CN103410491A - 缩径滑套 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缩径滑套，其包括上接头、缩径机构和定位机构。上接头的下端依次连接外套和下接头；缩径机构具有上滑套，上滑套上的下端连接有下滑套，其内穿设有推杆，推杆与下滑套之间夹设有伸缩球座；定位机构位于缩径机构的下方，其具有连接筒，连接筒内穿设有滑动筒和基座，滑动筒可轴向移动地穿设在基座上，基座与连接筒之间夹设有定位杆和活塞，定位杆的上端设有多个卡槽，滑动筒的上端卡设在卡槽内，活塞连接在连接筒上。本发明的缩径滑套，通过投入直径相同的钢球即可开启，其开启不受投球直径的限制，保证了压裂管柱的大通径，且增大了油层的改造级数，减少了作业风险。

Description

缩径滑套

技术领域

本发明有关于一种投球滑套，尤其有关于一种对油田裸眼水平井进行井下压裂的缩径滑套。

背景技术

目前，油田裸眼水平井主要采用“裸眼封隔器+逐级投球滑套”压裂管柱进行完井和压裂，该压裂管柱中所使用的多级投球滑套，每级投球滑套对应井下一油层，各油层所对应的投球滑套的内通径自下而上由小变大，通过从井口投入不同直径的钢球来完成对各层投球滑套的开启和压裂。

上述投球滑套的尺寸受投球尺寸的限制，为满足开启水平井内不同位置处的投球滑套，投球尺寸需逐级增大。当对水平井段的多个油层进行改造压裂时，水平井压裂管柱上安装的多级投球滑套，其尺寸将随着油层数量的增多而逐级增大，但是，投球滑套的尺寸不能无限增大，这样会造成水平井压裂管柱的尺寸增大，不但会增大生产作业成本，而且作业风险也较高，因此，现有技术的水平井压裂管柱上采用的投球滑套无法满足对多油层进行改造压裂的要求，其不能满足目前油气田发展的需要，而且由于井下下层投球滑套的内通径较小，无法满足大排量加砂压裂和后期管内作业工具的下入需要。

因此，有必要提供一种新的投球滑套，来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种缩径滑套，通过投入直径相同的钢球即可开启，其开启不受投球直径的限制，保证了压裂管柱的大通径，且增大了油层的改造级数，减少了作业风险，能够满足大排量加砂对油层改造的需要。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种缩径滑套，所述缩径滑套包括：

上接头，其下端连接有外套，所述外套的下端连接有下接头，所述外套的上端开设有压裂孔；

缩径机构，其具有穿设连接在所述外套内的上滑套，所述上滑套的上端开设有过流孔，其下端连接有下滑套，所述上滑套内穿设连接有推杆，所述推杆与所述下滑套之间夹设有伸缩球座，所述上滑套的下端开设有进液孔，所述推杆与所述上滑套之间形成有进液腔，所述进液孔与所述进液腔相连通；

定位机构，其位于所述缩径机构的下方，所述定位机构具有穿设在所述外套内的连接筒，所述连接筒内穿设有滑动筒和基座，所述滑动筒可轴向移动地穿设在所述基座的上端，所述基座的下端与所述下接头相连，所述基座与所述连接筒之间夹设有定位杆和活塞，所述定位杆的上端内侧轴向设有多个卡槽，所述滑动筒的上端卡设在所述卡槽内，所述活塞连接在所述连接筒上；

其中，所述连接筒与所述基座上分别开设有水平相对的出液孔和进液孔，所述活塞上设有径向通孔，在所述滑动筒的上端卡设在多个所述卡槽中位于顶端的所述卡槽内的状态下，所述出液孔、所述径向通孔和所述基座的进液孔相连通。

在优选的实施方式中，所述连接筒的上端连接有阀芯，所述下滑套可滑动地套设在所述阀芯的上端，所述阀芯的下端穿设在所述滑动筒内。

在优选的实施方式中，所述上滑套通过剪切销钉连接在所述外套上，所述下滑套的下端径向向内凸设有定位部，在所述剪切销钉被剪断，且所述阀芯的上端顶抵在所述定位部的状态下，所述压裂孔与所述过流孔相连通。

在优选的实施方式中，所述连接筒包括第一连接筒和第二连接筒，所述第一连接筒连接在所述第二连接筒的上端，所述活塞通过剪切销钉连接在所述第二连接筒上。

在优选的实施方式中，所述下接头的上端连接有过度头，所述过度头穿设在所述外套内，所述基座的下端、所述连接筒的下端分别连接在所述过度头上。

在优选的实施方式中，所述滑动筒与所述基座之间夹设有弹簧。

在优选的实施方式中，所述滑动筒的上端径向向外凸设有卡勾，所述卡勾卡设在所述卡槽内，所述滑动筒的下端径向向内凸设有坐球爪。

在优选的实施方式中，所述推杆通过剪切销钉连接在所述上滑套上，所述上滑套与所述外套之间形成有容纳腔，所述连接筒与所述外套之间形成有环形腔，所述容纳腔与所述环形腔相连通，在所述出液孔、所述径向通孔、所述基座的进液孔、所述环形腔和所述容纳腔相连通，且所述剪切销钉被剪断的状态下，所述推杆推抵所述伸缩球座径向向内移动至坐球位置。

