CN106761640A - 井下全通径无限级滑销滑套开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下全通径无限级滑销滑套开关，解决了现有压裂滑套需整体下入井下不方便维修保养等问题。具体包括滑套主体及隼块机构，所述隼块机构包括隼块识别机构及隼块开关机构，使用时，滑套主体下入井中，需要压裂通道打开或关闭时再下入隼块机构进行压裂层识别。该滑套开关对不同压裂层的识别度高，零部件的更换维修方便简单，工作的稳定性和准确性大大增强。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下分层压裂工具，具体是一种井下滑套开关。
背景技术
随着钻井技术的快速发展，井下分层压裂工具也越来越普及。作为分层压裂工具中用来沟通储层和井筒的一个组件，井下滑套开关在提高石油开采效率，优化能源配置方面有着不可替代的作用。
现有滑套开关能够实现井下多层重复开启压裂，但下入井中结构较为复杂，滑套开关对压裂层的识别效果不理想。
如申请号为201510701193.8的全通径无限级凸轴开关式压裂滑套，利用投入凸轴开关器的方式实现了滑套的无限级开启，从而实现多次重复压裂。但所投入凸轴开关器上的凸块不能自动伸缩，需依靠下入到井下的滑套组件中锁块的伸缩来对压裂层进行定位开启，这种对压裂层的识别方式能够有效的识别开启，但也存在明显不足：
（1）依靠井下结构上锁块的伸缩来对压裂层进行定位开启，会使锁块在长期工作过程中产生磨损，锁块的磨损会造成对压裂层识别的不准确性，而锁块的维修更换程序复杂；
（2）要求所投入凸轴开关器直径与井筒严格配合，由于其不具有伸缩性，在下入井筒过程中若遇到凸台结构容易发生卡死，影响正常工作；
（3）滑套主要部件中的压裂识别组件、压裂开启组件均需要连接在套管上，随套管一起下入到井筒中，而在滑套工作过程中投入到滑套内部的仅仅是触发机关凸轴开关器，这样就使得随套管下入到井筒中的部分较为复杂，由于这部分结构需长期处于地下井筒内，工作环境复杂，因此极易造成破损，且其修复及更换过程复杂，不利于滑套工具的维护与保养。
因此急需一种满足井下全通径无限级且容易对不同压裂层进行识别开启、容易维护保养的的滑套。
发明内容
本发明的目的是提供一种井下全通径无限级滑销滑套开关，该滑套开关对不同压裂层的识别度高，零部件的更换维修方便简单，工作的稳定性和准确性大大增强。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种井下全通径无限级滑销滑套开关，包括滑套主体及隼块机构；
所述滑套主体，包括上封头，滑套外壳，压裂转筒及下封头；所述上封头、滑套外壳与下封头依次螺纹连接，上封头的上端及下封头的下端分别与其他井下工具或井下管柱螺纹连接；
所述滑套外壳，其主体为圆筒状，在滑套外壳上部沿圆周等距开有n个外压裂孔，并在外压裂孔上方的滑套外壳内壁上沿圆周等距分布有2n个外压裂孔数量的弹簧钉卡槽，其中一半数量的弹簧钉卡槽位于外压裂孔中心的正上方；滑套外壳内部从上到下依次具有缩径圆台结构及压裂识别凸台；
所述压裂转筒，置于滑套外壳内并坐在缩径圆台上，其上端与上封头的底端面相抵；压裂转筒壁的上部沿圆周等距设有与外压裂孔数量相等的内压裂孔，内压裂孔中心与外压裂孔中心在同一平面上，内压裂孔中心的正上方开有弹簧钉槽，弹簧钉槽内置弹簧钉，弹簧钉槽中心与弹簧钉卡槽中心也在同一平面上；压裂转筒内壁设有齿棱带结构；
所述下封头，其内壁设有齿棱带结构；
所述隼块机构，包括隼块识别机构及隼块开关机构。
所述隼块识别机构，包括外筒，弹簧板，刀枪刺总成，升降盘，拉升杆，拉升块，弹簧块，卡圈，扶正器，拉杆，翘块，卡块。
所述外筒，本体为圆筒结构，其内壁上对称开有刀枪刺滑道，在每个刀枪刺滑道的侧壁上都安装有一个刀枪刺卡钉，刀枪刺卡钉为弹簧钉，可缩入外筒壁内；外筒内壁的刀枪刺滑道的尽头处设有圆台结构，在圆台结构所处的外筒壁上还对称开有卡块滑道，卡块滑道连通外筒的内部和外部；在每个卡块滑道上设有卡块旋转限位销钉及卡块旋转轴；在外筒壁上沿周向等距开有m个方孔，方孔内固定有翘块连接轴；在方孔上方的外筒壁上还对称开有两个扶正器卡孔。
所述弹簧板，其基体为两侧对称设有凸块结构的圆盘，基体的中心固定圆柱，所述凸块结构的宽度与外筒内刀枪刺滑道的宽度一致；在圆柱的顶端及基体的两个凸块结构位置上分别设置弹簧挂耳。
