CN104047571A - 投入式分段压裂滑套开关控制器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投入式分段压裂滑套开关控制器及其使用方法，该控制器包括用于分隔预定投球滑套前后分层段的密封轴，所述密封轴插装在所述预定投球滑套的球座内；所述密封轴前端安装有用于引导的引头；所述密封轴后端设置有用于将所述密封轴限制在所述预定投球滑套的球座内的卡位件。本发明的投入式分段压裂滑套开关控制器及其使用方法可以防止某一分层段出水进入上部分层段，保证油气开采的正常运行。

Description

投入式分段压裂滑套开关控制器及其使用方法

技术领域

本发明涉及油气开采领域，更具体的说，涉及一种投入式分段压裂滑套开关控制器及其使用方法。

背景技术

在多级封隔器分段压裂技术中，主要工具有封隔器和投球滑套，投球滑套夹在封隔器之间，其原理是先坐封封隔器，投入合适尺寸的球，使其落到对应滑套的球座上，井口加液压，剪断球座销钉，并打开投球滑套。当球座前方压力大于球座后方的压力时，由于球没有固定，球会随井内介质回返。

但是如果遇到某一分层段出水，因为球没有固定在球座上，分段的水在通过球座，进入上部的分段，影响上部分段的压裂和生产，从而对油气开采产生不利影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供一种可以防止某一分层段出水进入上部分层段的投入式分段压裂滑套开关控制器及其使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种投入式分段压裂滑套开关控制器，包括用于分隔预定投球滑套前后分层段的密封轴，所述密封轴插装在所述预定投球滑套的球座内；所述密封轴前端安装有用于引导的引头；

所述密封轴上设置有用于将所述密封轴限制在所述预定投球滑套的球座内的卡位件。

在本发明所述的投入式分段压裂滑套开关控制器中，所述卡位件包括用于防止所述投入式分段压裂滑套开关控制器继续下行脱离所述预定投球滑套的第一卡位件和用于防止所述投入式分段压裂滑套开关控制器随井内介质向上返回的第二卡位件。

在本发明所述的投入式分段压裂滑套开关控制器中，所述第二卡位件为卡簧，所述密封轴的外壁上设置有卡簧安装槽，所述卡簧套装在所述卡簧安装槽内；

所述卡簧的前端设置有用于导入所述球座的导入倾角，且后端为外径大于所述预定投球滑套的球座的内径的圆环体。

在本发明所述的投入式分段压裂滑套开关控制器中，所述第一卡位件为安装在所述密封轴后端的金属半球，所述金属半球的外径大于所述预定投球滑套的球座的内径。

在本发明所述的投入式分段压裂滑套开关控制器中，所述密封轴上设置有环形密封槽，所述密封槽内设置有密封圈。

在本发明所述的投入式分段压裂滑套开关控制器中，所述投入式分段压裂滑套开关控制器还包括用于通过井内介质的流动推动所述密封轴的皮碗，所述皮碗安装在所述引头与所述密封轴之间或/和所述金属半球后端。

在本发明所述的投入式分段压裂滑套开关控制器中，所述引头、皮碗、密封轴及金属半球的后端分别设置有内螺纹，所述密封轴、金属半球及皮碗的前端分别设置有外螺纹，所述内螺纹与外螺纹相互匹配。

本发明还提供一种投入式分段压裂滑套开关控制器的使用方法，所述投入式分段压裂滑套开关控制器包括密封轴和设置在所述密封轴的卡位件，以及安装在所述密封轴前端的引头，该方法包括以下步骤：

S1、将所述投入式分段压裂滑套开关控制器置于压裂油管的管柱内，通过液压泵使所述投入式分段压裂滑套开关控制器沿所述管柱向下轴向移动并穿过各级投球滑套至预定投球滑套；

S2、所述卡位件将所述密封轴限制在预定投球滑套的球座内，分隔所述预定投球滑套前后的分层段；

S3、通过所述液压泵继续对所述投入式分段压裂滑套开关控制器泵压，所述投入式分段压裂滑套开关控制器推动球座继续沿所述管柱向下轴向移动，打开所述预定投球滑套，进行本级压裂。

在本发明所述的投入式分段压裂滑套开关控制器的使用方法中，所述卡位件包括套装在所述密封轴上的卡簧和安装在所述密封轴后端的金属半球，步骤S2具体包括以下步骤：

S21、所述投入式分段压裂滑套开关控制器的密封轴上的卡簧前端的导入倾角与所述预定投球滑套的球座接触，所述卡簧受力压缩使外径与所述球座的内径相等；所述密封轴插入所述球座中；

S22、所述密封轴前端穿出所述球座，所述卡簧脱离所述球座并恢复至自然状态；密封轴后端的金属半球与所述球座上端的球面相抵，所述金属半球的外径大于所述球座的内径。

本发明的投入式分段压裂滑套开关控制器及其使用方法具有以下有益效果：密封轴进入预定投球滑套的球座中后被限制其中无法随井内介质上行返回，从而即使遇到某一分层段出水，由于球座由密封轴进行密封，该分层段的水也无法通过球座，进入上部的分层段，从而避免对上部分层段的压裂和生产造成影响，保证油气开采的正常运行。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一个优选实施例提供的一种投入式分段压裂滑套开关控制器的剖视图；

