[发明专利]一种压裂和采油用一体化井口装置及操作方法

说明书

本发明涉及一种压裂和采油用一体化井口装置及操作方法，用于在完井阶段、压裂阶段、自喷阶段以及机采阶段分别进行油井作业，该井口装置包括第一采油机构和第二采油机构；所述第二采油机构位于第一采油机构上方，且所述第二采油机构底部与第一采油机构顶部连通，所述第二采油机构在完井阶段、压裂阶段、自喷阶段以及机采阶段的结构不同，通过结构配置优化，使一次投入的完井井口装置同时适用于压裂、自喷、机采阶段的压力要求，在满足压裂高压力大排量需求的同时兼顾了生产阶段低压和井控安全的要求，实现现场作业的安全快捷及资源高效利用，既降低了投入成本，同时充分利用设备资源。

技术领域

本发明属于石油钻采设备技术领域，涉及一种压裂和采油用一体化井口装置及操作方法。

背景技术

随着非常规油气藏在能源接替方面的开发动用程度不断增加及水平井体积压裂技术的日趋完善，压裂及采油用一体化井口装置的需求日益增加，压裂井口装置作为压裂开发的关键装备，近年来大量应用于采油现场。现有技术条件下的完井井口装置在配置上仍以油管头、采油树同级别配置为主，一方面可满足压裂过程对井口装置尤其是油管头装置的高压力级别需求，但另一方面，在压裂转自喷甚至机采阶段，对井口装置的压力需求逐步降低，而与油管头装置连接的采油树仍采用同压力级别，使投资成本增加，同时设备资源也未获得有效利用。因此如何对井口装置进行优化结构功能配置，以既安全又经济的配置方案，一次投入即可满足压裂、自喷、机采各阶段对井口装置的需求，进而实现资源的合理利用成为亟待解决的难题。

中国专利文献CN111022016A公开一种液动式压裂及生产井口装置及其使用方法，前者包括油管头异径接头、第一闸阀、小四通和控压油管头四通，控压油管头四通包括油管头四通和主控闸阀，油管头四通、油管头异径接头、第一闸阀和小四通自下而上依序固定连接。本发明将油管头四通和主控闸阀集成一体后，既可以实现压裂作业需求，同时可以对套管通道进行压力控制，在后续转反排和自喷生产时，通过控制油管头四通内置阀板的启闭，实现套压可控情况下完成采油树安装作业；液动式压裂及生产井口装置的使用，减少了井口上方垂直通径上闸阀的配置数量，大幅降低了采油树的整体高度；简化了作业过程中的拆装流程。但该结构针对不同阶段的采油工艺需要替换为相应的采油树结构，各工艺之间更换设备成本相对较高，设备利用效率低。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明公布了一种压裂和采油用一体化井口装置及操作方法，结合完井阶段的采油树结构，通过结构配置优化，使一次投入的完井井口装置同时适用于压裂、自喷、机采阶段的压力要求，在满足压裂高压力大排量需求的同时兼顾了生产阶段低压和井控安全的要求，实现现场作业的安全快捷及资源高效利用，既降低了投入成本，同时充分利用设备资源。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种压裂和采油用一体化井口装置，用于在完井阶段、压裂阶段、自喷阶段以及机采阶段分别进行油井作业，该井口装置包括第一采油机构和第二采油机构，其中所述第一采油机构底部连接有油层套管，且内部设有油管柱，所述第一采油结构用于悬挂油管柱，并密封油管柱与油层套管之间的环形空间；所述第二采油机构位于第一采油机构上方，且所述第二采油机构底部与第一采油机构顶部连通，所述第二采油机构用于油井内流体控制，并提供连接入口；所述第二采油机构在完井阶段、压裂阶段、自喷阶段以及机采阶段的结构不同。

进一步的，所述第一采油机构内设有油管头四通、平板阀、仪表法兰、压力表截止阀、密封件、顶丝、油管悬挂器、试压单流阀以及泄放阀，所述油管头四通上设有左右对称的左端口和右端口，其中所述左端口和右端口分别连接有两组平板阀，且两组平板阀之间通过仪表法兰进行连接，其中一侧端口的仪表法兰上连接有所述压力表截止阀；所述油管悬挂器位于油管头四通的主通径内，且通过顶丝固定于主通径内；所述油管头四通内部主通径的下端同轴设有多个密封槽，且每个密封槽内部设有所述密封件，位于油管头四通主通径的下端对应密封槽的位置呈圆周设有多个试压单流阀以及泄放阀。