所述刀枪刺总成，其基体为枪刺固定架，枪刺固定架具有一个横梁，横梁两端分别垂直固定枪刺板，枪刺板的顶端设置弹簧挂耳，枪刺板的宽度与刀枪刺滑道的宽度一致，两枪刺板的内侧及外侧分别具有沿枪刺板纵向等距排列的若干内枪刺和若干外枪刺，左枪刺板与右枪刺板上的内枪刺及外枪刺分别左右对称；所述内枪刺为两侧面相互垂直的三棱柱状，三棱柱状内枪刺的其中一个垂直侧面与枪刺板的内侧面在同一平面上，内枪刺的另两个侧面分别为水平面及斜面，且水平面位于斜面的上方，三棱柱状内枪刺的侧棱长与枪刺板的宽度相等；所述外枪刺也为两侧面相互垂直的三棱柱状，三棱柱状外枪刺的一个底面与枪刺板的外侧面在同一平面上，外枪刺的其中一个垂直侧面为水平面，且该水平面位于斜侧面的上方；与枪刺板相反方向的横梁中心垂直固定圆柱杆，圆柱杆的自由端固定圆锥头。
所述升降盘为圆形，在其圆边上等距开有m个方形缺口，方形缺口内设有拉杆连接轴；升降盘上还对称开有两个条形缺口，条形缺口的宽度与枪刺板的宽度一致，条形缺口的深度大于外枪刺、枪刺板与内枪刺加在一起的厚度；升降盘中部开有圆孔，在圆孔边上设有定位缺口。
所述拉升杆，上端设有弹簧连接耳，拉升杆的杆体分为上下两段，其中上段为四棱柱体，下段为圆柱体，拉升杆的末端为球状结构。
所述拉升块的本体为方形，拉升块的中心开有矩形孔，该矩形孔与拉升杆的四棱柱体相配合，矩形孔左右两侧的拉升块本体上分别设有水平方向的圆柱形槽；所述弹簧块为一段直径较大另一段直径较小的两级圆柱体，其中弹簧块的较大段直径与拉升块圆柱形槽的内径一致；所述卡圈为圆环结构，其外径与拉升块上圆柱形槽的直径相同，其内径与弹簧块较小段直径相同；上述拉升块的每个圆柱形槽内置有弹簧及弹簧块，卡圈固定在拉升块圆柱形槽的最外端。
所述扶正器为两个，每个扶正器的基体为固定杆，固定杆的一端设有半圆环状抓手，两个扶正器的半圆环状抓手对合构成圆环状扶正器抓手。
所述拉杆为m个，其本体的两端分别开有连接孔；所述翘块为m个，其本体为条形块，翘块的一端固定连接轴，翘块的中部设有轴连接孔；上述拉杆一端的连接孔与升降盘上的拉杆连接轴组成连接副，拉杆另一端的连接孔与翘块前端的连接轴组成连接副。
所述卡块为两个，其基体为上下表面及前后表面分别互相平行的七面体结构，卡块中部开有横向条形孔，卡块的左或右侧面为矩形斜面，该斜面与刀枪刺总成的圆锥头的圆锥面倾斜度一致；卡块的另两个侧面形成三角尖顶结构。
上述隼块识别机构各零部件连接关系：
两卡块利用各自的横向条形孔与卡块滑道内的旋转限位销钉及卡块旋转轴配合分别限位在外筒的左右卡块滑道内，两卡块对合后在二者之间形成三角槽，卡块沿卡块滑道水平外移，卡块的三角形尖部可嵌入在滑套主体的下封头的齿棱带内；刀枪刺总成两侧的枪刺板装入外筒的刀枪刺滑道内，刀枪刺总成的圆锥头可嵌入在两卡块之间的三角槽内；压缩拉升块两侧圆柱形槽内置入的弹簧，将拉升块及弹簧块卡在最下面一级内枪刺的两枪刺板之间，且弹簧块担在最下面一级内枪刺的水平面上；将升降盘与拉杆及翘块连接，升降盘上对称设置的条形缺口穿过枪刺板，翘块中部的轴连接孔与固定在外筒上的翘块连接轴构成连接副；拉升杆末端的球部结构卡在升降盘的圆孔中，并在球部结构上设有定位销钉，定位销钉嵌入在升降盘圆孔边的定位缺口中；拉升杆的四棱柱体段穿入拉升块的矩形孔中，并在拉升杆上设置螺帽将拉升杆和拉升块的位置固定；拉升杆的圆柱体段上套有扶正器抓手，扶正器固定杆的另一端固定在外筒的扶正器卡孔上；拉升杆上的弹簧连接耳与弹簧板圆柱顶端的弹簧挂耳之间连接弹簧；弹簧板两侧的凸块嵌入在外筒的刀枪刺滑道中，弹簧板两侧的弹簧挂耳与枪刺板顶端的弹簧挂耳之间安装弹簧；初始状态时，翘块处于水平位置。
所述隼块开关机构，包括：外壳、上下隼、圆筒、轴承、旋转块。
所述外壳为圆筒状，外壳内壁上方对称开有两条滑动轨道，并在滑动轨道上设有剪切销钉；外壳壁的中部对称开有两个旋转块滑孔，每个旋转块滑孔中均设有旋转块剪钉；外壳下部设有轴承座；外壳的下端螺纹连接隼块识别机构中外筒的上端。
所述上下隼，其基体为带有上底的圆筒，圆筒中心固定圆柱，圆柱的尾端为圆锥状；上下隼外部上方有密封圈槽；在密封圈槽下方的上下隼外壁上对称设有沿外壳的滑动轨道运动的导向销钉；上下隼两侧对称开有缺口，缺口两侧为长度不等的垂边，其中短垂边的长度为圆柱直径的一半，缺口上方为斜边，缺口两侧边与上下隼中心轴所形成的夹角为360°/2n。
所述旋转块，其基体为上下表面及前后表面分别互相平行的多面体结构，旋转块上开有水平孔，旋转块的左或右侧设有矩形斜面，该斜面与上下隼的圆柱尾端锥头倾斜度一致；旋转块的另一侧具有三角式尖顶结构。
所述圆筒，其外壁上方对称设有旋转卡钉，圆筒壁的中部对称开有方孔，方孔的宽度与旋转块的宽度一致，方孔的高度大于旋转块的长度，方孔内安装有旋转轴。
隼块开关机构零部件连接关系：
