CN109138917B - 一种坐封滑套和包含其的压裂管柱 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种坐封滑套和包含其的压裂管柱，该坐封滑套包括外筒，在外筒的壁上间隔式构造有处在上端的压裂孔和处在下端的外循环孔；设置在外筒的内腔中的内筒；设置在外筒的内腔中并抵接式位于内筒的下端的循环锁定筒，在循环锁定筒的壁上构造有内循环孔，在内循环孔的下侧构造有用于封堵循环锁定筒的内腔的隔板，其中，在初始状态下，内筒封堵压裂孔，并且外循环孔与内循环孔相连通，而在压力作用下，内筒带动循环锁定筒下移以露出压裂孔并使得外循环孔与内循环孔相阻断，该坐封滑套能实现压裂管柱的循环洗井操作。

Description

一种坐封滑套和包含其的压裂管柱

技术领域

本发明涉及油气井下工具技术领域，具体涉及一种坐封滑套和包含其的压裂管柱。

背景技术

多级坐封滑套分段压裂技术是近年来油气井工程技术领域发展迅速的一项新兴的完井技术，作为非常规油气资源开采的一种重要手段，主要应用于页岩气和低渗透油产层的定向井、水平井的压裂增产改造。

通常，在压裂改造施工前，需要对井筒进行循环洗井和坐封封隔器的作业。而常规压裂技术是在压裂管柱最下端设置一个投球式坐封球座，通过坐封球座的通孔完成循环洗井作业。这种管柱结构复杂，尤其是在洗井完成后，还需要下入球封堵洗井通道，从而循环洗井操作复杂。

因此，需要一种坐封滑套和包含其的压裂管柱以能方便地进行循环洗井。

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，本发明提出了一种坐封滑套和包含其的压裂管柱。利用该坐封滑套能方便地对压裂管柱进行正、反循环洗井。

根据本发明的一方面，提出了一种坐封滑套，包括：

外筒，在外筒的壁上间隔式构造有处在上端的压裂孔和处在下端的外循环孔，

设置在外筒的内腔中的内筒，

设置在外筒的内腔中并抵接式位于内筒的下端的循环锁定筒，在循环锁定筒的壁上构造有内循环孔，在内循环孔的下侧构造有用于封堵循环锁定筒的内腔的隔板，

其中，在初始状态下，内筒封堵压裂孔，并且外循环孔与内循环孔相连通，而在压力作用下，内筒带动循环锁定筒下移以露出压裂孔并使得外循环孔与内循环孔相阻断。

在一个实施例中，在循环锁定筒的外壁上构造有第一台阶面以使得上端的直径大于下端的直径，在外筒的内壁上构造有与第一台阶面相对的第二台阶面以使得外筒的上端内腔直径大于下端内腔直径，其中，外循环孔位于第二台阶面的上侧。

在一个实施例中，在内循环孔的两端分别设置位于外筒和循环锁定筒之间的第一密封圈。

在一个实施例中，在所述循环锁定筒和所述外筒之间构造有防退组件。

在一个实施例中，防退组件包括：

棘齿，棘齿构造在循环锁定筒的外壁上，

棘齿环，棘齿环构造在外筒和固定连接在外筒下端的下接头之间。

在一个实施例中，在循环锁定筒的下端固定设置剪切环，剪切环通过剪切销钉与下接头固定连接。

在一个实施例中，在内筒的下端构造有球座。

在一个实施例中，在内筒的外壁上嵌设有弹性锁定片，在外筒的内壁上轴向间隔式设置关闭锁定槽和开启锁定槽。

在一个实施例中，在内筒的内壁上构造有用于移动内筒的定位槽。

根据本发明的另一方面，提出一种压裂管柱，包括设置在末端的上述的坐封滑套。

与现有技术相比，本发明的优点在于，在坐封滑套上设置能够彼此相连通的外循环孔和内循环孔以方便地进行洗井操作，避免了在管柱的下端再设置球座等部件。同时，内筒下移过程中，能阻断外循环孔和内循环孔的连通，方便地关闭了循环洗井功能，有助于后期进行压力操作。

