CN104847325A - 一种机械或液压触发无限级分段改造滑套装置 - Google Patents

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Abstract

一种机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，包括顺序连接的上接头、外壳和下接头形成的筒体，及弹性套、内部滑套、可变径球座以及球座变形机构，所述弹性套位于所述上接头内，其通过缩放可选择性通过压裂球或承接压裂球；所述内部滑套位于所述弹性套下部；所述可变径球座位于内部滑套下部，其通过弹爪承接或释放压裂球；所述球座变形机构与所述可变径球座连接，其带动所述可变径球座实现开敞式球座和封闭式球座之间的相互转化。通过设置弹性套、可变径球座以及其周围构件的改进实现了采用同一尺寸低密度压裂球能够全通径开启若干级滑套，实现储层的精细化改造并且提供后期修井作业的无障碍通道。

Description

一种机械或液压触发无限级分段改造滑套装置
技术领域
本发明属于水平井分段压裂施工工具领域，尤其涉及一种水平井分段压裂施工中滑套装置。
背景技术
水平井分段压裂技术是伴随着页岩气、致密气、致密油等非常规油气的开发而发展起来的一项工程技术。目前最常用的技术是裸眼水平井封隔器+滑套技术，其通过投入不同直径的球来打开压裂滑套实施作业。目前的技术存在以下不足：由于需要投入不同直径的球和球座配合实现开启滑套，分段级数受限；管柱无法实现全通径，增大了压裂摩阻；后续修井施工不可避免的需要钻滑套的球座，施工复杂增加了危险性。
发明内容
鉴于上述原因，本申请提供一种机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，通过对现有的滑套装置进行改造，实现压裂滑套实现管柱全通径，降低压裂摩阻，并且提供后期修井作业的无障碍通道；通过投入同一直径球打开滑套，避免分段数量受球的级差限制。
为实现上述发明目的，本申请提供的技术方案为：
一种机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，包括顺序连接的上接头、外壳和下接头形成的筒体，及弹性套，所述弹性套位于所述上接头内，其通过缩放可选择性通过压裂球或承接压裂球；内部滑套，所述内部滑套位于所述弹性套下部；可变径球座，所述可变径球座位于内部滑套下部，其通过弹爪承接或释放压裂球；
球座变形机构，所述球座变形机构与所述可变径球座连接，其带动所述可变径球座实现开敞式球座和封闭式球座之间的相互转化。
进一步地，还包括外套，所述外套位于所述外壳内，其上部有起限位作用的锁块，下部向内凸出形成凸环，所述锁块和凸环之间形成凹槽；所述可变径球座上部有凸起，所述凸起位于所述锁块和所述凸环之间，其可沿所述锁块和凸环之间形成凹槽滑动。
进一步地，所述外套上一共有三个凹槽，当压裂球通过本级滑套后，所述可变径球座的弹爪会上移落入最下端凹槽形成全通径。
进一步地，所述球座变形机构包括复位弹簧和复位滑套，所述复位弹簧所述凸起和所述凸环之间，所述复位滑套位于所述可变径球座下部。
进一步地，还包括塞环，所述塞环嵌于所述复位滑套上，其可随所述复位滑套滑动，并当所述复位滑套移动至所述下接头内时打开将所述复位滑套锁定。
进一步地，所述弹性套包括上部弹爪和下部弹爪，所述上接头内壁上开有环槽，所述上部弹爪和下部弹爪通过与所述上接头内的环槽配合实现缩放。
进一步地，所述环槽的数量等于滑套级数+1，其中，最下端环槽的长度大于其他环槽长度，所述弹性套移动到最下端环槽位置时，其上部弹爪和下部弹爪均张开形成全通径。
进一步地，所述滑套装置的压裂球为同一尺寸。
进一步地，所述压裂球由机械触发或液压触发。
上述技术方案与现有技术相比，其具有如下的有益效果：
本发明使用的压裂球尺寸是相同的，同一尺寸低密度球将能够开启若干滑套，使得压裂段数无限增加，实现储层的精细化改造。
本发明设计了弹性套零件，可以选择性的过球或者承接球。
本发明的上接头内壁有若干环凹槽，与弹性套的弹爪形成配合，控制了弹性套弹爪的张开和缩回。
本发明设计了可变径球座，既可以承接压裂球，还可以在压裂球反排后自动张开形成全通径。
附图说明
图1为滑套装置半剖视图；
图2为以两级滑套为例的压裂过程示意图；
附图标记：1-上接头、101-环槽、2-压裂球、3-弹性套、301-上部弹爪、302-下部弹爪、4-内部滑套、401-内孔、5-密封圈、6-锁块、7-外壳、701-外孔、8-可变径球座、801-凸起、9-复位弹簧、10-复位滑套、11-塞环、12-外套、1201-凸环、13-下接头、14-第一压裂球、15-下级滑套、16-第二压裂球。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明的核心是，对压裂井内的滑套装置进行改造，通过设置可缩放的弹性套及可变形的可变径球座以及对与弹性套和可变径球座周围件的改进，从而实现采用同一尺寸低密度压裂球能够开启若干级滑套并实现全通径，使得压裂段数无限增加，实现储层的精细化改造。