外壳的轴承座上固定轴承外圈，圆筒与轴承内圈配合，两旋转块对称安装在圆筒的方孔中及外壳的旋转块滑孔中，圆筒方孔内的旋转轴为旋转块的水平限位，旋转块滑孔中的旋转块剪钉为旋转块的纵向限位；上下隼两侧的导向销钉置于外壳的滑动轨道内，上下隼和外壳之间设有密封圈；圆筒上端插入到上下隼的内部，上下隼两侧的缺口边沿为圆筒上旋转卡钉的相对运行轨道；初始位置时，两旋转块对合后二者之间形成三角槽，上下隼圆柱尾端的锥头部嵌入该三角槽内，且圆筒上的旋转卡钉位于上下隼缺口短垂边的底部；上下隼向下运动，旋转块在上下隼圆柱锥头部的推动下随之向外伸出；当旋转块伸出到最外端时，旋转块的三角式尖顶结构伸到压裂转筒的齿棱带结构内，且圆筒上的旋转卡钉刚好位于缺口的短垂边与斜边交界处；上下隼继续向下运动，上下隼的斜边推动圆筒上的旋转卡钉，圆筒发生旋转，圆筒旋转的同时带动旋转块在水平方向上发生转动，上下隼运动到最底端，旋转块转过360/2n°，压裂转筒也同时转过360/2n°，压裂转筒上的内压裂孔与滑套外壳上的外压裂孔重合或错开。
优选n为4，m为3。
本发明的有益效果：
1.本发明滑套主要零部件中的隼块识别机构和隼块开关机构只需在滑套工作过程中投入到井筒中，即这两个机构在需要打开压裂通道或关闭压裂通道之前，是在地面上的，可有效避免其主要零部件受地下环境的影响而磨损，也方便主要零部件更换、维修和保养；而随套管下入到井筒中并长期放置在井筒中的部分仅为滑套主体部分，此部分结构简单，不容易损坏；可以看出，这样的设计可确保装置工作的稳定性，同时也可延长其使用寿命。
2.本发明隼块识别机构通过对刀枪刺总成中枪刺个数的不同设置，使得所投入结构与要压裂地层产生一一对应的关系，即一把钥匙开一把锁，识别度高，从而达到对不同压裂地层进行有效识别的目的，同时满足重复开关的要求；
3.本发明隼块识别机构中的翘块设置为三个，只有当三个翘块同时触发压裂识别凸台时才能够计数，避免了某一翘块在井筒中运动的过程中遇到如沙砾等突出物而引发计数现象的发生，真正做到准确识别；
4.识别机构中的翘块中部与外筒之间采用轴连接，使得翘块具有跷跷板的功能，隼块机构在下入过程中如遇到凸台结构时方便翘块翘起，避免了卡死现象的发生。
附图说明
图1是本发明滑销滑套开关的整体结构示意图。
图2A是滑套主体三维图。
图2B是滑套主体剖视图。
图3是上封头结构示意图。
图4是滑套外壳三维图。
图5是滑套外壳剖视图。
图6是下封头三维图。
图7 是下封头剖视图。
图8是压裂转筒三维图。
图9 压裂转筒剖视图。
图10隼块机构三维图。
图11 隼块识别机构横剖视图。
图12隼块识别机构横剖视图。
图13外筒的三维图。
图14 是图13的A-A纵向剖视图。
图15是图13的B-B横向剖视图。
图16是弹簧板的结构示意图。
图17是刀枪刺总成的三维结构示意图。
图17A是刀枪刺总成的主视图。
图17B是图17A的左侧视图。
图18是升降盘的结构示意图。
图19是拉升杆示意图。
图20A 是拉升块结构示意图。
图20B 是拉升块的剖视图。
图21是 弹簧块示意图。
图22是卡圈示意图。
图23是 拉升块与弹簧块、卡圈装配关系示意图。
图24 是扶正器示意图。
图25 是拉杆示意图。
图26 是翘块示意图。
图27 是升降盘与拉杆和翘块装配关系示意图。
图28 是卡块示意图。
图29是隼块开关机构的结构示意图。
图30是外壳的三维图。
图30A是图30的A-A视图。
图30B是图30的B-B视图。
图31是上下隼的三维示意图。
图32是旋转块的三维示意图。
图33A是圆筒的三维示意图。
图33B是圆筒的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
由图1所示：本发明滑销滑套开关包括滑套主体1、隼块识别结构2及隼块开关机构3。
由图2A及图2B所示：所述滑套主体1，是随套管一起下入到要压裂部位，是压裂开启和关闭的执行机构。具体包括上封头1-1、滑套外壳1-2、下封头1-3及压裂转筒1-4。
由图3所示：所述上封头1-1，为圆筒状，其上端口及下端口分别设置内螺纹及外螺纹。
由图4及图5所示：所述滑套外壳1-2，其主体为圆筒状，上端口及下端口分别设有内螺纹及外螺纹，在滑套外壳上部沿圆周等距开有四个外压裂孔1-2-1，并在外压裂孔1-2-1上方的滑套外壳内壁上还沿圆周等距分布有8个弹簧钉卡槽1-2-2，其中四个弹簧钉卡槽1-2-2位于外压裂孔1-2-1中心的正上方；滑套外壳1-2内部从上到下具有缩径圆台结构1-2-3及压裂识别凸台1-2-4。
由图6及图7所示：所述下封头1-3，其上端口及下端口分别设有内螺纹及外螺纹；下封头1-3内壁的中间部位设有齿棱带结构1-3-1，可对嵌入在其中物体的旋转起阻碍作用。
