CN108952625A - 一种滑套工具 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种滑套工具，包括：与射孔枪连接的下接头；管体，其上设有流通孔且一端与所述下接头连接；用于连接油管的上接头，其与所述管体的另一端连接；以及套筒组件，其套接在所述管体上封堵流通孔，下入井下后在预设时间内依靠套筒组件内的相互作用力露出流通孔从而实现所述管体内外的连通。该滑套工具能配合射孔完井作业，尤其是用于高压深井射孔作业中能降低对滑套打开的要求、提高滑套打开的成功率、缩短作业时间。

Description

一种滑套工具

技术领域

本发明涉及油气井套管射孔完井工艺领域，具体涉及一种安装在射孔工具之上的滑套工具。该滑套工具也可应用于堵水工艺中。

背景技术

目前，滑套工具主要应用于油气井完井和生产作业中，主要用来提供油管内和环空之间的流动通道。滑套工具的使用可以发挥多种功能，如用于完井后诱喷、循环压井、气举，在多油层井中进行选择性生产、测试或实施分段增产措施，实现多层混采、下入堵塞器关井或进行油管试压及循环防腐用化学剂等。

滑套工具主要由上下短节、流动孔、开关套筒、密封件等组成。现有滑套工具结构全部为机械结构，主要的开关套筒控制机构依赖于外力推动。目前通过三种方式打开滑套：一是通过钢丝绳、连续油管或其它管柱下入专用工具，打开流动孔；二是泵送一定外径的球，加压打开流动孔；三是通过连接专门的液压管线或电缆，通过液压或电机转化打开流动孔。

上述滑套工具打开方式工艺要求较高，如通过钢丝绳或连续油管下入专用工具打开流动孔时需要准确定位，比较耗时，且一般需要现场作业经验非常丰富的技术人员操作。通过连接专门的液压管线或电缆时，需要配置其他地面设备和井内传输管线，成本较高。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种滑套工具，该滑套工具能配合射孔完井作业，尤其是用于高压深井射孔作业中，能降低对滑套打开的要求、提高滑套打开的成功率、缩短作业时间。

为了实现以上发明目的，本发明提出了一种具有以下结构的滑套工具，包括：

与射孔枪连接的下接头；

管体，其上设有流通孔且一端与所述下接头连接；

用于连接油管的上接头，其与所述管体的另一端连接；以及

套筒组件，其套接在所述管体上封堵流通孔，下入井下后在预设时间内依靠套筒组件内的相互作用力露出流通孔从而实现所述管体内外的连通。

在实施时，所述套筒组件包括：

可移动套筒，其连接在所述管体上封堵所述流通孔；

可溶解套筒，其连接在所述管体上并在被放入井下后能在预定时间溶解；

在所述可溶解套筒溶解后，所述可移动套筒移动露出所述管体上的流通孔实现所述管体的内外连通。该技术方案的其中一种实施方式可理解为，管体上只套接有相互抵接的可移动套筒和可溶解套筒，在可溶解套筒溶解时，其对可移动套筒的作用力越来越小，可移动套筒在重力或者压力作用下向露出流通孔的方向移动，从而实现管体内外的连通。这种方式可以是流通孔设在管体上部，可溶解套筒设在管体下部。

在实施时，所述套筒组件还包括驱动件，所述驱动件在所述可溶解套筒溶解时，驱动所述可移动套筒移动从而露出所述管体上的流通孔。也就是，套筒组件中的可溶解套筒在井筒流体作用下溶解，可移动套筒的一端失去可溶解套筒的作用力后，在驱动件作用下驱动可移动套筒移动从而露出流通孔。这种情况，无需限制流通孔设置在管体上部还是下部，只要驱动件足够推动可移动套筒移动到露出流通孔的位置即可。

在实施时，所述驱动件包括弹性件，所述弹性件的一端抵接在所述下接头与所述管体的连接部上，所述弹性件的另一端抵接在所述可移动套筒的一端。通过弹性件的恢复力使可移动套筒移动。

