压裂装置的制作方法

1.本发明涉及油气田开发中的压裂作业领域，特别涉及一种压裂装置。


背景技术：

2.油井生产到一定阶段后，产能和渗透率降低，从而导致排油能力降低；为了提高排油能力，往往需要通过压裂装置，对油井进行分段压裂，从而提高排油能力，进而提高油井的产量。
3.相关技术中，压裂装置包括多级压裂机构，多级压裂机构通过套管首尾连接。每级压裂机构包括本体和滑套，滑套坐落于本体的内部。压裂时，通过向压裂机构投入密封球使滑套下行，从而露出本体上的压裂孔，以进行压裂作业。因此，为了保证每级密封球都能够下入井内，投入井下的密封球直径需依次变化，即最先投入井的密封球直径最小。而由于滑套的内径与密封球的直径相匹配，因此，随着距离井口的距离增加，每级滑套的内径也依次减小。
4.由于相关的技术中，每级滑套的内径依次减小，导致压裂后井筒的内径减小，不能实现井筒的大通径生产通道，从而降低油井的产油效率。


技术实现要素：

5.鉴于此，本发明提供一种压裂装置，用于实现井筒的大通径生产通道，提高油井的产油效率。所述技术方案如下：
6.一方面，本技术提供了一种压裂装置，所述装置包括：多级顺序连接的压裂机构；
7.所述压裂机构包括上接头、本体、滑套、下接头、开关短节和可溶球；
8.所述上接头的下端与所述本体的上端连接；
9.所述本体的下端与所述下接头的上端连接；
10.所述滑套通过剪钉设置在所述本体的内部；
11.所述滑套的内表面设有周向凹槽；
12.所述开关短节的外表面设有周向均布纵向缝和与所述周向凹槽匹配的凸台；
13.所述可溶球设置于所述开关短节的顶部；
14.所述开关短节，用于从所述上接头向所述滑套移动；
15.所述周向均布纵向缝，用于在所述开关短节移动至所述周向凹槽时，将所述开关短节进行纵向压缩，使得所述开关短节的凸台进入所述滑套的周向凹槽；
16.每级所述压裂机构的所述滑套的最小内径相同，所述周向凹槽的长度不同；
17.每级所述压裂机构的所述开关短节的最小外径相同，所述凸台的长度不同。
18.在一种可能的实现方式中，所述上接头的底端设有第一倒角，用于承接所述开关短节，使得所述开关短节顺着所述第一倒角进入所述滑套内；
19.所述滑套的顶部设有第二倒角，用于承接所述开关短节，使得所述开关短节顺着所述第二倒角进入所述滑套内。
20.在一种可能的实现方式中，所述下接头的上端设有台肩，用于阻止所述滑套下行到所述下接头内。
21.在一种可能的实现方式中，所述开关短节的顶部设有圆弧面，所述可溶球坐落于所述圆弧面上。
22.在一种可能的实现方式中，所述本体上设有与所述剪钉匹配的剪钉螺纹孔，所述剪钉的上端位于所述剪钉螺纹孔中。
23.在一种可能的实现方式中，所述滑套的外表面设有与所述剪钉匹配的剪钉限位凹槽，所述剪钉的下端位于所述剪钉限位凹槽中。
24.在一种可能的实现方式中，所述上接头的下端与所述本体的上端通过螺纹连接，所述下接头的上端与所述本体的下端通过螺纹连接。
25.在一种可能的实现方式中，所述本体上设有压裂孔。
26.在一种可能的实现方式中，所述周向均布纵向缝的数量为4-8个，用于将所述开关短节分割为多个周向分布的纵向条带状。
27.在一种可能的实现方式中，所述开关短节与所述滑套之间设有密封圈。
28.本技术实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
29.在本技术实施例中，由于多级压裂机构包括的滑套上设置有长度不同的周向凹槽，多级压裂机构包括的开关短节上设置有长度不同的凸台，且同一级的压裂机构的开关短节的凸台的长度与滑套的周向凹槽的长度相匹配，从而同一级的压裂机构的开关短节的凸台能够进入对应滑套的周向凹槽。这样，通过开关短节的凸台与滑套的周向凹槽的配合，即可实现通过多级压裂机构的开关短节打开内径相同的多个滑套，进而通过内径相同的多个滑套形成了井筒的大通径生产通道，提高了油井的产油效率。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明实施例提供的一种压裂装置的整体结构示意图；
