CN104165047A - 滑套开关管柱及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滑套开关管柱，包括，连续油管，在所述连续油管上布置有一对能凸出所述连续油管表面而分别用于打开和关闭滑套的锁块工具，在所述连续油管内部，所述锁块工具的下游设置有清洁装置，所述清洁装置包括能凸出所述连续油管表面的清洁器和驱动所述清洁器的驱动器。通过向连续油管内以一定流量充入流体，可以使清洁装置首先清洁滑套内部，然后再使锁块工具与滑套接合，进而用于打开或关闭滑套。提高了滑套开关工具管柱工作可靠性。

Description

滑套开关管柱及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种压裂装置，更具体地涉及一种滑套开关管柱。本发明还涉及使用这种滑套开关管柱的方法。

背景技术

日益增长的能源需求使得低渗透油气藏、页岩油气藏等非常规能源受到越来越多的重视。低渗透油气藏、页岩油气藏开发成为国家“十二五”能源开发的重要增长点。对于这些类型的油气藏，水平井分段压裂方法对于提高采收率具有显著优势。

在现有技术中，通常通过滑套开关工具管柱的锁块与滑套内套的台阶相配合，上提或下放管柱而实现打开、关闭滑套。但是，由于滑套内套的直接台阶，在固井胶塞顶替时在台阶处容易形成死角而刮削不干净，造成水泥浆滞留和固化，从而引起开关工具锁块与台肩配合不牢的现象，降低了滑套开关工具管柱可靠性。因此，急需一种性能可靠的滑套开关管柱。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种滑套开关管柱。这种滑套开关管柱能够首先清洁滑套内部，然后再使滑套开关工具管柱与滑套相接合，提高了滑套开关工具管柱的工作可靠性。本发明还涉及这种滑套开关工具管柱的使用方法。

根据本发明的第一方面，提出了一种滑套开关工具管柱，包括，

连续油管，在连续油管上布置有一对能凸出连续油管表面而分别用于打开和关闭滑套的锁块工具，在连续油管内部，锁块工具的下游设置有清洁装置，

清洁装置包括由液体流动驱动的驱动器和在驱动器的作用下能凸出连续油管表面的清洁器，

其中，在初始状态中，锁块工具缩在连续油管内部，清洁器缩在连续油管内部；当向连续油管内充入液体并加压后，在所述驱动器作用下，清洁器会凸出连续油管表面并转动以清洁滑套内部，锁块工具会凸出连续油管表面以与滑套接合；当将连续油管内部卸压后，清洁器缩回到连续油管内部，锁块工具缩回到连续油管内部。

通过本发明的滑套开关工具管柱，能够在将锁块工具与滑套接合之前，先通过清洁装置清洁滑套内部的污垢，从而能大大提高锁块工具与滑套的配合牢固度，从而提高滑套开关工具管柱的可靠性。此外，在滑套开关工具管柱的入井、上提、下放过程中遇阻、砂堵时，清洁装置也能够将这些阻碍物除去，从而缓解井下遇阻、砂堵问题。清洁装置的动力来源为向连续油管内注入的液体，不需要额外的动力，方便了使用。

在一个实施例中，清洁器包括芯体和设置在芯体周向表面上的刷子。在一个优选的实施例中，刷子通过弹性件与芯体相连，在初始状态中，弹性件处于自由状态。用语“自由状态”是指弹性件即没有拉伸也没有被压缩的状态。通过这种设置，当芯体转动时，刷子能够自动凸出连续油管表面，而芯体停止转动时，刷子能够自动缩回，方便了使用者的操作。在一个优选的实施例中，刷子为钢丝刷。钢丝刷的强度较大，能够刷除较硬的物质，并且使用寿命也较长。

