CN101265792B - 液压开关滑套 - Google Patents

Abstract

一种液压开关滑套，属于石油天然气钻井工程中固井作业的井下工具制造技术领域，包括开关滑套结构和控制结构，开关滑套结构包括上接头、活塞套、开关套、中心管和下接头，活塞套套装于上接头的外面，开关套套装于中心管的外面，下接头与中心管的下端连接；控制结构包括连接头、缸套、活塞杆和密封塞，连接头与缸套连接，密封塞连接在活塞杆的下端，控制结构设置在开关滑套结构的上接头中；本发明使用在滑套上设置不同的液压缸实现滑套的开与关的方式，提供了一种在地面施加液压力实现重复开关动作的液压开关滑套，可以重复多次实现滑套的开或者关，具有结构简单、操作方便，性能可靠的特点。

Description

液压开关滑套

技术领域：

一种液压开关滑套，用于油气井固井作业中封隔器管柱上可重复多次实现开关油套环空动作的施工作业，属于石油天然气钻井工程中固井作业的井下工具制造技术领域。

背景技术：

在油气井试修或增产改造时，为了配合井下封隔器管柱进行循环、替液、压井、挤注等作业，都要采用滑套配合井下封隔器管柱进行施工作业，因此滑套是的配合井下封隔器管柱进行施工作业的重要配套工具，在实施作业时，往往需要滑套实现多次开关的动作才能完成全部的施工作业；目前使用的开关滑套主要有两种，一种是一次性滑套，这种滑套的缺点是：在现场应用中这种液压滑套只具有一次性开或者关的功能，完成开或者关的作业以后，就要留在井下，由于作业后管柱的内通径较小，如果在长期的生产过程中密封效果欠佳，往往是不能满足试油、生产测井的需要的；另一种是机械震击式滑套，这种滑套开关虽能实现多次开关动作，但它需要特别的施工作业设备才能完成开或者关的作业，因此每一次的作业都会增加对作业设备的依赖，而且在实施震击时需要较高的技巧，因此对操作者的技术素质也有较高需要，不是一般技术工人可以完成的，而且对井中液体的质量也有较高要求，这种方式在3000米以下的深井中进行操作是难以达到目的的。

发明内容：

本发明的目的是针对现有液压滑套技术的不足，使用在滑套上设置不同的液压油缸实现滑套的开与关的方式，提供一种在地面施加液压力实现重复开关动作的液压开关滑套。

本发明是这样实现的：本发明包括开关滑套结构和控制结构，其特征是：开关滑套结构包括上接头、活塞套、开关套、中心管和下接头，活塞套套装于上接头的外面，开关套套装于中心管的外面，下接头与中心管的下端连接；控制结构包括连接头、缸套、活塞杆和密封塞，连接头与缸套连接，密封塞连接在活塞杆的下端，控制结构设置在开关滑套结构的上接头中；

在所述活塞套与上接头之间设置有上液压缸，在中心管的上端面与活塞套的下端面之间设置有中液压缸，在开关套与中心管之间设置有下液压缸；

在所述上接头的中段和上接头下端分别设置有上传压孔和中传压孔，在中心管的中段位置设置有下传压孔；

所述中液压缸的截面积大于上液压缸的截面积，中液压缸的截面积等于上液压缸和下液压缸两个液压缸的截面积；

在所述控制结构的缸套上设置有剪钉；

在所述上接头的中段设置有上球座，上接头的尾端设置有下球座；

在开关滑套结构中还有圆形密封圈、异形截面密封圈、上中下液压缸和上中下传压孔，异形截面密封圈硫化于中心管上，中心管与上接头的下端连接，并与活塞套的下端连接，圆形密封圈分别安装在上液压缸的上下端、中液压缸的上下端，异形截面密封圈分别安装在中心管的上下端；缸套套装于活塞杆的外面，在缸套与活塞杆接触的上下端设置有密封圈，设置在开关滑套结构上接头中的控制结构也可以从开关滑套结构的上接头中取出；当需要关闭开关滑套时，用试井车将密封塞坐于上球座上，然后向油管内打压，压力通过传压孔进入到上液压缸中，推动活塞套和开关套向下位移，中心管上的通孔被关闭，开关滑套完成关闭的动作，开关滑套关闭以后，为了平衡密封塞上、下端的压力，以便起出上接头中的控制结构，继续加压，由于开关套的下端已经顶住下接头，不能继续移动，压力会通过设置在控制结构中的连接头的传压孔进入连接头的内部，压力向下在活塞杆的上端面产生一个反作用力，促使连接头带动缸套向上移动，剪断剪钉，继续向上移动，使设置在活塞杆上的传压孔露出来，当传压孔露出来以后，油管内的液压油就会进入传压孔，并通过密封塞中间的通道沟通密封塞上下端的空间，使密封塞上下端的空间压力平衡，待压力平衡后，就可以从井内起出密封控制器结构了；需要打开滑套通道时，只要更换一个较小的密封塞，下入下球座上，再重复上述动作即可完成打开滑套的施工。

