CN105672947B - 一种新型滑套、开滑套工具以及压裂管柱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型滑套、开滑套工具以及压裂管柱，其中新型滑套包括：上接头、下接头、外筒、内筒、密封胶筒、挡环、挡圈以及剪切销钉；所述上接头和下接头分别连接于外筒的两端，所述内筒通过剪切销钉锁定在外筒内部；所述外筒上设有导流孔，所述内筒能够打开或封闭所述导流孔；所述内筒内部设有用于安装密封胶筒的台阶，所述密封胶筒嵌入所述台阶中，并且所述密封胶筒通过安装在其下端的挡环而限位。本发明将密封胶筒设置在滑套内筒的内侧，不仅不易磨损密封胶筒，而且能够有效避免压裂施工过程中在滑套的上下两侧的窜漏，密封效果显著，提高了工作可靠性，并且结构简单，安装简便。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气完井与储层改造技术领域，特别涉及一种用于实现油气地层分层作业的新型滑套、开滑套工具以及压裂管柱。
背景技术
随着油气藏的开发向低渗致密储层推进，与之配套的传统工具技术已不再满足需要。滑套是压裂过程中沟通油套环空、实现分层压裂的关键工具之一。在油气井完井试气过程中，通过滑套的打开动作将油套环空连通，以实现循环、替液、加砂压裂等作业。单层施工作业只需一个滑套即可，但多层分段施工则需要在一趟管柱上串接多个滑套，施工时从下至上打开一级，压裂一层。随着致密气藏勘探开发的深入，水平井水平段越来越长，加砂压裂分段数越来越多，十级、二十级甚至数十级的滑套技术已经提上日程。
然而逐级开启滑套的难度较大，尤其是开启滑套之后为了保证滑套上下两侧的密封程度达到生产要求则更加艰难。
例如中国专利申请CN 103556971A“用于油气井作业的全通径分层压裂滑套”，其公开了一种包含阶跃式移动机构的新型投球滑套，该滑套技术可实现依次投相同尺寸球逐级开启滑套的功能，原理上可以实现不限级数和保持所有滑套全通径，但由于该滑套在实际使用中存在砂卡的风险，可能导致滑套无法正常开启而丢失压裂层段；此外，由于其在结构上并未设计上下密封机构，压裂施工中极易发生上下窜漏。
有鉴于此，发明出一种能够有效避免滑套失效、避免发生上下窜漏的新型滑套，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种新型滑套、开滑套工具以及压裂管柱，其能够有效避免滑套失效并且有效避免发生上下窜漏。
为达上述目的，本发明提供一种新型滑套，其包括：上接头、下接头、外筒、内筒、密封胶筒、挡环、挡圈以及剪切销钉；
所述上接头和下接头分别连接于外筒的两端，所述内筒通过剪切销钉锁定在外筒内部；
所述外筒上设有导流孔，所述内筒能够打开或封闭所述导流孔；
所述内筒内部设有用于安装密封胶筒的台阶，所述密封胶筒嵌入所述台阶中，并且所述密封胶筒通过安装在其下端的挡环而限位。
所述的新型滑套，其中，所述密封胶筒的至少一侧设有金属环，并且所述金属环在远离密封胶筒的一侧表面上可以设有凹凸齿。
所述的新型滑套，其中，所述挡环的下游安装有挡圈，挡圈与外筒之间安装有密封圈。
所述的新型滑套，其中，所述挡环上设有至少一个泄压孔，所述外筒、内筒、挡环与挡圈之间围设有一个环空的空间，所述泄压孔与所述环空空间连通。
所述的新型滑套，其中，所述内筒的下端、所述外筒与所述挡环之间设有活动件。
所述的新型滑套，其中，所述挡环上设有至少一个泄压孔，所述外筒、活动件、挡环与挡圈之间围设有一个环空的空间，所述泄压孔与所述环空空间连通。
所述的新型滑套，其中，所述内筒与外筒之间、密封胶筒的上游安装有至少一个密封圈。
所述的新型滑套，其中，所述内筒内部沿轴线方向设置有至少两个凹槽。
本发明还提供一种与上述的新型滑套配合的开滑套工具，其中，所述开滑套工具上设有至少一个助推环，所述助推环突出于开滑套工具的下游端表面，并且助推环的上下两侧均设有倒角。
