一种适用于径向井的分层压裂装置及方法

1.本发明属于油气田开发中钻井技术领域，特别涉及一种适用于径向井的分层压裂装置及方法。


背景技术：

2.压裂是提高油气井产能、实现油气田高产稳产的技术措施，随着油田开发技术的进步，对多层段进行分层压裂的技术需求。
3.径向井是一种新的水平井钻井技术，它的曲率半径比常规水平井的曲率半径更短，故也称“超短半径水平井”。这项钻井技术是先用小钻头在油层部位的套管上开窗口，然后使用连续油管连接带喷嘴的软管，借助高压射流的水力破岩作用在油层中的不同方向上钻出多个小井眼。
4.现有的技术是利用钻井过程中钻头喷嘴射流的小井眼进行造缝，该方法造缝较浅，导致压裂效率很低。因此有必要设计出一种适用于径向井的分层压裂装置，以解决现有技术的问题。


技术实现要素：

5.本发明为克服现有技术存在的问题，提供如下技术方案：
6.一种适用于径向井的分层压裂装置，包括：
7.支撑主体，所述支撑主体外部安装有压力缓释装置；
8.连接内衬，所述连接内衬设置在支撑主体内部；
9.压力缓释装置，所述压力缓释装置内安装有压力装置；
10.其中，所述支撑主体包括支撑外壳体，所述支撑外壳体的外侧设有封隔胶皮底座；所述压力缓释装置一端的端面设有泄压孔，压力缓释装置的另一端设有封隔胶皮压头；所述支撑主体外侧设置有封隔胶皮，所述封隔胶皮的前后两端分别连接封隔胶皮压头和封隔胶皮底座，封隔胶皮压头和封隔胶皮底座端面设有安装槽，封隔胶皮的前后两端设有安装条，所述安装条与安装槽配合。
11.进一步地，所述支撑外壳体为圆柱筒形，所述支撑外壳体的外侧周向阵列设置压力缓释装置校正通道。
12.进一步地，所述压力缓释装置校正通道和封隔胶皮底座在支撑外壳体上间隔设置。
13.进一步地，所述支撑外壳体内壁设有连接螺纹，所述连接内衬的外侧加工有螺纹，连接内衬通过外侧螺纹与连接螺纹进行配合从而与支撑外壳体相连接。
14.进一步地，所述连接内衬内为光滑流道，所述连接内衬后端连接压裂工具。
15.进一步地，所述连接内衬为实心内衬。
16.进一步地，所述压力缓释装置内设有压力缓释装置校正器，压力缓释装置校正器位于泄压孔和压力装置之间。
17.进一步地，所述压力装置包括外侧碟簧和内侧碟簧，外侧碟簧和内侧碟簧并联设置使用。
18.进一步地，所述封隔胶皮内部设有胶皮支撑，所述胶皮支撑为硬质合金支撑架。
19.一种适用于径向井的分层压裂方法，包括以下步骤：
20.将所述分层压裂装置在地面安装完成，使用泵通过泄压孔向压力缓释装置中注入液体，液体推动将压力装置内的外侧碟簧和内侧碟簧向内压缩；
21.用油敏塞堵塞泄压孔，将分层压裂装置的桥塞、封隔装置依次下入井筒中，当封隔装置到达压裂点位后，油敏塞与油气充分反应进而失效，压力缓释装置中的液体流出，压力装置释放压力推动封隔胶皮压头，压缩封隔胶皮和胶皮支撑；
22.所述封隔胶皮和胶皮支撑发生形变，堵塞井眼，完成坐封；
23.之后液体通过连接内衬，催动连接内衬后端连接的压裂工具，实施压力，实现压裂作业。
24.进一步地，所述连接内衬为实心内衬的分层压裂装置形成桥塞，连接内衬内为光滑流道的分层压裂装置形成封隔装置。
25.本发明的有益效果：本发明采用模块化设计，使用封隔器功能时，连接内衬后端可连接其他压裂工具，适应性强，连接内衬可替换为实心内衬，将分层压裂装置实现桥塞的功能。封隔器可设置多个，可实现高压封隔，实现丛式压裂，提高压裂效率。
26.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
28.图1示出了本发明实施例的适用于径向井的分层压裂装置的结构示意图；
29.图2示出了本发明实施例的适用于径向井的分层压裂装置的支撑主体的内部结构示意图；
30.图3示出了本发明实施例的适用于径向井的分层压裂装置的压力缓释装置和压力装置的内部结构示意图；
31.图4示出了本发明实施例的适用于径向井的分层压裂装置封隔胶皮和胶皮支撑的内部结构示意图；
32.图5示出了另一种实施例的连接内衬的结构示意图；
33.图6示出了本发明实施例的适用于径向井的分层压裂装置使用方法示意图；