在实施时，所述套筒组件还包括保护套筒和连接在保护套筒内的弹性驱动件，所述弹性驱动件的自由端抵接在所述可移动套筒上。

在实施时，所述可移动套筒靠近所述弹性件或所述弹性驱动件的一端设有若干条槽结构，所述条槽结构位于所述流通孔正上方时实现所述管体内外的连通。减少可移动套筒的移动距离。

在实施时，所述可移动套筒套接在所述管体上封堵流通孔时，所述可移动套筒内部位于所述流通孔两侧均设有密封件。

在实施时，所述管体上还设有挡环，所述挡环位于所述可溶解套筒靠近所述上接头的一侧。

在实施时，所述可溶解套筒为镁铝合金套筒，且在镁铝合金套筒的表面采用氢还原技术包覆有控制镁铝合金套筒溶解速率的包覆层。

在实施时，所述可溶解套筒由压制成型的镁铝合金套筒在特定的温度下烧结后放入石蜡油中进行热处理制作而成。

与现有技术相比，本发明的优点在于，

本发明的滑套工具在随射孔枪下入井下后，其中的套筒组件在井筒流体和自身的相互作用下可露出流通孔，从而实现管体内外的连通。因而，不需要通过投球、下入专用工具或专用设备等外力手段来打开滑套工具。而且这种依靠套筒组件与井下环境结合的方式打开滑套工具，相对现有通过外力进行滑套工具打开的方式更有效，不仅能配合射孔完井作业，尤其是用于高压深井射孔作业中能降低对滑套打开的要求、提高滑套打开的成功率、缩短作业时间。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的滑套工具的其中一个实施例的结构示意图；

图2显示了图1中的上下接头与管体连接时的结构示意图；

图3显示了图1中的套筒组件的拆分结构示意图；

图4显示了图3中的可移动套筒的立体结构示意图；

图5显示了本发明的滑套工具与射孔枪以及油管连接的示意图；

图6显示了本发明的一种可溶解套筒在不同温度、不同浓度KCl溶液中随时间的重量变化示意图。

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绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

发明人在发明过程中注意到，在常规高压深井射孔作业中，射孔枪一般需要和一段打孔管或筛管配合装配一同下入井底。打孔管或筛管用途为压力传递和生产通道。在下入到井底过程中，井筒流体中的一些固相杂质如沙粒、泥屑等会进入打孔管或筛管内部，并沉积在射孔枪激发机构上面，影响激发机构的受压，如液压打压无法传递到激发机构、投入的撞击棒无法直接撞击激发机构，影响射孔的可靠性。

针对以上不足，本发明的实施例提出了一种滑套工具100。如图5所示，该滑套工具100安装在射孔枪300之上，替代打孔管或筛管。该滑套工具100随射孔枪300下入井底一段时间(或为设定时间)之后才打开流通孔8，可以避免井筒流体中的一些杂质如沙粒、泥屑等进入管柱内部。从而可保障射孔枪激发机构正常发挥功效，保证射孔成功。下面对本发明的滑套工具100的结构进行说明。

图1显示了本发明的滑套工具100的其中一种实施例。在该实施例中，本发明的滑套工具主要包括：下接头6、上接头1、管体2和套筒组件。其中，下接头6优选为母扣，与射孔枪300(具体是与射孔枪300的激发机构)连接。管体6上设有流通孔8且一端(图5中对应的为下端)与下接头6连接，管体6的另一端(图5中对应的为上端)与上接头1连接。上接头1优选为公扣，用于连接油管200。套筒组件套接在管体2上封堵流通孔8，下入井下后在预设时间内依靠井下液体与套筒组件内的相互作用力露出流通孔8从而实现所述管体2内外的连通。

