本實(shí)用新型涉及氣井壓裂技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，油管是通過氣密封扣相互連接的，氣密封扣是一種油管與油管連接的特殊扣，靠上下油管的公扣、母扣對(duì)接后金屬臺(tái)階面和螺紋雙密封，由于質(zhì)量問題、施工過程中的損傷、上扣扭矩不符等因素易造成絲扣不能有效密封，使得壓裂管柱在扣連接處存在漏點(diǎn)，輕則使得油管管串無法密封，下入到位后無法滿足施工要求，從而需起出油管管串而延誤施工周期，重則導(dǎo)致施工失敗或者造成作業(yè)安全事故。通常的氣密封扣檢測(cè)方法需要眾多設(shè)備對(duì)每個(gè)扣一一進(jìn)行檢測(cè)，周期慢且費(fèi)用高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的氣密封扣檢測(cè)復(fù)雜、周期慢、費(fèi)用高的問題。

本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱，包括油管管串，所述油管管串由多個(gè)油管相互連接而成，在所述油管管串的一端設(shè)置有用于驗(yàn)封油管并保護(hù)井下壓裂工具的驗(yàn)封保護(hù)器，所述驗(yàn)封保護(hù)器包括本體、密封球和球座，所述本體的一端與所述油管管串相連接，所述球座安裝在所述本體內(nèi)且與所述本體可分離連接，所述密封球安裝在所述球座上并封堵所述球座。

在本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱中，所述本體呈漏斗狀，所述本體包括第一管體和第二管體，所述第一管體的內(nèi)徑大于所述第二管體的內(nèi)徑，且所述第一管體與所述第二管體通過過渡體相連接，所述第一管體的一端與所述油管管串相連接，所述球座安裝在所述第二管體內(nèi)，所述密封球的直徑小于所述第二管體的內(nèi)徑且大于所述球座的內(nèi)徑，所述密封球卡裝在所述球座上。

在本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱中，所述球座呈漏斗狀，所述球座包括呈直筒狀的第三管體和呈倒錐體狀的第四管體，所述第三管體與第四管體相連接，所述密封球的直徑大于所述第三管體的內(nèi)徑，所述密封球卡裝在所述第三管體與第四管體的交接處。

在本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱中，所述本體與所述第三管體之間通過銷釘連接。

在本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱中，所述驗(yàn)封保護(hù)器遠(yuǎn)離所述油管管串的一端設(shè)置有喇叭管，所述喇叭管的端部形成有倒角。

在本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱中，所述驗(yàn)封保護(hù)器與所述喇叭管之間設(shè)置有用于座封的封隔器。

在本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱中，所述封隔器與所述喇叭管之間設(shè)置有電子壓力計(jì)和/或溫度計(jì)。

實(shí)施本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱，具有以下有益效果：本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱可以達(dá)到對(duì)不同下入數(shù)量的氣密封油管的氣密封扣連接端同時(shí)進(jìn)行密封試壓檢測(cè)，并且在多次密封試壓檢測(cè)過程中可保護(hù)驗(yàn)封保護(hù)器下部的井下壓裂工具，不會(huì)對(duì)井下工具的功能性和穩(wěn)定性造成損傷，實(shí)現(xiàn)了高施工壓力井的壓裂作業(yè)實(shí)施；在對(duì)氣密封扣試壓檢測(cè)中，僅需一臺(tái)壓裂車即可，動(dòng)用設(shè)備少，成本低廉、且檢測(cè)快捷，縮短了作業(yè)周期，大大降低了作業(yè)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱的封隔器座封后的狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱的第一實(shí)施例中驗(yàn)封保護(hù)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱的第二實(shí)施例中球座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱的嗽叭管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱的結(jié)構(gòu)及作用原理作進(jìn)一步說明：

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

如圖1所示，一種可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱，包括油管管串1，油管管串1是由多個(gè)油管相互連接而成，主要是通過氣密封扣相互連接而成，在油管管串1的一端設(shè)置有用于驗(yàn)封油管并保護(hù)井下壓裂工具的驗(yàn)封保護(hù)器2。

如圖1和3所示，驗(yàn)封保護(hù)器2包括本體21、密封球22和球座23，本體21的一端與油管管串1相連接，其連接方式可以通過氣密封扣或螺紋等連接方式。球座23安裝在本體21內(nèi)且與本體21可分離連接，在本實(shí)施例中，球座23與本體21通過銷釘連接，在其它實(shí)施例中也可以通過膠體連接，在高壓力作用下球座23可以脫離本體21。密封球22安裝在球座23上并封堵球座23，進(jìn)而將油管管串1與驗(yàn)封保護(hù)器2下部的井下壓裂工具分隔開，進(jìn)而保護(hù)井下壓裂工具，同時(shí)實(shí)現(xiàn)油管之間氣密封扣的氣密密封的檢測(cè)。

如圖1和5所示，在另一實(shí)施例中，驗(yàn)封保護(hù)器2遠(yuǎn)離油管管串1的一端設(shè)置有喇叭管3，喇叭管3的端部形成有倒角31，即喇叭管3遠(yuǎn)離驗(yàn)封保護(hù)器2的一端的端部形成有倒角31，具有過渡保護(hù)的作用，防止在壓裂作業(yè)過程中原本的棱角損壞壓裂工具。

如圖1-2所示，在另一實(shí)施例中，驗(yàn)封保護(hù)器2與喇叭管3之間設(shè)置有用于座封的封隔器4。封隔器4優(yōu)選為三膠筒封隔器或具有卡瓦的封隔器，只要壓裂過程中能起到座封的作用均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。如圖2所示，氣密封檢測(cè)完畢后，高壓將密封球22和球座23打掉至人工井底，然后將封隔器4座封，封隔器4的外周與井壁緊密貼合。

在另一實(shí)施例中，封隔器4與喇叭管3之間設(shè)置有電子壓力計(jì)和/或溫度計(jì)(圖中未標(biāo)示)。

上述驗(yàn)封保護(hù)器2的具體實(shí)施例如下。

實(shí)施例1：

如圖3所示，驗(yàn)封保護(hù)器2的本體21呈漏斗狀，本體21包括第一管體211和第二管體212，第一管體211的內(nèi)徑大于第二管體212的內(nèi)徑，且第一管體211與第二管體212通過過渡體213相連接，第一管體211的一端與油管管串1相連接，球座23呈筒狀，球座23套設(shè)安裝在第二管體212內(nèi)，密封球22的直徑小于第二管體212的內(nèi)徑且大于球座23的內(nèi)徑，密封球22卡裝在球座23上。

實(shí)施例2：

如圖4所示，驗(yàn)封保護(hù)器2的本體21呈直筒狀，驗(yàn)封保護(hù)器2的球座23呈漏斗狀，球座23包括呈直筒狀的第三管體231和呈倒錐體狀的第四管體232，第三管體231與第四管體232相連接，密封球22的直徑大于第三管體231的內(nèi)徑，密封球22卡裝在第三管體231與第四管體232的交接處。其中本體21優(yōu)選與第三管體231之間通過銷釘連接，本體21也可以與第四管體232通過銷釘連接。

驗(yàn)封保護(hù)器2通過密封球22分隔，可對(duì)上部氣密封扣油管進(jìn)行多次試壓驗(yàn)封，且壓力不會(huì)傳遞到驗(yàn)封保護(hù)器2下部的井下壓裂工具上，油管管串1下入到位，提高壓力剪切掉驗(yàn)封保護(hù)器2的球座23和密封球22，落于井底，座封封隔器4試壓合格可對(duì)目的層段進(jìn)行壓裂改造，壓后直接進(jìn)行排液求產(chǎn)。通常每下井15根油管進(jìn)行氣密封檢測(cè)一次，或者每下井20根油管進(jìn)行氣密封檢測(cè)一次。

在油管入井的過程中，可在下入一定數(shù)量油管后從井口打壓對(duì)下入的油管進(jìn)行密封試壓檢測(cè)，從而保證了氣密封壓裂油管的密封承壓性，也保護(hù)了封隔器在氣密封試壓中不承受壓力，避免了多次試壓封隔器卡瓦和膠筒易出現(xiàn)的功能性損傷和穩(wěn)定性降低的問題，在對(duì)氣密封扣試壓檢測(cè)中，僅需一臺(tái)壓裂車即可，動(dòng)用設(shè)備少。氣密封油管的高壓密封檢測(cè)全部在井下，通過本實(shí)用新型中的驗(yàn)封保護(hù)器，降低了作業(yè)人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。

本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱解決了高壓壓裂作業(yè)施工管柱的配套問題，保證高壓壓裂作業(yè)的實(shí)施，并且壓裂后還能作為排液、求產(chǎn)和生產(chǎn)管柱，減少了壓后起出壓裂管和下生產(chǎn)管柱的作業(yè)量和人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了作業(yè)效率和施工質(zhì)量，縮短了投產(chǎn)施工周期，降低了作業(yè)成本。

本實(shí)用新型的可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱的壓裂施工工藝如下：

S1、根據(jù)設(shè)計(jì)做好工具丈量、記錄和配長(zhǎng)，對(duì)井筒進(jìn)行通井、刮管、洗井、替射孔液；

S2、按設(shè)計(jì)對(duì)目的層段進(jìn)行射孔；

S3、組裝喇叭管3、封隔器4、驗(yàn)封保護(hù)器2，在地面對(duì)封隔器4進(jìn)行功能性測(cè)試，然后對(duì)組裝的油管管串1、密封球22和驗(yàn)封保護(hù)器2的本體21進(jìn)行地面試壓，不滴不滲，壓降滿足規(guī)范技術(shù)要求為合格，其中球座23的剪切壓力根據(jù)施工需要在入井前進(jìn)行設(shè)定；

S4、工具入井后，以匹配的扭矩和合適的速度組下壓裂氣密封油管，下入15根后對(duì)封隔器4進(jìn)行試座封，座封無異常后投入密封球22；

S5、油管和壓裂車采用硬管線連接，按設(shè)計(jì)試壓要求對(duì)驗(yàn)封保護(hù)器2以上的15根油管試壓，驗(yàn)證氣密封扣的密封耐壓性，按設(shè)計(jì)要求試壓驗(yàn)封合格；

S6、此后每20根氣密封油管按照上述施工程序進(jìn)行操作試壓，直至依照設(shè)計(jì)完成油管管串1的下入深度；

S7、下井完成后，連接油管和壓裂車對(duì)全井氣密封油管密封性試壓，合格后提高油管壓力至球座23剪切壓裂，剪切銷釘將球座23和密封球22打掉，使得油管管串1、驗(yàn)封保護(hù)器2的本體21、封隔器4等內(nèi)徑保持通徑；

S8、旋轉(zhuǎn)高壓壓裂施工管柱座封封隔器4并試壓合格，安裝壓裂井口并繃?yán)K固定；

S9、按設(shè)計(jì)配置壓裂液，準(zhǔn)備支撐劑；壓裂施工車輛排放合理，地面管線及井口試壓合格；

S10、按要求做好限壓設(shè)定，根據(jù)壓裂施工設(shè)計(jì)進(jìn)行壓裂施工；

S11、壓裂施工后完成按照放噴求產(chǎn)設(shè)計(jì)所要求進(jìn)行排液(氣舉或抽吸)和求產(chǎn)；

S12、從油管平推壓井，壓井合格后拆卸井口，上提解封封隔器4；

S13、以合適的作業(yè)速度起出井下油管和井下壓裂工具管串并檢查記錄。

下面以頁巖氣井尉參1井為例，尉參1井三段壓裂目的層為一套頁巖和兩套砂巖，由于油層套管固井質(zhì)量差、套管抗內(nèi)壓級(jí)別低等問題，套管注入無法滿足大排量、大液量、高注入壓力壓裂施工要求。為實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層改造目的，結(jié)合該井的實(shí)際特點(diǎn)，壓裂采用喇叭管3+驗(yàn)封保護(hù)器2+耐高壓三膠筒機(jī)械的封隔器4+耐高壓氣密封的油管管串1+油管懸掛器的高壓壓裂施工管柱。參閱附圖1。

尉參1井人工井底為2819.3m，井下工具管串的三段下入深度分別為2757.88m/2675.3m/2413.50m，封隔器4三段的座封深度分別為2754.88m/2674.60m/2411.90。井下工具參數(shù)見表1。

