CN108204229B - 筒夹式投球压裂滑套 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种筒夹式投球压裂滑套，包括：上体、中间体、下体、芯子和夹持筒；上体、中间体和下体互通，形成内腔；下体与中间体在内表面的连接处形成第一限位台阶；上体的中部设置有出液孔；上体上部的内表面设置有第二限位台阶，芯子位于上体内部且位于第二限位台阶上方；芯子用于接收压裂球；夹持筒为圆柱形空心圆筒，夹持筒的下部设置有限位部，夹持筒的下部可在径向发生弹性形变；夹持筒的上部位于第二限位台阶下方且通过剪切销钉与上体连接，限位部与中间体过盈连接；上体和中间体分别通过夹持筒上部和中部的密封部与夹持筒密封连接。本发明提供的筒夹式投球压裂滑套，仅压裂球下落至下一级滑套，提升了压裂施工的质量。

Description

筒夹式投球压裂滑套

技术领域

本发明涉及水平井压裂改造工具技术领域，尤其涉及一种筒夹式投球压裂滑套。

背景技术

压裂技术是提高油气井产量的重要手段，分层压裂可以降低施工的成本，简化工具，使操作变的简单可靠。所谓分层压裂，是指将要压裂的井段进行细分，划分为多个小层段，通过进行逐层压裂从而达到更好的改造效果。其中，投球压裂滑套是一种压裂管柱提供压裂液进入地层的通道的井下工具，投球压裂滑套采用逐级投球的方式，即可实现对不同层段的压裂改造。

目前，在常规设计中，通常采用压裂球与滑动球座一起下落至下一级滑套的密封方式，这样的结构，使得压裂球与滑动球座易分离、移动距离长，而且，由于滑动球座位置不确定，存在重新关闭滑套的可能性，导致压裂施工质量较差，尤其是在水平井压裂施工中适应性较差。

发明内容

本发明提供一种筒夹式投球压裂滑套，仅压裂球下落至下一级滑套，提升了压裂施工的质量。

本发明提供的筒夹式投球压裂滑套，包括：上体、中间体、下体、芯子和夹持筒；

所述上体、所述中间体和所述下体依次连接，所述上体、所述中间体和所述下体互通，形成内腔；所述下体的内径大于所述中间体的内径，所述下体与所述中间体在内表面的连接处形成第一限位台阶；所述下体出口端的内径小于所述夹持筒的内径；所述上体的中部设置有出液孔；

所述上体上部的内表面设置有第二限位台阶，所述芯子位于所述上体内部且位于所述第二限位台阶上方；所述芯子用于接收压裂球；

所述夹持筒为圆柱形空心圆筒，所述夹持筒的上部和中部均设置有密封部，所述夹持筒的下部设置有限位部，所述夹持筒的下部可在径向发生弹性形变；所述限位部在自然状态时的外径大于所述夹持筒上除所述限位部之外其他部分的外径，所述限位部在压缩状态时的内径小于压裂球的直径；

所述夹持筒位于所述内腔中，所述夹持筒的上部位于所述第二限位台阶下方且通过剪切销钉与所述上体连接，所述限位部与所述中间体过盈连接；所述上体和所述中间体分别通过所述夹持筒上部和中部的密封部与所述夹持筒密封连接。