32.图2是本发明实施例提供的一种压裂装置入井部分的结构示意图；
33.图3是本发明实施例提供的一种压裂装置工作时开关短节就位于滑套的结构示意图；
34.图4是本发明实施例提供的一种压裂装置的开关短节与可溶球的半剖示意图；
35.图5是本发明实施例提供的一种压裂装置工作时压裂孔开启后的结构示意图；
36.图6是本发明实施例提供的一种压裂装置工作时可溶球溶解后全通径的结构示意图。
37.图中附图标记分别表示：
38.1-上接头；
39.101-第一倒角；
40.2-本体；
41.201-剪钉螺纹孔；
42.202-压裂孔；
43.3-滑套；
44.301-周向凹槽；
45.302-第二倒角；
46.303-剪钉限位凹槽；
47.4-下接头；
48.401-台肩；
49.5-开关短节；
50.501-周向均布纵向缝；
51.502-凸台；
52.6-可溶球；
53.7-剪钉。
具体实施方式
54.为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
55.本实施例提供了一种压裂装置，该装置包括：多级顺序连接的压裂机构。如图1所示，压裂机构包括上接头1、本体2、滑套3、下接头4、开关短节5和可溶球6。上接头1的下端与本体2的上端连接。本体2的下端与下接头4的上端连接。滑套3通过剪钉7设置在本体2的内部。滑套3的内表面设有周向凹槽301。开关短节5的外表面设有周向均布纵向缝501和与周向凹槽301匹配的凸台502。可溶球6设置于开关短节5的顶部。开关短节5，用于从上接头1向滑套3移动。周向均布纵向缝501，用于在开关短节5移动至滑套3时，将开关短节5进行纵向压缩，使得开关短节5的凸台502进入滑套3的周向凹槽301。每段压裂机构的滑套3的最小内径相同，周向凹槽301的长度不同。每段压裂机构的开关短节5的最小外径相同，凸台502的长度不同。
56.在本技术实施例中，由于多级压裂机构包括的滑套3上设置有长度不同的周向凹槽301，多级压裂机构包括的开关短节5上设置有长度不同的凸台502，且同一级的压裂机构的开关短节5的凸台502的长度与滑套3的周向凹槽301的长度相匹配，从而同一级的压裂机构的开关短节5的凸台502能够进入对应滑套3的周向凹槽301。这样，通过开关短节5的凸台502与滑套3的周向凹槽301的配合，即可实现通过多级压裂机构的开关短节5打开内径相同的多个滑套3，进而通过内径相同的多个滑套3形成了井筒的大通径生产通道，提高了油井的产油效率。
57.滑套3的介绍：滑套3为短节。如图2所示，滑套3通过剪钉7设置在本体2的内部。其中，滑套3的外表面设有与剪钉7匹配的剪钉限位凹槽303，剪钉7的下端位于剪钉限位凹槽303中。该剪钉限位凹槽303用于使剪钉7旋入。
58.其中，剪钉限位凹槽303的内表面设有与剪钉7匹配的内螺纹。剪钉7通过该内螺纹旋入剪钉限位凹槽303。其中，内螺纹为矩形螺纹、三角形螺纹和梯形螺纹等螺纹中的一种。
59.其中，剪钉限位凹槽303的数量与剪钉7的数量相匹配；并且，在剪钉限位凹槽303的数量为多个的情况下，多个剪钉限位凹槽303周向分布在滑套3的外表面。剪钉7的数量可以根据需要进行设置；在本技术实施例中，对剪钉7的数量不作具体限定；例如，剪钉7的数量为8-10个；则剪钉限位凹槽303的数量为8-10个。
60.在一种可能的实现方式中，滑套3的内表面设有周向凹槽301，用于使开关短节5的凸台502坐于周向凹槽301内。每级压裂机构的滑套3的周向凹槽301的长度不同，最先入井的第一级压裂机构的第一级滑套3的周向凹槽301的长度最长，后续压裂机构的滑套3的周向凹槽301的长度按照第一级差依次变短。
