具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。

在本申请中，需要说明的是，将根据本发明的用于裸眼井的压裂与控水一体化管柱下放到井筒中远离井口的一段定义为下端或相似用语，靠近井口的一端定义为上端或相似用语。

图1显示了根据本发明的用于裸眼井的压裂与控水一体化管柱100的结构。如图所示，压裂与控水一体化管柱100包括井下套管6，井下套管6用于输送井筒开采的油液。在井下套筒6中设有多个压裂控水机构10，多个压裂控水机构10沿井下套筒6轴向均匀间隔开设置。压裂与控水一体化管柱100下放到井筒工作底层时，多个压裂控水机构10处于裸眼井的水平段。压裂控水机构10用于进行压裂与采油控水作业。

如图1所示，压裂控水机构10包括压裂滑套5和控水装置2。如图1所示，控水装置5彼此轴向间隔开设置在压裂滑套的下游。压裂控水机构10通过压裂滑套5进行压裂施工，通过控水装置2进行控水采油作业。

在一个实施例中，压裂滑套5可以采用液压机械双作用式开关滑套。压裂滑套5可以采用投球憋压方式或采用开关工具打开，且压裂滑套5能够重复打开或关闭。当采用投球打开方式时，球座可以采用可钻除球座或可溶解球座。在实际应用过程中，可以根据实际开采需要选择不同的憋压球及球座材料。

图2显示了控水一体化管柱100中的控水装置2的结构。如图2所示，控水装置2包括外部套筒22。在外部套筒22的侧壁上设有多个通孔，多个通孔沿周向均匀分布。在各通孔种对应安装有控水阀24，控水阀24用于增油控水。在外部套筒22的内壁上设有径向向外延伸的第一卡槽251和第二卡槽252，第一卡槽251和第二卡槽252设置在通孔的轴向两侧。第一卡槽251和第二卡槽252将在下文进行介绍。

根据本发明，控水装置2还包括设置在外部套筒22的内部开关套23。内部开关套23构造成圆筒状，且外径设置成与外部套筒22的内径相等。内部开关套23构造成能够轴向移动以打开或覆盖通孔，从而控制控水阀24打开或关闭。在一个实施例中，内部开关套23的端设有径向向内延伸的凸起，从而形成爪样结构。内部开关套23采用开关工具与爪样结构配合来轴向移动，从而打开或关闭控水阀24。

为了保证内部开关套23关闭通孔的密封性能，在内部开关套23的外壁上轴向间隔开设有多个密封槽。在密封槽内分别安装有第一密封件61和第二密封件62。第一密封件61和第二密封件62能够随内部开关套23轴向移动。当内部开关套23关闭通孔时，第一密封件61和第二密封件62分别处于通孔的轴向两侧，从而有效保证了内部开关套23对通孔的密封，保证了管柱内部的密封性。

如图2所示，在内部开关套23的外壁上设有卡簧25。卡簧25能够随内部开关套23轴向移动。当内部开关套23轴向移动以打开或关闭开关阀时，卡簧25对应卡合在第一卡槽251或第二卡槽252内，从而对内部开关套23形成轴向限位。由此，保证控水装置2的稳定性，从而保证增油控水效果。

根据本发明，控水阀24采用主动式控水阀。控水阀24设有变流通道(未示出)，变流通道构造成能够根据流体特性，例如流体的粘度、速度、密度等，来自动调节流道大小以进行增油控水。例如，当粘度较小的流体(如水或气等)通过时，控水阀24的流道变小，从而能够减少流体的流过量。当粘度较大的流体(如油等)通过时，控水阀24的流道变大，从而增加流体的流过量。由此，起到增油控水的作用。通过该控水阀24，能够有效地将大部分地层水阻隔在地层中，从而显著提高了整个井筒的采收率。

如图2所示，控水装置2还包括连接在外部套筒22的上端的上接头21。上接头21的下端构造成阶梯形连接扣，且设有外螺纹，在外部套筒22的上端内壁设有能够与外螺纹相适配的内螺纹。外部套筒22与上接头21通过螺纹连接方式形成固定连接。为了保证外部套筒22与上接头21之间连接的密封性，在外部套筒22与上接头21的连接面之间设有第三密封件61。上接头21的上端构造成负锥形连接扣。同时，上接头21的下端设有下接头。在一个实施例中，上接头21的下端构造成正锥形连接扣，从而形成下接头。控水装置2通过上接头21和下接头连接到井下套管6中。

如图1所示，压裂与控水一体化管柱100还包括多个裸眼封隔器4。多个裸眼封隔器4沿井下套管6轴向均匀间隔开设置，并且多个压裂控水机构10分别对应设置在相邻的裸眼封隔器4之间。裸眼封隔器4能够有效隔离各压裂控水机构10的作业层段，从而有效防止层间干扰，增强压裂与控水一体化管柱100的压裂施工效果和采油控水效果。

根据本发明，压裂与控水一体化管柱100还包括底部循环总成1。如图1所示，底部循环总成1设置在井下套管6的尾端。底部循环总成1能够在压裂与控水一体化管柱100下入到设计位置后，进行正循环，从而将管柱内外的钻井液全部顶替为完井液，之后，通过井口投球使得底部循环总成1关闭，从而将压裂与控水一体化管柱100的内部与外部环空隔离，由此，压裂与控水一体化管柱100的内部进而能够进行憋压以坐封封隔悬挂器7和裸眼封隔器4。