可选的，还包括：位于所述夹持筒内部的冲蚀筒；

所述冲蚀筒与所述夹持筒的上部通过连接销钉连接。

可选的，所述上体与所述夹持筒之间还设置有节流套；所述节流套上设置有节流孔，所述节流孔的面积小于所述出液孔的面积。

可选的，所述节流套与所述上体通过防转销钉连接。

可选的，所述密封部包括设置在所述夹持筒外表面的沟槽和位于所述沟槽中的密封圈。

可选的，所述出液孔为倾斜角度为10度的斜孔。

可选的，所述夹持筒下部的侧壁上设置有多条轴向切割缝。

可选的，所述上体、所述夹持筒和所述芯子的外表面覆盖有防冲蚀涂层。

可选的，所述冲蚀筒的外表面覆盖有防冲蚀涂层。

可选的，所述节流套的外表面覆盖有防冲蚀涂层。

本发明提供一种筒夹式投球压裂滑套，包括：上体、中间体、下体、芯子和夹持筒。本发明提供的筒夹式投球压裂滑套，通过设置可在径向发生弹性形变的夹持筒来控制压裂球是否可以通过，避免了压裂球与滑动球座一起下落，在压裂改造过程中实现了仅压裂球下落至下一级滑套，使得压裂滑套的核心部件滑动距离短，提高了密封的可靠性，提升了压裂效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的筒夹式投球压裂滑套的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的夹持筒的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的夹持筒的半剖结构示意图；

图4为图1中A区域的放大图；

图5为图1中B区域的放大图。

附图标记说明：

1：上体；

2：中间体；

3：下体；

4：芯子；

5：夹持筒；

6：内腔；

7：第一限位台阶；

8：出液孔；

9：第二限位台阶；

10：限位部；

11：剪切销钉；

12：冲蚀筒；

13：连接销钉；

14：节流套；

15：防转销钉；

16：沟槽；

17：切割缝。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的筒夹式投球压裂滑套的剖面结构示意图。图2为本发明实施例一提供的夹持筒的结构示意图。图3为本发明实施例一提供的夹持筒的半剖结构示意图。图4为图1中A区域的放大图。图5为图1中B区域的放大图。如图1～图5所示，本实施例提供的筒夹式投球压裂滑套，可以包括：上体1、中间体2、下体3、芯子4和夹持筒5。

上体1、中间体2和下体3依次连接，上体1、中间体2和下体3互通，形成内腔6。下体3的内径大于中间体2的内径，下体3与中间体2在内表面的连接处形成第一限位台阶7。下体3出口端的内径小于夹持筒5的内径。上体1的中部设置有出液孔8。

上体1上部的内表面设置有第二限位台阶9，芯子4位于上体1内部且位于第二限位台阶9上方。芯子4用于接收压裂球。

夹持筒5为圆柱形空心圆筒，夹持筒5的上部和中部均设置有密封部，夹持筒5的下部设置有限位部10。夹持筒5的下部可在径向发生弹性形变。限位部10在自然状态时的外径大于夹持筒5上除限位部10之外其他部分的外径，限位部10在压缩状态时的内径小于压裂球的直径。

夹持筒5位于内腔6中，夹持筒5的上部位于第二限位台阶9下方且通过剪切销钉11与上体1连接，限位部10与中间体2过盈连接。上体1和中间体2分别通过夹持筒5上部和中部的密封部与夹持筒5密封连接。

本实施例提供的筒夹式投球压裂滑套，工作原理如下：

筒夹式投球压裂滑套的初始状态为，夹持筒5位于上体1和中间体2的内部。夹持筒5分别与上体1和中间体2通过夹持筒5上的密封部密封连接。此时，上体1的出液孔8处于封闭状态。

夹持筒5的上部通过剪切销钉11与上体1连接，夹持筒5的下部通过限位部10与中间体2过盈连接。由于限位部10在自然状态时的外径大于夹持筒5上除限位部10之外其他部分的外径，因此，通过中间体2对限位部10的挤压，使得夹持筒5的下部处于压缩状态，此时，限位部10在压缩状态时的内径小于压裂球的直径，压裂球无法通过，限位部10压缩形成了球座。

开始压裂改造后，投入压裂球，压裂球将位于限位部10压缩形成的球座上。注入压裂液并控制压裂液的排量，例如在0.4-0.6m³/min以内，则在球座处将产生节流压差14-16MPa，剪切销钉11将被剪断，压裂球与夹持筒5共同向内腔6下部移动。当限位部10移动到下体3内部时，对限位部10的挤压力消失，夹持筒5的下部将恢复为自然状态，此时，夹持筒5的下部的内径将大于压裂球的直径，压裂球通过后顺利下落到下一级滑套上，与下一级滑套上端的芯子4形成密封，夹持筒5依然位于内腔6中。随着夹持筒5的下移，出液孔8打开，压裂液通过出液孔8流出，进而完成压裂改造。其中，筒夹式投球压裂滑套中的芯子4，用于接收上一级滑套落下的压裂球。

