CN109488275B - 一种分段压裂滑套开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油机械领域的一种分段压裂装置，特别是一种分段压裂滑套开关装置。包括上接头、上连接套、中心管、上固定套、弹簧、上内滑套、上滑动支座、连杆、滑套开关爪、销钉、下滑动支座、下固定套、下内滑套、下连接套和下接头；所述上接头上端连接油管，上接头下端与上连接套上端螺纹连接，所述上连接套下端与上固定套上端螺纹连接，所述上固定套右端布置上滑动支座。本发明原理是在高压液体作用下通过储存和释放弹簧的弹性势能，实现滑套开关爪径向伸长和收缩，完成压裂滑套的打开和关闭。有益效果：本发明结构简单，操作便捷，工作稳定可靠，有效满足水平井多级滑套裸眼分段压裂多种工况的现场需求，实现储层的充分压裂开发。

Description

一种分段压裂滑套开关装置

技术领域

本发明涉及石油机械领域的一种分段压裂装置，特别是一种分段压裂滑套开关装置。

背景技术

水平井多级滑套裸眼分段压裂技术常采用预置管柱施工、一次下入、连续投球作业的方式完井，广泛应用于页岩气和低渗透产层的定向井、水平井的压裂改造。然而，随着该技术的推广应用，其后续储层改造困难的弊端也暴露出来，由于缺乏分段压裂滑套开关专用装置，当油气井产层出水时，地层水容易通过滑套进入井筒，干扰压裂作业；另外针对压裂不充分的层段，无法通过滑套的开关实现二次压裂。故需要设计一种分段压裂滑套开关装置，实现分段压裂滑套的开关工作，进而完成出水油气井产层的堵水作业，或者完成压裂不充分储层的二次压裂作业，满足水平井多级滑套裸眼分段压裂多种工况的现场需求，实现储层的充分压裂开发。

发明内容

本发明旨在克服现有技术和装备存在的上述缺陷，本发明提出一种分段压裂滑套开关装置，可以避免地层水通过滑套进入井筒，干扰压裂作业，从而提高压裂效率；还可以在地层压裂不充分时，选择性关闭分层压裂滑套，对储层进行二次压裂，从而提高压裂效果。其采用的技术方案如下：

一种分段压裂滑套开关装置，包括上接头、上连接套、中心管、上固定套、弹簧、上内滑套、上滑动支座、连杆、滑套开关爪、销钉、下滑动支座、下固定套、下内滑套、下连接套和下接头，所述上接头上端连接油管，上接头下端与上连接套上端螺纹连接，所述上连接套下端与上固定套上端螺纹连接，所述上固定套右端布置上滑动支座，所述中心管上、下两端分别沿圆周方向等距布置有四个大小相同的液体通道，中心管上端与上接头螺纹连接，下端与下接头螺纹连接，所述中心管与上连接套、上固定套之间形成的环形空间内布置上内滑套，所述上内滑套与上连接套、上固定套形成的环形空间内布置弹簧，所述上内滑套下端与上固定套同轴配合，所述上内滑套与上滑动支座螺纹连接；所述中心管与下固定套、下连接套之间形成的环形空间内布置下内滑套，所述下内滑套与下固定套、下连接套之间形成的环形空间内布置弹簧，所述下内滑套上端与下固定套同轴配合，所述下内滑套与下滑动支座螺纹连接，所述上滑动支座内部沿圆周方向等距布置有四个上固定槽，所述上滑动支座通过四个上销轴将四个连杆的小端分别安装在四个上固定槽内，所述下滑动支座内部沿圆周方向等距布置有四个下固定槽，所述下滑动支座通过四个下销轴将四个滑套开关爪的小端分别安装在四个下固定槽内，四个连杆的大端与四个滑套开关爪的大端分别通过四个销钉同轴固定，伴随上内滑套和下内滑套分别带动上滑动支座和下滑动支座在中心管上同时往复移动，驱动连杆带动滑套开关爪径向伸长和收缩，完成滑套的打开和关闭，所述下滑动支座右端布置下固定套，所述下固定套下端与下连接套螺纹连接，所述下连接套下端与下接头上端螺纹连接，所述下接头下端连接油管。