在优选的实施方式中，所述连接筒的内侧壁设有卡齿，所述定位杆的下端外侧连接有锁环卡齿，所述锁环卡齿与所述卡齿相配合。

本发明的缩径滑套的特点及优点是：当对井下多个油层进行压裂作业时，将多个缩径滑套串联相连，各缩径滑套之间通过遇水封隔器封隔。通过从井口投入直径相同的球，便能顺次打开多个油层段的缩径滑套，该缩径滑套的开启不受投球直径的限制，其保证了压裂管柱的大通径，且增大了油层的改造级数，减少了作业风险，方便后期工具的顺利下入。另外，该缩径滑套由于不受投球直径的限制，其内通径可制作的较大，保证了后期管内作业工具的下入，减少作业风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的缩径滑套未开启的半剖视图。

图2为本发明的缩径滑套状态一的半剖视图。

图3为本发明的缩径滑套状态二的半剖视图。

图4为本发明的缩径滑套状态三的半剖视图。

图5为本发明的缩径滑套开启后的半剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种缩径滑套，其包括上接头1、缩径机构2和定位机构3。其中，上接头1的下端连接有外套4，所述外套4的下端连接有下接头5，所述外套4的上端开设有压裂孔41；缩径机构2具有穿设连接在所述外套4内的上滑套21，所述上滑套21的上端开设有过流孔211，其下端连接有下滑套22，所述上滑套21内穿设连接有推杆23，所述推杆23与所述下滑套22之间夹设有伸缩球座24，所述上滑套21的下端开设有进液孔212，所述推杆23与所述上滑套21之间形成有进液腔213，所述进液孔212与所述进液腔213相连通；定位机构3位于所述缩径机构2的下方，所述定位机构3具有穿设在所述外套4内的连接筒31，所述连接筒31内穿设有滑动筒32和基座33，所述滑动筒32可轴向移动地穿设在所述基座33的上端，所述基座33的下端与所述下接头5相连，所述基座33与所述连接筒31之间夹设有定位杆34和活塞35，所述定位杆34的上端内侧轴向开设有多个卡槽341，所述滑动筒32的上端卡设在所述卡槽341内，所述活塞35连接在所述连接筒31上；其中，所述连接筒31与所述基座33上分别开设有水平相对的出液孔311和进液孔331，所述活塞35上开设有径向通孔351，在所述滑动筒32的上端卡设在多个所述卡槽341中位于顶端的所述卡槽341’内的状态下，所述出液孔311、所述径向通孔351和所述基座33的进液孔331相连通。

具体是，上接头1的上端与井下管柱工具相连，外套4的上端螺纹连接在上接头1的下端内侧，外套4的下端螺纹连接在下接头5的上端外侧，从而上接头1、外套4和下接头5组合成一大体呈圆柱筒状的管体，该管体具有可供液体及投球通过的中心孔6。其中，在外套4的上端侧壁上开设有压裂孔41，对水平井水平井段各油层进行压裂作业的压裂液自该压裂孔41注入井下各油层中。

缩径机构2穿设在外套4内，在本发明中，该缩径机构2的上滑套21通过剪切销钉214连接在外套4的上端内侧并封堵住外套4的压裂孔41，该上滑套21的上端贴设在外套4的内侧壁上，上滑套21的上端开设有过流孔211，其下端与外套4的内侧壁之间形成有容纳腔215，上滑套21下端开设的进液孔212与容纳腔215相连通；推杆23通过剪切销钉231连接在上滑套21的下端内侧，推杆23与上滑套21的下端之间形成的进液腔213通过开设在上滑套21下端的进液孔212与容纳腔215相连通；下滑套22螺纹连接在上滑套21的下端内侧，下滑套22的上端与推杆23之间夹设有伸缩球座24。在本发明中，该伸缩球座24大体呈C形环状，当推杆23轴向向下运动挤压伸缩球座24时，伸缩球座24的外径和内径均径向向内缩小，伸缩球座24将进入坐封位置。