图2a、图2b、图2c分别是图1中卡簧的侧视图、立体图及A-A向剖视图；

图3是图1中的投入式分段压裂滑套开关控制器限制密封轴中的剖视图；

图4是图1在的投入式分段压裂滑套开关控制器带动球座下行压裂本级的剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的是本发明一个优选实施例提供的一种投入式分段压裂滑套开关控制器，该控制器包括用于分隔预定投球滑套前后分层段的密封轴3，密封轴3插装在预定投球滑套的球座8内；为了能够插入球座中，密封轴以圆柱结构为宜，其可以是一体设计的结构，也可以通过前后两个或多个部件拼接而成。密封轴3前端安装有引头1；引头1可以是前端为球体，中间是圆柱体，尾端为椎体的结构，起引导作用。密封轴3上设置有用于将密封轴3限制在预定投球滑套的球座8内的卡位件。将控制器置于压裂油管，开泵送其下行，通过上部的各级投球滑套。继续泵送至预定投球滑套，如图3所示，卡位件将密封轴3限制在预定投球滑套的球座的密封筒内，该控制器被限制在球座内，封堵该滑套前后的分层段，继续打压，控制器推动球座往下走，如图4所示，打开滑套，可进行本级压裂。即使遇到某一分层段出水，由于球座8由密封轴3进行密封，该分层段的水也无法通过球座，进入上部的分层段，从而避免对上部分层段的压裂和生产造成影响，保证油气开采的正常运行。

优选的是，卡位件包括用于防止该控制器继续下行脱离预定投球滑套的第一卡位件和用于防止该控制器随井内介质向上返回的第二卡位件。

本发明一个具体的实施例中，如图2a、图2b及图2c所示，第二卡位件为卡簧2，密封轴3的外壁上设置有卡簧安装槽，卡簧2套装在卡簧安装槽内；

卡簧2的前端设置有用于导入球座的导入倾角201，且后端为外径大于预定投球滑套的球座8的内径的圆环体。由于卡簧是弹性件，下行过程中，当卡簧2前端的导入倾角201接触球座时，卡簧2压缩外径减小使其可以通过球座，当其脱离球座8后，卡簧2恢复到自然状态，自然状态下其外径大于预定投球滑套的球座8的内径，于是，即使球座8前方压力大于球座后方的压力，卡簧2不会压缩并再次进入预定投球滑套，进而也不会随井内介质上行返回。

第一卡位件为安装在密封轴3后端的金属半球4，金属半球4的外径大于预定投球滑套的球座8的内径。当卡簧2通过球座8时，金属半球4刚好与球座8上端的球面801接触，由于金属半球4的外径比球座8的内径大，于是可以阻止控制器脱离球座8。当然，卡簧设置在金属半球之前，两者的间距以恰好与球座长度相同为宜。金属半球4优选为铜半球，当然，其也可以是其他可以用于阻止控制器脱离球座8的形状。

此外，卡位件还可以是其他可以将密封轴3限制在预定投球滑套的球座8内的形式，如设置在密封轴3上与球座8内预设位置的卡位相匹配的卡扣，或者具有一定粘性的密封结构等。

密封轴3中间部分位于球座8内部，密封轴3外径与球座8内径一致，密封轴3上设置有环形密封槽，密封槽内设置有密封圈5，从而加强密封。

该控制器还包括皮碗6，皮碗6的大小、规格等可以根据实际需求进行调配，皮碗6在投球滑套内对控制器起到支撑平衡的作用，同时由于皮碗6为倒置的无底椎体，当井内介质汇聚于皮碗6内会推动密封轴3向下运动，本发明中皮碗6安装在引头1与密封轴3之间或/和金属半球4后端为宜。

本发明一个实施例中，控制器的各个部件依次通过螺纹连接，即引头1、皮碗6、密封轴3及金属半球4的后端分别设置有内螺纹，密封轴3、金属半球4及皮碗6的前端分别设置有外螺纹，内螺纹与外螺纹相互匹配，或者相互螺接的两个部件其对应的内螺纹和外螺纹相互匹配。

本发明还提供一种投入式分段压裂滑套开关控制器的使用方法，投入式分段压裂滑套开关控制器包括密封轴3和设置在密封轴3的卡位件，以及安装在密封轴3前端的引头1，该方法包括以下步骤：

