一种趾端固井压裂滑套的制作方法

1.本发明属于石油完井技术领域，具体涉及一种趾端固井压裂滑套。

背景技术：

2.在油气开采过程中，压裂作业是一种非常有效的增产方法，特别是水平井分层改造技术已成为非常规低渗透油气藏增产的重要手段。
3.目前，趾端压裂滑套主要应用于套管预置完井管柱最末端，负责首段压裂，由于其无需射孔作业，可直接打开滑套进行压裂作业，提升了作业效率，节约了作业成本。因此，趾端压裂滑套得到了广泛应用。然而，由于趾端压裂滑套主要应用于固井完井作业，固井后，其压裂孔处容易被水泥堵塞，造成滑套打开后压裂地层困难，施工压力高。并且，由于趾端滑套在完井管柱最末端，固井作业完毕后，滑套内部极易残留水泥塞，即使后期下钻钻除水泥塞，也会对滑套的正常打开影响极大，造成滑套不能顺利打开或打开压力过高。另外，趾端滑套多数设计为压差打开方式，即管内憋压到一定压力时，便可剪断剪钉打开滑套，而在固井作业时，当管内施工压力无法有效控制时，存在提前打开滑套的情况，而如果将滑套剪钉的剪切压力设计过高的话，也会造成压裂作业时，滑套打开压力过高，甚至无法正常打开。