本发明的优点和有益效果是：设置三个液压缸可以简单的实现滑套的开或者关，不需要复杂的设备和专门的技术人员就可以完成工作，在设计的三个液压缸中，上、下两个液压缸的面积与中液压缸相等，因此在关闭滑套以后，即使是油管内的压力较大，滑套也不会被打开，本发明增大了管柱的有效内通径，可以实现重复多次开关动作，采用的模压硫化异形截面密封圈，有效的提高了滑套多次开关后高温高压持久密封的性能。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图。

图2为本发明上部的放大剖面结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图给出本发明的实施例：本发明包括开关滑套结构和控制结构，开关滑套结构包括上接头1、活塞套2、开关套9、中心管27和下接头29，活塞套2套装于上接头1的外面，开关套9套于中心管27的外面，并与活塞套2的下端丝扣连接，下接头29与中心管27的下端丝扣连接；控制结构包括连接头15、缸套17、剪钉18、活塞杆20和密封塞24，连接头15与缸套17连接，缸套17套装于活塞杆20的外面，密封塞24螺旋连接在活塞杆20的下端，控制结构设置在开关滑套结构的上接头1中；在开关滑套结构中还设置有圆形密封圈3、6、7和10、异形截面密封圈13和28、上中下液缸4、8、11和上中下传压孔5、12和25，异形截面密封圈13和28硫化于中心管27上，硫化有异形截面密封圈13和28的中心管27与上接头1的下端丝扣连接，在活塞套2与上接头1之间设置有上液压缸4，在中心管27上端面与活塞套2下端面之间设置有中液压缸8，在开关套9与中心管27之间设置有下液压缸11；在上接头1的中段和下段分别设置有上传压孔5和中传压孔25，在中心管27的中段位置设置有下传压孔12，上传压孔5与上液压缸4相通，中传压孔25与中液压缸8相通，下传压孔12与下液压缸11相通，中液压缸8的截面积大于上液压缸4的截面积，中液压缸8的截面积等于上液压缸4和下液压缸11两个液压缸的截面积，通孔14通过开关套9与外部相通，在上接头1的中段设置有上球座23，上接头1的尾端设置有下球座26，圆形密封圈3、6、7和10分别安装在上液压缸4和中液压缸8的上端和下端，异形截面密封圈13和28分别硫化在中心管27的通孔14的上端和下端；在控制结构的缸套17上还设置有剪钉18，剪钉18的剪切部分是插入活塞杆20的剪切槽内的，在连接头15的中间设置有传压孔16，在活塞杆20的中间设置有传压孔21，在缸套17与活塞杆20接触的上下端分别设置有密封圈19和22，施工完成以后，可以从开关滑套结构的上接头1中取出控制结构；现在以控制结构的密封塞24处于上球座23、下部的通孔14处于打开的位置为例给出实施例：当需要关闭开关滑套时，用试井车将控制结构送入开关滑套内，并将控制结构的密封塞24坐于上球座23上，然后向油管内打压，由于密封塞24处于上球座23上，使油管内的压力不能下传，因此压力通过上接头1的上传压孔5进入到上液压缸4中，推动活塞套2和开关套9向下位移，开关套9下移至下接头29时，中心管上的通孔14被关闭，开关滑套完成关闭的动作，在活塞套2和开关套9向下位移的过程中，分别设置在上液压缸4上端和下端的圆形密封圈3和6、分别安装在中液压缸8的上端和下端的圆形密封圈7和10，以及硫化在中心管27通孔14的上端和下端的异形截面密封圈13和28起到密封的作用，使进入上液压缸4的液压油不能外泄，同时还起到使活塞套2和开关套9能够稳定下移的作用，实现关闭通孔14的目的，开关滑套关闭以后，为了平衡密封塞24上、下端的压力，以便起出油管内的控制结构，继续向油管内加压至额定的压力值，在更大的压力下，