连续打压式固井滑套及其压裂方法
技术领域
本发明属于井眼或井的阀装置的技术领域，具体是涉及一种连续打压式固井滑套及其压裂方法。
背景技术
目前，随着分段压裂技术的推广与应用，固井滑套分压工艺因具有定点起裂、施工效率高、设备占用少等优点，在油气田的应用越来越广泛；固井滑套开启方式主要有投球、液压和连续油管下入专用工具等；在进行第一层压裂施工时，因套管内为封闭空间，无法进行泵球作业，而水平段较长时存在连续油管下入困难等问题，且施工时间长、作业成本高，因此一般最底部第一级滑套采用压差方式开启；而在固井环境下，采用常规压差滑套水泥浆容易在滑套液压腔内壁凝结，从而造成滑套不能正常打开。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种连续打压式固井滑套及其压裂方法，该连续打压式固井滑套通过在滑套和连接外套之间设置有导向套和压油仓，在滑套一次加压下移后进行二次加压，使油仓内油液通过压油孔控制滑套移动速度，在滑套下移一定距离后撞击下挡套，进行三次加压，剪断下挡套侧壁上的剪钉，直至滑套由关闭位置处于完全开启位置，达到多次连续打压后即可进行压裂作业。
为了达到上述目的，本发明一种连续打压式固井滑套，包括上接头、下接头和连接外套，所述连接外套的一端与所述上接头连接，所述连接外套的另一端连接有第二连接套，所述第二连接套与所述下接头连接，所述连接外套上部侧壁上周向均布有与连接外套内连通的连通孔，所述连接外套内套装有用于关闭或开启连通孔的滑套。
所述滑套上部和中部套装有安装套和导向套，所述滑套、安装套、导向套和连接外套之间围成压油仓或排气仓，所述连接外套侧壁上均布有与压油仓或排气仓内连通的压油孔或排气孔，所述导向套套装在滑套变径处。
所述滑套下部延伸至第二连接套内，所述第二连接套内底部套装有下挡套，所述第二连接套内侧壁上设置有固定下挡套的剪钉。
进一步，所述滑套中部侧壁上均布有防退齿，所述安装套内壁上设置有与防退齿咬合的齿环。
进一步，所述第二连接套顶部通过螺纹连接在连接外套内，所述安装套通过定位套固定连接在第二连接套和连接外套连接处。
进一步，所述导向套和压油仓或排气仓顶部设置有用于排油或排气的缝隙。
进一步，所述齿环上设置有3-4排与防退齿咬合的锥形齿。
进一步，所述滑套下部侧壁上设置有用于与第二连接套内壁密封的密封件II，所述第二连接套内壁上设置有用于容纳密封件II的定位槽I和定位槽II，所述定位槽I和定位槽II的位置分别对应于导向套移动起始位置和滑套撞击下挡套的起始位置。
进一步，所述上接头和连接外套之间以及下接头和第二连接套之间通过螺纹连接且其连接处设置有静密封圈。
进一步，所述第二连接套和连接外套连接处设置有密封件I。
进一步，所述连接外套和滑套之间位于连通孔两侧设置有密封件。
本发明还公开了一种连续打压式固井滑套的压裂方法，其步骤如下：
1)将固井滑套按照设计要求与完井套管连接，然后将连接在一起的固井滑套及完井套管下入井内并注水泥固井完井；
2)通、洗井筒；
3)对井筒试压；
4)将球从井口投入，使得到达固井滑套上的球座处；
5)待球入座后，进行第一次憋压，使滑套变径处移动至导向套处；
6)进行第二次憋压，使导向套和滑套接着下移直到滑套底部撞击下挡套；
7)进行第三次憋压，使滑套剪断下挡套侧壁上的剪钉，直到连通孔完全打开；
8)对开启固井滑套层位进行压裂；
9)压裂完成后，返排投产。
进一步，在步骤5)、步骤6)和步骤7)中，3次憋压压力逐渐增大，其中第一次憋压压力为第三次憋压压力的1/4～1/3，第二次憋压压力为第三次憋压压力的1/2～2/3。
本发明的有益效果在于：
本发明连续打压式固井滑套通过在滑套和连接外套之间设置有导向套和压油仓，在滑套一次加压下移后进行二次加压，使油仓内油液通过压油孔控制滑套移动速度，在滑套下移一定距离后撞击下挡套，进行三次加压，剪断下挡套侧壁上的剪钉，直至滑套由关闭位置处于完全开启位置，达到多次连续打压后即可进行压裂作业。
附图说明
图1为本发明连续打压式固井滑套的正视图；
图2为本发明连续打压式固井滑套的侧视图；
图3为本发明连续打压式固井滑套第一次打压时剖视图；
图4为本发明连续打压式固井滑套第二次打压时剖视图；
图5为本发明连续打压式固井滑套第三次打压时剖视图；
图6为本发明连续打压式固井滑套第二次打压过程中的剖视图；
图7为本发明连续打压式固井滑套中滑套局部放大图。