优选的，当需要开启压裂滑套时，向油管内注入高压液体，液体通过中心管上的液体通道分别进入中心管与上连接套、下连接套内部环形腔，在液体压力的作用下同时推动上内滑套下移和下内滑套上移，进而压缩弹簧储存弹性势能，通过上滑动支座和下滑动支座带动四个滑套开关爪伸长，进而与滑套内部结构配合，完成压裂滑套的打开动作；当需要关闭压裂滑套时，停止注入高压液体，上内滑套和下内滑套在弹簧的弹性力作用下恢复至初始位置，四个滑套开关爪收缩至初始位置，然后将分段压裂滑套开关装置跟随油管起出井下。

优选的，所述上滑动支座和下滑动支座的结构尺寸相同，所述上滑动支座绕其回转轴线均匀设有四个上固定槽，且通过四个上销轴将四个连杆活动安装在四个上固定槽内，所述连杆与上销轴之间的连接方式为转动连接；所述下滑动支座绕其回转轴线均匀设有四个下固定槽，且通过四个下销轴将四个滑套开关爪活动安装在四个下固定槽内，所述滑套开关爪与下销轴之间的连接方式为转动连接。

优选的，所述连杆与滑套开关爪之间的连接方式为转动连接，所述滑套开关爪的卡爪设在大端，所述卡爪与滑套内部结构配合。

本发明具有如下优点：

(1)在压裂作业过程中当油气井产层出水时，可关闭出水层位的压裂滑套，避免地层水通过滑套进入井筒，干扰压裂作业，从而提高压裂效率。

(2)当地层压裂不充分时，可选择性关闭分层压裂滑套，对储层进行二次压裂，从而提高压裂效果。

(3)该分段压裂滑套开关装置结构简单，操作便捷，工作稳定可靠，有效满足水平井多级滑套裸眼分段压裂多种工况的现场需求，实现储层的充分压裂开发。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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1：一种分段压裂滑套开关装置的整体结构图；

图2：一种分段压裂滑套开关装置的局部结构图。

符号说明：

1、上接头；2、上连接套；3、中心管；4、上固定套；5、弹簧；6、上内滑套；7、上滑动支座；8、连杆；9、滑套开关爪；10、销钉；11、下滑动支座；12、下固定套；13、下内滑套；14、下连接套；15、下接头；7.1、上销轴；7.2上固定槽；11.1、下销轴；11.2下固定槽。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：

如图1-2所示，本发明设计的一种分段压裂滑套开关装置，包括上接头1、上连接套2、中心管3、上固定套4、弹簧5、上内滑套6、上滑动支座7、连杆8、滑套开关爪9、销钉10、下滑动支座11、下固定套12、下内滑套13、下连接套14和下接头15，所述上接头1上端连接油管，上接头1下端与上连接套2上端螺纹连接，所述上连接套2下端与上固定套4上端螺纹连接，所述上固定套4右端布置上滑动支座7，所述中心管3上、下两端分别沿圆周方向等距布置有四个大小相同的液体通道，中心管3上端与上接头1螺纹连接，下端与下接头15螺纹连接，所述中心管与上连接套2、上固定套4之间形成的环形空间内布置上内滑套6，所述上内滑套6与上连接套2、上固定套4形成的环形空间内布置弹簧5，所述上内滑套6下端与上固定套4同轴配合，所述上内滑套6与上滑动支座7螺纹连接；所述中心管与下固定套12、下连接套14之间形成的环形空间内布置下内滑套13，所述下内滑套13与下固定套12、下连接套14之间形成的环形空间内布置弹簧5，所述下内滑套13上端与下固定套12同轴配合，所述下内滑套13与下滑动支座11螺纹连接，所述上滑动支座7内部沿圆周方向等距布置有四个上固定槽7.2，所述上滑动支座7通过四个上销轴7.1将四个连杆8的小端分别安装在四个上固定槽7.2内，所述下滑动支座11内部沿圆周方向等距布置有四个下固定槽11.2，所述下滑动支座11通过四个下销轴11.1将四个滑套开关爪9的小端分别安装在四个下固定槽11.2内，四个连杆8的大端与四个滑套开关爪9的大端分别通过四个销钉10同轴固定，伴随上内滑套6和下内滑套13分别带动上滑动支座7和下滑动支座11在中心管3上同时往复移动，驱动连杆8带动滑套开关爪9径向伸长和收缩，完成滑套的打开和关闭，所述下滑动支座11右端布置下固定套12，所述下固定套12下端与下连接套14螺纹连接，所述下连接套14下端与下接头15上端螺纹连接，所述下接头15下端连接油管。