由图8和图9所示，所述压裂转筒1-4，置于滑套外壳1-2内并坐在缩径圆台1-2-3上，压裂转筒1-4上部设有沿周向等距分布的四个内压裂孔1-4-1，内压裂孔1-4-1中心与外压裂孔1-2-1中心在同一平面上，并在内压裂孔1-4-1的正上方开有弹簧钉槽1-4-2，弹簧钉放置在弹簧钉槽内1-4-2，弹簧钉槽1-4-2中心与弹簧钉卡槽1-2-2中心也在同一平面上；压裂转筒1-4内部同样设有齿棱带结构1-4-3。
滑套主体各零部件配合关系：
如图2A及图2B所示，滑套主体最上端为上封头1-1，最下端为下封头1-3，其中上封头1-1的上端通过内螺纹可与其他井下工具或井下管柱相连，下封头1-3的下端可通过外螺纹与其他井下工具或井下管柱相连；上封头1-1下端与滑套外壳1-2的上端螺纹连接，滑套外壳1-2的下端与下封头1-3的上端螺纹连接；压裂转筒1-4坐于滑套外壳的缩径圆台1-2-3上，其上端与上封头1-1的底面相抵，压裂转筒1-4可绕其中心轴旋转；在压裂转筒1-4旋转过程中弹簧钉会被带动着发生旋转，弹簧钉每转动45°就会嵌入在滑套外壳上的弹簧钉卡槽1-2-2内；由于压裂转筒1-4的旋转，当压裂转筒1-4上的内压裂孔1-4-1与滑套外壳上的外压裂孔1-2-1重合时，压裂就会开启，否则压裂关闭。
由图10所示：所述隼块机构是在需要改变滑套开闭状态时投入到滑套主体中的机构，包括隼块识别机构2和隼块开关机构3。其中隼块识别机构2的功能主要是对需要压裂的地层或压裂完毕需要关闭的地层进行识别定位，隼块开关机构3的功能是对滑套的开启和关闭进行控制。
由图11和图12所示，所述隼块识别机构2，包括：外筒2-1，弹簧板2-2，刀枪刺总成2-3，升降盘2-4，拉升杆2-5，拉升块2-6，弹簧块2-7，卡圈2-8，扶正器2-9，拉杆2-10，翘块2-11，卡块2-12。
由图13-图15所示：所述外筒2-1，其本体为圆筒结构，上端设有外螺纹，内壁对称开有刀枪刺滑道2-1-1，在每个刀枪刺滑道2-1-1的侧壁上都安装有一个刀枪刺卡钉2-1-2，刀枪刺卡钉2-1-2为弹簧钉，受压时刀枪刺卡钉2-1-2可缩入外筒壁内；外筒内刀枪刺滑道的尽头处设有圆台结构2-1-3，在圆台结构2-1-3所处的外筒壁上还对称开有卡块滑道2-1-4，卡块滑道2-1-4连通了外筒的内部和外部；在每个卡块滑道2-1-4上设有卡块旋转限位销钉2-1-5及卡块旋转轴2-1-6；在外筒壁上沿周向等距开有三个方孔2-1-7，方孔2-1-7内固定有翘块连接轴2-1-8；在方孔2-1-7上方沿外筒壁周向还对称开有两个扶正器卡孔2-1-9。
由图16所示：所述弹簧板2-2，其基体为两侧对称设有凸块结构2-2-1的圆盘，基体的中心固定圆柱2-2-2，所述凸块结构2-2-1的宽度与外筒内刀枪刺滑道2-1-1的宽度一致；在圆柱2-2-2的顶端及基体的两个凸块结构2-2-1位置上分别设置弹簧挂耳2-2-3。
如图17、图17A及图17B所示，所述刀枪刺总成2-3，其基体为枪刺固定架2-3-1，枪刺固定架具有一个横梁，横梁两端分别垂直固定枪刺板2-3-2，枪刺板2-3-2的顶端设置弹簧挂耳2-3-3，枪刺板2-3-2的宽度与刀枪刺滑道2-1-1的宽度一致，两枪刺板2-3-2的内侧及外侧分别具有沿枪刺板纵向等距排列若干内枪刺2-3-4和若干外枪刺2-3-5，左枪刺板与右枪刺板上的内枪刺2-3-4及外枪刺2-3-5分别左右对称；所述内枪刺2-3-4为两侧面相互垂直的三棱柱状，内枪刺的其中一个垂直侧面与枪刺板的内侧面在同一平面上，内枪刺的另两个侧面分别为水平面及斜面，且水平面位于斜面的上方，三棱柱状内枪刺2-3-4的侧棱长与枪刺板2-3-2的宽度相等；所述外枪刺2-3-5也为两侧面相互垂直的三棱柱状，外枪刺2-3-5的一个底面与枪刺板2-3-2的外侧面在同一平面上，外枪刺2-3-5的其中一个垂直侧面为水平面，且该水平面位于其斜侧面的上方；与枪刺板相反方向的横梁中心垂直固定圆柱杆，圆柱杆的自由端固定圆锥头2-3-6。
如图18所示：所述升降盘2-4为圆形，在其圆边上等距开有三个方形缺口2-4-1，方形缺口2-4-1内设有拉杆连接轴2-4-2；升降盘2-4上还对称开有两个条形缺口2-4-3，条形缺口2-4-3的宽度与枪刺板2-3-2的宽度一致，条形缺口2-4-3的深度大于外枪刺、枪刺板与内枪刺加在一起的厚度，因此刀枪刺总成2-3相对于升降盘2-4上下运动时二者互不干涉；升降盘2-4中部开有圆孔2-4-4，在圆孔边上设有一定位缺口2-4-5。
如图19所示：所述拉升杆2-5，上端设有弹簧连接耳2-5-1，拉升杆的杆体部分分为上下两段，其中上段为四棱柱体2-5-2，下段为圆柱体2-5-3，拉升杆的末端为球状结构2-5-4。