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一个实施例的初始状态下的坐封滑套；

图2显示了根据本发明的一个实施例的开启状态下的坐封滑套；

图3显示了根据本发明的一个实施例的关闭状态下的坐封滑套；

图4显示了根据本发明的一个实施例的压裂管柱；

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绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1显示了根据本发明的坐封滑套100。如图1所示，该坐封滑套100包括外筒3、内筒4和循环锁定筒6。其中，在外筒3的壁上构造有压裂孔12和外循环孔17。压裂孔12和外循环孔17间隔式设置。并且，压裂孔12处在外筒3的上端，以用于向地层中输送压裂液。而外循环孔17处于外筒3的下端，用于循环洗井。内筒4设置在外筒3的内腔中，用于封堵或打开压裂孔12。循环锁定筒6也设置在外筒3的内腔中，且其上端面与内筒4的下端面抵接。在循环锁定筒6的壁上构造有内循环孔18。在内循环孔18的下侧的循环锁定筒6中构造有隔板20，以封堵循环锁定筒6的内腔。在初始状态下，内筒4封堵压裂孔12，并且外循环孔17与内循环孔18相连通。此时，可以进行循环洗井操作。而在压力作用下，内筒4带动循环锁定筒6下移，以露出压裂孔12并使得外循环孔17与内循环孔18相阻断。此时，关闭了外循环孔17与内循环孔18与坐封滑套100外部的连通，以备进行后续压裂等操作。

在一个实施例中，在循环锁定筒6的外壁上构造有第一台阶面21，以使得循环锁定筒6的上端外壁的直径大于下端外壁的直径。在外筒3的内壁上构造有第二台阶面22，以使得外筒3的上端内腔直径大于下端内腔直径。第二台阶面22与第一台阶面21相对式分布。从而，在循环锁定筒6被内筒4推动而下移的过程中，第一台阶面21下移并与第二台阶面22配合，从而起到为循环锁定筒6限位的目的。这种设计结构简单，能方便地轴向限定循环锁定筒6的位置。

在内循环孔18的两端分别设置第一密封圈7。在循环锁定筒6下移后，内循环孔18越过第二台阶面22，并与外筒3的壁相对。此时，第一密封圈7位于外筒3和循环锁定筒6之间，以密封内循环孔18，截断循环锁定筒6的内腔与坐封滑套100的外界的连通。

在内筒4上还设置有第二密封圈2，以在内筒4关闭压裂孔12的状态下，第二密封圈2位于内筒4和外筒3之间的压裂孔12的两侧，用于实现压裂孔12的密封。

在一个实施例中，坐封滑套100还包括防退组件。在一个具体的实施例中，防退组件包括棘齿19和棘齿环9。其中，棘齿19构造在循环锁定筒6的外壁上。而棘齿环9轴向卡接在下接头8和外筒3之间，其中，下接头8固定设置在外筒3的下端。在循环锁定筒6下移过程中，棘齿19与棘齿环9配合锁紧，从而防止循环锁定筒6回退，由此关闭外循环孔17与内循环孔18之间的连通。通过设置防退组件能防止循环锁定筒6回退，保证外循环孔17与内循环孔18之间的不连通，保证压裂操作的安全。

在一个实施例中，在循环锁定筒6的下端固定设置剪切环11。剪切环11通过剪切销钉10与下接头8固定连接。在初始状态下，通过剪切销钉10限定了循环锁定筒6的位置，同时也限定了内筒4的位置。在内筒4受力向下移动过程中，循环锁定筒6受力，剪切销钉10被剪断，以使得循环锁定筒6和内筒4下移。这种设置简单，易于实现。