61.其中，周向凹槽301的数量为4-8个，4-8个周向凹槽301周向分布在滑套3的内表面。每级压裂机构的滑套3的周向凹槽301的深度相同。
62.在另一种可能的实现方式中，滑套3的顶部设有第二倒角302，用于承接开关短节5，使得开关短节5顺着第二倒角302进入滑套3内，降低了开关短节5进入滑套3的难度。其中，第二倒角302为30
°
倒角、45
°
倒角或60
°
倒角中的一种。
63.开关短节5的介绍：开关短节5为套筒。如图3所示，当通过该压裂装置进行压裂时，开关短节5位于滑套3的内部。其中，每级开关短节5的内径相同，每级开关短节5的最小外径相同，开关短节5的最小外径与滑套3的最小内径相匹配。
64.在一种可能的实现方式中，如图4所示，开关短节5的外表面设有凸台502，该凸台502能够坐落于滑套3的周向凹槽301内，进而通过该凸台502和该周向凹槽301连接开关短节5与滑套3。
65.其中，凸台502的数量与滑套3的周向凹槽301的数量相匹配；并且，在凸台502的数量为多个的情况下，多个凸台502周向分布在开关短节5的外表面；例如，周向凹槽301的数量为4-8个；则凸台502的数量为4-8个，且4-8个凸台502周向分布在开关短节5的外表面。
66.其中，每级压裂机构的开关短节5的凸台502的长度不同，每级压裂机构的开关短节5的凸台502的长度与每级压裂机构的滑套3的周向凹槽301的长度相匹配。与最先入井的第一级滑套3的周向凹槽301的长度配合的第一级开关短节5的凸台502的长度最长，后续压裂机构的开关短节5的长度按照第二级差依次变短。
67.其中，每级压裂机构的开关短节5的凸台502的高度相同，与每级压裂机构的滑套3的周向凹槽301的深度相匹配。
68.在一种可能的实现方式中，当凸台502进入周向凹槽301的内部时，凸台502的台肩顶在周向凹槽301的顶部。
69.在另一种可能的实现方式中，开关短节5的外表面设有周向均布纵向缝501，周向均布纵向缝501的强度较小，当开关短节5进入滑套3时，将开关短节进行纵向压缩，能够将开关短节5分割为多个周向分布的纵向条带状，降低开关短节5进入滑套3的难度。
70.其中，周向均布纵向缝501为开关短节5外表面上的纵向开缝。周向均布纵向缝501的数量为4-8个，4-8个周向均布纵向缝501周向分布在开关短节5的外表面。
71.在一种可能的实现方式中，开关短节5的顶部设有圆弧面，可溶球6坐落于圆弧面上，通过设置圆弧面，一方面使开关短节5的阶梯孔过度，一方面提高了可溶球6与开关短节5之间连接的密封性。
72.其中，圆弧面的弧度与可溶球6的弧度相匹配，当使用可溶球6进行井下憋压时，能
够保证憋压时的密封性。
73.在一种可能的实现方式中，开关短节5与滑套3之间设有第一密封圈和第二密封圈，用于保证开关短节5和滑套3之间连接的密封性。其中，第一密封圈和第二密封圈分别设置在开关短节5的上端的外圆周上和下端的外圆周上。
74.上接头1的介绍：上接头1为两端开放的套筒。继续参见图2，上接头1位于本体2的上端。
75.上接头1的上部的内径大于上接头1下部的内径，上接头1的中部设有阶梯孔，当开关短节5由上接头1的上部进入上接头1的下部时，使得开关短节5顺着阶梯孔进入到上接头1的下部。
76.上接头1的底端设有第一倒角101，用于承接开关短节5，使得开关短节5顺着第一倒角101进入滑套3内。其中，第一倒角101为30
°
倒角、45
°
倒角或60
°
倒角中的一种。
77.其中，上接头1的上端和下端分别设有外螺纹，上接头1的上端与套管的下端通过螺纹连接，上接头1的下端与本体2的上端通过螺纹连接。