由于开关套9的下端已经顶住下接头29，因此不能继续移动，增加的压力就会通过设置在连接头15中的传压孔16进入连接头15的内部，连接头15的上部端面是被连接帽封住的，所以进入连接头15内的压力只能向下在活塞杆20的上端面产生一个反作用力，促使连接头15带动缸套17向上移动，剪断剪钉18，继续向上移动，使设置在活塞杆20上的传压孔21露出来，当传压孔21露出来以后，油管内的液压油就会进入传压孔21，并通过密封塞24中间的通道沟通密封塞24上下端的空间，使密封塞24上下端的空间压力平衡，待压力平衡后，就可以从井内起出密封控制器结构了；当需要打开液压开关滑套时，将一个与下球座26尺寸相适应的密封塞24安装在活塞杆20的下端，然后用试井车将控制结构送入开关滑套内，并将密封塞24坐于下球座26上，然后向油管内打压，由于密封塞24处于下球座26上，使油管内的压力不能继续下传，因此压力通过中传压孔25进入到中液压缸8中，由于中液压缸8的截面积比上液压缸4的截面积大，所以液压油可以推动活塞套2和开关套9向上位移，活塞套2的上端面上移至上接头1时，中心管上的通孔14被打开，开关滑套完成打开的动作，在活塞套2和开关套9向上位移的过程中，设置的圆形密封圈3、6、7和10，以及硫化在中心管27上的异形截面密封圈13和28起到密封的作用，使进入中液压缸8的液压油不能外泄，同时还起到使活塞套2和开关套9能够稳定上移的作用，实现打开通孔14的的目的，开关滑套打开以后，为了平衡密封塞24上、下端的压力，以便起出油管内的控制结构，继续向油管内加压至额定的压力值，在更大的压力下，由于活塞套2的上端面已经顶住上接头1，因此不能继续移动，增加的压力就会通过设置在连接头15中的传压孔16进入连接头15的内部，连接头15的上部端面是被连接帽封住的，所以进入连接头15内的压力只能向下在活塞杆20的上端面产生一个反作用力，促使连接头15带动缸套17向上移动，剪断剪钉18，继续向上移动，使设置在活塞杆20上的传压孔21露出来，当传压孔21露出来以后，油管内的液压油就会进入传压孔21，并通过密封塞24中间的通道沟通密封塞24上下端的空间，使密封塞24上下端的空间压力平衡，待压力平衡后，就可以从井内起出密封控制器结构了，完成滑套开关的作业；在生产的过程中，当开关滑套处于关闭的情况时，带有压力的油会同时进入上液压缸4、中液压缸8和下液压缸11，由于中液压缸8的截面积与上下两个液压缸4和11相加的截面积相等，因此下液压缸11和上液压缸4一道与上液压缸8起到平衡压力的作用，使开关滑套不能被打开。

Claims (3)

1.一种液压开关滑套，包括开关滑套结构和控制结构，其特正在于：

所述开关滑套结构包括上接头、活塞套、开关套、中心管和下接头，活塞套套装于上接头的外面，开关套套于中心管的外面，下接头与中心管的下端连接；所述控制结构包括连接头、缸套、活塞杆和密封塞，连接头与缸套连接，密封塞连接在活塞杆的下端，控制结构设置在开关滑套结构的上接头中，在所述活塞套与上接头之间设置有上液压缸，在中心管的上端面与活塞套的下端面之间设置有中液压缸，在开关套与中心管之间设置有下液压缸，在所述上接头的中段和上接头的下段分别设置上传压孔和中传压孔，在中心管的中段位置设置有下传压孔，所述中液压缸的截面积大于上液压缸的截面积，中液压缸的截面积等于上液压缸和下液压缸两个液压缸的截面积。

2.根据权利要求1所述的液压开关滑套，其特征在于：在所述控制结构的缸套上设置有剪钉。

3.根据权利要求1所述的液压开关滑套，其特征在于：在所述上接头的中段设置有上球座，上接头的尾端设置有下球座。

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