如图20A及20B所示，所述拉升块2-6的本体为方形，拉升块2-6的中心开有矩形孔2-6-1，该矩形孔2-6-1与拉升杆杆体的四棱柱体2-5-2段相配合，矩形孔左右两侧的拉升块本体上分别设有水平方向的圆柱形槽2-6-2。
如图21所示， 所述弹簧块2-7为一段直径较大另一段直径较小的两级圆柱体，其中弹簧块较大段直径与拉升块圆柱形槽2-6-2的内径相一致；如图22所示，所述卡圈2-8为圆环结构，其外径与拉升块上圆柱形槽2-6-2的直径相同，其内径与弹簧块较小段直径相同；如图23所示：上述拉升块的每个圆柱形槽2-6-2内置有弹簧及弹簧块2-7，卡圈2-8固定在拉升块圆柱形槽的最外端，防止弹簧块2-7从槽中脱落。
如图24所示，所述扶正器2-9为两个，其基体为固定杆2-9-1，固定杆的一端设有半圆环状抓手2-9-2，两个半圆环状抓手对合构成圆环状扶正器抓手。
如图25所示：所述拉杆2-10共三个，其本体的两端分别开有连接孔2-10-1；如图26所示，所述翘块2-11为三个，其本体为条形块，翘块的一端固定连接轴2-11-1，翘块的中部设有轴连接孔2-11-2；如图27所示：上述拉杆一端的连接孔2-10-1与升降盘2-4上的拉杆连接轴2-4-2组成连接副，拉杆另一端的连接孔2-10-1与翘块前端的连接轴2-11-1组成连接副，翘块中部的轴连接孔2-11-2与固定在外筒上的翘块连接轴2-1-8构成连接副。
所述卡块2-12为两个，如图28所示， 其基体为上下表面及前后表面分别互相平行的七面体结构，卡块中部开有横向条形孔2-12-1，卡块的左或右侧面为矩形斜面2-12-2，该斜面2-12-2与刀枪刺总成的圆锥头的锥斜度一致；卡块的另两个侧面形成三角尖顶结构2-12-3。
隼块识别机构零部件配合关系：
如图11和图12所示，两卡块2-12利用各自的横向条形孔2-12-1与卡块滑道2-1-4内的旋转限位销钉2-1-5及卡块旋转轴2-1-6配合分别限位在外筒的左及右卡块滑道内，两卡块对合后在二者之间形成三角槽2-13，卡块2-12沿卡块滑道水平外移，卡块的三角尖顶结构2-12-3可插入在下封头的齿棱带结构1-3-1内。刀枪刺总成2-3两侧的枪刺板2-3-2装入外筒的刀枪刺滑道2-1-1内，刀枪刺总成的圆锥头2-3-6可嵌入在两卡块之间的三角槽2-13内；压缩拉升块两侧圆柱形槽2-6-2内置入的弹簧，初始状态时，将拉升块2-6及弹簧块2-7卡在最下面一级内枪刺的两枪刺板2-3-2之间，且弹簧块2-7坐在最下面一级内枪刺2-3-4的水平面上；将升降盘2-4与拉杆2-10及翘块2-11连接，升降盘2-4上的条形缺口2-4-1穿过枪刺板，并利用翘块连接轴2-1-8将翘块2-11固定在外筒2-1上；拉升杆2-5末端的球部结构2-5-4卡在升降盘的圆孔2-4-4中，并在球部结构上设有定位销钉，定位销钉嵌入在升降盘圆孔边的定位缺口2-4-5中，对拉升杆2-5起定位作用；拉升杆的四棱柱体2-5-2段穿入拉升块的矩形孔2-6-1中，并在拉升杆上设置螺帽将拉升杆和拉升块的位置固定；拉升杆的圆柱体2-5-3段上套有扶正器抓手2-9-2，扶正器固定杆2-9-1的另一端固定在外筒的扶正器卡孔2-1-9上，两个扶正器配合使用，从而对拉升杆2-5起到扶正作用；拉升杆上的弹簧连接耳2-5-1与弹簧板圆柱顶端的弹簧挂耳之间连接弹簧；弹簧板两侧的凸块结构2-2-1嵌入在外筒的刀枪刺滑道2-1-1中，弹簧板两侧的弹簧挂耳与枪刺板顶端的弹簧挂耳2-3-3之间安装弹簧。初始状态时，翘块2-11处于水平位置。
如图29所示： 所述隼块开关机构3，包括外壳3-1、上下隼3-2、旋转块3-3、圆筒3-4、轴承3-5。
如图30、图30A及图30B所示： 所述外壳3-1为圆筒状，外壳内壁上方对称开有两条滑动轨道3-1-1，并在滑动轨道的上设有剪切销钉3-1-2；外壳壁的中部对称开有两个旋转块滑孔3-1-3，每个旋转块滑孔3-1-3中都设有旋转块剪钉3-1-4；外壳下部设有轴承座3-1-5；外壳的下端有内螺纹，此内螺纹能够与隼块识别机构中外筒上端的外螺纹配合。
如图31所示：所述上下隼3-2，其基体为带有上底的圆筒，圆筒中心固定圆柱3-2-1，圆柱的尾端为圆锥头3-2-2；上下隼外部上方有密封圈槽，槽内设有密封圈3-2-3，保证其能够与外壳密封配合；在密封圈槽下方的上下隼外壁上对称设有沿外壳的滑动轨道运动的导向销钉3-2-4；上下隼两侧对称开有缺口3-2-5，缺口两侧为长度不等的垂边，其中短垂边3-2-6的长度为圆柱直径的一半，缺口上方为斜边3-2-7，缺口两侧边与上下隼中心轴所形成的夹角为45°。