34.图7示出了本发明实施例的适用于径向井的分层压裂装置安装位置示意图。
35.图中
36.1－支撑主体、11－支撑外壳体、12－校正通道、13－封隔胶皮底座、14－连接螺纹、2－连接内衬、3－压力缓释装置、31－泄压孔、32－压力缓释装置校正器、33－封隔胶皮
压头、4－压力装置、41－外侧碟簧、42－内侧碟簧、5－封隔胶皮、6－胶皮支撑、a-井壁、b-封隔器、c-桥塞。
具体实施方式
37.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.需要说明的是，本技术中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。
40.下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明。
41.如图1，适用于径向井的分层压裂装置的结构，包括：
42.支撑主体1，所述支撑主体1外部安装有压力缓释装置3；连接内衬2，所述连接内衬2设置在支撑主体1内部；压力缓释装置3，所述压力缓释装置3内安装有压力装置4；
43.如图2，所述支撑主体1包括支撑外壳体11，所述支撑外壳体11的外侧设有封隔胶皮底座13；所述支撑外壳体11为圆柱筒形，所述支撑外壳体11的外侧周向阵列设置压力缓释装置校正通道12。所述压力缓释装置校正通道12和封隔胶皮底座13在支撑外壳体11上间隔设置。
44.如图3，所述压力缓释装置3一端的端面设有泄压孔31，压力缓释装置3的另一端设有封隔胶皮压头33；所述支撑主体1外侧设置有封隔胶皮5，所述封隔胶皮5的前后两端分别连接封隔胶皮压头33和封隔胶皮底座13，封隔胶皮压头33和封隔胶皮底座13端面设有安装槽，封隔胶皮5的前后两端设有安装条，所述安装条与安装槽配合。
45.所述压力缓释装置3内设有压力缓释装置校正器32，压力缓释装置校正器32位于泄压孔31和压力装置4之间。压力缓释装置校正器32中间也有通道供液体流通。
46.所述压力装置4包括外侧碟簧41和内侧碟簧42，外侧碟簧41和内侧碟簧42并联设置使用。
47.回到图1和图2，所述支撑外壳体11内壁设有连接螺纹14，所述连接内衬2的外侧加工有螺纹，连接内衬2通过外侧螺纹与连接螺纹14进行配合从而与支撑外壳体11相连接。
48.第一实施例，形成封隔器，所述连接内衬2内为光滑流道，连接内衬2上下端可连接脉冲压裂器或其他压裂工具。
49.如图5，第二实施例，形成桥塞，所述连接内衬2为实心内衬，可完成桥塞的功能。
50.如图1和图4，所述封隔胶皮5内部设有胶皮支撑6，所述胶皮支撑6为硬质合金支撑架。胶皮支撑6既有一定的支撑功能又具有弹性，当压力过大时，会发生形变。
51.如图6、图7，一种适用于径向井的分层压裂方法，包括以下步骤：
52.将所述分层压裂装置在地面安装完成，使用泵通过泄压孔31向压力缓释装置3中注入液体，液体推动将压力装置4内的外侧碟簧41和内侧碟簧42向内压缩；液体通常选用水。
53.用油敏塞堵塞泄压孔31，将分层压裂装置的桥塞、封隔装置依次下入井筒中，当封隔装置到达压裂点位后，需要放置静止一段时间，油敏塞与油气充分反应进而失效，压力缓释装置3中的液体流出，压力装置4释放压力推动封隔胶皮压头33，压缩封隔胶皮5和胶皮支撑6；所述连接内衬2为实心内衬的分层压裂装置形成桥塞，连接内衬2内为光滑流道的分层压裂装置形成封隔装置。
54.所述封隔胶皮5和胶皮支撑6发生形变，堵塞井眼，完成坐封；胶皮支撑6会在压力装置4侧面压缩的压力下缓慢发生形变，进而封隔胶皮5也发生形变。
55.之后液体通过连接内衬2，催动连接内衬2后端连接的压裂工具，实施压力，实现压裂作业。
56.从钻头射流的水力破岩作用在油层中的不同方向上钻出多个小井眼造缝的方式改进为使用分层压裂装置的桥塞、封隔装置进行压裂，压裂效率得到了极大提高。
