CN103334731B - 一种防中途开启的多级压裂滑套 - Google Patents

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本发明公开了一种防中途开启的多级压裂滑套,它包括上接头,喷砂外套、接箍、下接头、喷砂滑套芯子、球座,所述喷砂滑套芯子设置在喷砂外套的内部,喷砂滑套芯子与喷砂外套通过启动销钉固定连接,喷砂滑套芯子的下端与接箍的上端密封套接,所述球座设置接箍内的上端,在球座的下端设有凹槽,在该凹槽内设有C形环,通过设置锁块压缩C形环使压缩后的C形环内径小于球座的内径,所述接箍的下端的内径大于其上端内径形成扩径段。本发明可以通过一次投球解锁可开启多个滑套,降低堵球逐级增大的限制,减少投球次数,增大压裂级数,提高施工效率。

Description

一种防中途开启的多级压裂滑套
技术领域
本发明涉及石油、天然气开采技术领域,特别涉及一种防中途开启的多级压裂滑套。
背景技术
对油气井进行分层、分段措施改造施工中,滑套是实现油套通道的重要工具。现有分段压裂滑套内设置不同内径的球座,通过逐级投球去打开每一级对应的滑套,在滑套所对应井段进行措施改造。由于受滑套级差的限制,不能进行更多段精细改造。中国专利申请201010245966.3(自形成球座式滑套)虽然可采用相同的堵球打开多个滑套,但开启每个滑套时都必须投球,施工周期长,且滑套直接采用压差方式开启,在深井作业中容易因静液柱压力高导致滑套中途开启。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中存在的技术问题提供一种防中途开启的多级压裂滑套,堵球可解锁滑套并能顺利通过,能够实现投一次堵球开启多级压裂滑套的目的。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种防中途开启的多级压裂滑套,其特征在于:它包括上接头、喷砂外套、接箍、下接头、喷砂滑套芯子、球座,所述喷砂外套的下端套装在接箍上端并与接箍固定连接,接箍的下端连接下接头的上端,在喷砂外套上周向间隔设置有多个调压孔形成压裂通道,所述喷砂滑套芯子设置在喷砂外套的内部,喷砂滑套芯子与喷砂外套通过启动销钉固定连接,在喷砂滑套芯子的上端间隔设置有多个进砂孔,喷砂滑套芯子的下端与接箍的上端密封套接,所述球座设置接箍内的上端,球座通过解锁销钉固定在接箍上,在球座的下端设有凹槽,在球座内的凹槽处设有具有弹性的C形环,通过设置锁块压缩C形环使压缩后的C形环内径小于球座的内径,所述接箍的下端的内径大于其上端内径形成扩径段。
按上述技术方案,在喷砂外套的内壁与喷砂滑套芯子下端外周及接箍上端外周之间设有密封腔室,在密封腔室内充满有密封介质,在接箍上设有与密封腔室连通联通孔,所述球座能密封封住联通孔。
按上述技术方案,还设置有上外套和静压滑套芯子,所述上外套上端与上接头连接,下端与喷砂外套上端连接,所述静压滑套芯子设置在上外套内位于上接头的下方,静压滑套芯子的下端面与喷砂滑套芯子的上端面接触。
按上述技术方案,所述静压滑套芯子上端截面积大于下端截面积以形成开启压力。
按上述技术方案,在球座上设置的凹槽为多个,所述凹槽贯穿球座内外壁,各凹槽沿球座周向设置,所述C形环的形状为一个有缺口的圆环形,C形环的外周间隔设有凸台,将C形环设置在球座内使各凸台与球座上的凹槽相对应,通过在凹槽内安装锁块压缩C形环的凸台,使C形环的缺口缩小。
按上述技术方案,所述凹槽为3-6个,所述C形环外周设置的凸台为3-6个。
按上述技术方案,在位于调压孔处,喷砂外套的内壁和喷砂滑套芯子外壁之间围合形成喷砂腔,所述喷砂腔的上、下方分别设置有密封圈,在部分调压孔上设置有密封堵头用于调节压力。
按上述技术方案,在喷砂外套上设有用于填充密封介质的孔并通过密封塞密封配合。
按上述技术方案,所述球座内的上端为锥面,在球座的下端固定连接有中间接头,所述中间接头的下端面沿周向间隔设置有锁齿,在下接头的上端面沿周向间隔设置有锁齿与中间接头上设置的锁齿相对应。
按上述技术方案,在球座上对应于C形环处设有定位销钉,定位销钉的一端设置在C形环的开口处。
本发明所取得的有益效果为:1、采用球座、C形环及锁块使C形环内径变小,通过一次投球解锁可开启多个滑套,降低堵球逐级增大的限制,减少投球次数,增大压裂级数,提高施工效率;2、通过设置密封腔室,在密封腔室内设置密封介质,在滑套下入过程中可避免因深井静液柱高压造成的中途开启;3、通过在部分调压孔处设置堵头调整各段的进液压力以匹配地层破裂压力,最终实现具有不同破裂压力的各井段同时起裂,对多段同时进行改造。4、本发明通过在球座的下端面和下接头的上端面均设置锁齿,在球座上设置定位销钉,在后期可钻除部分球座及其上的零部件,使管柱的油气返排通道变大,利于油气生产。
附图说明
图1为本发明的半剖结构示意图。
图2为球座的结构图。
图3为图2的A-A剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、2、3所示,一种防中途开启的多级压裂滑套,它包括上接头1、上外套2、喷砂外套6、接箍10、下接头18、静压滑套芯子3、喷砂滑套芯子4、球座12。
