压裂短节和包含其的压裂管柱的制作方法

1.本发明属于石油天然气完井技术领域，具体涉及一种压裂短节和包含其的压裂管柱。


背景技术：

2.随着油气开发的不断深入，滑套已经成为压裂过程中沟通油套环空，实现分层压裂的关键工具之一。
3.在油气井完井试气过程中，通过滑套的打开动作将油套环空连通，以实现循环、替液、加砂压裂等作业。多层分段施工则需要在一趟管柱上串接多个滑套，施工时从下至上打开一级，压裂一层。随着致密气藏勘探开发的深入，水平井水平段越来越长，加砂压裂分段数越来越多，数十级的滑套技术已经提上日程。但是，在实际生产过程中，常常发生滑套不能顺利开启的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种压裂短节和包含其的压裂管柱。该压裂短节能有效地防止井筒杂质进入到内滑套处，并在固井替浆过程中有效避免水泥浆从压裂孔进入内滑套处，进而保护内滑套正常顺利地开启。
5.根据本发明的一方面，提出了一种压裂短节，包括：
6.外套，在外套的壁上设置有能内外连通的压裂孔，
7.设置在外套的内腔用于关闭压裂孔的内滑套，内滑套能相对于外套移动从而解除对压裂孔的关闭，
8.用于防止杂质进入压裂孔的保护件，保护件构造为在内滑套解除对压裂孔的关闭后露出压裂孔。
9.在一个实施例中，保护件设置为由外侧封堵压裂孔处的堵头，该堵头由可溶材料制成。
10.在一个实施例中，堵头由镁合金或铝合金制成。
11.在一个实施例中，在堵头上设置由内侧面径向向外延伸的盲孔。
12.在一个实施例中，在径向从外到内的方向上，堵头包括依次连接的连接段和斜面段，连接段与压裂孔固定配合，斜面段构造为在从外到内的径向方向上外壁尺寸减小。
13.在一个实施例中，连接段与压裂孔为螺纹配合或者过盈配合，并且，堵头的外侧面与外套的外壁面在同一弧面上。
14.在一个实施例中，保护件构造为设置在压裂孔处的破裂盘。
15.在一个实施例中，在保护件和内滑套之间的压裂孔中填充有润滑脂。
16.在一个实施例中，在压裂孔的轴向两端之外，外套与内滑套之间设置有间隙。
17.根据本发明的另一方面，提供一种压裂管柱，包括上述的压裂短节。
18.与现有技术相比，本发明至少具有下列优点中的一个，通过在压裂孔处设置保护
件，有效防止了脏物进入到内滑套处并窜入到内滑套与外套之间的间隙，从而避免内滑套被卡，以保证内滑套能相对于外套顺利下移，尤其是在固井替浆过程中，通过设置保护件，有效避免水泥浆进入到压裂孔，进而保证内滑套的正常开启，从而保证施工的可靠。
附图说明
19.下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
20.图1显示了根据本发明的一个实施例的压裂短节的初始状态图；
21.图2显示了根据本发明的一个实施例的压裂短节的内滑套下移状态图；
22.图3显示了根据本发明的一个实施例的压裂短节的压裂孔露出状态图；
23.图4为来自图1的a处放大图的第一个实施例；
24.图5为来自图1的a处放大图的第二个实施例；
25.图6为来自图1的a处放大图的第三个实施例；
26.图7为来自图4的b向图。
27.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本发明做进一步说明。
29.图1显示了根据本发明的压裂短节100。如图1所示，压裂短节100包括外套2和内滑套6。在外套2的壁上设置有能内外连通的压裂孔21，用于作为压裂操作的通道。内滑套6设置在外套2的内腔中，用于在初始状态下关闭压裂孔21。例如，该内滑套6通过剪切销钉5设置在外套2的内壁上。在内滑套6受到轴向向下的力并达到剪切销钉5的剪断压力后，使得剪切销钉5剪断，以致内滑套6能相对于外套2下移，而从内侧解除对压裂孔21的封堵，如图2所示。在压裂孔21处还设置有保护件4，用于防止在压裂操作前杂质进入到压裂孔21处。该保护件4构造为在内滑套6解除对压裂孔21的封堵后露出压裂孔21，如图3所示。
30.通过设置保护件4能有效防止杂质等进入到压裂孔21内，以在后期需要打开压裂孔21时，防止杂质进入到内滑套6和外套2之间，保证内滑套6能顺利下移。尤其是，在将该压裂短节100应用于完井固井一体化生产的固井过程中，通过设置保护件4能防止水泥浆堵塞在压裂孔21处，能防止水泥浆封堵并固化在压裂孔21处，避免内滑套6下移困难。由此，通过上述设置能保证施工顺利进行。