本发明又提供一种压裂管柱，其包括上述的新型滑套。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明针对现有技术中不限级数滑套技术存在的不足，将密封胶筒设置在滑套内筒的内侧，不仅不易磨损密封胶筒，而且能够有效避免压裂施工过程中在滑套的上下两侧的窜漏，密封效果显著，提高了工作可靠性，并且结构简单，安装简便。
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是本发明的新型滑套在初始状态的结构示意图；
图1A是图1中A部分的局部放大图；
图2是本发明的开滑套工具的结构示意图；
图3是借助开滑套工具与新型滑套配合而打开导流孔的结构示意图；
图4是本发明的压裂管柱的结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
首先如图1和图1A所示，分别是本发明的新型滑套的结构示意图和图1中A部分的局部放大图。本发明的新型滑套1主要包括：上接头11、下接头12、外筒13、内筒14、密封胶筒15、金属环16、挡环17、挡圈18以及剪切销钉19。
其中，所述上接头11、下接头12分别连接于外筒13的两端。优选的是，上接头11可与外筒13螺纹连接，并且下接头12也可与外筒13螺纹连接，以便于安装及拆卸。然而，上接头11、下接头12与外筒13之间的连接方式并不限于上述的螺纹连接，其它可拆卸或不可拆卸的连接方式都适用于本发明。
为了确保上接头11与外筒13的密封效果，可以在上接头11与外筒13之间安装第一密封圈111。同样地，为了确保下接头12与外筒13的密封效果，可以在下接头12与外筒13之间安装第二密封圈112。所述外筒13上设有导流孔130，导流孔130能够将外筒13的内、外贯通。
所述内筒14通过剪切销钉19锁定在外筒13内部指定位置，并且在初始状态下，所述内筒14封闭所述导流孔130。此外，为了确保内筒14封闭导流孔130的密封效果，外筒13与内筒14之间、导流孔130的上游和下游分别设有至少一个第三密封圈113和第四密封圈114。需要说明的是，无论第四密封圈114位于剪切销钉19的上游或下游，均可实现对导流孔130的密封，具体可出于简化工艺步骤的目的进行设计。
所述内筒14内部沿轴线方向设置有至少两个凹槽140，用于与开滑套工具2上对应的至少两个齿形件21配合。
所述内筒14在凹槽140的下游端设有用于安装密封胶筒15的台阶141，所述密封胶筒15嵌入所述台阶141中，在密封胶筒15的两侧分别安装有金属环16，并且通过在密封胶筒15与金属环16的下端安装挡环17而对密封胶筒15进行限位(需要说明的是，也可以省略金属环16)。此外，所述挡环17的下游还安装有挡圈18，挡圈18与外筒13之间安装有第五密封圈115，主要是起到挡砂的作用。此外，在内筒14与外筒13之间、密封胶筒15的上游安装有至少一个第六密封圈116，用于加强内筒14与外筒13之间的密封效果。
优选地，每个所述金属环16在远离密封胶筒15的一侧表面上设有凹凸齿161，凹凸齿的作用是平衡密封胶筒15两端的压差。
再优选地，所述挡环17在介于内筒14与挡圈18之间还贯通地设置有至少一个泄压孔172，特别如图1A所示，由于外筒13、内筒14、挡环17与挡圈18之间正好围成了一个环空的空间，而挡圈17上的泄压孔172正好与这个空间连通，因此通过开滑套工具2将内筒14向下游推动时，内筒14内部的压力会升高，造成结构的不稳定性，而泄压孔172恰好能够有效控制所述压力，避免出现结构失效等不良效果。
再优选地，在所述内筒14的下端、所述外筒13与所述挡环17之间还设有活动件171，能够进一步地保证挡环17不会相对于内筒14发生轴向窜动。因此，外筒13、活动件171、挡环17和挡圈18围成了一个环空的空间，泄压孔172与这个空间连通。
再优选地，所述密封胶筒15与金属环16的内径均约等于内筒14的内径，且约等于挡环17的内径，这样当开滑套工具2带动内筒14向下运动时，可以内筒14的沿轴线方向轻易地挤压密封胶筒15，而使密封胶筒15沿径向方向向内膨胀，进而封隔所述内筒14与开滑套工具2之间的环空间隙，有效避免压裂施工过程中在滑套1的上下两侧的窜漏。
