端滑套 （3） 。 本发明通过使用趾端滑套 （3） 建立第一段压 裂通道， 当遇到复杂结构井时， 有效避免遇卡现 象； 使用全通径滑套 （2） 的无限级压裂方法， 实现 全通径； 使用溶解后通径达到100mm以上规格的 可溶压裂球 （8） ， 适应套管 （1） 内径， 保证管柱通 畅。 权利。

3、要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 111425148 A 2020.07.17 CN 111425148 A 1.一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱， 其特征在于， 包括多个套管 （1） 、 滑套 配件、 多级全通径滑套 （2） 和趾端滑套 （3） ， 其中： 所述的滑套配件包括夹筒 （7） 和置于夹筒 （7） 上端内部的可溶压裂球 （8） ， 当进行压裂 时， 压裂装置泵入多级全通径滑套 （2） 内部； 所述的多级全通径滑套 （2） 套分别设于多个套管 （1） 上并将多个套管 （1） 连接， 作为第 二级、 第三级第N级压裂滑套； 所述的趾端滑套 （3） 套设于最底端的首级套管 （。

4、1） 上并将下一级套管 （1） 连接， 作为第 一级压裂滑套； 所述的全通径滑套 （2） 和趾端滑套 （3） 都由内滑套 （6） 和外滑套 （5） 组成； 所述的夹筒 （7） 与内滑套 （6） 型面相匹配； 。 2.根据权利要求1所述的一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱， 其特征在于， 所 述的首级套管 （1） 的底端设有浮箍浮鞋 （4） 。 3.根据权利要求1所述的一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱， 其特征在于， 所 述外滑套 （5） 设置有多个的压裂孔 （12） ， 外滑套 （5） 的两端分别设置有内螺纹 （9） 与外螺纹 （10） ， 所述的内螺纹 （9） 和外螺纹 （10） 。

5、用于与套管 （1） 连接。 4.根据权利要求1所述的一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱， 其特征在于， 所 述内滑套 （6） 内部设置有剪切销钉 （11） 。 5.根据权利要求1所述的一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱， 其特征在于， 所 述的趾端滑套 （3） ， 包括设置于内部的上接头 （13） 、 工作腔、 破裂盘 （15） 和下接头 （14） ； 所述 的破裂盘 （15） 设置于活塞 （19） 下端； 所述的上接头 （13） 和下接头 （14） 分别设置于趾端滑套 （3） 两端。 6.根据权利要求5所述的一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱， 其特征在于， 所 述的工作腔， 包。

6、括依次连接的空气腔 （16） 、 限流阀 （17） 、 液压腔 （18） 和活塞 （19） 。 7.一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱的使用方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1. 压裂施工前， 将浮箍浮鞋 （4） 、 趾端滑套 （3） 和多个全通径滑套 （2） 顺次连接下井、 固井； S2. 压裂施工时， 通过趾端滑套 （3） ， 从井口向管内打压， 建立进液通道， 作为第一段压 裂通道； S3. 打开外滑套 （5） ， 将可溶压裂球 （8） 和夹筒 （7） 放入套管中， 通过泵送至滑套位置， 与滑套内工作筒完成卡封； S4. 继续打压， 可溶压裂球 （8） 和夹筒 （7） 推动滑。

7、套内的工作筒继续向下运动， 打开滑 套孔道， 并通过损失高压击碎套管 （1） 的水泥环； S5. 可溶压裂球 （8） 在井筒条件下自动溶解， 打捞每段夹筒 （7） ， 实现全通径， 或选择直 接生产， 所述可溶压裂球 （8） 溶解后通径为100mm以上。 8.根据权利要求7所述的一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱的使用方法， 其 特征在于， 所述步骤S2的建立进液通道， 还包括以下子步骤： S201. 当趾端滑套 （3） 的破裂盘被击穿后， 开启延时阀进行工作； S202. 当达到设定时间后， 内滑套 （6） 上行， 滑套打开。 权利要求书 1/2 页 2 CN 111425148 A 2。

8、 9.根据权利要求7所述的一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱的使用方法， 其 特征在于， 所述夹筒 （7） 的内径与滑套内径相同， 通过内径一致， 实现无限级压裂。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111425148 A 3 一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱及其使用方法 技术领域 0001 本发明涉及石油化工领域， 尤其涉及一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱 及其使用方法。 背景技术 0002 在石油领域， 压裂是指采油或采气过程中， 利用水力作用， 使油气层形成裂缝的一 种方法， 又称水力压裂。 压裂是人为地使地层产生裂缝， 改善油在地下的流动环境， 使油井 产量增加， 对改。