如图32所示：所述旋转块3-3，其基体为上下表面及前后表面分别互相平行的多面体结构，旋转块上开有水平孔3-3-1，旋转块的左或右侧设有矩形斜面3-3-2，该斜面与上下隼的圆柱尾端锥头3-2-2倾斜度一致；旋转块的另两个平面形成三角式尖顶结构3-3-3。
如图33A及33B所示，所述圆筒3-4，其外壁上方对称设有旋转卡钉3-4-1，圆筒壁的中部对称开有方孔3-4-2，方孔的宽度与旋转块的宽度一致，方孔的高度大于旋转块的长度，方孔内安装有旋转轴3-4-3；圆筒下方与轴承内圈配合，轴承外圈连接在外壳的轴承座上，以此实现外壳和圆筒间的相对旋转。
隼块开关机构零部件配合关系：
如图29所示：外壳3-1的轴承座3-1-5上固定轴承外圈，圆筒3-4与轴承内圈配合，两旋转块3-3对称安装在圆筒的方孔中及外壳的旋转块滑动中，圆筒方孔内的旋转轴3-4-3为旋转块3-3的水平限位，外壳上的旋转块剪钉3-1-4为旋转块的纵向限位；上下隼两侧的导向销钉3-2-4置于外壳的滑动轨道3-1-1内，上下隼和外壳之间有密封圈3-2-3；圆筒3-4上端插入到上下隼3-2的内部，上下隼两侧的缺口边沿为圆筒上旋转卡钉3-4-1的相对运行轨道；初始位置时，两旋转块对合后二者之间形成三角槽3-6，上下隼圆柱尾端的圆锥头嵌入该三角槽3-6内，且圆筒上的旋转卡钉3-4-1位于上下隼缺口短垂边的底部；上下隼3-2向下运动，旋转块3-3在上下隼圆柱尾端的圆锥头的推动下随之向外伸出；当旋转块3-3伸出到最外端时，旋转块的三角尖部3-3-3恰好伸入在压裂转筒的齿棱带结构内，且圆筒上的旋转卡钉3-4-1刚好位于缺口的短垂边3-2-6与斜边3-2-7交界处；上下隼继续向下运动，上下隼的缺口斜边3-2-7推动圆筒上的旋转卡钉3-4-1，因圆筒底部与轴承的内圈连接，圆筒不能发生轴向位移，所以圆筒只能发生旋转，圆筒的旋转同时带动旋转块在水平方向上发生转动，上下隼3-2运动到最底端，旋转块3-3转过45°，需要说明的是，外壳3-1上的旋转块滑孔3-1-3的长度需满足旋转块转动45°不受限，又因旋转块的三角尖部3-3-3插至压裂转筒的齿棱带内，所以压裂转筒也同时转过45°，压裂转筒转动45°后，压裂转筒上的内压裂孔与滑套外壳上的外压裂孔重合，压裂就会开启，否则压裂关闭。
下面具体说明本发明滑套开关对某一地层进行压裂的工作过程：
滑套主体随套管下入到地层要压裂的地方，隼块识别机构通过外筒上端的外螺纹与隼块开关机构外壳下端的内螺纹连接，组成隼块机构；压裂时，将隼块机构投入到滑套主体中。
隼块机构因自身重力向下运动过程中，当隼块识别机构中的翘块遇到滑套外壳内的压裂识别凸台时，向滑套主体内进行打压，此时翘块的外端将会向上翘起，由于翘块与外筒及翘块与拉杆均采用铰接的连接方式，所以翘块的外端翘起将带动拉杆下降，而拉杆的下降进一步带动升降盘也下降，随之而来的，升降盘的下降带动拉升杆下降，拉升杆的下降带动拉升块下降，拉升块下降推动刀枪刺总成向下运动。
由于翘块中部通过连接轴与外筒连接，所以翘块具有跷跷板的功能，翘块外端进一步翘起，当翘块通过压裂识别凸台时，由于弹簧板与拉升杆之间连接的弹簧的拉力作用，将带动拉升杆上移；而拉升杆上移带动拉升块及升降盘上升，升降盘的上升带动拉杆上升，拉杆上升带动翘块恢复到初始的水平状态。与此同时，拉升块的上升将带动弹簧块上移，弹簧块上移过程中遇到上一级内枪刺的斜面，在斜面限制作用下，弹簧块被推动向拉升块的圆柱形槽内收缩，直至脱离上一级内枪刺斜面的限制，弹簧块在弹簧的反弹力作用下弹出并担在上一级内枪刺的水平面；此时弹簧块处于刀枪刺总成的倒数第二个内枪刺上方，同时也意味着刀枪刺下降了一级。
刀枪刺总成在下降过程中其外枪刺上的斜面与刀枪刺卡钉相切，随着刀枪刺总成的下降，刀枪刺卡钉被推动收缩到刀枪刺滑槽中；当刀枪刺总成下降一级后，刀枪刺卡钉到达外枪刺的上表面并弹出；由于刀枪刺卡钉弹出，可以阻碍刀枪刺总成的向上移动，保证刀枪刺总成只能向下移动。
隼块识别机构每经过一次压裂识别凸台，刀枪刺总成就会下降一级，以此类推，当弹簧块到达刀枪刺总成的最上一级内枪刺的上表面时，刀枪刺总成下端的圆锥头完全插入两卡块对合形成的三角槽内。
隼块识别机构继续向下运动，卡块将会被刀枪刺总成下端的圆锥头向外推动，最终卡块的三角尖顶结构嵌入在滑套主体下封头的齿棱带内，此时隼块识别结构将不再下移，完成了对压裂层的识别。