定位机构3穿设在外套4内，其位于缩径机构2的下方。在本发明中，该定位机构3的连接筒31由第一连接筒312和第二连接筒313组成，第一连接筒312螺纹连接在第二连接筒313的上端，连接筒31的出液孔311开设在第二连接筒313的下端，该连接筒31与外套4之间形成有环形腔314，环形腔314与上滑套21和外套4之间形成的容纳腔215相连通。在本实施例中，连接筒31的上端，也即第一连接筒312的上端，连接有阀芯36，缩径机构2的下滑套22可滑动地密封套设在阀芯36的上端外侧，阀芯36的下端密封穿设在滑动筒32内。

定位机构3的滑动筒32和基座33穿设在连接筒31内，滑动筒32可轴向滑动地密封穿设在基座33的上端内侧，在本实施例中，滑动筒32与基座33之间夹设有弹簧37，通过弹簧37的弹性力作用，使滑动筒32相对基座33轴向往复移动。在本发明中，滑动筒32的上端径向向外凸设有卡勾321，其下端径向向内凸设有坐球爪322。

在本发明的一实施例中，缩径滑套的下接头5上端螺纹连接有过度头38，过度头38穿设在外套4内，基座33的下端和连接筒31的第二连接筒313的下端分别螺纹连接在过度头38的上端外侧，从而连接筒31、滑动筒32、基座33和过度头38之间形成一容纳腔39，定位杆34和活塞35位于该容纳腔39中。其中，定位杆34夹设在滑动筒32与连接筒31的第一连接筒312之间，滑动筒32上端的卡勾321卡设在定位杆34上端内侧开设的多个轴向卡槽341中的其中一个卡槽341内；活塞35夹设在基座33与连接筒31的第二连接筒313之间，活塞35通过剪切销钉352密封连接在第二连接筒313的内侧壁上，并与基座33的外侧壁密封接触，活塞35分别封堵住基座33的进液孔331和第二连接筒313的出液孔311，此时，活塞35上开设的径向通孔351不与进液孔331和出液孔311相连通。

当需要开启缩径滑套进行压裂作业时，首先，如图1所示将缩径滑套组装起来，使缩径滑套的滑动筒32的上端卡勾321卡设在定位杆34上端内侧开设的除顶端卡槽341’的任意一卡槽341内，此时，缩径滑套处于未开启状态；然后，将缩径滑套下入井下油层位置处，从井口投球，管柱内的液体将球带到缩径滑套的中心孔6内并坐设在滑动筒32的坐球爪322上，此时，由于坐球爪322靠近基座33内壁设置，受基座33内壁的限制坐球爪322无法撑开；当缩径滑套的中心孔6内的液体排量增大时，参考图2所示，球10受液体压力的作用将轴向向下移动，球10带动滑动筒32一同轴向向下运动，此时，弹簧37受滑动筒32的抵压被压缩，坐球爪322移出基座33内壁并被撑开，球10掉落下去；与此同时，滑动筒32上端的卡勾321带动定位杆34轴向向下移动。请参阅图3所示，当第一个球10从滑动筒32经过并掉落后，在受压弹簧37的弹性回复力作用下，滑动筒32被重新推顶回复至原位，此时，滑动筒32的坐球爪322重新回到原位，滑动筒32上端的卡勾321将从初始所卡设的沟槽341内轴向向上移动至位于初始卡设的沟槽341上方的沟槽341内，以等待下一次投球。

如图4所示，以此类推，向缩径滑套内依次投入直径相同的第二球、第三球等等，使滑动筒32带动定位杆34轴向向下滑动，直至定位杆34的下端与活塞35的上端面接触，此时，活塞35在定位杆34的压力作用下轴向下移，连接活塞35和第二连接筒313的剪切销钉352被剪断，活塞35下滑，直至球10从滑动筒32的坐球爪322内脱落为止，此时，基座33的进液孔331、活塞35的径向通孔351、第二连接筒313的出液孔311相连通。缩径滑套中心孔6内的液体由基座33的进液孔331、活塞35的径向通孔351、第二连接筒313的出液孔311进入连接筒31与外套4之间的环形腔314内，从而进入上滑套21与外套4形成的容纳腔215中，并经上滑套21的进液孔212进入进液腔213中，推杆23在液压的作用下轴向向下滑动，剪断推杆23与上滑套21之间的剪切销钉231，在进液腔213中液压的不断作用下，推杆23推抵伸缩球座24径向向内移动，伸缩球座24的外径和内径缩小并进入坐封状态。

如图5所示，再次从井口投球10’，球10’落入伸缩球座24内并坐封；此时，加大中心孔6内的液压，当中心孔6内的液压达到一定数值时，将剪断外套4与上滑套21之间的剪切销钉214，上滑套21在液压的作用下轴向向下滑动，在本发明中，下滑套22的下端径向向内凸设有定位部221，当剪切销钉214被剪断，且阀芯36的上端顶抵在定位部221上时，外套4的压裂孔41与上滑套21的过流孔211恰好相连通，此时，缩径滑套开启，通过向缩径滑套的中心孔6内加砂，以对待压裂油层进行压裂作业。