附图标记：1-上接头；2-下接头；3-连接外套；4-压油孔；5-连通孔；6-滑套；7-第二连接套；8-防退齿；9-安装套；10-定位套；11-压油仓；12-导向套；13-下挡套；14-剪钉；15-密封件I；16-密封件II；17-定位槽I；18-定位槽II；19-密封件。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1-7所示为本发明连续打压式固井滑套的结构示意图，本发明一种连续打压式固井滑套，包括上接头1、下接头2和连接外套3，所述连接外套3的一端与所述上接头1连接，所述连接外套3的另一端连接有第二连接套7，所述第二连接套7与所述下接头3连接，所述连接外套3 上部侧壁上周向均布有与连接外套3内连通的连通孔5，所述连接外套3内套装有用于关闭或开启连通孔的滑套6，
所述滑套6上部和中部套装有安装套9和导向套12，所述滑套6、安装套9、导向套10和连接外套3之间围成压油仓11或排气仓，所述连接外套3侧壁上均布有与压油仓11或排气仓内连通的压油孔4或排气孔，所述导向套12套装在滑套6变径处；
所述滑套6下部延伸至第二连接套7内，所述第二连接套7内底部套装有下挡套13，所述第二连接套7内侧壁上设置有固定下挡套13的剪钉14。
本实施李通过在滑套6和连接外套2之间设置有导向套和压油仓，在滑套1次加压下移后进行二次加压，使油仓内油液通过压油孔控制滑套移动速度，在滑套下移一定距离后撞击下挡套，进行三次加压，剪断下挡套侧壁上的剪钉，直至滑套由关闭位置处于完全开启位置，达到多次连续打压后即可进行压裂作业。
优选的实施方式，所述滑套6中部侧壁上均布有防退齿8，所述安装套9内壁上设置有与防退齿8咬合的齿环，本实施李通过在滑套6外壁上设置有防退齿8，在对固井滑套中投球或井塞进行打压时，使固井滑套内的滑套6向下移动，同时防退齿8一直与齿环限位齿进行咬合，避免连通孔5开启时滑套上下抖动，达到快速压裂的效果。
优选的实施方式，所述第二连接套7顶部通过螺纹连接在连接外套3内，所述安装套9通过定位套10固定连接在第二连接套7和连接外套3连接处，该结构有利于通过将齿环固定在安装套9上，安装套9设置在连接外套3内靠近第二连接套7处，结构紧凑，方便加工。
优选的实施方式，所述导向套12和压油仓11或排气仓顶部设置有用于排油或排气的缝隙，该结构在滑套开启连通孔后，通过一部分油液通过缝隙压油出去，方便进行二次打压。
优选的实施方式，所述齿环上设置有3-4排与防退齿8咬合的锥形齿。
优选的实施方式，所述滑套6下部侧壁上设置有用于与第二连接套内壁密封的密封件II16，所述第二连接套7内壁上设置有用于容纳密封件II的定位槽I17和定位槽II18，所述定位槽I17 和定位槽II18的位置分别对应于导向套12移动起始位置和滑套6撞击下挡套13的起始位置，该结构有利于对滑套6进行密封，保证滑套内密封性，有利于进行投球固井加压，使压力升高便于剪断剪钉使滑套内的滑套向下移动。
优选的实施方式，所述上接头1和连接外套3之间以及下接头2和第二连接套7之间通过螺纹连接且其连接处设置有静密封圈。
优选的实施方式，所述第二连接套7和连接外套2连接处设置有密封件I15。
优选的实施方式，所述连接外套2和滑套6之间位于连通孔两侧设置有密封件19。
本发明还公开了一种连续打压式固井滑套的压裂方法，其步骤如下：
1)将固井滑套按照设计要求与完井套管连接，然后将连接在一起的固井滑套及完井套管下入井内并注水泥固井完井；
2)通、洗井筒；
3)对井筒试压；
4)将球从井口投入，使得到达固井滑套上的球座处；
5)待球入座后，进行第一次憋压，使滑套变径处移动至导向套处；
6)进行第二次憋压，使导向套和滑套接着下移直到滑套底部撞击下挡套；
7)进行第三次憋压，使滑套剪断下挡套侧壁上的剪钉，直到连通孔完全打开；
8)对开启固井滑套层位进行压裂；
9)压裂完成后，返排投产。
优选的实施方式，在步骤6)、步骤7)和步骤8)中，3次憋压压力逐渐增大，其中第一次憋压压力为第三次憋压压力的1/4～1/3，第二次憋压压力为第三次憋压压力的1/2～2/3，本实施例通过三次打压过程，特别是深井、井况复杂以及井壁结构不稳定，直接进行高压打压固井将会出现各种意外，该结构在滑套初始移动时采用3MPa左右压力进行驱动，在滑套和导向套移动并封堵压油孔时，压油仓内的液压油对滑套向下移动形成背压，需要提高打压压力使滑套继续向下移动，在操作过程中需要提高二次压力至5-6MPa，使滑套克服背压的情况下向下移动，压油仓内的液压油从导向套和连接外套内壁之间缝隙处经压油孔排出，并通过压油孔尺寸和缝隙达到控制滑套移动速度，在滑套移动至下挡套处，需要剪断下挡套侧壁上的剪钉，进行第三次打压，第三次打压提高压力至10MPa，即可使滑套好下档套一起下移，直到连通孔完全打开，这种打压方式有利于以低压力驱动，分步骤打压，打压压力以及滑套移动速度可控以及稳定，有利于提高固井滑套的密封性、施工可靠性和稳定性。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