在一个实施例中，套筒组件套接在管体2上封堵流通孔8时，套筒组件与管体2之间通过设置O形密封圈等密封件来形成密封，从而防止沙粒等通过流通孔8进入管体2的内部。

在一个实施例中，套筒组件主要包括：

可移动套筒4，其连接在管体2上封堵流通孔8；

可溶解套筒3，其连接在管体2上并在被放入井下后能在预定时间溶解；

在可溶解套筒3溶解后，可移动套筒4移动露出管体2上的流通孔8实现管体2的内外连通。

在一个实施例中，套筒组件还包括驱动件。该驱动件在可溶解套筒3溶解时，驱动可移动套筒4移动从而露出管体2上的流通孔8。此处，在一个实施例中，可理解为，可溶解套筒3溶解时可形成对驱动件的触发，驱动件触发时驱动可移动套筒4移动。可溶解套筒3与驱动件之间的连接触发结构可采用现有机械结构。

在一个未示出的实施例中，驱动件包括弹性件，弹性件的一端抵接在下接头6与管体2的连接部上，弹性件的另一端抵接在可移动套筒4的一端。在该实施例中，可理解为，可溶解套筒3未及溶解时，可移动套筒4在可溶解套筒3与弹性件的共同作用下固定封堵住流通孔8，防止沙粒等通过流通孔8进入管体2的内部。可溶解套筒3溶解时，驱动件受到触发或者弹性件在自身恢复力作用下驱动可移动套筒4离开原先封堵流通孔8的位置，流通孔8露出，实现管体2内外的连通。

在一个实施例中，如图2所示，套筒组件主要包括可移动套筒4、可溶解套筒3、保护套筒5和连接在保护套筒5内的弹性驱动件9。安装时，可移动套筒4、可溶解套筒3、保护套筒5和连接在保护套筒5内的弹性驱动件9均套接在管体2上。可溶解套筒3一端抵接在上接头1与管体2的连接处。可溶解套筒3的另一端抵接可移动套筒4的一端，可移动套筒4的另一端套接在保护套筒5内且抵接设在保护套筒5内的弹性驱动件9。也就是，弹性驱动件9的自由端抵接在可移动套筒4远离可溶解套筒3的一端上。在该实施例中，滑套工具100随射孔枪300下到井下后，可溶解套筒3遇到液体后慢慢溶解消失，可移动套筒4在弹性驱动件9的推动下移动，管体2上的流通孔8露出，管体2内外连通。然后可通过打压或投棒进行后续射孔、生产作业。

优选地，保护套筒5通过销钉固定连接在套筒2上。内藏式的弹性驱动件9安装在管体2与保护套筒5之间。

在一个优选的实施例中，如图4所示，可移动套筒4靠近弹性件或弹性驱动件9的一端设有若干条槽结构。在可移动套筒4移动到条槽结构位于管体2的流通孔8正上方时实现管体2内外的连通。这种机构可减少可移动套筒4的移动距离，减少对驱动件或弹性驱动件9的要求。

在一个实施例中，如图4所示的可移动套筒4套接在管体2上封堵流通孔8时，可移动套筒4内部位于流通孔8两侧(位于条槽结构内侧处)均设有密封件。

在一个优选的实施例中，为了阻挡可溶解套筒3在震动等因素作用下滑出脱离管体2，管体2上还设有挡环7。该挡环7位于可溶解套筒3靠近上接头1的一侧。可理解的是，该挡环7直接设置在管体2与上接头1的连接处。

在一个实施例中，为了让可溶解套筒3的溶解时间控制在预设范围内，该可溶解套筒3优选为镁铝合金套筒。且在镁铝合金套筒的表面采用氢还原技术包覆有控制镁铝合金套筒溶解速率的包覆层。

在一个实施例中，该可溶解套筒3是将压制成型的镁铝合金套筒在特定的温度下烧结后再放入石蜡油中进行热处理制作而成。

在一个实施例中，制作该可溶解套筒3主要包括以下步骤：首先将镁铝粉末通过设定的比例进行充分混合，然后将混合好的镁铝粉末放入模具中，再将模具放到压制设备上压制成型。将成型的镁铝合金套筒放入烧结炉，在特定的温度和环境条件(例如真空)中进行烧结。最后将烧结好的镁铝合金套筒放入石蜡油中进行热处理。