在这个过程中，夹持筒5的限位部10下移至下体3内部，由于第一限位台阶7的限位作用，可以防止夹持筒5在压裂过程中因为滑套上行导致关闭出液孔8，从而提升了压裂效果。

可见，本实施例提供的筒夹式投球压裂滑套，通过设置可在径向发生弹性形变的夹持筒5来控制压裂球是否可以通过，避免了压裂球与滑动球座一起下落，在压裂改造过程中实现了仅压裂球下落至下一级滑套，夹持筒5仍然位于滑套中，使得压裂滑套的核心部件滑动距离短，提升了压裂效果。而且，通过设置第一限位台阶7，防止了夹持筒5在压裂过程中因为滑套上行导致关闭出液孔8，进一步提升了压裂效果。

可选的，上体与中间体之间、中间体与下体之间，均采用螺纹连接。

需要说明的是，本实施例对于出液孔8的数量、分布位置和形状不做特别限制。例如：出液孔8可以为6个，沿周向均匀分布。

可选的，出液孔8为倾斜角度为10度的斜孔。

通过设置出液孔8为带有倾斜角度的斜孔，可以减缓压裂改造过程中对套管的直接冲蚀，提升了套管的使用寿命。

可选的，密封部包括设置在夹持筒5外表面的沟槽16和位于沟槽16中的密封圈。

需要说明的是，本实施例对于沟槽16的数目和位置不做特别限定，根据需要进行设置。

可选的，夹持筒5下部的侧壁上设置有多条轴向切割缝17。

通过设置夹持筒5为可整体切割结构，进一步增强了夹持筒5下部的弹性性能。

可选的，本实施例提供的筒夹式投球压裂滑套，还可以包括：位于夹持筒5内部的冲蚀筒12。

冲蚀筒12与夹持筒5的上部通过连接销钉13连接。

通过设置冲蚀筒12，减轻了在压裂改造过程中对夹持筒5的强烈冲蚀，提升了夹持筒5的使用寿命。

可选的，本实施例提供的筒夹式投球压裂滑套，上体1与夹持筒5之间还设置有节流套14。节流套14上设置有节流孔，节流孔的面积小于出液孔8的面积。

具体的，在压裂施工过程中，需要通过出液孔8保证足够的节流压差，从而使得上下级封隔器完成坐封。但是，当节流孔的面积较大时，就需要通过提高排量来保证足够的压差，而提升排量付出的代价较大。因此设置节流套14。由于节流套14上的节流孔的面积较小，在确保产生足够的节流压差时可以控制排量在合理范围内，从而坐封上下级封隔器，降低了施工条件，提升了施工质量。

需要说明的是，本实施例对于节流孔的数量、分布位置和形状不做特别限制。

可选的，节流套14与上体1通过防转销钉15连接。

通过设置防转销钉15，可以避免在压裂改造过程中节流套14产生旋转，进一步提升了压裂效果。

可选的，上体1、夹持筒5、芯子4、冲蚀筒12和节流套14的外表面覆盖有防冲蚀涂层。

通过设置防冲蚀涂层，可以提高各个部件在压裂改造过程中的抗冲蚀性能，延长了设备的使用寿命。

可选的，上体1、夹持筒5、芯子4、冲蚀筒12和节流套14经过热工艺处理。

通过热工艺处理，可以提高各个部件的表面硬度，延长了设备的使用寿命。

本实施例提供的筒夹式投球压裂滑套，可以随同多级多段压裂管柱一起，通过油管下入到预定位置，完成目的层的压裂改造。假设与管柱配套的是Y344/K344封隔器。具体的工作过程如下：

第一步：确定压裂层位和各压裂段的位置，根据各压裂段的位置计算并裁定各级滑套间油管的长度，以及确定滑套的下入位置。将各级滑套与已裁定好的不同长度的油管连接，下入管柱。