在外套3的上端还构造有上接头1，用于与其它部件连接。

在一个实施例中，在内筒4的下端构造有球座16。在施工过程中，球23从井口投下，坐封在球座16上，以封堵内筒4的内腔。通过注入压力液的方式，向内筒4的内腔中泵送压力液。在内筒4的内腔中形成憋压，当压力到达一定压力的时候，内筒4推动循环锁定筒6向下，从而剪切销钉10被剪断，以使得循环锁定筒6和内筒4下移，从而一方面关闭外循环孔17与内循环孔18之间的连通，另一方面打开压裂孔12，以备后续操作，如图2所示。球座16直接构造在内筒4上避免了单独构造球座16，简化了结构。球23由可溶材料制成，以在完成憋压操作后，溶于内筒4中的完井液，从而实现全通径。优选地，球23可以由镁铝合金制成。

在一个实施例中，在内筒4的外壁上嵌设有弹性锁定片5。同时，在外筒3的内壁上设置关闭锁定槽14和开启锁定槽15。关闭锁定槽14和开启锁定槽15在轴向上间隔式设置。在初始位置或者内筒4封堵压裂孔12的时候，弹性锁定片5嵌入到关闭锁定槽14中，以起到限定内筒4的作用。在内筒4受到向下的压力的时候，弹性锁定片5由关闭锁定槽14内径向收缩，并跟随内筒4下移，当到达开启锁定槽15的位置处，弹性锁定片5在自身弹力的作用下，嵌入到开启锁定槽15中，同样起到限定内筒4的作用。尤其是，在循环锁定筒6下移锁定后，而内筒4需要反复关闭和开启的过程中，弹性锁定片5可以分别嵌入到关闭锁定槽14或开启锁定槽15中，以限定内筒4。

在一个优选地实施例中，关闭锁定槽14和开启锁定槽15均构造为轴向截面为梯形的槽。关闭锁定槽14的梯形截面的上边线的倾斜角度（上边线与轴向之间的夹角）为15-30度，例如，为20度。而关闭锁定槽14的梯形截面的下边线的倾斜角度（下边线与轴向之间的夹角）为60-80度，例如，为70度。开启锁定槽15梯形截面的上边线的倾斜角度（上边线与轴向之间的夹角）为60-80度，例如，为70度。而开启锁定槽15的梯形截面的下边线的倾斜角度（下边线与轴向之间的夹角）为15-30度，例如，为20度。同时，弹性锁定片5包括片状的弓形本体51和由本体51向外径向凸出体52。在轴向截面上，径向凸出体52为梯形，且其上边线与轴向的夹角为45-65度，且其下边线与轴向的夹角为45-65度。本体51外弓式过盈嵌在内筒4的外壁上。在周向上，可以设置多个（例如，4个）间隔的弹性锁定片5。当然，关闭锁定槽14和开启锁定槽15与弹性锁定片5的位置和数量匹配。通过上述设置，能方便地实现内筒4在外筒3上的定位。

在一个实施例中，在内筒4的内壁上构造有用于移动内筒4的定位槽13。通过这种设置，可以实现内筒4的反复关闭和开启。具体地，当需要关闭内筒4的时候，可以通过连续油管下入关闭工具，该关闭工具能与定位槽13配合并锁定。在上提连续油管的过程中，弹性锁定片5径向收缩，并跟随内筒4向上移动。直至，内筒4移动到位并密封压裂孔12。此时，弹性锁定片5在自身弹力作用下，进入到关闭锁定槽14中，内筒4完成关闭操作，如图3所示。反之，在循环锁定筒6向下移动并被锁定后，当需要开启内筒4的时候，可以通过连续油管下入开启工具，该开启工具能与定位槽13配合并锁定。在下压连续油管的过程中，弹性锁定片5径向收缩，并跟随内筒4向下移动。直至，内筒4移动到位开启压裂孔12。此时，弹性锁定片5在自身弹力作用下，进入到开启锁定槽15中，内筒4完成开启操作。

