CN102352746B - 可缩径套管滑套 - Google Patents

Abstract

可缩径套管滑套，应用于油田压裂改造施工。在上接头的下端内壁有一个压裂滑套，上接头与压裂滑套通过销钉固定；上接头中部壁上有径向的喷砂孔；上接头上端有一个轴向的出液孔；上接头下端连接下接头；压裂滑套下端连接一个圆筒形的C形环托筒；C形环滑套的下端较大直径段在C形环托筒内；C形环托筒下端的环形台阶上有一个C形环；在下接头的下端有轴向进液孔；进液孔的上端口在下接头内壁上并且进液孔上端口与C形环托筒一个径向孔相对并连通，C形环托筒径向孔的位置在C形环滑套圆环形台阶上端面的上部。效果是：因采用C形环变成封闭的圆环机构，使得每次可以投入相同直径的钢球打开压裂滑套，不再受钢球逐级增大的限制。

Description

可缩径套管滑套

技术领域

本发明涉及油田压裂改造施工技术领域，特别涉及一种套管滑套，该套管滑套可以实现对地层的多段压裂改造。

背景技术

目前，国内油田套管井多段压裂改造方式主要有两大类：一是电缆射孔、机械封隔器实现层段间的封隔、依次投入不同直径的钢球，投入的钢球直径一次比一次大，依次打开不同直径的压裂滑套，完成多段压裂改造；二是下入水力喷射压裂钻具，水力喷射射孔，利用水力射流效应实现层间封隔，喷射压裂完成多段改造。

由于井筒直径限制，以上两种压裂改造方式均不能实现一趟管柱完成更多次投球分段压裂。

中国专利公告号：CN2635907，提供了一种“球座式压裂滑套”。应用于石油工业于洗井、压井工艺。该滑套的外部由上接头、连接套与下接头、弹簧套连接，电缆保护块分别连接在上接头与下接头处，该滑套的内部由锁爪与中心管连接，并由防松钉及O型密封圈禁固，锁爪处装有滑块、隔环与弹簧，在中心管与弹簧套中间安装有挡环、弹簧，并由防松钉及O型密封圈紧固与密封。

中国专利公告号：CN201650256U，提供了一种“液压可控滑套”。应用于油井分段压裂液转换控制，包括上接头、连接套管、滑套管、开口环、球座和下接头；上接头的下端外侧与连接套管的上端内侧固定安装在一起，连接套管的下端内侧与下接头的上端外侧固定安装在一起，在连接套管的上部有至少一个的压裂侧孔，滑套管通过紧钉固定安装在连接套管内并挡住压裂侧孔，滑套管的下端内侧固定安装有能座在下接头顶部的球座，在滑套管下方的连接套管的内壁上有凹槽。开启作业压力低，球座不落入井底，不会给后期施工作业造成影响；滑套管不会在施工过程中反向运动而关闭连接套上的压裂侧孔。

发明内容

本发明的目的是：提供一种可缩径套管滑套，用于油气井压裂改造作业，套管滑套直接与套管连接下入井内，压裂过程中套管滑套处依次缩径形成球座，能多次投入相同直径的钢球，打开滑套依次完成多次压裂，不受井径的限制，理论上能实现下入一趟管柱无限段压裂施工。

本发明采用的技术方案是：可缩径套管滑套，包括上接头、销钉、下接头、C形环滑套、C形环和C形环托筒，其特征在于：上接头的上端有内螺纹，能连接在压裂套管柱上。在上接头的下端内壁有一个圆筒形的压裂滑套，压裂滑套能在上接头的内壁滑动，上接头与压裂滑套通过销钉固定在一起；在上接头中部壁上有均匀分布有径向的喷砂孔，当压裂滑套向下滑动打开喷砂孔，压裂液能从喷砂孔喷出进行压裂施工；上接头上端壁上有一个轴向的出液孔，出液孔的上端有内螺纹，能连接一个连通管，连通管是为上部的可缩径套管滑套施工做准备的高压液体通道。出液孔的下端口在上接头内壁上，当压裂滑套向下滑动打开出液孔，高压液体能进入出液孔。