上接头1的下端与上外套2的上端螺纹连接,上外套2的下端与喷砂外套6的上端螺纹连接,喷砂外套6的下端套装在接箍10上并通过螺纹与接箍10固定连接,接箍10的下端通过螺纹连接下接头18,上外套2的上端、喷砂外套6的上、下端、接箍10的下端设置的均为内螺纹,上接头1的下端,接箍10的上端、下接头18的上端设置的均为外螺纹。静压滑套芯子3设置在上外套2的内部,静压滑套芯子3的上端与下端均通过密封圈与上外套2的内壁密封配置,喷砂滑套芯子4安设在喷砂外套6的内部,其上端与静压滑套芯子3的下端接触,在喷砂外套6上周向间隔设置有多个调压孔7形成压裂通道,在该调压孔7处,喷砂外套6的内壁与喷砂滑套芯子4的内壁之间形成喷砂腔20,在该喷砂腔20的上下方均设有密封圈,喷砂滑套芯子4与喷砂外套6通过启动销钉8固定连接,在喷砂滑套芯子4的上端位于喷砂腔的上方间隔设置有多个进砂孔5,喷砂滑套芯子4的下端与接箍10的上端通过密封圈密封套接,在喷砂外套6的内壁与喷砂滑套芯子4下端外周及接箍10上端外周之间设有密封腔室11,在喷砂外套6上设有用于填充密封介质的孔,在密封腔室11内充满有密封介质,并通过堵头9密封配置,在接箍10上设有与密封腔室连通的联通孔14,所述球座12设置在接箍10内的上端,球座12的内孔的上端面设置成锥面,球座12通过解锁销钉13固定在接箍上,球座12的下端通过螺纹内套接中间接头17。在连通孔14的上、下方均设置有密封圈使球座12能密封住联通孔14,在球座12的外周周向间隔设有4个凹槽,在球座12内设有具有弹性的C形环15,所述C形环15的形状为一个有缺口的圆环形,C形环15的外周间隔设有4个凸台,将C形环15设置在球座12内使各凸台与球座12的凹槽相对应,通过在各凹槽内设置锁块16压缩C形环15的凸台,使C形环15的缺口缩小,C形环15径向收缩内径变小,即压缩后的C形环15内径小于球座12的内径,所述接箍10的下端的内径大于其上端内径形成扩径段19。
所述锁块16的数量与C形环15的凸台的数量一一对应。
本实施例中,所述静压滑套芯子3上端截面积大于下端截面积以形成开启压力。
由于各段的地层破裂压力有所差异,在各段的部分调压孔7上设有密封堵头,当安设的密封堵头越多,则调压孔7的数量越少,当在滑套内的压裂液的压力一定时,则在喷砂外套6处出去的压裂液的压力越小,调压孔7的数量和大小,可根据地层破裂压力的差异来针对性的设计,以提高控压精度。
在后期为了扩大管柱内通径,利于油气生产,后期需要钻除球座12的部分内壁、部分锁块16、部分C形环15、部分中间接头17,使钻除后的球座12的内径、锁块16内径、C形环15、中间接头17内径与下接头18的内径上下一致,从而达到扩大管柱内通径的目的。因此,在中间接头17的下端面沿周向间隔设置有锁齿,在下接头18的上端面沿周向间隔设置有锁齿与中间接头17上设置的锁齿相对应,利用钻头带动球座12旋转,使得中间接头17上的锁齿与下接头18上的锁齿啮合,防止球座周向运动。在球座12上位于C形环15的开口处设置有定位销钉21,在后期需要钻除部分球座时,防止C形环15转动,避免其随钻头打转。
将压裂管柱分为多段,各压裂段均设置有本发明的压裂滑套。下入压裂管柱前,向密封腔室11内注满密封介质后安装密封塞9使其密封,下入压裂管柱时在密封腔室11中液体阻力下,静液柱压力无法推动静压滑套芯子3下行并带动喷砂滑套芯子4剪断启动销钉8,从而避免压裂管柱在下入过程中压裂滑套的中途开启。
当需要开启压裂滑套时,向压裂管柱内投堵球,当堵球投至球座12内时,堵球被压紧后的C形环15限位,利用堵球和球座12内径之间间隙形成的节流压力,以推动球座12剪断解锁销钉13且推动球座12、C形环15、锁块16一起向下滑动,此时接箍10中段联通孔14联通密封腔室11和管柱内部,当球座12下行至接箍10扩径段19时,锁块16在C形环15胀开时的张力作用下脱离球座12,C形环15胀开后内径增大超过堵球直径,使得堵球继续运动至下一级压裂滑套或常规投球滑套处,从而继续解锁其它滑套或开启常规投球滑套。在实际应用中,各段中的压裂滑套的球座12、C形环15、锁块16、中间接头17的内径是不同的。
开启时,利用静压滑套芯子3上端截面积与下端截面积的面积差形成开启压力,推动静压滑套芯子3下行,带动喷砂滑套芯子4剪断启动销钉8,液体经喷砂滑套芯子4上的进砂孔5过喷砂外套6上调压孔7进入改造井段。
由于井下各压裂段的地层破裂压力不同,为了对多段同时进行压裂,针对各段的地层破裂压力的差异,选择性在喷砂外套6处的调压孔处7处安设密封堵头,以在各段形成不同压力,调整各段的进液压力以匹配地层破裂压力,最终实现具有不同破裂压力的各井段同时起裂,对多段同时进行改造。
后期为扩大管柱内通径,利于油气生产,在管柱内下入钻头,利用钻头带动球座12旋转,使中间接头17上的锁齿与下接头18上的锁齿啮合,从而防止球座周向运动。同时利用定位销钉21固定C形环15,利于钻除C形环15。钻除部分球座及球座上零部件时,从球座12上端的圆锥面开始钻除至其内径与下接头18一致。