根据本发明还涉及压裂管柱50。如图4所示，压裂管柱50包括循环滑套101、封隔器102、开关滑套103和坐封滑套100。其中，循环滑套101位于最上端，而坐封滑套100位于压裂管柱50的末端。并且，在各开关滑套103的两端均设置有封隔器102。

下面通过图1到4详细描述压裂管柱50的工作过程。

首先，将压裂管柱50下入到位。此时，内循环孔18和外循环孔17处于与外界连通的状态，可以通过坐封滑套100上内循环孔18和外循环孔17进行正反洗井操作。

接着，在洗井操作完成后，向压裂管柱50的内腔投入球23。球23作用在内筒3的球座16上，以封堵内循环通道。

然后，向压裂管柱50内继续泵送压力液。待到达一定压力值的时候，压裂管柱50的封隔器102坐封，以实现分隔所有层位。

最后，提高压裂管柱50内的压力，使得坐封滑套100内的内筒4带动循环锁定筒6下移，以封阻内循环孔18和外循环孔17之间的连通。同时，坐封滑套100内的压裂孔12被打开，则可以进行第一段压裂操作。在后续中，可以通过操作开关滑套103等对其它段进行压裂。

如果需要针对勘探井进行完井试气等操作，可以关闭或开启坐封滑套100内的内筒4而封闭或打开压裂孔12，以进行不同层位的单独测试。

本申请中，方位用语“上”、“下”与坐封滑套100的实际工作方位为参照。

以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种坐封滑套，其特征在于，包括：

外筒，在所述外筒的壁上间隔式构造有处在上端的压裂孔和处在下端的外循环孔，

设置在所述外筒的内腔中的内筒，

设置在所述外筒的内腔中并抵接式位于所述内筒的下端的循环锁定筒，在所述循环锁定筒的壁上构造有内循环孔，在所述内循环孔的下侧构造有用于封堵所述循环锁定筒的内腔的隔板，

其中，在初始状态下，所述内筒封堵所述压裂孔，并且所述外循环孔与所述内循环孔相连通，而在压力作用下，所述内筒带动所述循环锁定筒下移以露出所述压裂孔并使得所述外循环孔与所述内循环孔相阻断。

2.根据权利要求1所述的坐封滑套，其特征在于，在所述循环锁定筒的外壁上构造有第一台阶面以使得上端的直径大于下端的直径，在所述外筒的内壁上构造有与所述第一台阶面相对的第二台阶面以使得所述外筒的上端内腔直径大于下端内腔直径，其中，所述外循环孔位于所述第二台阶面的上侧。

3.根据权利要求2所述的坐封滑套，其特征在于，在所述内循环孔的两端分别设置位于所述外筒和所述循环锁定筒之间的第一密封圈。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的坐封滑套，其特征在于，在所述循环锁定筒和所述外筒之间构造有防退组件。

5.根据权利要求4所述的坐封滑套，其特征在于，所述防退组件包括：

棘齿，所述棘齿构造在循环锁定筒的外壁上，

棘齿环，所述棘齿环构造在所述外筒和固定连接在所述外筒下端的下接头之间。

6.根据权利要求5所述的坐封滑套，其特征在于，在所述循环锁定筒的下端固定设置剪切环，所述剪切环通过剪切销钉与所述下接头固定连接。

7.根据权利要求1到3中任一项所述的坐封滑套，其特征在于，在所述内筒的下端构造有球座。

8.根据权利要求1到3中任一项所述的坐封滑套，其特征在于，在所述内筒的外壁上嵌设有弹性锁定片，在所述外筒的内壁上轴向间隔式设置关闭锁定槽和开启锁定槽。

9.根据权利要求1到3中任一项所述的坐封滑套，其特征在于，在所述内筒的内壁上构造有用于移动所述内筒的定位槽。

10.一种压裂管柱，其特征在于，包括设置在末端的根据权利要求1到9中任一项所述的坐封滑套。

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