技术实现要素：

4.针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种趾端固井压裂滑套，该趾端固井压裂滑套能够防止水泥充填在压裂孔内，从而在压裂孔处形成无水泥空间，有利于减小滑套外部水泥环厚度，减小了滑套外部水泥对地层破裂压力的影响。并且该趾端固井压裂滑套能够防止水泥进入到滑套内部各部件中，有利于保证滑套的正常打开。此外，能够有效防止在固井作业时，由于管内压力波动，造成的滑套提前打开，有利于确保施工作业的安全可靠性。
5.为此，根据本发明提供了一种趾端固井压裂滑套，包括：圆筒状的本体部分，所述本体部分设有多个压裂孔，在各所述压裂孔中分别固定安装有堵塞器；固定套装在所述本体部分的内部的防护筒，在所述防护筒与所述本体部分之间形成有环空空间；设置在所述环空空间内的压差套；其中，在第一状态下，所述压差套通过剪钉与所述本体部分固定连接，并封堵所述压裂孔，在第二状态下，所述堵塞器和所述压差套在达到预定的井底温度环境下完全降解，通过对完井管柱内部加压，使得所述压差套在压差作用下剪断所述剪钉而下行，从而打开所述压裂孔。
6.在一个实施例中，所述本体部分的内壁设有端面朝上的第一台肩，所述防护筒的外壁设有端面朝上的第一台阶，在第一状态下，所述防护筒的下端面抵靠在所述第一台肩上，且所述压差套的下端面抵靠在所述第一台阶上，从而对所述防护筒形成轴向固定。
7.在一个实施例中，所述压差套包括第一部分和连接在所述第一部分的下端的第二部分，所述第一部分的外径大于所述第二部分的外径，从而在所述压差套的外壁上形成有
端面朝下的第二台阶，在所述本体部分的内壁上还设有端面朝上的第二台肩，在第一状态下，所述第二台阶与所述第二台肩相对，在第二状态下，所述压差套能够轴向向下运动至使所述第二台阶抵靠在所述第二台肩上。
8.在一个实施例中，在所述压差套的第一部分的外壁面上设有卡簧，在所述本体部分的内壁上设有卡簧槽，在第二状态下，所述卡簧能够在所述压差套运动至打开所述压裂孔后与所述卡簧槽适配，从而对所述压差套形成锁定。
9.在一个实施例中，所述卡簧槽设置在所述第二台肩处。
10.在一个实施例中，所述压差套的第二部分轴向下端延伸至所述本体部分与所述防护筒之间，且在所述第二部分与所述本体部分之间设有第一密封件。
11.在一个实施例中，所述封堵塞器构造成包括安装部和与所述安装部连接的头部，所述头部直径大于所述安装部的直径，所述安装部固定安装在所述压裂孔中，所述头部处于所述本体部分的径向外侧，从而能够在第二状态下在所述压裂孔处形成无水泥空间。
12.在一个实施例中，在所述压差套与所述本体部分之间且处于所述封堵器的轴向两侧分别设有第二密封件。
13.在一个实施例中，所述本体部分的上端固定连接有用于连接上部管柱的上接头，所述上接头的下端部分延伸至所述本体部分与所述防护筒之间。
14.在一个实施例中，所述本体部分的下端构造成用于连接下部管柱的下接头。
15.与现有技术相比，本技术的优点之处在于：
16.根据本发明的趾端压裂滑套能够显著提高非常规油气藏首段压裂成功率，大大提升了滑套的打开成功率，同时降低水泥对地层破裂压力的影响，确保首段压裂施工的顺利实施。该趾端压裂滑套采用可降解材料制成的堵塞器和防护筒，通过将堵塞器装配在压裂孔中，能够在固井作业过程中有效防止滑套外部的水泥进入到压裂孔内，且后期降解后可在压裂孔附近形成一定无水泥空间，大幅度降低压裂孔处水泥环厚度，从而能够减小滑套外部水泥对地层破裂压力的影响，能够显著提高所在层段的压裂成功率。防护筒安装在趾端压裂滑套的内部，将压差套下部下行空间全部充填，可有效固定压差套，防止管内施工压力过高使得剪钉剪断，从而能够在固井作业时防止由于管内压力波动造成的滑套提前打开。并且，将趾端压裂滑套内部部件全部包裹，有效防止固井作业时水泥浆进入，防护筒在后期可以降解，即使由于固井作业顶替胶塞失效造成滑套内部全是水泥，也能保证在滑套内表面与水泥之间形成有效隔离，进而确保滑套的打开可靠性。
附图说明
17.下面将参照附图对本发明进行说明。
18.图1显示了根据本发明的趾端固井压裂滑套的结构。
19.图2显示了图1所示趾端固井压裂滑套的堵塞器和防护筒降解后的结构。
20.图3显示了图1所示趾端固井压裂滑套处于打开状态下的结构。
21.在本技术中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
22.下面通过附图来对本发明进行介绍。
23.在本技术中，需要说明的是，将根据本发明的趾端固井压裂滑套下入到井筒中靠近井口的一端定义为上端或相似用语，将远离井口的一端定义为下端或相似用语。
24.图1显示了根据本发明的趾端固井压裂滑套100的结构。如图1所示，趾端固井压裂滑套100包括圆筒状的本体部分2、同心布置在本体部分2内的防护筒7，以及设置在本体部分2和防护筒7之间的压差套6。在本体部分2上设有多个贯穿侧壁的压裂孔21。在图1所示实施例中，在靠近本体部分2的上端的侧壁区域设有两层轴向间隔开分布的多个压裂孔21，每层的多个压裂孔21在周向上均匀分布。在各压裂孔21中分别固定安装有堵塞器3。其中，堵塞器3和防护筒7能够在达到预定的井底温度环境下完全降解。