具体实施例参见图1，如图1所示，一种机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，包括顺序连接的上接头1、外壳7和下接头13形成的筒体及位于筒体内部的弹性套3，内部滑套4，可变径球座8、外套12以及复位弹簧9和复位滑套10形成的可变径球座8变形机构。外壳7和上接头1及下接头13均螺纹连接，为了确保良好的密封，在连接处设置有密封圈5。弹性套3通过缩放可选择性通过压裂球或承接压裂球；可变径球座8位于内部滑套4下部，其上有弹爪，通过弹爪的缩放承接或释放压裂球；球座变形机构与可变径球座连接，其带动可变径球座实现开敞式球座和封闭式球座之间的相互转化。外套位于外壳内，其上部有起限位作用的锁块6，下部向内凸出形成凸环1201，锁块6和凸环1201之间形成凹槽。可变径球座上部有凸起801，凸起801位于锁块6和凸环1201之间，其可沿锁块和凸环1201之间形成凹槽滑动。复位弹簧9位于凸起801和凸环1201之间，复位滑套10位于可变径球座8下部。
进一步地，外套12上一共有三个凹槽，当压裂球通过本级滑套后，可变径球座8的弹爪会在球座变形机构的带动下上移落入最下端凹槽形成全通径(以图1为例，上接头1所在端头为上，下接头13所在端头为下)。
需要说明的是，为了说明压裂球2在滑套内的时运动弹性套3的变化，图1中示意性在滑性套3位置放置了一压裂球2。
在具体实施时，上述滑套装置还包括塞环11，塞环11嵌于复位滑套10上，其可随复位滑套10滑动，并当复位滑套移动至下接头内时打开将复位滑套锁定，下接头13上开有供塞环11打开的凹槽。
具体实施例时，弹性套3包括上部弹爪301和下部弹爪302，上接头1内壁上开有环槽101，上部弹爪301和下部弹爪302通过与上接头1内的环槽101配合实现缩放。其中，接头内环槽的数量取决于压裂滑套的级数，其与压裂滑套级数之间的关系为上接头内环槽的数量等于滑套级数+1，本实施例中为两级滑套，环槽的数量为3个。需要特别说明的是，最下端环槽(以图1为例，上接头1所在端头为上，下接头13所在端头为下)的长度大于其他环槽长度，当弹性套3移动到最下端环槽位置时，其上部弹爪301和下部弹爪302均张开形成全通径。
进一步地，内部滑套上开设有内孔401，其与外壳7上的外孔701对应，当内部滑套4在弹性套3推动下滑行至其上内孔401与外壳上的外孔701相对时实现油管内部与环空的贯通。
具体实施时，内部滑套与筒体内壁之间滑动密封。
具体实施时，压裂球可以由机械触发或由液压触发。
为了更清楚的描述下面以两级滑套为例，介绍当压裂球在滑套内运动时，上述滑套装置各个部件在不同阶段的变化过程。
如图2所示，图2是以两级滑套为例，分阶段演示压裂过程上述滑套装置的变化过程：
参见图2(a)和(b)所示，工具入井后，在压裂液的推动下，第一压裂球14推动弹性套3向下移动，同时第一压裂球14沿弹性套3向下移动，当第一压裂球14到达弹性套3的上部时，弹性套3的上部弹爪301位于上接头1的环槽101外上部弹爪301处于收缩状态，如图2中(a)所示；当第一压裂球14移动至弹性套3的中部，弹性套3的上部弹爪301到达上接头1的环槽101内，上部弹爪301向外弹开，第一压裂球14可以通过此处的弹爪，如图2中(b)所示。
参见图2(c)，通过弹性套3的第一压裂球14沿贯通的滑套装置在压裂液的推动下，运动至下级滑套15，此时弹性套3的上部弹爪301处于压缩状态，下部弹爪302处于打开状态。
参见图2(d),第二压裂球16在压裂液的推动下，进入弹性套3，此时弹性套3的上部弹爪301处于压缩状态，下部弹爪302处于打开状态。
参见图2(e),第二压裂球16在压裂液的推动下在弹性套3内移动，同时推动弹性套3向下移动，同时推动弹性套3向内部滑套4移动，当第二压裂球16移动到弹性套3中部时，弹性套3的上部弹爪301进入上接头1的环槽101内，处于打开状态，下部弹爪302移出上接头1的环槽101处于压缩状态，同时内部滑套4被推动向下推动。
参见图2(f),第二压裂球16在压裂液的推动下在弹性套3内移动，同时弹性套3推动内部滑套4向下移动，当第二压裂球16完全通过弹性套3时，弹性套3的上部弹爪301和下部弹爪302全部打开，实现弹性套位置的全通径，此时，内部滑套4的内孔401与外壳7上的外孔701正对，实现油管内部与环空的贯通，内部滑套4推动可变径球座8变形成一个闭合的球座。
参见图2(g),在压裂液压力作用下，第二压裂球16带动闭合了的可变径球座8继续向下移动，当可变径球座8移动至塞环11位置时，塞环11打开，卡住复位滑套10。
参见图2(h)，当压裂结束后返排，压裂球在返排液推动下离开可变径球座8，可变径球座8在复位弹簧9的作用下向上移动，其弹爪落入外套12的最下端凹槽内，可变径球座的弹爪张开，可变径球座内径大于压裂管柱内径，实现滑套内的全通径。
为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。