第二步：多级多段压裂管柱下到位后，先通过油管憋压打开最下一层定压滑套，对目的层进行压裂改造。

第三步：在完成最下级压裂施工后，以上逐层通过投球的方式控制滑套的开启。

具体的，从第二层起，从油管投球，候沉后开泵，泵送压裂球至夹持筒5位置，控制排量在0.4-0.6m³/min以内，在夹持筒5限位部10形成的球座处产生节流压差14-16MPa。之后，剪切销钉11剪断，压裂球与夹持筒5共同下移至下体3中，夹持筒5球座内径变大，其尺寸大于压裂球直径，压裂球可以顺利下落到下一级滑套上，与下一级滑套上端的芯子4形成密封。在滑套打开后，控制排量在4-6m³/min以内，节流套14将产生6-8MPa的节流压差，使得上、下级封隔器完成坐封，保证了目的层的压裂改造。

在第二层压裂结束后，重复第三步，投入第三层的压裂球，以此类推，直至最终完成所有层的压裂改造。

第四步：压裂结束后，Y344/K344封隔器的胶筒在其自身弹力的作用下恢复成自然状态，此时起管柱，风险将会大幅度降低。

本实施例提供一种筒夹式投球压裂滑套，包括：上体、中间体、下体、芯子和夹持筒。本实施例提供的筒夹式投球压裂滑套，通过设置可在径向发生弹性形变的夹持筒来控制压裂球是否可以通过，避免了压裂球与滑动球座一起下落，在压裂改造过程中实现了仅压裂球下落至下一级滑套，使得压裂滑套的核心部件滑动距离短，提升了压裂效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种筒夹式投球压裂滑套，其特征在于，包括：上体、中间体、下体、芯子和夹持筒；

所述上体、所述中间体和所述下体依次连接，所述上体、所述中间体和所述下体互通，形成内腔；所述下体的内径大于所述中间体的内径，所述下体与所述中间体在内表面的连接处形成第一限位台阶；所述下体出口端的内径小于所述夹持筒的内径；所述上体的中部设置有出液孔；

所述上体上部的内表面设置有第二限位台阶，所述芯子位于所述上体内部且位于所述第二限位台阶上方；所述芯子用于接收压裂球；

所述夹持筒为圆柱形空心圆筒，所述夹持筒的上部和中部均设置有密封部，所述夹持筒的下部设置有限位部，所述夹持筒的下部可在径向发生弹性形变；所述限位部在自然状态时的外径大于所述夹持筒上除所述限位部之外其他部分的外径，所述限位部在压缩状态时的内径小于压裂球的直径；

所述夹持筒位于所述内腔中，所述夹持筒的上部位于所述第二限位台阶下方且通过剪切销钉与所述上体连接，所述限位部与所述中间体过盈连接；所述上体和所述中间体分别通过所述夹持筒上部和中部的密封部与所述夹持筒密封连接；

所述上体与所述夹持筒之间还设置有节流套；所述节流套上设置有节流孔，所述节流孔的面积小于所述出液孔的面积；

所述出液孔为倾斜角度为10度的斜孔。

2.根据权利要求1所述的筒夹式投球压裂滑套，其特征在于，还包括位于所述夹持筒内部的冲蚀筒；

所述冲蚀筒与所述夹持筒的上部通过连接销钉连接。

3.根据权利要求1所述的筒夹式投球压裂滑套，其特征在于，所述节流套与所述上体通过防转销钉连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的筒夹式投球压裂滑套，其特征在于，所述密封部包括设置在所述夹持筒外表面的沟槽和位于所述沟槽中的密封圈。

5.根据权利要求1至3任一项所述的筒夹式投球压裂滑套，其特征在于，所述夹持筒下部的侧壁上设置有多条轴向切割缝。

6.根据权利要求1至3任一项所述的筒夹式投球压裂滑套，其特征在于，所述上体、所述夹持筒和所述芯子的外表面覆盖有防冲蚀涂层。

7.根据权利要求2所述的筒夹式投球压裂滑套，其特征在于，所述冲蚀筒的外表面覆盖有防冲蚀涂层。

8.根据权利要求1或3所述的筒夹式投球压裂滑套，其特征在于，所述节流套的外表面覆盖有防冲蚀涂层。

Images