在一个实施例中，驱动器包括固定连接于连续油管下游端的驱动器主体，在驱动器主体内设置有用于驱动清洁器的涡轮组件和液体流道。并且涡轮件的转子与芯体的外表面啮合以驱动清洁器。这样，当流体流经涡轮件时，会带动涡轮件转动，通过涡轮件的转子与芯体的啮合实现了驱动清洁器。另外，这种驱动结构比较紧凑，并且安装在连续油管内部，受外界环境影响较小，因此使用寿命也较长。在一个优选的实施例中，在芯体的周向上均匀设置有多个驱动器。这样能够均匀地向芯体施加作用力以保证芯体的平稳转动。

在一个实施例中，锁块工具均包括一个能与滑套接合的直角台肩。在一个优选的实施例中，用于关闭滑套的锁块工具设置在用于打开滑套的锁块工具的上游，其中，用于关闭滑套的锁块工具的直角台肩的直面朝向下游，用于打开滑套的锁块工具的直角台肩的直面朝向上游。锁块工具的直面可使得滑套开关工具管柱能够与滑套可靠地接合，从而保证在操作中滑套开关工具管柱与滑套不会脱开。

根据本发明的第二方面，提出了一种使用上文所述的滑套开关管柱的方法，包括，

步骤一：将滑套开关管柱下入井内到适当位置；

步骤二：向连续油管内充入流体，清洁装置的清洁器凸出连续油管表面并由驱动器驱动以清洁滑套内部；

步骤三：锁块工具凸出连续油管表面以与滑套接合；

步骤四：移动连续油管柱以打开或关闭滑套；

步骤五：连续油管内卸压，清洁器和锁块工具缩回到连续油管内部，取出滑套开关管柱。

根据本发明的方法，在将锁块工具与滑套接合前，首先清理滑套内部，从而大大提高了锁块工具与滑套的配合牢固度，从而提高滑套开关工具管柱的可靠性。

在一个实施例中，在步骤二中，滑套开关管柱内流体的流量小于在步骤三中，滑套开关管柱内流体的流量。这种先清洁后将锁块工具与滑套接合的分步骤操作，有利于减少流体的使用量，从而降低成本。在一个优选的实施例中，在步骤二中，滑套开关管柱内流体的流量为0.5m³/分钟，在步骤三中，滑套开关管柱内流体的流量为1.0m³/分钟。这种设计的流量能保证在清洁滑套内部时，锁块工具不会凸出连续油管的表面，从而方便了滑套开关管柱的控制和使用。

在本申请中，用语“初始状态”是指未使用打开工具时的状态。用语“下游”、“上游”规定为靠近井口为上游，远离井口为下游。用语“直面”规定为与筒状本体的径向平行的面为直面，与筒状本体的径向成一定角度的面为斜面。

与现有技术相比，本发明的优点在于，在将锁块工具与滑套接合之前，先通过清洁装置清洁滑套内部的污垢，从而能大大提高锁块工具与滑套的配合牢固度，从而提高滑套开关工具管柱的可靠性。在滑套开关工具管柱的入井、上提、下放过程中遇阻、砂堵时，清洁装置也能够将这些阻碍物除去，从而缓解滑套开关工具管柱的井下遇阻、砂堵问题。通过发明的方法，能够将清洁步骤和将锁块工具与滑套接合分开操作，能够减小流体的使用量，节约了成本。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是根据本发明的滑套开关工具管柱的示意图；