上接头的下端有螺纹，在上接头的下端螺纹连接有一个下接头，下接头为圆筒形，下接头的下端有螺纹，能连接在管柱上。压裂滑套的下端在下接头内；压裂滑套的下端有外螺纹，在压裂滑套下端螺纹连接有一个圆筒形的C形环托筒；在压裂滑套下端内壁上有一个圆筒形的C形环滑套，C形环滑套的外壁上有一个圆环形台阶，C形环滑套的圆环形台阶是活塞的上端面；C形环滑套的下端较大直径段在C形环托筒内，C形环滑套能在压裂滑套内壁和C形环托筒内壁向下滑动；C形环滑套的下端面为内圆锥面；C形环托筒的下端内壁上有向内凸出的环形台阶，在C形环托筒下端的环形台阶上有一个C形环，C形环的形状是一个有缺口的圆环形，C形环的上端有外圆锥面；当C形环滑套向下滑动，C形环滑套下端的内圆锥面与C形环上端的外圆锥面压紧，使C形环的缺口缩小，C形环径向收缩内径变小，从地面投入的钢球能座封在C形环上，封堵压裂液，迫使压裂液从上部喷砂孔喷出。

在下接头的下端壁上有一个轴向的进液孔，进液孔的下端有内螺纹，能连接一个连通管；进液孔的上端口在下接头内壁上并且进液孔上端口与C形环托筒一个径向孔相对并连通，C形环托筒径向孔的位置在C形环滑套圆环形台阶上端面的上部。从进液孔进入的高压液体能通过C形环托筒径向孔到达C形环滑套的活塞上端面并推动C形环滑套向下滑动。

为了降低C形环的变形压力，C形环上端有内圆锥面。

为了提高密封性，在压裂滑套上端外壁上有出液上密封圈和出液下密封圈，出液上密封圈和出液下密封圈在出液孔的上下两侧；在压裂滑套下端外壁上有接头连接处上密封圈和接头连接处下密封圈；在C形环滑套外壁上有滑套上密封圈和滑套下密封圈，滑套上密封圈在C形环滑套圆环形台阶的上部，滑套下密封圈在C形环滑套圆环形台阶的下部；在C形环托筒的外壁上有托筒外密封圈。

简述套管滑套的工作原理。参阅图1和图2。进行压裂时，套管内的高压液体从进液孔17进入到C形环滑套13与C形环托筒16组成的环形腔体内，推动C形环滑套13向下滑动，C形环滑套13向下运动时，C形环滑套13下端圆锥面压在C形环14上端面的外圆锥面141上，对C形环14形成径向压缩力，并使C形环14径向收缩，缺口143闭合，C形环14变为封闭的圆环。从井口投入钢球，钢球下落到变成封闭的圆环的C形环14处时遇阻。此时套管内继续憋压，C形环滑套13向下推C形环14和C形环托筒16，C形环托筒16带动压裂滑套5向下滑。当套管内的压力升至销钉7的剪切强度时，销钉7被剪断，压裂滑套5下移动，喷砂孔6内外连通，压裂液通过喷砂孔6从套管进入地层实现压裂作业。

相邻的下级滑套的出液孔2与相邻的上级滑套的进液孔17之间有钢管连通，压裂时压裂滑套5向下滑动，打开相邻的下级滑套的出液孔2，套管内的高压液体从相邻的下级滑套的出液孔2流出，并通过钢管进入相邻的上级滑套的进液孔17，相邻的上一级套管滑套的C形环14成为封闭的圆环，为上级压裂投球做好准备。在压裂管柱最下端的可缩径套管滑套的C形环托筒16下端直接采用球座；用螺栓将进液孔17封堵起来。在压裂管柱最上端的可缩径套管滑套的出液孔2采用螺钉封堵起来。

本发明的有益效果：本发明可缩径套管滑套，能实现套管分层压裂。满足油气井多段压裂的要求。采用C形环变成封闭的圆环，使得每次可以投入相同直径的钢球打开压裂滑套，不再受钢球逐级增大的限制，理论上能实现无限级数的压裂。