对压裂层的识别完成后，对装置进行打压，上下隼在压力作用下将向下运动，推动旋转块向外移动，直至旋转块的三角式尖顶结构正好嵌入在压裂转筒的齿棱带内；此时上下隼的缺口斜边与短垂边的交接点刚好与圆筒上的旋转卡钉相切；继续进行打压，上下隼将继续向下运动，上下隼缺口斜边将推动圆筒上的旋转卡钉，由于圆筒底部被轴承限制，不能做轴向运动，所以圆筒只能发生旋转，圆筒的旋转将带动旋转块发生水平旋转；旋转块的旋转将带动压裂转筒发生旋转，压裂转筒旋转45°后，压裂转筒上内压裂孔与滑套外壳上外压裂孔重合。
内外压裂孔重合后继续打压，外壳上的旋转块剪钉将被剪断，旋转块的纵向限位消失，则旋转块绕圆筒方孔中的旋转轴旋转，直至旋转块垂直立于圆筒的方孔内；同理，隼块识别机构上的卡块与旋转块类似，通过剪断旋转限位销钉，卡块绕卡块旋转轴旋转，卡块垂直立于卡块滑道内，最终使隼块机构与滑套主体完全脱离，隼块机构继续向下运动，此时压裂通道完全被打开。
在压裂完成后，再投一个同样的隼块机构，使压裂转筒产生45°旋转，将关闭压裂孔；压裂孔关闭后，打掉投入的隼块机构，使装置恢复初始状态。压裂过程完毕。
需要说明的是：隼块机构每经过一次压裂识别凸台，刀枪刺总成将会下降一级；在每个地层的滑套主体上都含有一个压裂识别凸台，设要压裂地层从上到下依次为1层、2层、3层……，则压裂第1层地层时对应刀枪刺总成上内枪刺个数为1个，第2层地层时对应刀枪刺总成上内枪刺个数为2个……以此类推，从而达到对任一目标层进行重复压裂的目的。
Claims (2)
1.一种井下全通径无限级滑销滑套开关，包括滑套主体及隼块机构；其特征在于：
所述滑套主体，包括上封头，滑套外壳，压裂转筒及下封头；所述上封头、滑套外壳与下封头依次螺纹连接，上封头的上端及下封头的下端分别与其他井下工具或井下管柱螺纹连接；
所述滑套外壳，其主体为圆筒状，在滑套外壳上部沿圆周等距开有n个外压裂孔，并在外压裂孔上方的滑套外壳内壁上沿圆周等距分布有2n个外压裂孔数量的弹簧钉卡槽，其中一半数量的弹簧钉卡槽位于外压裂孔中心的正上方；滑套外壳内部从上到下依次具有缩径圆台结构及压裂识别凸台；
所述压裂转筒，置于滑套外壳内并坐在缩径圆台上，其上端与上封头的底端面相抵；压裂转筒壁的上部沿圆周等距设有与外压裂孔数量相等的内压裂孔，内压裂孔中心与外压裂孔中心在同一平面上，压裂转筒的内压裂孔中心的正上方开有弹簧钉槽，弹簧钉槽内置弹簧钉，弹簧钉槽中心与弹簧钉卡槽中心也在同一平面上；压裂转筒内壁设有齿棱带结构；
所述下封头，其内壁设有齿棱带结构；
所述隼块机构，包括隼块识别机构及隼块开关机构；
所述隼块识别机构，包括外筒，弹簧板，刀枪刺总成，升降盘，拉升杆，拉升块，弹簧块，卡圈，扶正器，拉杆，翘块，卡块；
所述外筒，本体为圆筒结构，其内壁对称开有刀枪刺滑道，在每个刀枪刺滑道的侧壁上都安装有一个刀枪刺卡钉，刀枪刺卡钉为弹簧钉，可缩入外筒壁内；外筒内壁的刀枪刺滑道的尽头处设有圆台结构，在圆台结构所处的外筒壁上还对称开有卡块滑道，卡块滑道连通外筒的内部和外部；在每个卡块滑道上设有卡块旋转限位销钉及卡块旋转轴；在外筒壁上沿周向等距开有m个方孔，方孔内固定有翘块连接轴；在方孔上方的外筒壁上还对称开有两个扶正器卡孔；
所述弹簧板，其基体为两侧对称设有凸块结构的圆盘，基体的中心固定圆柱，所述凸块结构的宽度与外筒内刀枪刺滑道的宽度一致；在圆柱的顶端及基体的两个凸块结构位置上分别设置弹簧挂耳；
所述刀枪刺总成，其基体为枪刺固定架，枪刺固定架具有一个横梁，横梁两端分别垂直固定枪刺板，枪刺板的顶端设置弹簧挂耳，枪刺板的宽度与刀枪刺滑道的宽度一致，两枪刺板的内侧及外侧分别具有沿枪刺板纵向等距排列的若干内枪刺和若干外枪刺，左枪刺板与右枪刺板上的内枪刺及外枪刺分别左右对称；所述内枪刺为两侧面相互垂直的三棱柱状，三棱柱状内枪刺的其中一个垂直侧面与枪刺板的内侧面在同一平面上，内枪刺的另两个侧面分别为水平面及斜面，且水平面位于斜面的上方，三棱柱状内枪刺的侧棱长与枪刺板的宽度相等；所述外枪刺也为两侧面相互垂直的三棱柱状，三棱柱状外枪刺的一个底面与枪刺板的外侧面在同一平面上，外枪刺的其中一个垂直侧面为水平面，且该水平面位于斜侧面的上方；与枪刺板相反方向的横梁中心垂直固定圆柱杆，圆柱杆的自由端固定圆锥头；
所述升降盘为圆形，在其圆边上等距开有m个方形缺口，方形缺口内设有拉杆连接轴；升降盘上还对称开有两个条形缺口，条形缺口的宽度与枪刺板的宽度一致，条形缺口的深度大于外枪刺、枪刺板与内枪刺加在一起的厚度；升降盘中部开有圆孔，圆孔边上设有定位缺口；
所述拉升杆，上端设有弹簧连接耳，拉升杆的杆体分为上下两段，其中上段为四棱柱体，下段为圆柱体，拉升杆的末端为球状结构；