在本发明中，在将包含该可溶解套筒3的滑套工具100放入井内后，由于井筒或者地层中的液体中含有Cl-(氯离子)，而金属Mg(镁)与Al(铝)在含氯离子的溶液中可发生电化学反应。以KCl水溶液为例，镁铝合金套筒中的金属成分与KCl水溶液中的氯离子发生化学反应后逐渐溶解。

另外，镁铝合金套筒在不同温度、不同浓度KCl溶液中随时间的重量变化也不同。温度越高、KCl水溶液中的氯离子含量越高，溶解速度越快。如图6通过试验示出了本发明采用的该种镁铝合金套筒在不同温度、不同浓度KCl溶液中的溶解速率，前6h或8h(大于设计的镁铝合金套筒承压时间2h)的溶解速度均较慢，镁铝合金套筒的重量变化小，外径几乎无变化，承压能力受影响小。当溶解时间超过6h或8h后，镁铝合金套筒以一定速度匀速溶解，外径明显减小，承压能力变弱。

此外，为了进一步地保证镁铝合金套筒的工作承压能力和工作溶解速率，可采用氢还原技术在镁铝合金套筒的表面上包覆金属Ni(镍)、Cu(铜)、Zn(锌)等形成包覆层。从而达到有效控制镁铝合金套筒的溶解速率，同时达到提高镁铝合金套筒的刚度和提升镁铝合金套筒的承压能力的效果。

以上，从该可溶解套筒3优选的镁铝合金套筒的工艺和制作过程等，容易理解本发明的可溶解套筒3可以是通过以上特殊工艺或类似工艺制作而成的适应特定钻井环境的可溶解金属套筒，但同时本发明的保护范围中并不排除该可溶解套筒3可采用现有的、能实现本发明的技术效果的、其它类型和/或材料制作成的套筒。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滑套工具，其特征在于，包括：

与射孔枪连接的下接头；

管体，其上设有流通孔且一端与所述下接头连接；

用于连接油管的上接头，其与所述管体的另一端连接；以及

套筒组件，其套接在所述管体上封堵流通孔，下入井下后在预设时间内依靠套筒组件内的相互作用力露出流通孔从而实现所述管体内外的连通。

2.根据权利要求1所述的滑套工具，其特征在于，所述套筒组件包括：

可移动套筒，其连接在所述管体上封堵所述流通孔；

可溶解套筒，其连接在所述管体上并在被放入井下后能在预定时间溶解；

在所述可溶解套筒溶解后，所述可移动套筒移动露出所述管体上的流通孔实现所述管体的内外连通。

3.根据权利要求2所述的滑套工具，其特征在于，所述套筒组件还包括驱动件，所述驱动件在所述可溶解套筒溶解时，驱动所述可移动套筒移动从而露出所述管体上的流通孔。

4.根据权利要求3所述的滑套工具，其特征在于，所述驱动件包括弹性件，所述弹性件的一端抵接在所述下接头与所述管体的连接部上，所述弹性件的另一端抵接在所述可移动套筒的一端。

5.根据权利要求2所述的滑套工具，其特征在于，所述套筒组件还包括保护套筒和连接在保护套筒内的弹性驱动件，所述弹性驱动件的自由端抵接在所述可移动套筒上。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的滑套工具，其特征在于，所述可移动套筒靠近所述弹性件或所述弹性驱动件的一端设有若干条槽结构，所述条槽结构位于所述流通孔正上方时实现所述管体内外的连通。

7.根据权利要求6所述的滑套工具，其特征在于，所述可移动套筒套接在所述管体上封堵流通孔时，所述可移动套筒内部位于所述流通孔两侧均设有密封件。

8.根据权利要求7所述的滑套工具，其特征在于，所述管体上还设有挡环，所述挡环位于所述可溶解套筒靠近所述上接头的一侧。

9.根据权利要求2所述的滑套工具，其特征在于，所述可溶解套筒为镁铝合金套筒，且在镁铝合金套筒的表面采用氢还原技术包覆有控制镁铝合金套筒溶解速率的包覆层。

10.根据权利要求9所述的滑套工具，其特征在于，所述可溶解套筒由压制成型的镁铝合金套筒在特定的温度下烧结再放入石蜡油中进行热处理制作而成。