表1井下工具參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

注：驗(yàn)封保護(hù)器2的可剪切內(nèi)座外徑為50.8mm，最小內(nèi)徑38.0mm，密封球22尺寸為47.0mm，氣密封油管扣驗(yàn)封壓力80.0MPa，球座23剪切后內(nèi)通徑50.8mm。驗(yàn)封保護(hù)器2的剪切壓力可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。

尉參1井可驗(yàn)氣密封的高壓壓裂施工管柱的壓裂施工工藝如下：

1)作業(yè)前對(duì)工具、油管進(jìn)行丈量、記錄，按照設(shè)計(jì)對(duì)井筒進(jìn)行通井、刮管及洗井；

2)按照設(shè)計(jì)要求對(duì)第一段進(jìn)行射孔并替射孔液；

3)組裝喇叭管3、三膠筒高壓的封隔器4、驗(yàn)封保護(hù)器2，在地面對(duì)封隔器4進(jìn)行功能性測(cè)試，然后對(duì)組裝的油管管串1、密封球22和驗(yàn)封保護(hù)器2的本體21進(jìn)行地面試壓，不滴不滲，壓降滿足技術(shù)規(guī)范要求；

4)工具入井后，以匹配的扭矩和合適的速度組下壓裂氣密封油管，下入15根后對(duì)封隔器4進(jìn)行試座封，座封無異常后投入密封球22；

5)油管和壓裂車采用硬管線連接，按設(shè)計(jì)試壓要求對(duì)驗(yàn)封保護(hù)器2以上的15根油管試壓，驗(yàn)證氣密封扣的壓力為80.0MPa，密封耐壓性合格；

6)每下20根氣密封油管按照上述施工程序進(jìn)行操作試壓80.0MPa，直至依照設(shè)計(jì)完成高壓壓裂施工管柱的下入深度；

7)高壓壓裂施工管柱下井完成后，連接油管和壓裂車對(duì)全井氣密封油管密封性試壓80.0MPa合格，提高油管壓力至球座23剪切壓力88.0MPa，剪切銷釘將球座23和密封球22打掉；

8)旋轉(zhuǎn)高壓壓裂施工管柱、座封封隔器4并對(duì)封隔器4驗(yàn)封合格，安裝壓裂井口并繃?yán)K固定；

9)按設(shè)計(jì)配置壓裂液，準(zhǔn)備支撐劑；壓裂施工車輛排放合理，按要求做好限壓設(shè)定并測(cè)試；地面管線及井口試壓合格；

10)根據(jù)第一段壓裂施工設(shè)計(jì)進(jìn)行壓裂施工；

11)壓裂施工后，按第一段放噴求產(chǎn)設(shè)計(jì)所要求進(jìn)行自噴排液、抽吸排液和求產(chǎn)；

12)從油管平推壓井，壓井合格后拆卸井口，上提解封封隔器4；

13)以合適的作業(yè)速度起出井下油管和井下壓裂工具管串并檢查記錄；

14)采用電纜封層并對(duì)第二段進(jìn)行射孔；

15)重復(fù)1)～14)完成尉參1井第二段管柱組下、壓裂和排液求產(chǎn)。

16)重復(fù)1)～13)完成尉參1井第三段管柱組下、壓裂和排液求產(chǎn)。

尉參1井采用的壓裂井口耐壓級(jí)別為140.0MPa，使用2500型壓裂車進(jìn)行泵注作業(yè)，壓裂施工排量最大7.0m³/min，施工油壓最大90.0MPa，套壓15.0MPa，累計(jì)泵注支撐劑132.7m³，累計(jì)泵注液量2558.3m³，按照施工方案三段都順利完成施工，并采用壓裂管柱進(jìn)行了壓后排液、測(cè)試求產(chǎn)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了尉參1井復(fù)雜井筒條件下的儲(chǔ)層的工程改造要求。

實(shí)施后完成了對(duì)氣密封高壓油管的密封試壓檢測(cè)，保護(hù)了井下壓裂工具的功能性和穩(wěn)定性，根據(jù)壓裂施工設(shè)計(jì)順利完成了該井的大排量、大液量高壓壓裂作業(yè)，未發(fā)生油管管串所引起的作業(yè)事故情況。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)或變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。