25.在一个实施例中，堵塞器3和防护筒7均采用具备一定强度温敏型可降解材料加工而成，例如，pga材料。这种材料可在一定井底温度下完全降解成气体或液体。
26.根据本发明的一个实施例，压差套6通过剪钉4与本体部分2的侧壁形成固定连接，并封堵压裂孔21。此时，压裂孔21关闭，趾端固井压裂滑套100处于第一状态。在第一状态下，通过井口注入水泥浆，可以进行固井作业施工。固井作业完成后，堵塞器3和防护筒7能够在井下环境作用下完全降解，并通过完井管柱内部加压，压差套6能够在压差作用下剪断剪钉4后下行，从而露出压裂孔21以打开压裂孔21，并能够保证压裂孔21始终处于打开状态。此时，趾端固井压裂滑套100处于第二状态。在第二状态下，可以进行相应层段的压裂作业。
27.为了保证压裂孔21在第一状态下的密封，在压差套6与本体部分2之间设有多个第二密封件9，多个第二密封件9处于封堵器3的轴向两侧。例如，设有两个第二密封件9，两个第二密封件9周向间隔开设置在封堵器3的上端和下端位置处，从而使压裂孔21处于两个第二密封件9之间。
28.根据本发明，堵塞器3构造成包括安装部和与安装部连接的头部，头部直径大于安装部的直径。安装部固定安装在压裂孔21中，头部处于本体部分2的径向外侧。在第一状态下，堵塞器3的安装部优选通过螺纹安装在压裂孔21上，趾端固井压裂滑套100的所有压裂孔21完全堵塞。在进行固井作业时(即，第一状态下)，堵塞器3可防止滑套外部的水泥进入到压裂孔内，后期堵塞器3降解后(即，在第二状态下)，在压裂孔21附近能够形成一定无水泥空间，这大幅度降低压裂孔21处水泥环厚度，减小水泥对地层破裂压力的影响，非常有利于提高趾端固井压裂滑套100所在层段的压裂成功率。
29.如图1所示，在本体部分2的上端固定连接有上接头。上接头1用于连接上部管柱(未示出)。在一个实施例中，上接头1通过螺纹连接方式与本体部分2形成固定连接。为了保证上接头1与本体部分2之间的密封性，在上接头1与本体部分2的连接面之间设有密封件。另外，本体部分2的下端构造成用于连接下部管柱的下接头24。上接头1和下接头24结构简单，安装方便，且能够有效保证稳定连接以及密封。
30.如图1所示，防护筒7套装在本体部分2的内部。在本体部分2的内壁上设有端面朝上的第一台肩22。优选地，第一台肩22设置在靠近下接头24的位置。同时，在防护筒7的外壁面上设有端面朝上的第一台阶72，在第一状态下，防护筒7的下端面抵靠在第一台肩22上，且压差套6的下端面抵靠在第一台阶72上。由此，防护筒7在第一台肩22和压差套6的下端面
的作用下形成轴向固定。由此，防护筒7安装到本体部分2的内部，从而将压差套6的下部下行空间全部充填。一方面，防护筒7能够有效固定压差套6，有效防止管柱内施工压力过高而导致剪钉4剪断，造成压裂孔21提前打开。另一方面，防护筒7将趾端固井压裂滑套100全部包裹，可防止固井作业时水泥浆进入，从而有效避免固井作业时水泥在此处空间堆积。此外，防护筒7在后期可以完全降解，即使由于固井作业顶替胶塞失效造成滑套内部全是水泥，也能保证在压差套6的内表面与水泥之间形成有效隔离，进而确保趾端固井压裂滑套100的打开可靠性。
31.如图1所示，在一个实施例中，压差套6构造成包括第一部分61和连接在第一部分61的下端的第二部分62。第一部分61的外径大于第二部分62的外径，从而在压差套6的外壁上处于第一部分61与第二部分62的连接处形成了端面朝下的第二台阶63。同时，在本体部分2的内壁上还设有端面朝上的第二台肩23。在第一状态下，第二台阶62与第二台肩23相对。在第二状态下，压差套6能够轴向向下运动至使第二台阶62抵靠在第二台肩23上，从而对压差套6形成轴向向下的限位，以防止压差套6掉落。
32.根据本发明的一个实施例，在压差套6与本体部分2之间设有卡簧5。例如，可以在压差套6的第一部分的外壁面上设有卡簧5，在本体部分2的内壁上设有卡簧槽51。卡簧5能够适配卡入卡簧槽51内。在第二状态下，卡簧5能够在压差套6运动至打开压裂孔21后与适配卡入卡簧槽51内，从而对压差套6形成锁定。卡簧槽51优选设置在第二台肩23处，且第二台肩23的端面形成为卡簧槽51的下侧壁面。通过卡簧5和卡簧槽51的配合，能够在进行压裂作业时，有效避免压差套6回退，从而保持压裂孔21始终打开，以确保压裂作业的正常进行。
33.根据本发明，如图1所示，在第一状态下，压差套6的第二部分62轴向下端延伸至本体部分2与防护筒7之间。为了避免在第二状态下水泥进入压差套6的下部的可下行空间，在第二部分62与本体部分2之间设有第一密封件8。这能够有效保证压差套6顺利下行，确保了趾端固井压裂滑套100能够正常打开。
34.下面简述根据本发明的趾端固井压裂滑套100的工作过程。
35.首先，将趾端压裂滑套100随预制完井管柱下入到井下预定位置，然后，从井口注入水泥浆，开始固井作业。固井作业过程中，如图1所示，堵塞器3和防护筒7未降解，且压差套6在剪钉4的作用下固定在对应于压裂孔21的轴向位置处，由此，封堵压裂孔21。此时，趾端压裂滑套100的压裂孔21关闭，处于第一状态。
36.固井作业完毕后，趾端压裂滑套100外部为水泥浆，内部为泥浆。当水泥凝固后，趾端压裂滑套的堵塞器3和防护筒7开始在井底温度环境下降解，逐步降解成气体及液体，直至堵塞器3和防护筒7完全降解。如图2所示，堵塞器3和防护筒7完全降解后，压裂孔21处为清洁无水泥空间，压差套6的轴向下部露出清洁可下行空间。