附图说明

图1是本发明可缩径套管滑套上半部分结构剖面示意图。

图2是本发明可缩径套管滑套下半部分结构剖面示意图。

图3b是“C”环的结构示意图；图3a的图3b的剖面示意图。

图4是图1的A-A剖面示意图，表示出液孔2的位置。

图5是图2的B-B剖面示意图，表示进液孔17的位置。

图6是图1的C-C剖面示意图，表示喷砂孔6的位置。

图中，1.上接头，2.出液孔，3.出液上密封圈，4.出液下密封圈，5.压裂滑套，6.喷砂孔，7.销钉，8.接头连接处上密封圈，9.下接头，10.滑套上密封圈，11.接头连接处下密封圈，12.滑套下密封圈1，13.C形环滑套，14.C形环，15.托筒外密封圈，16.C形环托筒，17.进液孔。

具体实施方式

实施例1：以一个可缩径套管滑套为例，对本发明作进一步详细说明。

参阅图1。本发明可缩径套管滑套，包括上接头1、销钉7、下接头9、C形环滑套13、C形环14和C形环托筒16。

上接头1的上端有内螺纹，在上接头1的下端内壁有一个圆筒形的压裂滑套5，压裂滑套5的最大外径为139mm。上接头1与压裂滑套5通过销钉7固定在一起。在上接头1中部壁上均匀分布有六个径向的喷砂孔6；喷砂孔6宽为10mm，长为250mm。上接头1上端壁上有一个轴向的出液孔2，出液孔2直径为5mm。出液孔2的上端有内螺纹，出液孔2的下端口在上接头1内壁上。在压裂滑套5上端外壁上有一个出液上密封圈3和一个出液下密封圈4，出液上密封圈3和出液下密封圈4在出液孔2的上下两侧。

上接头1的下端有螺纹，在上接头1的下端螺纹连接有一个下接头9，下接头9为圆筒形，下接头9的下端有螺纹，压裂滑套5的下端在下接头9内；压裂滑套5的下端有外螺纹，在压裂滑套5下端螺纹连接有一个圆筒形的C形环托筒16；C形环托筒16的外径为139mm。在压裂滑套5下端外壁上有一个接头连接处上密封圈8和一个接头连接处下密封圈11。在压裂滑套5下端内壁上有一个圆筒形的C形环滑套13。在C形环滑套13外壁上有一个滑套上密封圈10和一个滑套下密封圈12，滑套上密封圈10在C形环滑套13圆环形台阶的上部，滑套下密封圈12在C形环滑套13圆环形台阶的下部。C形环滑套13的外壁上有一个圆环形台阶，C形环滑套13的圆环形台阶是活塞的上端面；C形环滑套13的下端较大直径段在C形环托筒16内，C形环滑套13能在压裂滑套5内壁和C形环托筒16内壁向下滑动；在C形环托筒16的外壁上有一个托筒外密封圈15。C形环滑套13的下端面为内圆锥面；内圆锥面的角度为45度。C形环托筒16的下端内壁上有向内凸出的环形台阶，在C形环托筒16下端的环形台阶上有一个C形环14，C形环14的形状为一个有缺口143的圆环形，C形环14的上端有一个外圆锥面141，外圆锥面141的角度为45度。C形环14上端有一个内圆锥面142，内圆锥面142的角度为45度。当C形环滑套13向下滑动，C形环滑套13下端的内圆锥面与C形环14上端的外圆锥面141压紧，使C形环14的缺口143缩小，C形环14的径向收缩内径变小，C形环14成为钢球的球座。

在下接头9的下端壁上有一个轴向的进液孔17，进液孔17的直径为5mm。进液孔17的下端有内螺纹。进液孔17的上端口在下接头9内壁上并且进液孔17上端口与C形环托筒16一个径向孔相对并连通，C形环托筒16径向孔的位置在C形环滑套13圆环形台阶上端面的上部，C形环托筒16径向孔与C形环滑套13圆环形台阶的上端面上部空间联通；从进液孔17进入的高压液体能通过C形环托筒16径向孔到达C形环滑套13的活塞上端面并推动C形环滑套13向下滑动。

