本发明涉及油气勘探开发过程中的完井工具技术领域，主要涉及压裂接头和包含其的固井管柱。
背景技术：
目前，套管固井分段压裂是非常规油气开采主要完井方式之一。在套管固井后，利用桥塞多层分段压裂技术需要下入射孔枪对第一段进行射孔。之后，才能进行压裂作业。
上述的施工方式增加施工成本及施工风险。另外，固井滑套分段压裂工艺在第一段采用固井压差滑套，压裂施工时采用管内憋压将滑套打开，但是由于已经固井，滑套不容易打开，如果无法打开只能采用射孔枪射孔或者喷砂滑套喷砂射孔的方式，同样会增加施工成本和施工风险。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出了一种压裂接头和包含其的固井管柱。该压裂接头用于固井管柱的第一级，采用可以溶解的内套，在压裂作业前可以自行溶解，以漏出压裂孔，之后可以进行压裂施工作业。
根据本发明的一方面，提供一种压裂接头，包括：
上接头，
设置在上接头的下端的外筒，在外筒的壁上设置有内外连通的压裂孔，
套设在外筒的内腔中的用于封堵压裂孔的内套，
其中，内套由可溶材料制成。
在一个实施例中，在外筒的外壁上套设有防护组件，防护组件的轴向两端分别越过压裂孔的两端。
在一个实施例中，防护组件包括：
设置在压裂孔外侧的胶筒，
设置在胶筒的上端并可滑移式套设在外筒的外壁上的上压环，
固定设置在胶筒的下端并套设在外筒的外壁上的下压环，
其中，在外筒的壁上设置有位于压裂孔的下端的第一破裂盘以使得防护组件的内腔能与外筒的内腔选择性连通。
在一个实施例中，在外筒的外壁上设置轴向延伸的位于压裂孔的上端的限位槽，并在上压环的内壁上设置有能延伸到限位槽中的限位键。
在一个实施例中，在外筒的壁上设置有内外连通的过流孔，过流孔位于限位槽的下端。
在一个实施例中，在外筒的外壁上设置有第一台阶面以使得下端的径向尺寸减小，并在下压环的内壁上设置第二台阶面，第二台阶面位于第一台阶面的下端且两者之间形成容纳腔。
在一个实施例中，在内套的内腔中设置保护套，保护套的轴向两端分别与上接头和外筒连接，且在保护套上设置能与压裂孔对应的对应孔。
在一个实施例中，在保护套上设置有位于对应孔的上端的第二破裂盘以使得保护套的内腔能连通到内套的上端面上，并且该内套通过剪切销与外筒连接。
在一个实施例中，内套由镁铝合金材料制成，并在内套的外表面涂覆有镁铝合金层，其中镁铝合金层的溶解速度更慢。
根据本发明的第二方面，提供一种固井管柱，包括位于第一级的上述的压裂接头。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该压裂接头设置与固井管柱的前段作为第一级分段压裂短节，在施工过程中，采用溶解内套的方式露出压裂孔便可以进行压裂施工，无需射孔操作，施工流程简便，工具可靠性高。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的压裂接头；
图2示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的压裂接头；
图3示意性地显示了来自图1的压裂接头的外筒的一个实施例。
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。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1显示了根据本发明的压裂接头100。如图1所示，压裂接头100包括上接头1、外筒2和内套3。其中，上接头1为筒状，主要起连接作用。外筒2设置在上接头1的下端，自身为筒状。在外筒2的壁上设置有内外连通的压裂孔21，以用于压裂施工。而内套3套设在外筒2的内腔中，用于封堵压裂孔21。该内套3由可溶材料制成。
该压裂接头100作为第一级压裂短节。在分段压裂施工中，该压裂接头100随着整个固井管柱(图中未示出)被下入到井筒内。在下入到位后，进行固井作业。在此过程中，内套3可以封堵外筒2上的压裂孔21，则可以顺利地进行固井作业。在压裂前，向压力接头100的内腔中泵送降解液，使得内套3在一定时间内(例如2-3天)溶解，而露出压裂孔21。至此，可以进行第一级压裂作用。由此，通过本申请的压裂接头100，避免进行射孔操作，可以直接进行压裂作业，施工流程简单，工具可靠性高。