Claims (9)

1.一种机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，包括顺序连接的上接头、外壳和下接头形成的筒体，其特征在于：还包括，
弹性套，所述弹性套位于所述上接头内，其通过缩放可选择性通过压裂球或承接压裂球；
内部滑套，所述内部滑套位于所述弹性套下部；
可变径球座，所述可变径球座位于内部滑套下部，其通过弹爪承接或释放压裂球；
球座变形机构，所述球座变形机构与所述可变径球座连接，其带动所述可变径球座实现开敞式球座和封闭式球座之间的相互转化。
2.如权利要求1所述的机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，其特征在于：还包括外套，所述外套位于所述外壳内，其上部有起限位作用的锁块，下部向内凸出形成凸环，所述锁块和凸环之间形成凹槽；所述可变径球座上部有凸起，所述凸起位于所述锁块和所述凸环之间，其可沿所述锁块和凸环之间形成凹槽滑动。
3.如权利要求2所述的机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，其特征在于：所述外套上一共有三个凹槽，当压裂球通过本级滑套后，所述可变径球座的弹爪会上移落入最下端凹槽形成全通径。
4.如权利要求2或3所述的机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，其特征在于：所述球座变形机构包括复位弹簧和复位滑套，所述复位弹簧所述凸起和所述凸环之间，所述复位滑套位于所述可变径球座下部。
5.如权利要求4所述的机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，其特征在于：还包括塞环，所述塞环嵌于所述复位滑套上，其可随所述复位滑套滑动，并当所述复位滑套移动至所述下接头内时打开将所述复位滑套锁定。
6.如权利要求1所述的机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，其特征在于：所述弹性套包括上部弹爪和下部弹爪，所述上接头内壁上开有环槽，所述上部弹爪和下部弹爪通过与所述上接头内的环槽配合实现缩放。
7.如权利要求6所述的机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，其特征在于：所述环槽的数量等于滑套级数+1，其中，最下端环槽的长度大于其他环槽长度，所述弹性套移动到最下端环槽位置时，其上部弹爪和下部弹爪均张开形成全通径。
8.如权利要求1至7任意一项所述的机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，其特征在于：所述滑套装置的压裂球为同一尺寸。
9.如权利要求1至7任意一项所述的机械或液压触发无限级分段改造滑套装置，其特征在于：所述压裂球由机械触发或液压触发。
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