57.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种适用于径向井的分层压裂装置，其特征在于：包括：支撑主体(1)，所述支撑主体(1)外部安装有压力缓释装置(3)；连接内衬(2)，所述连接内衬(2)设置在支撑主体(1)内部；压力缓释装置(3)，所述压力缓释装置(3)内安装有压力装置(4)；其中，所述支撑主体(1)包括支撑外壳体(11)，所述支撑外壳体(11)的外侧设有封隔胶皮底座(13)；所述压力缓释装置(3)一端的端面设有泄压孔(31)，压力缓释装置(3)的另一端设有封隔胶皮压头(33)；所述支撑主体(1)外侧设置有封隔胶皮(5)，所述封隔胶皮(5)的前后两端分别连接封隔胶皮压头(33)和封隔胶皮底座(13)，封隔胶皮压头(33)和封隔胶皮底座(13)端面设有安装槽，封隔胶皮(5)的前后两端设有安装条，所述安装条与安装槽配合。2.如权利要求1所述的适用于径向井的分层压裂装置，其特征在于：所述支撑外壳体(11)为圆柱筒形，所述支撑外壳体(11)的外侧周向阵列设置压力缓释装置校正通道(12)。3.如权利要求2所述的适用于径向井的分层压裂装置，其特征在于：所述压力缓释装置校正通道(12)和封隔胶皮底座(13)在支撑外壳体(11)上间隔设置。4.如权利要求1所述的适用于径向井的分层压裂装置，其特征在于：所述支撑外壳体(11)内壁设有连接螺纹(14)，所述连接内衬(2)的外侧加工有螺纹，连接内衬(2)通过外侧螺纹与连接螺纹(14)进行配合从而与支撑外壳体(11)相连接。5.如权利要求1所述的适用于径向井的分层压裂装置，其特征在于：所述连接内衬(2)内为光滑流道，所述连接内衬(2)后端连接压裂工具。6.如权利要求1所述的适用于径向井的分层压裂装置，其特征在于：所述连接内衬(2)为实心内衬。7.如权利要求1所述的适用于径向井的分层压裂装置，其特征在于：所述压力缓释装置(3)内设有压力缓释装置校正器(32)，压力缓释装置校正器(32)位于泄压孔(31)和压力装置(4)之间。8.如权利要求1所述的适用于径向井的分层压裂装置，其特征在于：所述压力装置(4)包括外侧碟簧(41)和内侧碟簧(42)，外侧碟簧(41)和内侧碟簧(42)并联设置使用。9.如权利要求1所述的适用于径向井的分层压裂装置，其特征在于：所述封隔胶皮(5)内部设有胶皮支撑(6)，所述胶皮支撑(6)为硬质合金支撑架。10.一种适用于径向井的分层压裂方法，其特征在于：包括以下步骤：将所述分层压裂装置在地面安装完成，使用泵通过泄压孔(31)向压力缓释装置(3)中注入液体，液体推动将压力装置(4)内的外侧碟簧(41)和内侧碟簧(42)向内压缩；用油敏塞堵塞泄压孔(31)，将分层压裂装置的桥塞、封隔装置依次下入井筒中，当封隔装置到达压裂点位后，油敏塞与油气充分反应进而失效，压力缓释装置(3)中的液体流出，压力装置(4)释放压力推动封隔胶皮压头(33)，压缩封隔胶皮(5)和胶皮支撑(6)；所述封隔胶皮(5)和胶皮支撑(6)发生形变，堵塞井眼，完成坐封；之后液体通过连接内衬(2)，催动连接内衬(2)后端连接的压裂工具，实施压力，实现压裂作业。11.如权利要求10所述的适用于径向井的分层压裂方法，其特征在于：所述连接内衬(2)为实心内衬的分层压裂装置形成桥塞，连接内衬(2)内为光滑流道的分层压裂装置形成
封隔装置。

技术总结
本发明涉及一种适用于径向井的分层压裂装置，属于油气田开发中钻井技术领域，包括：支撑主体，所述支撑主体外部安装有压力缓释装置；连接内衬，所述连接内衬设置在支撑主体内部；压力缓释装置，所述压力缓释装置内安装有压力装置；其中，所述压力缓释装置一端的端面设有泄压孔，压力缓释装置的另一端设有封隔胶皮压头。还涉及一种适用于径向井的分层压裂方法。本发明采用模块化设计，连接内衬可替换为实心内衬，将分层压裂装置实现桥塞的功能，使用封隔器功能时，连接内衬后端可连接其他压裂工具，适应性强。封隔器可设置多个，可实现高压封隔，实现丛式压裂，提高压裂效率。提高压裂效率。提高压裂效率。


技术研发人员：汪杰 严梁柱 魏凯 江厚顺 续化蕾 张良君
受保护的技术使用者：长江大学
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/13