在一个实施例中，内套3由镁铝合金材料制成，该材料能溶解于常规的完井液。并在内套3的外表面涂覆有慢速可溶合金材料，用于防止内套3快速溶解，调整其溶解速度。该慢速可溶合金材料也可以是镁铝合金材料，该慢速可溶合金层所利用的镁铝合金材料中的有些元素的含量相对于内套3的主体的镁铝合金材料有些变化和调整。通过设置内套3的自身结构以及镁铝合金的自身特性可以调节其溶解速度，用于满足实际工况。
在一个实施例中，为提高压裂接头100的使用安全性，如图2所示，在外筒2的外壁上套设有防护组件4。防护组件4的轴向两端分别越过压裂孔21的两端。该防护组件4设置在压裂孔21的外面，保护了该压裂孔21，避免在固井过程中，固井料进入并填充在压裂孔21处而造成的压裂困难等问题。同时，该防护组件4还起到在外侧保护内套3的作用，防止在下入过程中，内套3例如提前溶解或者擦伤等意外的损坏。
在一个优选的实施例中，防护组件4包括胶筒42、上压环41和下压环43。其中，胶筒42主要位于压裂孔21的外侧附近。上压环41固定设置在胶筒42的上端，同时套设在外筒2的外壁上，并能相对于外筒2滑移。下压环43固定设置在胶筒42的下端，并套设在外筒2的外壁上，其下端与外筒2固定连接。另外，在外筒2的壁上设置有第一破裂盘5，以使得防护组件4的内腔能与外筒2的内腔选择性连通。在固井作用泵送固井水泥后，可以封堵固井管柱的压裂接头100的下端的内腔，通向压裂接头100的内腔中泵送压力液，在压力达到第一破裂盘5的破裂压力后，第一破裂盘5破裂。此时，压力液可以通过压裂接头100的内腔进入到外筒2与防护组件4之间。在压力液充盈过程中，胶筒42鼓胀，并带动上压环41下移。一方面，鼓胀的胶筒42促动了未凝固的固井水泥远离压裂孔21，以使得在固井水泥凝固后，压裂孔21外侧的水泥层至少比较薄，有利于压裂穿透。另一方面，在上述防护组件4运作过程中，胶筒42失去了对压裂孔21的封堵，则压裂接头100的内腔中的液体可以在进入胶筒42的内腔后，通过压裂孔21作用到内套3上。从而，可以通过泵注溶解液的方式以溶解内套3，从而解除内套3对压裂孔21的封堵，并露出压裂孔21。例如，如图3所示，还可以在外筒2的壁上设置内外连通的过流孔22，以增加过流面积用于加速内套3的溶解。过流孔22可以为沿着轴向延伸的长条孔，且在周向上可以构造多个均匀分布的过流孔22，以增加内套3的溶解速度。而在压裂过程中，胶筒42很容易地被压力冲破，则并不影响压裂操作。
在一个实施例中，在外筒2的外壁上设置轴向延伸的限位槽23。同时，并在上压环41的内壁上设置有能延伸到限位槽23中的限位键(图中未示出)。在胶筒42鼓胀过程中，限位槽23限制上压环41的运动，用于保证胶筒42的运作安全。需要说明的，在设置有限位槽23的情况下，过流孔22位于限位槽23的下端，用于防止液体泄漏。
在外筒2的外壁上设置有第一台阶面24，以使得位于第一台阶面24之下的外筒2径向尺寸减小。同时，在下压环43的内壁上设置第二台阶面44。该第二台阶面44位于第一台阶面24的下端，并与其轴向相对式设置。由此，在轴向第二台阶面44和第一台阶面24之间的外筒2和下压环43的径向之间形成了容纳腔6。该容纳腔6连通外筒2的内腔与防护组件4的内腔。在泵送液体的时候，液体能存储在容纳腔6处，用于更好地为防护组件4供给液体。
在一个实施例中，在内套3的内腔中设置保护套7。结构上，该保护套7的轴向两端分别与上接头1和外筒2连接。例如，在上接头1的内壁上设置有第三台阶面11，而在外筒2的内壁上设置有第四台阶面25。两个台阶面11,25相对式设置。而保护套7的上下两端分别与第三台阶面11和第四台阶面25抵接。这种设置使得内套3能位于由外筒2、上接头1与保护套7形成的封闭的环空腔中。且保护套7上设置用于与压裂孔21连通的对应孔71。该保护套7在内套3的内侧形成了对内套3的保护，防止内套3被划损或被破坏。
优选地，在保护套7上设置有第二破裂盘8，以使得保护套7的内腔能连通到内套3的上表面上。另外，内套3可以通过剪切销(图中未示出)设置在外筒2上。这种设置还保证了压裂孔21能完全被打开。具体地，如果内套3未顺利溶解，可以通过管内憋压的方式，打破第二破裂盘8，使得压力液通过保护套7作用到内套3的上端面上。待压力聚集到剪切销剪断后，内套3下行，使得对应孔71和压裂孔21连通。上述设置进一步地保证了压裂孔21的露出，从而完成压裂施工作业。