图2是根据本发明的滑套开关工具管柱的清洁装置的剖视图；

图3是根据本发明的滑套开关工具管柱上的用于关闭操作的锁块工具的示意图；

图4是根据本发明的滑套开关工具管柱上的用于打开操作的锁块工具的示意图；

图5是使用根据本发明的滑套开关工具管柱清洁滑套的示意图；

图6是使用根据本发明的滑套开关工具管柱进行滑套打开操作的示意图；

图7是使用根据本发明的滑套开关工具管柱进行滑套关闭操作的示意图。

在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1示意性地显示了根据本发明的滑套开关工具管柱10。滑套开关工具管柱10包括连续油管11，在连续油管11上布置有一对锁块工具13和14。锁块工具13和14能凸出连续油管11的表面从而分别用于打开滑套39（如图5所示）和关闭滑套39，例如锁块工具13用于关闭滑套39，而锁块工具14用于打开滑套39。在图1所示的实施例中，用于关闭滑套39的锁块工具13设置在用于打开滑套39的锁块工具14的上游。在连续油管11的内部，锁块工具的下游设置有清洁装置20。清洁装置20包括能凸出连续油管11的表面的清洁器21和驱动清洁器21的驱动器。这样，通过根据本发明的滑套开关工具管柱10能够先清洁滑套39内部的污垢，然后再使锁块工具13或14与滑套39接合从而能够能大大提高锁块工具13或14与滑套39的配合牢固度。应理解地是，在连续油管11上还布置有丢手短节、扶正器、节流装置等部件，这些部件以及其布置方式均是本领域的技术人员所熟知的，为了简单起见，这里不再赘述。

图2详细地显示了清洁装置20的结构。清洁装置20包括驱动器30和与驱动器30配合在一起的清洁器26。如图所示，驱动器30包括固定连接于连续油管11下游端的驱动器主体27，在驱动器主体27内设置有用于驱动清洁器26的涡轮件22和供流体流过的液流通道28。清洁器21则包括与涡轮件22的转子25啮合配合的芯体23，在芯体23的周向表面上设置有刷子24，刷子24例如通过弹簧29与芯体23相连。在初始状态中，弹簧29处于自由状态，当芯体23转动起来后，弹簧29处于拉伸状态。为了实现涡轮件22的转子25与芯体23的啮合，可将芯体23构造为圆柱形并且在其表面设置多个沿母线的啮合槽，即从侧面来看，芯体23实际上为花键形式，转子25的表面也相应地设置有与芯体23表面的啮合槽相应的结构。

当流体流过涡轮件22而使涡轮件22转动时，通过转子25与芯体23的啮合，清洁器11也会相应地转动起来。当清洁器11的转动速度到达一定阈值后，刷子24会在离心力的作用下凸出连续油管11的表面而清洁滑套39内部。这种清洁装置20的结构比较紧凑能够完全安装在连续油管11内部，受外界环境影响较小，因此清洁装置20的使用寿命也较长。在一个具体的实施例中，刷子24为钢丝刷。钢丝刷的强度较大，能够刷除较硬的物质，并且使用寿命也较长。在另一个实施例中，还可以在芯体23的周向上均匀设置多个驱动器30。这样能够在周向方向上均匀地对芯体23施加作用力，不但增大的芯体23的驱动力，而且使得芯体23的每个驱动器30的使用寿命更长。

如图3和4所示，滑套开关工具管柱10上的锁块工具13和14构造为能够在液压力下凸出连续油管11的表面，而在连续油管11内卸压后缩回到连续油管11的内部。在一个实施例中，锁块工具13和14上均设置有弹簧15和16以及其他相适应的机械结构（未示出），如图3和4所示。为了便于使用滑套开关工具管柱10对滑套39进行打开和关闭操作，用于关闭操作的锁块工具13和用于打开操作的锁块工具14均构造有直角台肩，并且锁块工具13的直角台肩的直面17朝向下游，而锁块工具14的直角台肩的直面18朝向上游。锁块工具13和14的直面可使得滑套开关工具管柱10能够与滑套39可靠地接合，在操作中滑套开关工具管柱10不会容易地与滑套39脱开。以上技术均是本领域的技术人员容易理解地，为了简单起见，这里不再赘述。