本发明可缩径套管滑套下井施工时，套管连接多个可缩径套管滑套下至油气井对应层位，水泥固井。套管压裂时，高压液体由进液孔17进入到C形环滑套13与C形环托筒16组成的环形腔体内，推动C形环滑套13向下运动，C形环滑套13向下运动时对C形环14形成径向压缩力，并使之缩径变为封闭的圆环。此时在井口投入钢球，钢球下落到封闭的圆环处时遇阻，此时套管内继续憋压，当压力升至销钉7的剪切强度时，销钉7被剪断，压裂滑套5下移，暴露出喷砂孔6，压裂液由喷砂孔6进入地层实现压裂作业。压裂的同时，受出液孔2内高压液体的作用，上一级套管滑套的C形环14成为封闭的圆环，为上级压裂做好准备。下级滑套的出液孔与上级滑套的进液孔之间由外径为7mm，内径为3.5mm的不锈钢管连接并连通。

Claims (3)

1.一种可缩径套管滑套，包括上接头(1)、销钉(7)、下接头(9)、C形环滑套(13)、C形环(14)和C形环托筒(16)，其特征在于：上接头(1)的上端有内螺纹，在上接头(1)的下端内壁有一个圆筒形的压裂滑套(5)，上接头(1)与压裂滑套(5)通过销钉(7)固定在一起；在上接头(1)中部壁上均匀分布有径向的喷砂孔(6)；上接头(1)上端壁上有一个轴向的出液孔(2)，出液孔(2)的上端有内螺纹，出液孔(2)的下端口在上接头(1)内壁上；

上接头(1)的下端有螺纹，在上接头(1)的下端螺纹连接有一个下接头(9)，下接头(9)为圆筒形，下接头(9)的下端有螺纹，压裂滑套(5)的下端在下接头(9)内；压裂滑套(5)的下端有外螺纹，在压裂滑套(5)下端螺纹连接有一个圆筒形的C形环托筒(16)；在压裂滑套(5)下端内壁上有一个圆筒形的C形环滑套(13)，C形环滑套(13)的外壁上有一个圆环形台阶，C形环滑套(13)的圆环形台阶是活塞的上端面；C形环滑套(13)的下端较大直径段在C形环托筒(16)内，C形环滑套(13)能在压裂滑套(5)内壁和C形环托筒(16)内壁向下滑动；C形环滑套(13)的下端面为内圆锥面；C形环托筒(16)的下端内壁上有向内凸出的环形台阶，在C形环托筒(16)下端的环形台阶上有一个C形环(14)，C形环(14)的形状为一个有缺口(143)的圆环形，C形环(14)的上端有外圆锥面(141)；当C形环滑套(13)向下滑动，C形环滑套(13)下端的内圆锥面与C形环(14)上端的外圆锥面(141)压紧，使C形环(14)的缺口(143)缩小，C形环(14)径向收缩内径变小；

在下接头(9)的下端壁上有一个轴向的进液孔(17)，进液孔(17)的下端有内螺纹；进液孔(17)的上端口在下接头(9)内壁上并且进液孔(17)上端口与C形环托筒(16)一个径向孔相对并连通，C形环托筒(16)径向孔的位置在C形环滑套(13)圆环形台阶上端面的上部；从进液孔(17)进入的高压液体能通过C形环托筒(16)径向孔到达C形环滑套(13)的活塞上端面并推动C形环滑套(13)向下滑动。

2.根据权利要求1所述的可缩径套管滑套，其特征是：C形环(14)上端有内圆锥面(142)。

3.根据权利要求1或2所述的可缩径套管滑套，其特征是：在压裂滑套(5)上端外壁上有出液上密封圈(3)和出液下密封圈(4)，出液上密封圈(3)和出液下密封圈(4)在出液孔(2)的上下两侧；在压裂滑套(5)下端外壁上有接头连接处上密封圈(8)和接头连接处下密封圈(11)；在C形环滑套(13)外壁上有滑套上密封圈(10)和滑套下密封圈(12)，滑套上密封圈(10)在C形环滑套(13)圆环形台阶的上部，滑套下密封圈(12)在C形环滑套(13)圆环形台阶的下部；在C形环托筒(16)的外壁上有托筒外密封圈(15)。

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