如图1所示，在底部循环总成1的上游设置有压差滑套3。并且，在底部循环总成1与压差滑套3之间还设有一个控水装置2。在第一段压裂施工过程中，无需投球憋压，压差滑套3通过管内憋压的方式即可打开，从而实施第一段压裂施工作业。此外，压差滑套3具备开关功能，在压裂后通过下入开关工具能够关闭压差滑套3。通过底部循环总成1与压差滑套3之间的控水装置2能够在压差滑套3关闭后实现第一段控水。

根据本发明的用于裸眼井的压裂与控水一体化管柱100在实际应用时，在初始状态下，压裂滑套5、控水装置2和压差滑套3均处于关闭状态。即，在压裂之前，整个压裂与控水一体化管柱100的内部与外部地层不连通。

当压裂与控水一体化管柱100进行压裂施工作业时，多个控水装置2均关闭，并先打开压差滑套3，再通过投球憋压方式或采用开关工具从最远离井口的压裂滑套5开始依次打开各压裂滑套5，使得井下套管6的内部通道依次通过对应的压裂滑套5与地层导通。由此，建立井筒和地层之间的连接通道，从而进行分段压裂作业。此时，压裂与控水一体化管柱100处于第一工作状态，即处于分段压裂施工作业状态。

在压裂施工作业完成后，进行采油控水生产，采用开关工具从最远离井口的控水装置2开始依次打开各控水装置2，并对应关闭压差滑套3或压裂滑套5，从而使压差滑套3和多个压裂滑套5均处于关闭状态，而各控水装置2中的控水阀24均处于打开状态，由此使得井下套管6的内部通道依次通过对应的控水装置2与经过压裂施工的地层导通。此时，压裂与控水一体化管柱100处于第二工作状态，即处于采油控水状态。在该状态下，各级压裂控水机构10的层段之间通过裸眼封隔器4隔离，有效防止了层间干扰。

根据本发明，压裂与控水一体化管柱100还包括封隔悬挂器7。封隔悬挂器7设置在井筒的垂直段，用于在井筒的垂直段悬挂安装井下套管6，从而悬挂安装压裂与控水一体化管柱100。在井筒垂直段设有上层套管9，控水一体化管柱100通过封隔悬挂器7悬挂在上层套管9的内壁上。在封隔悬挂器7的上端连接有回接管柱8，封隔悬挂器7与回接管柱8之间密封连接，回接管柱8用于与采油管道连接。同时，封隔悬挂器7能够封隔上层套管9与回接管柱8之间形成的环空并形成密封。

本发明还提供了一种用于裸眼井的压裂与控水一体化方法，该压裂与控水一体化方法使用本发明的压裂与控水一体化管柱100实现压裂控水一体化施工。下面介绍压裂与控水一体化方法的施工过程。

首先，将压裂与控水一体化管柱100下入到裸眼井筒中，直至下入到目的地层，从而将多个压裂控水机构10下入到裸眼井的水平段中。之后，通过封隔悬挂器7将井下套管6悬挂安装在裸眼井的垂直段的上层套管9的内壁上，并将回接管柱8与采油管道连接，从而完成压裂与控水一体化管柱100的悬挂安装。之后，通过裸眼封隔器4将裸眼井的水平段分成若干水平分段，且各个压裂控水机构10分别对应处于各水平分段内。之后，向井口注入压裂液，并先打开压差滑套3，再从最远离井口的压裂滑套5开始依次打开各压裂滑套5，使得井下套管6的内部通道依次通过对应的压裂滑套5与地层导通，从而建立井筒和地层之间的连接通道，以进行分段压裂作业。在压裂施工过程中，最先压裂远离井口的水平分段，直至水平分段压裂施工结束，停止注入压裂液。压裂施工完成后，关闭压裂滑套5和压差滑套3，采用开关工具从最远离井口的控水装置2开始依次打开各控水装置2，并对应关闭压差滑套3或压裂滑套5，使得井下套管6的内部通道依次通过对应的控水装置2与经过压裂施工的地层导通，从而进行采油控水生产。

在采油控水生产过程中，控水装置2通过内部开关套23可以反复轴向移动从而反复打开或关闭控水阀24。例如，当某一层段地层出水量高于开采期望值时，可以通过开关工具带动内部开关套23轴向向上移动来关闭通孔，从而关避控水阀24，由此把地层与井筒之间的流道彻底关闭。这样，能够有效把地层水完全阻隔在地层中，以防止大量水侵入井筒而影响整个井筒的采收率。

根据本发明的用于裸眼井的压裂与控水一体化管柱100能够通过一趟管柱同时实现压裂与调流控水两种功能，其能够实现非常规油气资源的增产改造。并且，该压裂与控水一体化管柱10能够产生均匀的产液剖面，从而能够有效解决油井高含水问题和水气锥进问题，大大提高了油藏采收率。控水装置采用主动式控水阀，其能够根据通过流体的性质，自主调节流道大小以进行增油控水，显著增强了控水增油的效果。该压裂与控水一体化管柱集油井压裂、智能防水、控水、控气、增油为一体，有效解决了边底水锥进问题，尤其是应用于含水量高的区块时，能够将大部分水阻隔在地层中，大大提高了其他层段的产出量，从而显著提高了整个井筒的采收率。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述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。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。