下面将根据图5到7来描述使用上文所述的滑套开关工具管柱10的方法。首先，将滑套开关管柱10下入井内（未示出）到适当的位置。在下入滑套开关管柱10前，首先需要固井结束。接着，向连续油管11内充入流体。在一个实施例中，该流体为完井液。为了保证在清洁套管内部时，锁块工具13和14不凸出以避免造成滑套开关管柱10的运动卡阻，将驱动清洁装置20所需要的流体流量设置为小于使锁块工具13和14凸出所需要的流体流量。在一个实施例中，首先将连续油管11内流体的流量设置为0.5m³/分钟。在该流体流量下，涡轮件22会转动起来，并带动清洁器21转动。在离心力的作用下，刷子24会凸出连续油管11的表面并与滑套39的内壁接触，并对滑套39的内壁进行清洁，如图5所示。在清洁结束之后，将连续油管11内流体的流量设置为1.0m³/分钟，由于在连续油管11下游末端设置的节流装置（未示出）而在涡轮件22处产生4-6MPa的节流压差。在这种压差的作用下，锁块工具13和14会凸出连续油管11的表面，并且锁块工具13或14会与滑套39接合，如图6和7所示。接着，拖动连续油管11以打开或关闭滑套39。当需要取出滑套开关管柱10时，将连续油管11内卸压，清洁器21和锁块工具13和14缩回到连续油管11的内部，然后即可取出滑套开关管柱10。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种滑套开关管柱，包括，

连续油管，在所述连续油管上布置有一对能凸出所述连续油管表面而分别用于打开和关闭滑套的锁块工具，在所述连续油管内部，所述锁块工具的下游设置有清洁装置，

所述清洁装置包括由液体流动驱动的驱动器和在所述驱动器的作用下能凸出所述连续油管表面的清洁器，

其中，在初始状态中，所述锁块工具缩在所述连续油管内部，所述清洁器缩在所述连续油管内部；当向所述连续油管内充入液体并加压后，在所述驱动器作用下，所述清洁器会凸出所述连续油管表面并转动以清洁所述滑套内部，所述锁块工具会凸出所述连续油管表面以与滑套接合；当将连续油管内部卸压后，所述清洁器缩回到所述连续油管内部，所述锁块工具缩回到所述连续油管内部。

2.根据权利要求1所述的滑套开关工具，其特征在于，所述驱动器包括固定连接于所述连续油管下游端的驱动器主体，在所述驱动器主体内设置有用于驱动所述清洁器的涡轮组件和液体流道。

3.根据权利要求2所述的滑套开关工具，其特征在于，所述清洁器包括芯体和设置在所述芯体周向表面上的刷子。

4.根据权利要求3所述的滑套开关工具，其特征在于，所述刷子通过弹性件与所述芯体相连，在初始状态中，所述弹性件处于自由状态。

5.根据权利要求3或4所述的滑套开关工具，其特征在于，所述涡轮件的转子与所述芯体的外表面啮合以驱动所述清洁器。

6.根据权利要求3到5中任一项所述的滑套开关工具，其特征在于，在所述芯体的周向上均匀设置有多个驱动器。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的滑套开关工具，其特征在于，所述锁块工具均包括一个能与滑套接合的直角台肩。

8.根据权利要求7所述的滑套开关工具，其特征在于，所述用于关闭滑套的锁块工具设置在所述用于打开滑套的锁块工具的上游，其中，所述用于关闭滑套的锁块工具的直角台肩的直面朝向下游，所述用于打开滑套的锁块工具的直角台肩的直面朝向上游。

9.一种使用权利要求1到8中任一项所述的滑套开关管柱的方法，包括，

步骤一：将所述滑套开关管柱下入井内到适当位置；

步骤二：向所述连续油管内充入流体，所述清洁装置的清洁器凸出所述连续油管表面并由所述驱动器驱动以清洁滑套内部；

步骤三：所述锁块工具凸出所述连续油管表面以与滑套接合；

步骤四：移动所述连续油管以打开或关闭滑套；

步骤五：所述连续油管内卸压，所述清洁器和锁块工具缩回到所述连续油管内部，取出所述滑套开关管柱。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述滑套开关管柱内流体的流量小于在所述步骤三中，所述滑套开关管柱内流体的流量。