31.在一个实施例中，保护件4为由外侧封堵压裂孔21处的堵头，如图4、5所示。该堵头由可溶材料制成。例如，内滑套6构造为投球式。具体实施中，先向内滑套6中投球。球与内滑套6配合，并在配合处形成密封，用于进行憋压。再向内滑套6中泵压，憋压至剪断剪切销钉5剪断，且压力进一步促动内滑套6下移。此时，可以向压裂短节100的内腔中泵送降解液，保证堵头位置均为降解液。待一段时间后，堵头被溶解，压裂孔21露出。至此，可以进行此级的压裂作业。优选地，堵头由镁合金或铝合金制成。而镁合金的堵头可以溶解于酸液或者含氯离子的溶液。需要说明的是，可以设置堵头的溶解时间，用于实现设计目的，例如，通过设置堵头的材质、以及溶解液的浓度等调整堵头的溶解时间。
32.在一个实施例中，在堵头上设置由内侧面径向向外延伸的盲孔41，如图7所示。例如，在内侧面的上，盲孔41均匀分布。再例如，盲孔41为一个，且设置在堵头的中心位置处。
通过这种设置能保证，在注入溶解液后，溶解液进入到盲孔41中，以增加溶解液与堵头的接触面积，从而均匀地、更快速地和完全地溶解该堵头，避免出现堵头溶解不彻底影响后期压裂作业的问题。
33.当然，本技术并不限于上述的盲孔的形式，例如，还可以在堵头的自身的周向设置沿着压裂短节100的径向延伸的槽48，这种设置方式尤其能使得溶解液包围至少一端堵头的外壁，用于保证堵头在溶解过程中，由堵头的径向外侧向堵头的径向内侧的比较全方位的接触溶解液。
34.优选地，在从外到内的径向方向上，堵头包括依次连接的连接段42和斜面段43，如图4、5所示。其中，连接段42与压裂孔21固定配合，斜面段43构造为在从外到内的径向方向上外壁尺寸减小，以与压裂孔21的壁之间形成间隙，从而有利于溶解液进入。例如，连接段42与斜面段43的长度的比为0.5:1-1:1。进一步优选地，连接段42与压裂孔21为螺纹配合或者过盈配合，并且，堵头的外侧面与外套2的外壁面在同一弧面上。这种结构在该压裂短节100下入过程中，并与井筒产生干涉，还能在外侧完全封堵压裂孔21，防止水泥等杂质进入，另外这种结构简单，装配方便。容易理解地，堵头的外侧面也可以凹于外套2的外壁面，同样起到了防止泥沙及水泥通过压裂孔21进入到内滑套6和外套2之间的作用。可以理解的，根据压裂孔21的形状不同，保护件4的截面也可以为不同的结构形式，例如，椭圆形、方形或者多边形等。
35.在另一个实施例中，保护件4还可以构造为设置在压裂孔21处的破裂盘4’，如图6所示。破裂盘4’主体部分44’与压裂孔21固定连接，而盘部分45’可以破裂，从而使得压裂孔21内外连通。操作中，待内滑套6下移后，继续憋压以促动破裂盘的盘部分45’破损，从而露出压裂孔21，以进行后期的压裂作业。
36.根据本技术，在保护件4和内滑套6之间的压裂孔21中填充有润滑脂。例如，该润滑脂可以为润滑黄油。另外，在压裂孔21的轴向两端之外，外套2与内滑套6之间设置有小间隙(图中未示出)。例如，可以在外套2的内壁面上，并位于压裂孔21的外侧设置槽用于形成上述的间隙。也就是，在压裂孔21的内侧形成扩口形式。并且，在从压裂孔21的中心到两端的方向上，间隙的径向尺寸逐渐变小。润滑油可以进入到间隙中，并很容易地跟随内滑套6的移动而引入到内滑套6和外套2之间，从而保证两者之间的润滑而进一步保证内滑套6的顺利下移。
37.另外，如图1所示，该压裂短节100还包括上接头1和下接头7。其中，上接头1的下端面延伸到外套2的内腔中，并与外套2固定连接，用于起到连接作用。在上接头1的上端内壁上设置有内螺纹，用于连接。下接头7设置在外套2的下端，并与其固定连接。同时，下接头7的上端面延伸到外套2的内腔中，用于形成承接台，以在内滑套6下落过程中，承接内滑套6。例如，在下接头7的下端外壁上设置外螺纹，用于连接。压裂短节100还包括密封圈3，例如，在内滑套6和外套之间设置多道密封圈3，且这多道密封圈3位于压裂孔21的轴向两端、剪切销钉5的轴向两端，以及靠近内滑套6的下端。
38.本发明还提供一种压裂管柱，包括多个上述的压裂短节100。在压力操作过程中，压裂短节100被逐级打开，以进行分层压裂施工。
39.本技术中，方位用语“上”、“下”与压裂短节100的实际工作方位为参照。
40.以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域
的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。