本发明的缩径滑套，当对井下多个油层进行压裂作业时，将多个缩径滑套串联相连，各缩径滑套之间通过遇水封隔器封隔。通过从井口投入直径相同的球，便能顺次打开多个油层段的缩径滑套，该缩径滑套的开启不受投球直径的限制，其保证了压裂管柱的大通径，且增大了油层的改造级数，减少了作业风险，方便后期工具的顺利下入。另外，该缩径滑套由于不受投球直径的限制，其内通径可制作的较大，保证了后期管内作业工具的下入，减少作业风险。

根据本发明的一实施例，所述连接筒31的内侧壁设有卡齿315，所述定位杆34的下端外侧连接有锁环卡齿342，所述锁环卡齿342与所述卡齿315相配合。具体是，卡齿315开设在连接筒31的第二连接筒313的内侧壁上，在定位杆34的下端外侧设有凹槽343，锁环卡齿342位于该凹槽343中。当定位杆34轴向下移时，锁环卡齿342会卡在第二连接筒313的卡齿315上，这样可使定位杆34在轴向下移的过程中，一步步锁紧在连接筒31上，防止定位杆34轴向上移的情况发生。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种缩径滑套，其特征在于，所述缩径滑套包括：

上接头，其下端连接有外套，所述外套的下端连接有下接头，所述外套的上端开设有压裂孔；

缩径机构，其具有穿设连接在所述外套内的上滑套，所述上滑套的上端开设有过流孔，其下端连接有下滑套，所述上滑套内穿设连接有推杆，所述推杆与所述下滑套之间夹设有伸缩球座，所述上滑套的下端开设有进液孔，所述推杆与所述上滑套之间形成有进液腔，所述进液孔与所述进液腔相连通；

定位机构，其位于所述缩径机构的下方，所述定位机构具有穿设在所述外套内的连接筒，所述连接筒内穿设有滑动筒和基座，所述滑动筒可轴向移动地穿设在所述基座的上端，所述基座的下端与所述下接头相连，所述基座与所述连接筒之间夹设有定位杆和活塞，所述定位杆的上端内侧轴向设有多个卡槽，所述滑动筒的上端卡设在所述卡槽内，所述活塞连接在所述连接筒上；

其中，所述连接筒与所述基座上分别开设有水平相对的出液孔和进液孔，所述活塞上设有径向通孔，在所述滑动筒的上端卡设在多个所述卡槽中位于顶端的所述卡槽内的状态下，所述出液孔、所述径向通孔和所述基座的进液孔相连通。

2.如权利要求1所述的缩径滑套，其特征在于，所述连接筒的上端连接有阀芯，所述下滑套可滑动地套设在所述阀芯的上端，所述阀芯的下端穿设在所述滑动筒内。

3.如权利要求2所述的缩径滑套，其特征在于，所述上滑套通过剪切销钉连接在所述外套上，所述下滑套的下端径向向内凸设有定位部，在所述剪切销钉被剪断，且所述阀芯的上端顶抵在所述定位部的状态下，所述压裂孔与所述过流孔相连通。

4.如权利要求1所述的缩径滑套，其特征在于，所述连接筒包括第一连接筒和第二连接筒，所述第一连接筒连接在所述第二连接筒的上端，所述活塞通过剪切销钉连接在所述第二连接筒上。

5.如权利要求1所述的缩径滑套，其特征在于，所述下接头的上端连接有过度头，所述过度头穿设在所述外套内，所述基座的下端、所述连接筒的下端分别连接在所述过度头上。

6.如权利要求1所述的缩径滑套，其特征在于，所述滑动筒与所述基座之间夹设有弹簧。

7.如权利要求1所述的缩径滑套，其特征在于，所述滑动筒的上端径向向外凸设有卡勾，所述卡勾卡设在所述卡槽内，所述滑动筒的下端径向向内凸设有坐球爪。

8.如权利要求1所述的缩径滑套，其特征在于，所述推杆通过剪切销钉连接在所述上滑套上，所述上滑套与所述外套之间形成有容纳腔，所述连接筒与所述外套之间形成有环形腔，所述容纳腔与所述环形腔相连通，在所述出液孔、所述径向通孔、所述基座的进液孔、所述环形腔和所述容纳腔相连通，且所述剪切销钉被剪断的状态下，所述推杆推抵所述伸缩球座径向向内移动至坐球位置。

9.如权利要求1所述的缩径滑套，其特征在于，所述连接筒的内侧壁设有卡齿，所述定位杆的下端外侧连接有锁环卡齿，所述锁环卡齿与所述卡齿相配合。

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