请见图2和图3，根据本发明，利用开滑套工具2开启新型滑套1的工作原理是：从井口投入与该级新型滑套匹配的开滑套工具(图3)，泵注；开滑套工具向下游运动，从而带动内筒14向下游运动；挡圈18接触下接头12上限位面时，内筒14带动活动件171下行，密封胶筒15受到挤压而膨胀，直至压缩密封胶筒15到位，由此封隔开滑套工具2与内筒14之间的环空间隙，避免了压裂施工过程中滑套上下两层的窜漏。其中，需要特别注意的是(请见图3)，所述开滑套工具2的下游端设有至少一个助推环22，所述助推环22突出于开滑套工具2的下游端表面，在助推环22与油管或滑套内筒14之间形成了最小节流缝隙，流体通过时的节流压降下的推动力，有效克服了泵送开滑套工具时的摩擦力，实现了一定排量下开滑套工具的有效泵送和有效卡挂，确保了开滑套工具在井筒条件下的运行平稳性、作业可靠性。
此外，助推环22的上下两侧均设有倒角，确保了开滑套工具在泵送入井、打捞的过程中不会出现翻边、脱出的现象。再有，由于助推环22突出于开滑套工具2的下游端表面，因此也可以起到减缓泄漏的目的，减缓泄露可有效降低合理的施工排量范围，防止了开滑套工具撞击滑套内筒等复杂情况的出现，同时为防止开滑套工具卡挂时出现水击，产生憋压，可留有一定的泄流通道。
本发明还包括一种压裂管柱，请如图4所示，其包括上述的新型滑套1，其中所述新型滑套1与封隔器4、坐封球座3串联及油管柱5串联。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明针对现有技术中不限级数滑套技术存在的不足，将密封胶筒设置在滑套内筒的内侧，不仅不易磨损密封胶筒，而且能够有效避免压裂施工过程中在滑套的上下两侧的窜漏，密封效果显著，提高了工作可靠性，并且结构简单，安装简便。
相关技术术语的名词解释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。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。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 (9)
1.一种新型滑套，其特征在于，包括：上接头、下接头、外筒、内筒、密封胶筒、挡环、挡圈以及剪切销钉；
所述上接头和下接头分别连接于外筒的两端，所述内筒通过剪切销钉锁定在外筒内部；
所述外筒上设有导流孔，所述内筒能够打开或封闭所述导流孔；
所述内筒内部设有用于安装密封胶筒的台阶，所述密封胶筒嵌入所述台阶中，并且所述密封胶筒通过安装在其下端的挡环而限位；
所述挡环的下游安装有所述挡圈；
所述挡环上设有至少一个泄压孔，所述外筒、内筒、挡环与挡圈之间围设有一个环空的空间，所述泄压孔与所述环空空间连通。
2.根据权利要求1所述的新型滑套，其特征在于，所述密封胶筒的至少一侧设有金属环，并且所述金属环在远离密封胶筒的一侧表面上设有凹凸齿。
3.根据权利要求1所述的新型滑套，其特征在于，挡圈与外筒之间安装有密封圈。
4.根据权利要求1所述的新型滑套，其特征在于，所述内筒的下端、所述外筒与所述挡环之间设有活动件。
5.根据权利要求4所述的新型滑套，其特征在于，所述环空的空间由所述外筒、活动件、挡环与挡圈之间共同围成。
6.根据权利要求1所述的新型滑套，其特征在于，所述内筒与外筒之间、密封胶筒的上游安装有至少一个密封圈。
7.根据权利要求1所述的新型滑套，其特征在于，所述内筒内部沿轴线方向设置有至少两个凹槽。
8.一种与根据权利要求1至7中任一项所述的新型滑套配合的开滑套工具，其特征在于，所述开滑套工具上设有至少一个助推环，所述助推环突出于开滑套工具的下游端表面，并且助推环的上下两侧均设有倒角。
9.一种压裂管柱，其包括根据权利要求1至7中任一项所述的新型滑套。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |