CN109138916A - 一种裸眼分段压裂压差滑套 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种裸眼分段压裂压差滑套，属于水平井裸眼完井分段压裂过程中使用的装置，该压差滑套包括外筒和内滑套，外筒和内滑套均为竖直设置且上下贯通的筒状体，外筒套设内滑套外并通过剪切销钉与内滑套固接，内滑套包括由上至下顺序设置的第一连接部、滑行部和第二连接部，第一连接部和第二连接部分别与外筒的内壁密封配合，滑行部的高度大于第一连接部的高度，滑行部的外径小于所述第一连接部的外径并在第一连接部的底端形成有第一台阶，滑行部与外筒的内壁围合形成环形的滑行腔，外筒的外壁上开设有与滑行腔连通的压裂孔，内滑套其顶端的端面沿内滑套的径向由外向内逐渐向下倾斜设置。该压差滑套能有效提高现有压差滑套的打开成功率。

Description

一种裸眼分段压裂压差滑套

技术领域

本发明属于一种用于水平井裸眼完井分段压裂过程中使用的装置，特别属于一种裸眼分段压裂压差滑套。

背景技术

在页岩气及其他致密油气藏开采过程中，水平井裸眼完井结合水平井分段压裂同时施工作业，能够显著地节省完井所需要的时间和相关施工费用，并且能很好的防止水泥固井施工对储层的二次污染伤害，同时分段压裂施工作业的时间短，能节约大量压裂作业时间。水平井裸眼完井分段压裂工艺技术中起着关键性作用的是水平井裸眼分段压裂滑套封隔器管柱，它采用多级封隔器对水平井裸眼井段进行机械坐封封隔，管柱一次下入，压差滑套作为压裂管串的第一级，它决定着整个压裂施工作业的成败。另外，封隔器的坐封需要依靠压差滑套打开之前油管内的压力，故需要保证压差滑套的开启压力大于封隔器的坐封压力。但在目前的压裂施工作业中，现有的压差滑套经常出现打不开的现象，从而对整个压裂施工作业的正常进行造成不良影响，严重时甚至会直接导致压裂施工作业的失败，降低产量。

因此，需要对现有压差滑套进行改进设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种裸眼分段压裂压差滑套，能有效提高现有压差滑套的打开成功率。

为达到上述目的，本发明提出一种裸眼分段压裂压差滑套，其中，所述裸眼分段压裂压差滑套包括外筒和内滑套，所述外筒和所述内滑套均为竖直设置且上下贯通的筒状体，所述外筒套设所述内滑套外并通过剪切销钉与所述内滑套固定连接，所述内滑套包括由上至下顺序设置的第一连接部、滑行部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部分别与所述外筒的内壁密封配合，所述滑行部的高度大于所述第一连接部的高度，所述滑行部的外径小于所述第一连接部的外径并在所述第一连接部的底端形成有第一台阶，所述滑行部与所述外筒的内壁具有间隔，所述滑行部与所述外筒的内壁围合形成环形的滑行腔，所述外筒的外壁上开设有与所述滑行腔连通的压裂孔，所述内滑套其顶端的端面沿所述内滑套的径向由外向内逐渐向下倾斜设置。

如上所述的裸眼分段压裂压差滑套，其中，所述第二连接部的外径与所述滑行部的外径相同，所述外筒的内壁上设有与所述第二连接部对应配合的第三连接部，所述第三连接部沿所述外筒的径向内凸，所述第三连接部的内壁与所述第二连接部的侧壁密封配合。

如上所述的裸眼分段压裂压差滑套，其中，所述外筒的外壁上开设有与所述滑行腔连通的泄压孔，所述泄压孔位于在所述滑行腔的底端。

如上所述的裸眼分段压裂压差滑套，其中，所述外筒和所述内滑套之间还设置有止推件，所述第一连接部的侧壁上具有沿其周向开设的第一安装槽，所述止推件套设在所述第一安装槽内，所述外筒的内壁上开设有能与所述止推件对应配合的限位槽，所述限位槽沿所述外筒的周向开设，所述限位槽位于所述压裂孔的下方，并且所述限位槽与所述止推件之间的距离与所述滑行腔的高度相同。

如上所述的裸眼分段压裂压差滑套，其中，所述止推件为开口环，所述开口环套设在所述第一安装槽内，且所述开口环的外壁由下至下逐渐扩径。

如上所述的裸眼分段压裂压差滑套，其中，所述第一连接部和所述外筒之间、所述第二连接部和所述外筒之间均设置有一个以上的密封圈。

如上所述的裸眼分段压裂压差滑套，其中，所述第一连接部和所述外筒之间套设有第一密封圈和第二密封圈，所述第一连接部的侧壁上开设有用于安装所述第一密封圈的第一密封圈槽和用于安装所述第二密封圈的第二密封圈槽，所述第一密封圈槽和所述第二密封圈槽均沿所述第一连接部的周向开设，所述第一密封圈槽设置在所述第二密封圈槽的上方且与所述第二密封圈具有间隔，所述第一密封圈槽的宽度大于所述第二密封圈槽的宽度。

如上所述的裸眼分段压裂压差滑套，其中，所述裸眼分段压裂压差滑套还包括上接头和下接头，所述上接头和所述下接头均为竖直设置且上下贯通的筒状体，且所述上接头和所述下接头分别固接在所述外筒的上下两端。

如上所述的裸眼分段压裂压差滑套，其中，所述下接头的顶端套设在所述外筒内并与所述外筒的内壁固定连接，所述下接头的顶端与所述内滑套底端之间的距离与所述滑行腔的高度相同，下滑后的所述内滑套顶抵在所述下接头上。

如上所述的裸眼分段压裂压差滑套，其中，所述外筒和所述上接头之间、所述外筒和所述下接头之间均为螺纹连接，所述外筒和所述上接头之间、所述外筒和所述下接头之间还分别设置有顶丝，所述顶丝贯穿所述外筒的侧壁并插装在所述上接头上或所述下接头上。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：

本发明提出的裸眼分段压裂压差滑套其内滑套其顶端的端面沿内滑套的径向由外向内逐渐向下倾斜设置，以达到更好的传递压力的效果，从而保证能够在压裂施工作业中更容易地打开内滑套，提高裸眼分段压裂压差滑套打开的成功率，使得压裂液能够顺利进入地层，提高压裂施工的作业成功率，保证压裂作业正常进行。

本发明提出的裸眼分段压裂压差滑套其内滑套在结构设计上合理紧凑，使用方便。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明提出的裸眼分段压裂压差滑套的结构示意图；

图2为本发明中外筒的结构示意图；

图3为本发明中内滑套的结构示意图；

图4为图3中C处的局部放大图；

图5为本发明中内滑套的第一连接部的局部放大图(一)；

图6为本发明中内滑套的第一连接部的局部放大图(二)。

附图标记说明：

10、外筒； 11、压裂孔；

12、第三连接部； 13、第二台阶；

14、泄压孔； 15、限位槽；

20、内滑套； 21、第一连接部；

22、滑行部； 23、第二连接部；

24、第一台阶； 25、滑行腔；

26、端面； 27、第一安装槽；

28、第一密封圈槽； 29、第二密封圈槽；

30、剪切销钉； 40、止推件；

50、密封圈； 60、上接头；

70、下接头； 80、顶丝。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

如图1至图6所示，本发明提出的裸眼分段压裂压差滑套包括外筒10和内滑套20，外筒10和内滑套20均为竖直设置且上下贯通的筒状体，外筒10套设内滑套20外并通过剪切销钉30与内滑套20固定连接，内滑套20包括由上至下顺序设置的第一连接部21、滑行部22和第二连接部23，第一连接部21和第二连接部23分别与外筒10的内壁密封配合，滑行部22的高度大于第一连接部21的高度，滑行部22的外径小于第一连接部21的外径并在第一连接部21的底端形成有第一台阶24，滑行部22与外筒10的内壁具有间隔并与外筒10的内壁围合形成环形的滑行腔25，外筒10的外壁上开设有与滑行腔25连通的压裂孔11，内滑套20其顶端的端面26沿内滑套20的径向由外向内逐渐向下倾斜设置。

本发明提出的裸眼分段压裂压差滑套安装在压裂管柱和憋压装置之间，需要打开该裸眼分段压裂压差滑套时，向压裂管柱内注入压裂液，压裂液进入外筒10内并作用在内滑套20顶端的端面26上，使内滑套20受到向下的推力(压力)，当推力达到一定值时，剪切销钉30在推力(压力)的作用下被剪断，内滑套20往下运动，当第一连接部21下行至压裂孔11下部对应位置时，压裂孔11被打开，压裂孔11与地层连接建立压裂通道，压裂液通过压裂孔11进入地层，从而压裂地层。

本发明提出的裸眼分段压裂压差滑套其内滑套20其顶端的端面26沿内滑套20的径向由外向内逐渐向下倾斜设置，以达到更好的传递压力的效果，从而保证能够在压裂施工作业中更容易地打开内滑套20，提高裸眼分段压裂压差滑套打开的成功率，使得压裂液能够顺利进入地层，提高压裂施工的作业成功率，保证压裂作业正常进行。

本发明提出的裸眼分段压裂压差滑套其内滑套20在结构设计上合理紧凑，使用方便。

在本发明一个可选的例子中，端面26的倾斜角度β(端面26与水平面之间的夹角)范围为3度至7度。

在一个可选的例子中，端面26的倾斜角度β为5度。

在本发明一个可选的例子中，外筒10的外壁上开设有多个压裂孔11，多个压裂孔11沿外筒10的周向均匀分布。

在本发明一个可选的例子中，第二连接部23的外径与滑行部22的外径相同，外筒10的内壁上设有与第二连接部23对应配合的第三连接部12，第三连接部12沿外筒10的径向向内凸出并在第三连接部12的顶端形成第二台阶13，第三连接部12的内壁面与第二连接部23的侧壁面密封配合。第一台阶24与第二台阶13之间的距离即为滑行腔25的高度(也是滑行部22的高度)。当剪切销钉30被剪断后，内滑套20向下滑行，当内滑套20上的第一台阶24与外筒10内壁上的第二台阶13相抵时，内滑套20停止下行，防止内滑套20脱落出外筒10，影响后续的施工作业。

在本发明一个可选的例子中，外筒10的外壁上开设有与滑行腔25连通的泄压孔14，泄压孔14位于在滑行腔25的底端，以便于内滑套20下行时，滑行腔25内流体的排出。

在本发明一个可选的例子中，第一连接部21的侧壁上开设有销钉安装槽，外筒10上对应开设有剪切销钉孔，剪切销钉30贯穿对应的剪切销钉孔并插装在销钉安装槽内。

在本发明一个可选的例子中，如图6所示，开设在内滑套20上的销钉安装槽可以不做任何倒角、圆角处理，以防止无法剪断剪切销钉30。

在一个可选的例子中，第一连接部21和外筒10之间设置有多个剪切销钉30，多个剪切销钉30沿外筒10的周向均布。

进一步的，剪切销钉30与压裂孔11交错布置。

在本发明一个可选的例子红，外筒10和内滑套20之间还设置有止推件40，第一连接部21的侧壁上具有沿其周向开设的第一安装槽27，止推件40套设在第一安装槽27内，外筒10的内壁上开设有能与止推件40对应配合的限位槽15，限位槽15沿外筒10的周向开设，限位槽15位于压裂孔11的下方，并且限位槽15与止推件40之间的距离与滑行腔25的高度相同。这样，当内滑套20的第一连接部21下行至第二台阶13处后，止推件40对应落入限位槽15内，对内滑套20进行锁止，防止内滑套20发生上行，保证压裂作业的正常进行。

在本发明一个可选的例子中，止推件40为开口环，开口环套设在第一安装槽27内，且开口环的外壁由下至上逐渐扩径。当开口环位于第一安装槽27内时，开口环处于被外筒10的内壁限位处于缩紧的状态，内滑套20下行时，开口环随内滑套20一同下行，当开口环下行至限位槽15处时，外筒10对开口环的限位作用消失，开口环沿自身的径向扩张并卡合在限位槽15内，实现对内滑套20的锁止。