S1、将投入式分段压裂滑套开关控制器置于压裂油管的管柱内，通过液压泵使该控制器沿管柱向下轴向移动并穿过各级投球滑套至预定投球滑套；

S2、卡位件将密封轴3限制在预定投球滑套的球座8内，分隔预定投球滑套前后的分层段；

S3、通过液压泵继续对控制器进行泵压，控制器推动球座继续沿所述管柱向下轴向移动，打开预定投球滑套，进行本级压裂。

进一步的，卡位件包括套装在密封轴3上的卡簧2和安装在密封轴后端的金属半球4，步骤S2具体包括以下步骤：

S21、该控制器的密封轴3上的卡簧2前端的导入倾角201与预定投球滑套的球座8接触，卡簧2受力压缩使外径与球座8的内径相等；密封轴3插入球座8中；

S22、密封轴3前端穿出球座8，卡簧2脱离球座8并恢复至自然状态；密封轴3后端的金属半球4与球座8上端的球面801相抵，金属半球4的外径大于球座8的内径。

卡簧2与金属半球4将密封轴限制在球座8内，封堵滑套前后的分层段，继续打压，控制器推动球座8往下走，打开滑套，可进行本级压裂。即使遇到某一分层段出水，由于球座8由密封轴3进行密封，该分层段的水也无法通过球座，进入上部的分层段，从而避免对上部分层段的压裂和生产造成影响，保证油气开采的正常运行。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (9)

1.一种投入式分段压裂滑套开关控制器，其特征在于，包括用于分隔预定投球滑套前后分层段的密封轴（3），所述密封轴（3）插装在所述预定投球滑套的球座（8）内；所述密封轴（3）前端安装有用于引导的引头（1）；

所述密封轴（3）上设置有用于将所述密封轴（3）限制在所述预定投球滑套的球座（8）内的卡位件。

2.根据权利要求1所述的投入式分段压裂滑套开关控制器，其特征在于，所述卡位件包括用于防止所述投入式分段压裂滑套开关控制器继续下行脱离所述预定投球滑套的第一卡位件和用于防止所述投入式分段压裂滑套开关控制器随井内介质向上返回的第二卡位件。

3.根据权利要求2所述的投入式分段压裂滑套开关控制器，其特征在于，所述第二卡位件为卡簧（2），所述密封轴（3）的外壁上设置有卡簧安装槽，所述卡簧（2）套装在所述卡簧安装槽内；

所述卡簧（2）的前端设置有用于导入所述球座（8）的导入倾角（201），且后端为外径大于所述预定投球滑套的球座（8）的内径的圆环体。

4.根据权利要求3所述的投入式分段压裂滑套开关控制器，其特征在于，所述第一卡位件为安装在所述密封轴后端的金属半球（4），所述金属半球（4）的外径大于所述预定投球滑套的球座（8）的内径。

5.根据权利要求4所述的投入式分段压裂滑套开关控制器，其特征在于，所述密封轴（3）上设置有环形密封槽，所述密封槽内设置有密封圈（5）。

6.根据权利要求5所述的投入式分段压裂滑套开关控制器，其特征在于，所述投入式分段压裂滑套开关控制器还包括用于通过井内介质的流动推动所述密封轴（3）的皮碗（6），所述皮碗（6）安装在所述引头（1）与所述密封轴（3）之间或/和所述金属半球（4）后端。

7.根据权利要求6所述的投入式分段压裂滑套开关控制器，其特征在于，所述引头（1）、皮碗（6）、密封轴（3）及金属半球（4）的后端分别设置有内螺纹，所述密封轴（3）、金属半球（4）及皮碗（6）的前端分别设置有外螺纹，所述内螺纹与对应的外螺纹相互匹配。

8.一种投入式分段压裂滑套开关控制器的使用方法，所述投入式分段压裂滑套开关控制器包括密封轴（3）和设置在所述密封轴（3）的卡位件，以及安装在所述密封轴（3）前端的引头（1），其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、将所述投入式分段压裂滑套开关控制器置于压裂油管的管柱内，通过液压泵使所述投入式分段压裂滑套开关控制器沿所述管柱向下轴向移动并穿过各级投球滑套至预定投球滑套；

S2、所述卡位件将所述密封轴（3）限制在预定投球滑套的球座（8）内，分隔所述预定投球滑套前后的分层段；

S3、通过所述液压泵继续对所述投入式分段压裂滑套开关控制器进行泵压，所述投入式分段压裂滑套开关控制器推动所述球座（8）继续沿所述管柱向下轴向移动，打开所述预定投球滑套，进行本级压裂。

9.根据权利要求8所述的投入式分段压裂滑套开关控制器的使用方法，其特征在于，所述卡位件包括套装在所述密封轴（3）上的卡簧（2）和安装在所述密封轴后端的金属半球（4），步骤S2具体包括以下步骤：

S21、所述投入式分段压裂滑套开关控制器的密封轴（3）上的卡簧（2）前端的导入倾角（201）与所述预定投球滑套的球座（8）接触，所述卡簧（2）受力压缩使外径与所述球座（8）的内径相等；所述密封轴（3）插入所述球座（8）中；

S22、所述密封轴（3）前端穿出所述球座（8），所述卡簧（2）脱离所述球座（8）并恢复至自然状态；密封轴（3）后端的金属半球（4）与所述球座（8）上端的球面（801）相抵，所述金属半球（4）的外径大于所述球座（8）的内径。