Claims (9)

1. 一种防中途开启的多级压裂滑套,其特征在于:它包括上接头、喷砂外套、接箍、下接头、喷砂滑套芯子、球座,所述喷砂外套的下端套装在接箍上端并与接箍固定连接,接箍的下端连接下接头的上端,在喷砂外套上周向间隔设置有多个调压孔形成压裂通道,所述喷砂滑套芯子设置在喷砂外套的内部,喷砂滑套芯子与喷砂外套通过启动销钉固定连接,在喷砂滑套芯子的上端间隔设置有多个进砂孔,喷砂滑套芯子的下端与接箍的上端密封套接,所述球座设置接箍内的上端,球座通过解锁销钉固定在接箍上,在球座的下端设有凹槽,在球座内的凹槽处设有具有弹性的C形环,通过设置锁块压缩C形环使压缩后的C形环内径小于球座的内径,所述接箍的下端的内径大于其上端内径形成扩径段;在喷砂外套的内壁与喷砂滑套芯子下端外周及接箍上端外周之间设有密封腔室,在密封腔室内充满有密封介质,在接箍上设有与密封腔室连通联通孔,所述球座能密封封住联通孔。
2.根据权利要求1所述的一种防中途开启的多级压裂滑套,其特征在于:还设置有上外套和静压滑套芯子,所述上外套上端与上接头连接,下端与喷砂外套上端连接,所述静压滑套芯子设置在上外套内位于上接头的下方,静压滑套芯子的下端面与喷砂滑套芯子的上端面接触。
3.根据权利要求2所述的一种防中途开启的多级压裂滑套,其特征在于:所述静压滑套芯子上端截面积大于下端截面积以形成开启压力。
4.根据权利要求1所述的一种防中途开启的多级压裂滑套,其特征在于:在球座上设置的凹槽为多个,所述凹槽贯穿球座内外壁,各凹槽沿球座周向设置,所述C形环的形状为一个有缺口的圆环形,C形环的外周间隔设有凸台,将C形环设置在球座内使各凸台与球座上的凹槽相对应,通过在凹槽内安装锁块压缩C形环的凸台,使C形环的缺口缩小。
5.根据权利要求4所述的一种防中途开启的多级压裂滑套,其特征在于:所述凹槽为3-6个,所述C形环外周设置的凸台为3-6个。
6.根据权利要求1所述的一种防中途开启的多级压裂滑套,其特征在于:在位于调压孔处,喷砂外套的内壁和喷砂滑套芯子外壁之间围合形成喷砂腔,所述喷砂腔的上、下方分别设置有密封圈,在部分调压孔上设置有密封堵头用于调节压力。
7.根据权利要求1所述的一种防中途开启的多级压裂滑套,其特征在于:在喷砂外套上设有用于填充密封介质的孔并通过密封塞密封配合。
8.根据权利要求4所述的一种防中途开启的多级压裂滑套,其特征在于:所述球座内的上端为锥面,在球座的下端固定连接有中间接头,所述中间接头的下端面沿周向间隔设置有锁齿,在下接头的上端面沿周向间隔设置有锁齿与中间接头上设置的锁齿相对应。
9.根据权利要求8所述的一种防中途开启的多级压裂滑套,其特征在于:在球座上对应于C形环处设有定位销钉,定位销钉的一端设置在C形环的开口处。
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