9、善油井井底流动条件、 减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用。 0003 压裂技术已经普遍用于石油领域中， 但目前为实现页岩气的商业开发， 降本增效 势在必行， 页岩气的分段压裂采用桥塞进行分段， 压后放喷， 必须进行钻塞施工， 单井泵送 桥塞施工加连续油管钻塞施工费用高达400万元以上， 且施工周期长， 影响产气生产时效。 同时如水平段穿行轨迹复杂容易造成泵送桥塞连作和连续油管施工出现遇卡的事件。 0004 对于目前的技术， 还存在以下缺陷： （1） 对于水平井， 多分支等复杂结构井， 容易导致泵送桥塞连作和连续油管施工出现遇 卡； （2） 对于水平段轨迹复杂， 特别是井型为上翘， 连续。

10、油管和泵送连作容易发生自锁和泵 送不到位等问题。 发明内容 0005 本发明的目的在于， 针对上述问题， 提出一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管 管柱及其使用方法。 0006 本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的： 一种应用趾端滑套到全通径滑套 的套管管柱， 包括多个套管、 滑套配件、 多级全通径滑套和趾端滑套， 其中： 所述的滑套配件 包括夹筒和置于夹筒上端内部的可溶压裂球， 当进行压裂时， 压裂装置泵入多级全通径滑 套内部； 所述的多级全通径滑套套分别设于多个套管上并将多个套管连接， 作为第二级、 第 三级第N级压裂滑套； 所述的趾端滑套套设于最底端的首级套管上并将下一级套管 连接， 。

11、作为第一级压裂滑套； 所述的全通径滑套和趾端滑套都由内滑套和外滑套组成； 所述 的夹筒与内滑套型面相匹配； 所述的首级套管的底端设有浮箍浮鞋。 0007 所述外滑套设置有多个的压裂孔， 外滑套的两端分别设置有内螺纹与外螺纹， 所 述的内螺纹和外螺纹用于与套管连接。 所述内滑套内部设置有剪切销钉。 0008 所述的趾端滑套， 包括设置于内部的上接头、 工作腔、 破裂盘和下接头； 所述的破 裂盘设置于活塞下端； 所述的上接头和下接头分别设置于趾端滑套上端和下端； 所述的工 作腔， 包括依次连接的空气腔、 限流阀、 液压腔和活塞。 0009 一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱的使用方法， 包括以。

12、下步骤： S1. 压裂施工前， 将浮箍浮鞋、 趾端滑套和多个全通径滑套顺次连接下井、 固井； S2. 压裂施工时， 通过趾端滑套， 从井口向管内打压， 建立进液通道， 作为第一段压裂 说明书 1/4 页 4 CN 111425148 A 4 通道； S3. 打开外滑套， 将可溶压裂球和夹筒放入套管中， 通过泵送至滑套位置， 与滑套内工 作筒完成卡封； S4. 继续打压， 可溶压裂球和夹筒推动滑套内的工作筒继续向下运动， 打开滑套孔道， 并通过损失高压击碎套管的水泥环； S5. 可溶压裂球在井筒条件下自动溶解， 打捞每段夹筒， 实现全通径， 或选择直接生 产， 所述可溶压裂球溶解后通径为100m。

13、m以上。 0010 其中， 所述步骤S2的建立进液通道， 还包括以下子步骤： S201. 当趾端滑套的破裂盘被击穿后， 开启延时阀进行工作； S202. 当达到设定时间后， 内滑套上行， 滑套打开。 0011 其中， 所述夹筒的内径与滑套内径相同， 通过内径一致， 实现无限级压裂。 0012 本发明的有益效果： （1） 使用趾端滑套建立第一段压裂通道， 当遇到复杂结构井时， 有效避免遇卡现象； （2） 使用无限级压裂方法， 实现全通径； （3） 使用溶解后通径达到100mm以上规格的可溶压裂球， 适应套管内径， 保证管柱通畅。 附图说明 0013 图1为本发明的装置外部结构图； 图2为本发明的。

14、全通径滑套剖面图； 图3为本发明的趾端滑套剖面图； 图4为本发明步骤S3压裂装置进行投入时的装置图； 图5为本发明步骤S3压裂装置进行定位时的装置图； 图6为本发明步骤S4压裂装置进行开启时的装置图； 图7为本发明夹筒到位时的压力显示图； 图8为本发明滑套打开时的压力显示图； 图中： 1-套管， 2-全通径滑套， 3-趾端滑套， 4-浮箍浮鞋， 5-外滑套， 6-内滑套， 7-夹筒， 8-可溶压裂球， 9-内螺纹， 10-外螺纹， 11-剪切销钉， 12-压裂孔， 13-上接头， 14-下接头， 15- 破裂盘， 16-空气腔， 17-限流阀， 18-液压腔， 19-活塞。 具体实施方式 00。

15、14 为了对本发明的技术特征、 目的和效果有更加清楚的理解， 先对照附图说明本发 明的具体实施方式。 0015 如图1所示， 一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱， 包括多个套管1、 滑套配 件、 多级全通径滑套2和趾端滑套3， 其中： 所述的滑套配件包括夹筒7和置于夹筒7上端内部 的可溶压裂球8， 当进行压裂时， 压裂装置泵入多级全通径滑套2内部； 所述的多级全通径滑 套2套分别设于多个套管1上并将多个套管1连接， 作为第二级、 第三级第N级压裂滑 套； 所述的趾端滑套3套设于最底端的首级套管1上并将下一级套管1连接， 作为第一级压裂 滑套； 所述的全通径滑套2和趾端滑套3都由内滑套6和外。