78.其中，上接头1与套管之间的连接处设有第三密封圈，来保证上接头1与套管之间连接的密封性，上接头1与本体2之间的连接处设有第四密封圈，来保证上接头1与本体2之间连接的密封性。
79.下接头4的介绍：下接头4为两端开放的套筒。继续参见图2，下接头4位于本体2的下端。
80.下接头4的上端设有台肩401，当剪钉7被剪断，滑套3下行到下接头4的上端时，台肩401能够阻止滑套3下行到下接头4内。
81.其中，下接头4的上端和下端分别设有外螺纹，下接头4的上端与本体2的下端通过螺纹连接，下接头4的下端与套管的上端通过螺纹连接。
82.其中，下接头4与套管之间的连接处设有第五密封圈，来保证下接头4与套管之间连接的密封性，下接头4与本体2之间的连接处设有第六密封圈，来保证下接头4与本体2之间连接的密封性。
83.本体2的介绍：本体2为两端开放的套筒。其中，本体2位于上接头1的下端，下接头4的上端。
84.本体2的上端和下端分别设有内螺纹。本体2的上端与上接头1的下端通过螺纹连接。其中，本体2的上端的内螺纹与上接头1的下端的外螺纹相匹配。
85.另外，本体2的下端与下接头4的上端通过螺纹连接，其中，本体2的下端的内螺纹与下接头4的上端的外螺纹相匹配。
86.在一种可能的实现方式中，本体2上设有与剪钉7匹配的剪钉螺纹孔201，用于使剪钉7旋入。剪钉螺纹孔201的内表面设有内螺纹，内螺纹为矩形螺纹、三角形螺纹和梯形螺纹等螺纹中的一种。
87.其中，剪钉螺纹孔201的数量与剪钉7的数量相匹配，在剪钉螺纹孔201的数量为多个的情况下，多个剪钉螺纹孔201周向分布在本体2上；例如，剪钉螺纹孔201的数量为8-10个。
88.其中，剪钉螺纹孔201的深度与本体2的厚度相同，使剪钉7能够穿过本体2上的剪钉螺纹孔201，将滑套3固定在本体2的内部。
89.在一种可能的实现方式中，本体2上设有压裂孔202，压裂孔202用于使压裂液进入储层。
90.其中，压裂孔202的数量为8-14个，8-14个压裂孔202沿本体2的圆周方向均匀分布。
91.继续参见图2，当滑套3进入本体2后，滑套3将本体2上的压裂孔202封闭。如图5所示，当剪钉7被剪断时，滑套3下行，本体2上的压裂孔202露出。
92.其中，下接头4的上端距离压裂孔202的下端的距离大于滑套3的长度，从而使滑套3下行后能够将压裂孔202完全露出。
93.剪钉7的介绍：滑套3通过剪钉7设置在本体2的内部。继续参见图2，剪钉7的上端位于剪钉螺纹孔201中，剪钉7的下端位于剪钉限位凹槽303中，使滑套3通过剪钉7设置在本体2的内部，进而将本体2上的压裂孔202封闭。
94.其中，剪钉7的外表面设有外螺纹，剪钉7的外螺纹分别与剪钉螺纹孔201的内螺纹和剪钉限位凹槽303的内螺纹相匹配。剪钉7的外螺纹为矩形螺纹、三角形螺纹和梯形螺纹等螺纹中的一种。
95.其中，剪钉7的长度与剪钉限位凹槽303和剪钉螺纹孔201的长度之和相匹配，使剪钉7能够穿过剪钉螺纹孔201，顶在剪钉限位凹槽303的内部，进而将滑套3固定在本体2的内部，封闭本体2上的压裂孔202。剪钉7可在预设压力下被剪钉限位凹槽303剪断。
96.可溶球6的介绍：可溶球6为金属球。继续参见图4，可溶球6坐于开关短节5的顶部的圆弧面上。其中，每级开关短节5上的可溶球6的尺寸相同，与每级压裂机构的开关短节5的内径相匹配。
97.通过将可溶球6设置为金属球，使得压裂完成后，可溶球6即在井筒内溶解，无需钻塞环节。并且，使用金属可溶球6密封，密封过程不受井下温度影响，可靠性高，且金属材料的溶解速度快，使可溶球6在井筒内快速溶解。
98.本技术实施例提供的压裂装置的工作原理为：