在本发明另一个可选的例子中，止推件40也可以设计为卡簧，其工作过程及原理与开口环相近，在此不进行赘述。

在本发明一个可选的例子中，如图6所示，开设在内滑套20上的第一安装槽27可不做任何倒角、圆角处理，避免压裂过程中内滑套20复位导致压裂孔11关闭。

在本发明一个可选的例子中，外筒10其位于压裂孔11上方A处的内径大于其位于压裂孔11下方B处的内径，以便有利于内滑套20下行过程中泄压孔14的排液。

在一个可选的例子中，A处的内径大于B处的内径1mm。

在本发明一个可选的例子中，第一连接部21和外筒10之间、第二连接部23和外筒10之间均设置有一个以上的密封圈50，进一步保证第一连接部21和外筒10之间、第二连接部23和外筒10之间的密封配合，具体的，密封圈50可以为O型密封圈。

在本发明一个可选的例子中，第一连接部21和外筒10之间套设有第一密封圈和第二密封圈，第一连接部21的侧壁上开设有与第一密封圈对应配合的第一密封圈槽28和与第二密封圈对应配合的第二密封圈槽29，第一密封圈槽28和第二密封圈槽29均沿所述第一连接部21的周向开设，第一密封圈槽28设置在第二密封圈槽29的上方且与第二密封圈槽29具有间隔，第一密封圈槽28的宽度HI大于第二密封圈槽29的宽度H2。

在一个可选的例子中，第一密封圈槽28的宽度H1为6mm，第二密封圈槽29的宽度H2为4mm，并且，第一密封圈槽28为高压密封圈槽，从而保证内滑套20的第一连接部21与外筒10之间密封性能的可靠性。

在本发明一个可选的例子中，裸眼分段压裂压差滑套还包括上接头60和下接头70，上接头60和下接头70均为竖直设置且上下贯通的筒状体，并且上接头60和下接头70分别固接在外筒10的上下两端。

在本发明一个可选的例子中，下接头70的顶端套设在外筒10内并与外筒10的内壁固定连接，下接头70的顶端与内滑套20底端之间的距离与滑行腔25的高度相同，下滑后的内滑套20顶抵在下接头70上，从而防止内滑套20脱落出外筒10，影响后续的施工作业。

在本发明一个可选的例子中，外筒10和上接头60之间、外筒10和下接头70之间均为螺纹连接，外筒10和上接头60之间、外筒10和下接头70之间还分别设置有顶丝80，顶丝80贯穿外筒10并插装在上接头60上或下接头70上，进一步提高上接头60、下接头70与外筒10之间连接的牢固程度。

在一个可选的例子中，外筒10的上端开设有顶丝槽，顶丝80贯穿对应的顶丝槽并插装在上接头60上，将上接头60与外筒10固定连接在一起；外筒10的下端也开设有顶丝槽，顶丝80贯穿对应的顶丝槽并插装在下接头70上，将下接头70与外筒10固定连接在一起。

在本发明一个可选的例子中，上接头60与外筒10之间也设置有密封圈50，以保证上接头60与外筒10之间的密封连接。

在本发明一个可选的例子中，上接头60的底端与内滑套20的顶端相接。

本发明提出的裸眼分段压裂压差滑套其安装和使用过程如下：

首先，将上接头60的上部固定安装在压裂管柱的最下端，将下接头70下部与憋压装置固定安装在一起，然后向压裂管柱内注入压裂液，压裂液作用在内滑套20的顶端的端面26，使内滑套20受到向下的推力，当压力达到一定值时，剪切销钉30在压力的作用下被剪断，内滑套20往下运动，当第一连接部21下行至压裂孔11下部对应位置时，压裂孔11被打开，压裂液通过压裂孔11进入地层，从而压裂地层。当内滑套20底端与下接头70顶端相抵时，内滑套20停止下行，此时，止推件40卡在限位槽15内，实现内滑套20的锁止，防止内滑套20发生上行。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (10)