所述拉升块的本体为方形，拉升块的中心开有矩形孔，该矩形孔与拉升杆的四棱柱体相配合，矩形孔左右两侧的拉升块本体上分别设有水平方向的圆柱形槽；所述弹簧块为一段直径较大另一段直径较小的两级圆柱体，其中弹簧块的较大段直径与拉升块圆柱形槽的内径一致；所述卡圈为圆环结构，其外径与拉升块上圆柱形槽的直径相同，其内径与弹簧块较小段直径相同；上述拉升块的每个圆柱形槽内置有弹簧及弹簧块，卡圈固定在拉升块圆柱形槽的最外端；
所述扶正器为两个，每个扶正器的基体为固定杆，固定杆的一端设有半圆环状抓手，两个扶正器的半圆环状抓手对合构成圆环状扶正器抓手；
所述拉杆为m个，其本体的两端分别开有连接孔；所述翘块为m个，其本体为条形块，翘块的一端固定连接轴，翘块的中部设有轴连接孔；上述拉杆一端的连接孔与升降盘上的拉杆连接轴组成连接副，拉杆另一端的连接孔与翘块的连接轴组成连接副；
所述卡块为两个，其基体为上下表面及前后表面分别互相平行的七面体结构，卡块中部开有横向条形孔，卡块的左或右侧面为矩形斜面，该斜面与刀枪刺总成的圆锥头的圆锥面倾斜度一致；卡块的另两个侧面形成三角尖顶结构；
上述隼块识别机构各零部件连接关系：
两卡块利用各自的横向条形孔与卡块滑道内的旋转限位销钉及卡块旋转轴配合分别限位在外筒的左右卡块滑道内，两卡块对合后二者之间形成三角槽，卡块沿卡块滑道水平外移，卡块的三角形尖部可嵌入在滑套主体的下封头的齿棱带内；刀枪刺总成两侧的枪刺板装入外筒的刀枪刺滑道内，刀枪刺总成的圆锥头可嵌入在两卡块之间的三角槽内；压缩拉升块两侧圆柱形槽内置入的弹簧，将拉升块及弹簧块卡在最下面一级内枪刺的两枪刺板之间，且弹簧块担在最下面一级内枪刺的水平面上；将升降盘与拉杆及翘块连接，升降盘上对称设置的条形缺口穿过枪刺板，翘块中部的轴连接孔与固定在外筒上的翘块连接轴构成连接副；拉升杆末端的球部结构卡在升降盘的圆孔中，并在球部结构上设有定位销钉，定位销钉嵌入在升降盘圆孔边的定位缺口中；拉升杆的四棱柱体段穿入拉升块的矩形孔中，并在拉升杆上设置螺帽将拉升杆和拉升块的位置固定；拉升杆的圆柱体段上套有扶正器抓手，扶正器固定杆的另一端固定在外筒的扶正器卡孔上；拉升杆上的弹簧连接耳与弹簧板圆柱顶端的弹簧挂耳之间连接弹簧；弹簧板两侧的凸块嵌入在外筒的刀枪刺滑道中，弹簧板两侧的弹簧挂耳与枪刺板顶端的弹簧挂耳之间安装弹簧；初始状态时，翘块处于水平位置；
所述隼块开关机构，包括：外壳、上下隼、圆筒、轴承、旋转块；
所述外壳为圆筒状，外壳内壁上方对称开有两条滑动轨道，并在滑动轨道上设有剪切销钉；外壳壁的中部对称开有两个旋转块滑孔，每个旋转块滑孔中均设有旋转块剪钉；外壳下部设有轴承座；外壳的下端螺纹连接隼块识别机构中外筒的上端口；
所述上下隼，其基体为带有上底的圆筒，圆筒中心固定圆柱，圆柱的尾端为圆锥状；上下隼外部上方有密封圈槽；在密封圈槽下方的上下隼外壁上对称设有沿外壳的滑动轨道运动的导向销钉；上下隼两侧对称开有缺口，缺口两侧为长度不等的垂边，其中短垂边的长度为圆柱直径的一半，缺口上方为斜边，缺口两侧边与上下隼中心轴所形成的夹角为360°/2n；
所述旋转块，其基体为上下表面及前后表面分别互相平行的多面体结构，旋转块上开有水平孔，旋转块的左或右侧设有矩形斜面，该斜面与上下隼的圆柱尾端锥头倾斜度一致；旋转块的另一侧具有三角式尖顶结构；
所述圆筒，其外壁上方对称设有旋转卡钉，圆筒壁的中部对称开有方孔，方孔的宽度与旋转块的宽度一致，方孔的高度大于旋转块的长度，方孔内安装有旋转轴；
隼块开关机构零部件连接关系：
外壳的轴承座上固定轴承外圈，圆筒与轴承内圈配合，两旋转块对称安装在圆筒的方孔及外壳的旋转块滑孔中，圆筒方孔内的旋转轴为旋转块的水平限位，旋转块滑孔中的旋转块剪钉为旋转块的纵向限位；上下隼两侧的导向销钉置于外壳的滑动轨道内，上下隼和外壳之间设有密封圈；圆筒上端插入到上下隼的内部，上下隼两侧的缺口边沿为圆筒上旋转卡钉的相对运行轨道；初始位置时，两旋转块对合后二者之间形成三角槽，上下隼圆柱尾端的锥头部嵌入该三角槽内，且圆筒上的旋转卡钉位于上下隼缺口短垂边的底部；上下隼向下运动，旋转块在上下隼圆柱锥头部的推动下随之向外伸出；当旋转块伸出到最外端时，旋转块的三角式尖顶结构伸到压裂转筒的齿棱带结构内，且圆筒上的旋转卡钉刚好位于缺口的短垂边与斜边交界处；上下隼继续向下运动，上下隼的斜边推动圆筒上的旋转卡钉，圆筒发生旋转，圆筒旋转的同时带动旋转块在水平方向上发生转动，上下隼运动到最底端，旋转块转过360/2n°，压裂转筒也同时转过360/2n°，压裂转筒上的内压裂孔与滑套外壳上的外压裂孔重合或错开。
2.根据权利要求1所述的井下全通径无限级滑销滑套开关，其特征在于：所述n为4，m为3。
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