99.如图2所示，当压裂装置工作时，首先将滑套3伸入本体2中，剪钉7旋入本体2的剪钉螺纹孔201中，剪钉7的底端顶在滑套3的剪钉限位凹槽303中，使滑套3通过剪钉7与本体2固定连接。上接头1的上端连接套管，上接头1的下端连接本体2的上端，本体2的下端连接下接头4的上端，下接头4的下端连接套管。通过套管依次连接多段压裂机构入井，其中，最先入井的压裂机构内的第一级滑套3的周向凹槽301的长度最长，后续压裂机构内的滑套3的周向凹槽301的长度按照第一级差依次变短。第一段压裂时，将可溶球6坐于第一级开关短节5上，如图4所示。并将第一级开关短节5和坐于第一级开关短节5上的可溶球6通过液体泵送至滑套3，如图3所示。第一级压裂机构对应的第一级开关短节5的凸台502的长度最长，后续开关短节5的凸台502的长度按照第二级差依次变短，当第一级开关短节5进入第一级滑套3时，由于第一级开关短节5上的凸台502处的外径大于第一级滑套3的最小内径，第一级开关短节5上的凸台502在进入第一级滑套3的顶端的第二倒角302中时受到挤压，第一级开关短节5上的周向均布纵向缝501会把第一级开关短节5分割为若干周向均布的强度较小的纵向条带，第一级开关短节5在挤压力下发生弹性变形，第一级开关短节5的凸台502处的外径相对第一级滑套3的最小内径变小，第一级开关短节5顺利进入第一级滑套3内。
100.其中，当第一级开关短节5进入其他级滑套3后，第一级开关短节5上的凸台502的
长度大于其他级滑套3的周向凹槽301的长度，第一级开关短节5上的凸台502不能坐落于其他级滑套3的周向凹槽301中，当第一级开关短节5的凸台502不能坐落于滑套3的周向凹槽301中时，第一级开关短节5会继续下行。当第一级开关短节5进入第一级滑套3中时，开关短节5上的凸台502长度小于第一级滑套3中的周向凹槽301的长度，凸台502所在的纵向条带回弹，凸台502坐于滑套3的周向凹槽301中，凸台502的台肩顶在周向凹槽301的端部，如图3所示。
101.进一步地，第一级开关短节5进入第一级滑套3后进行液压，液压力通过可溶球6传递到第一级开关短节5，第一级开关短节5通过凸台502与周向凹槽301的配合将液压力传递给第一级滑套3，第一级滑套3上的剪钉限位凹槽303剪切剪钉7，剪钉7被剪断后，第一级滑套3下行，第一级滑套3的底部顶在下接头4的端部的台肩401上时停止下行，第一级滑套3下行后露出压裂孔202，如图5所示。
102.进一步地，第一级滑套3下行后露出压裂孔202，压裂液通过压裂孔202进入储层完成第一压裂级储层压裂改造。然后投入第二压裂级所需的第二级开关短节5和可溶球6，进行第二压裂级储层改造，直至完成全部压裂级储层改造。本技术实施例的压裂装置通过开关短节5的凸台502的长度与滑套3中的周向凹槽301的长度相互配合，使每一级开关短节5打开特定的每一级滑套3，实现储层的多级压裂。
103.如图6所示，压裂完成后，每一级压裂机构的可溶球6均在井筒内完全溶解，由于每级压裂机构内的开关短节5的内径均相同，可溶球6在井筒内溶解后，无需连续圆管钻塞，也不必使每级滑套3的内径逐级减小，即形成了井筒内的大通径生产通道。
104.在本技术实施例中，由于多级压裂机构包括的滑套3上设置有长度不同的周向凹槽301，多级压裂机构包括的开关短节5上设置有长度不同的凸台502，且同一级的压裂机构的开关短节5的凸台502的长度与滑套3的周向凹槽301的长度相匹配，从而同一级的压裂机构的开关短节5的凸台502能够进入对应滑套3的周向凹槽301。这样，通过开关短节5的凸台502与滑套3的周向凹槽301的配合，即可实现通过多级压裂机构的开关短节5打开内径相同的多个滑套3，进而通过内径相同的多个滑套3形成了井筒的大通径生产通道，提高了油井的产油效率。
105.以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。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。