37.之后，进行压裂作业，完井管柱内部加压，当达到一定压力时，压差套6在压差作用下剪断剪钉4，压差套6下行直至卡簧5适配卡入卡簧槽51内，从而完全打开压裂孔8，并对压差套6形成轴向锁定。压差套6在卡簧5和卡簧槽51的作用下能够防止回退，从而使压裂孔21始终处于打开状态。由此，可以开始进行该层段的压裂作业。这里应当理解的是，压差套6的上端面与上接头1的下端面之间留有空隙，由于压差套6的上端面的面积大于下端面的面积，由此，在压差套6的上下端面之间形成压差。
38.根据本发明的趾端压裂滑套100能够显著提高非常规油气藏首段压裂成功率，大
大提升了滑套的打开成功率，同时降低水泥对地层破裂压力的影响，确保首段压裂施工的顺利实施。该趾端压裂滑套100采用可降解材料制成的堵塞器3和防护筒7，通过将堵塞器3装配在压裂孔21中，能够在固井作业过程中有效防止滑套外部的水泥进入到压裂孔21内，且后期降解后可在压裂孔21附近形成一定无水泥空间，大幅度降低压裂孔处水泥环厚度，从而能够减小滑套外部水泥对地层破裂压力的影响，能够显著提高所在层段的压裂成功率。防护筒7安装在趾端压裂滑套100的内部，将压差套下部下行空间全部充填，可有效固定压差套，防止管内施工压力过高使得剪钉4剪断，从而能够在固井作业时防止由于管内压力波动造成的滑套提前打开。并且，将趾端压裂滑套100内部部件全部包裹，有效防止固井作业时水泥浆进入，防护筒7在后期可以降解，即使由于固井作业顶替胶塞失效造成滑套内部全是水泥，也能保证在滑套内表面与水泥之间形成有效隔离，进而确保滑套的打开可靠性。
39.最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种趾端固井压裂滑套，包括：圆筒状的本体部分(2)，所述本体部分设有多个压裂孔(21)，在各所述压裂孔中分别固定安装有堵塞器(3)；同心布置在所述本体部分的内部的防护筒(7)，在所述防护筒与所述本体部分之间形成有环空空间(71)；设置在所述环空空间内的压差套(6)；其中，在第一状态下，所述压差套通过剪钉(4)与所述本体部分固定连接，并封堵所述压裂孔，在第二状态下，所述堵塞器和所述压差套在达到预定的井底温度环境下完全降解，通过对完井管柱内部加压，使得所述压差套在压差作用下剪断所述剪钉而下行，从而打开所述压裂孔。2.根据权利要求1所述的趾端固井压裂滑套，其特征在于，所述本体部分的内壁设有端面朝上的第一台肩(22)，所述防护筒的外壁设有端面朝上的第一台阶(72)，在第一状态下，所述防护筒的下端面抵靠在所述第一台肩上，且所述压差套的下端面抵靠在所述第一台阶上，从而对所述防护筒形成轴向固定。3.根据权利要求1或2所述的趾端固井压裂滑套，其特征在于，所述压差套包括第一部分(61)和连接在所述第一部分的下端的第二部分(62)，所述第一部分的外径大于所述第二部分的外径，从而在所述压差套的外壁上形成有端面朝下的第二台阶(63)，在所述本体部分的内壁上还设有端面朝上的第二台肩(23)，在第一状态下，所述第二台阶与所述第二台肩相对，在第二状态下，所述压差套能够轴向向下运动至使所述第二台阶抵靠在所述第二台肩上。4.根据权利要求3所述的趾端固井压裂滑套，其特征在于，在所述压差套的第一部分的外壁面上设有卡簧(5)，在所述本体部分的内壁上设有卡簧槽(51)，在第二状态下，所述卡簧能够在所述压差套运动至打开所述压裂孔后与所述卡簧槽适配，从而对所述压差套形成锁定。5.根据权利要求4所述的趾端固井压裂滑套，其特征在于，所述卡簧槽设置在所述第二台肩处。6.根据权利要求3所述的趾端固井压裂滑套，其特征在于，所述压差套的第二部分轴向下端延伸至所述本体部分与所述防护筒之间，且在所述第二部分与所述本体部分之间设有第一密封件(8)。7.根据权利要求1所述的趾端固井压裂滑套，其特征在于，所述封堵塞器构造成包括安装部和与所述安装部连接的头部，所述头部直径大于所述安装部的直径，所述安装部固定安装在所述压裂孔中，所述头部处于所述本体部分的径向外侧，从而能够在第二状态下在所述压裂孔处形成无水泥空间。8.根据权利要求1或7所述的趾端固井压裂滑套，其特征在于，在所述压差套与所述本体部分之间且处于所述封堵器的轴向两侧分别设有第二密封件(9)。9.根据权利要求1所述的趾端固井压裂滑套，其特征在于，所述本体部分的上端固定连接有用于连接上部管柱的上接头(1)，所述上接头的下端部分延伸至所述本体部分与所述
防护筒之间。10.根据权利要求1所述的趾端固井压裂滑套，其特征在于，所述本体部分的下端构造成用于连接下部管柱的下接头(24)。

技术总结

本发明提供了一种趾端固井压裂滑套，包括：圆筒状的本体部分，所述本体部分设有多个压裂孔，在各所述压裂孔中分别固定安装有堵塞器；固定套装在所述本体部分的内部的防护筒，在所述防护筒与所述本体部分之间形成有环空空间；设置在所述环空空间内的压差套；其中，在第一状态下，所述压差套通过剪钉与所述本体部分固定连接，并封堵所述压裂孔，在第二状态下，所述堵塞器和所述压差套在达到预定的井底温度环境下完全降解，通过对完井管柱内部加压，使得所述压差套在压差作用下剪断所述剪钉而下行，从而打开所述压裂孔。从而打开所述压裂孔。从而打开所述压裂孔。