16、滑套5组成； 所述的夹筒7与内滑套 6型面相匹配。 说明书 2/4 页 5 CN 111425148 A 5 0016 所述的首级套管1的底端设有浮箍浮鞋4。 所述外滑套5设置有多个的压裂孔12， 外 滑套5的两端分别设置有内螺纹9与外螺纹10， 所述的内螺纹9和外螺纹10用于与套管1连 接。 所述内滑套6内部设置有剪切销钉11。 0017 如图3所示， 所述的趾端滑套3， 包括设置于内部的上接头13、 工作腔、 破裂盘15和 下接头14； 所述的破裂盘15设置于活塞19下端； 所述的上接头13和下接头14分别设置于趾 端滑套3上端和下端； 所述的工作腔， 包括依次连接的空气腔16、 限流阀1。

17、7、 液压腔18和活塞 19。 0018 一种应用趾端滑套到全通径滑套的套管管柱的压裂方法， 包括以下步骤： S1. 压裂施工前， 将浮箍浮鞋4、 趾端滑套3和多个全通径滑套2顺次连接下井、 固井； S2. 压裂施工时， 通过趾端滑套3， 从井口向管内打压， 建立进液通道， 作为第一段压裂 通道； S3. 打开外滑套5， 将可溶压裂球和夹筒放入套管中， 通过泵送至滑套位置， 与滑套内 工作筒完成卡封； S4. 继续打压， 可溶压裂球8和夹筒7推动滑套内的工作筒继续向下运动， 打开滑套孔 道， 并通过损失高压击碎套管1的水泥环； S5. 可溶压裂球8在井筒条件下自动溶解， 打捞每段夹筒7， 实现。

18、全通径， 或选择直接生 产， 所述可溶压裂球8溶解后通径为100mm以上。 0019 其中， 所述步骤S2的建立进液通道， 还包括以下子步骤： S201. 当趾端滑套3的破裂盘被击穿后， 开启延时阀进行工作； S202. 当达到设定时间后， 内滑套6上行， 滑套打开。 0020 其中所述夹筒7的内径与滑套内径相同， 通过内径一致， 实现无限级压裂。 0021 实施例为应用于页岩气套管固井作业场景的应用趾端滑套到全通径滑套的压裂 装置。 0022 本实施例中， 具体实施方式如下： （1） 趾端滑套3工作原理： 趾端滑套3作为第一级压裂滑套， 与套管1一起下入、 固井； 压裂施工前， 从井口向套管。

19、1 内打压； 破裂盘15被击穿后， 激活工作腔， 延时阀开始工作， 达到设定时间后， 内滑套6上行， 滑套打开， 建立起第一段压裂通道， 进行压裂第一段。 0023 （2） 全通径滑套2工作原理： 压裂时每段全通径滑套2泵入可溶压裂球8和夹筒7， 打开外滑套5， 夹筒7内径一致这一 独特设计可以进行无限级压裂， 建立第二级、 第三级第N级压裂通道， 进行压裂第二 段、 第三段第N端； 所述内径比大通径桥塞的内径大很多， 可以实现每段大排量压 裂， 压裂后不用打捞也可以满足生产需要； 压裂完成后， 可溶压裂球8在井筒7条件下自动溶解， 可以选择直接生产， 也可以将每段 的内置夹筒7一次性打捞出来。

20、实现全通径。 0024 如图4所示， 当夹筒7和可溶压裂球8投入至滑套时， 泵送至滑套位置； 如图5所示， 夹筒7和可溶压裂球8与滑套内工作筒完成卡封； 如图6所示， 继续打压， 可溶压裂球8和夹筒7推动滑套内工作筒继续向下运动； 打开滑套孔道， 同时依靠瞬时高压击碎套管1外水泥环， 联通套管1和地层， 即可立即实 说明书 3/4 页 6 CN 111425148 A 6 施压裂施工； 所述的可溶压裂球8是用于全通径滑套1中和夹筒7一起投入套管1中的。 球的直径根据 套管1规格不同而不同， 实施例中所用的5.5寸套管1， 对应使用介于101.6-107.95mm规格的 可溶压裂球8。 0025。

21、 此实施过程的夹筒7到位时压力显示如图7所示， 滑套打开时压力显示如图8所示。 0026 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。 本行业的技术 人员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种变化和改进， 这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。 本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。 说明书 4/4 页 7 CN 111425148 A 7 图1 图2 图3 说明书附图 1/3 页 8 CN 111425148 A 8 图4 图5 图6 图7 说明书附图 2/3 页 9 CN 111425148 A 9 图8 说明书附图 3/3 页 10 CN 111425148 A 10 。