需要说明的是，在未设置有保护套7的情况下，由于内套3不需要移动，则可以通过卡接固定，如图1所示。而在内套3需要移动的情况下，可以通过剪切销固定，并在轴向上预留滑移空间，如图2所示。在设置两个破裂盘5,8的情况下，第一破裂盘5的破裂压力小于第二破裂盘8的破裂压力。
本申请中，压裂接头100还包括多个密封圈9，以防止液体泄漏。例如，在内套3与外筒2之间设置有两个密封圈，这两个密封圈分别位于压裂孔21的轴向两端之外。
根据本发明还设置固井管柱(图中未示出)，其包括上述的压裂接头100。
下面根据图1到3详细描述该压裂接头的工作过程。
首先，将该压裂接头100作为第一级压裂短节设置在固井管柱上。
在固井管柱下入到位后，进行固井作业。
第一种情况，利用的压裂接头100为图1中所示的，需要等着固井水泥侯凝。之后，封闭压裂接头100的下端的固井管柱的内腔，并向压裂接头100的内腔中泵送降解液3-5立方米，之后利用完井液进行顶替，根据井筒容积计算替入量，保证压裂接头100位置均为降解液。待2-3天后内套3被溶解，压裂孔21露出。
第二种情况，利用的压裂接头100为图2中所示的。固井后，在固井管柱的内腔且位于压裂接头100的下端进行碰压，憋压，第一破裂盘5破裂，液体由外筒2的内腔通过第一破裂盘5处进入到胶筒42的内部。在压力作用下，胶筒42胀封，同时上压环41下移。胀封的胶筒42挤压周围水泥，使得压裂孔21附近的固井水泥厚度至少变薄。进入到胶筒42内部的压力液通过过流孔22和压裂孔21作用到内套3上，使得内套3溶解，此处需要说明的是，泵送的可以为降解液以使得能作用到内套3上而促动其溶解。内套3溶解后，压裂孔21可以与压裂接头100的内腔连通。如果内套3未顺利溶解，可以继续泵送压力液，压力在内腔中继续憋压，直至打破第二破裂盘8，使得压力液进入到保护套7和外筒2之间，并作用到内套3的上端面上。在压力作用下剪切销被剪短，内套3可以向下移动，从而使得压裂孔21和对应孔71相连通。
至此，可以向压裂接头100内泵送压裂液以进行压裂作业。
本申请中，方位术语“上”和“下”均以压裂接头100的工作状态为参照。虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
1.一种压裂接头，其特征在于，包括：
上接头，
设置在所述上接头的下端的外筒，在所述外筒的壁上设置有内外连通的压裂孔，
套设在所述外筒的内腔中的用于封堵所述压裂孔的内套，
其中，所述内套由可溶材料制成。
2.根据权利要求1所述的压裂接头，其特征在于，在所述外筒的外壁上套设有防护组件，所述防护组件的轴向两端分别越过所述压裂孔的两端。
3.根据权利要求2所述的压裂接头，其特征在于，所述防护组件包括：
设置在所述压裂孔外侧的胶筒，
设置在所述胶筒的上端并可滑移式套设在所述外筒的外壁上的上压环，
固定设置在所述胶筒的下端并套设在所述外筒的外壁上的下压环，
其中，在所述外筒的壁上设置有位于所述压裂孔的下端的第一破裂盘以使得防护组件的内腔能与所述外筒的内腔选择性连通。
4.根据权利要求3所述的压裂接头，其特征在于，在所述外筒的外壁上设置轴向延伸的位于所述压裂孔的上端的限位槽，并在所述上压环的内壁上设置有能延伸到所述限位槽中的限位键。
5.根据权利要求4所述的压裂接头，其特征在于，在所述外筒的壁上设置有内外连通的过流孔，所述过流孔位于所述限位槽的下端。
6.根据权利要求3到5中任一项所述的压裂接头，其特征在于，在所述外筒的外壁上设置有第一台阶面以使得下端的径向尺寸减小，并在所述下压环的内壁上设置第二台阶面，所述第二台阶面位于所述第一台阶面的下端且两者之间形成容纳腔。
7.根据权利要求3到6中任一项所述的压裂接头，其特征在于，在所述内套的内腔中设置保护套，所述保护套的轴向两端分别与所述上接头和所述外筒连接，且在所述保护套上设置能与所述压裂孔对应的对应孔。
8.根据权利要求7所述的压裂接头，其特征在于，在所述保护套上设置有位于所述对应孔的上端的第二破裂盘以使得所述保护套的内腔能连通到所述内套的上端面上，并且该内套通过剪切销与所述外筒连接。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的压裂接头，其特征在于，所述内套由镁铝合金材料制成，并在内套的外表面涂覆有镁铝合金层，其中镁铝合金层的溶解速度更慢。
10.一种固井管柱，其特征在于，包括位于第一级的根据权利要求1到9中任一项所述的压裂接头。
技术总结