1.一种裸眼分段压裂压差滑套，其特征在于，所述裸眼分段压裂压差滑套包括外筒和内滑套，所述外筒和所述内滑套均为竖直设置且上下贯通的筒状体，所述外筒套设所述内滑套外并通过剪切销钉与所述内滑套固定连接，所述内滑套包括由上至下顺序设置的第一连接部、滑行部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部分别与所述外筒的内壁密封配合，所述滑行部的高度大于所述第一连接部的高度，所述滑行部的外径小于所述第一连接部的外径并在所述第一连接部的底端形成有第一台阶，所述滑行部与所述外筒的内壁具有间隔，所述滑行部与所述外筒的内壁围合形成环形的滑行腔，所述外筒的外壁上开设有与所述滑行腔连通的压裂孔，所述内滑套其顶端的端面沿所述内滑套的径向由外向内逐渐向下倾斜设置。

2.如权利要求1所述的裸眼分段压裂压差滑套，其特征在于，所述第二连接部的外径与所述滑行部的外径相同，所述外筒的内壁上设有与所述第二连接部对应配合的第三连接部，所述第三连接部沿所述外筒的径向内凸，所述第三连接部的内壁与所述第二连接部的侧壁密封配合。

3.如权利要求2所述的裸眼分段压裂压差滑套，其特征在于，所述外筒的外壁上开设有与所述滑行腔连通的泄压孔，所述泄压孔位于在所述滑行腔的底端。

4.如权利要求1所述的裸眼分段压裂压差滑套，其特征在于，所述外筒和所述内滑套之间还设置有止推件，所述第一连接部的侧壁上具有沿其周向开设的第一安装槽，所述止推件套设在所述第一安装槽内，所述外筒的内壁上开设有能与所述止推件对应配合的限位槽，所述限位槽沿所述外筒的周向开设，所述限位槽位于所述压裂孔的下方，并且所述限位槽与所述止推件之间的距离与所述滑行腔的高度相同。

5.如权利要求4所述的裸眼分段压裂压差滑套，其特征在于，所述止推件为开口环，所述开口环套设在所述第一安装槽内，且所述开口环的外壁由下至下逐渐扩径。

6.如权利要求1所述的裸眼分段压裂压差滑套，其特征在于，所述第一连接部和所述外筒之间、所述第二连接部和所述外筒之间均设置有一个以上的密封圈。

7.如权利要求6所述的裸眼分段压裂压差滑套，其特征在于，所述第一连接部和所述外筒之间套设有第一密封圈和第二密封圈，所述第一连接部的侧壁上开设有用于安装所述第一密封圈的第一密封圈槽和用于安装所述第二密封圈的第二密封圈槽，所述第一密封圈槽和所述第二密封圈槽均沿所述第一连接部的周向开设，所述第一密封圈槽设置在所述第二密封圈槽的上方且与所述第二密封圈具有间隔，所述第一密封圈槽的宽度大于所述第二密封圈槽的宽度。

8.如权利要求1所述的裸眼分段压裂压差滑套，其特征在于，所述裸眼分段压裂压差滑套还包括上接头和下接头，所述上接头和所述下接头均为竖直设置且上下贯通的筒状体，且所述上接头和所述下接头分别固接在所述外筒的上下两端。

9.如权利要求8所述的裸眼分段压裂压差滑套，其特征在于，所述下接头的顶端套设在所述外筒内并与所述外筒的内壁固定连接，所述下接头的顶端与所述内滑套底端之间的距离与所述滑行腔的高度相同，下滑后的所述内滑套顶抵在所述下接头上。

10.如权利要求8所述的裸眼分段压裂压差滑套，其特征在于，所述外筒和所述上接头之间、所述外筒和所述下接头之间均为螺纹连接，所述外筒和所述上接头之间、所述外筒和所述下接头之间还分别设置有顶丝，所述顶丝贯穿所述外筒的侧壁并插装在所述上接头上或所述下接头上。