当需要开启压裂滑套时，向油管内注入高压液体，液体通过中心管3上的液体通道分别进入中心管3与上连接套2、下连接套14内部环形腔，在液体压力的作用下同时推动上内滑套6下移和下内滑套13上移，进而压缩弹簧5储存弹性势能，通过上滑动支座7和下滑动支座11带动四个滑套开关爪9伸长，进而与滑套内部结构配合，完成压裂滑套的打开动作；当需要关闭压裂滑套时，停止注入高压液体，上内滑套6和下内滑套13在弹簧5的弹性力作用下恢复至初始位置，四个滑套开关爪9收缩至初始位置，然后将分段压裂滑套开关装置跟随油管起出井下。

所述上滑动支座7和下滑动支座11的结构尺寸相同，所述上滑动支座7绕其回转轴线均匀设有四个上固定槽7.2(图中未视出)，且通过四个上销轴7.1(图中未视出)将四个连杆8活动安装在四个上固定槽7.2内，所述连杆8与上销轴7.1之间的连接方式为转动连接；所述下滑动支座11绕其回转轴线均匀设有四个下固定槽11.2，且通过四个下销轴11.1将四个滑套开关爪9活动安装在四个下固定槽11.2内，所述滑套开关爪9与下销轴11.1之间的连接方式为转动连接。

所述连杆8与滑套开关爪9之间的连接方式为转动连接，所述滑套开关爪9的卡爪设在大端，所述卡爪与滑套内部结构配合。

本发明在高压环境下工作，在高压液体作用下通过储存和释放弹簧5的弹性势能，实现滑套开关爪9径向伸长和收缩，实现压裂滑套的打开和关闭，实现堵水作业以及储层的重复性改造，实现储层的充分压裂开发。

工作时，根据压裂滑套的具体位置分布，通过油管下放压裂滑套开关装置到指定位置。当需要开启压裂滑套时，向油管内注入高压液体，液体通过中心管3上的液体通道分别进入中心管3与上连接套2、下连接套14内部环形腔，在液体压力的作用下同时推动上内滑套6下移和下内滑套13上移，进而压缩弹簧5储存弹性势能，通过上滑动支座7和下滑动支座11带动四个滑套开关爪9伸长，进而与滑套内部结构配合，完成压裂滑套的打开动作；当需要关闭压裂滑套时，停止注入高压液体，上内滑套6和下内滑套13在弹簧5的弹性力作用下恢复至初始位置，四个滑套开关爪9收缩至初始位置，然后将分段压裂滑套开关装置跟随油管起出井下。

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 (3)

1.一种分段压裂滑套开关装置，其特征在于：包括上接头、上连接套、中心管、上固定套、弹簧、上内滑套、上滑动支座、连杆、滑套开关爪、销钉、下滑动支座、下固定套、下内滑套、下连接套和下接头，所述上接头上端连接油管，上接头下端与上连接套上端螺纹连接，所述上连接套下端与上固定套上端螺纹连接，所述上固定套下端布置上滑动支座，所述中心管上、下两端分别沿圆周方向等距布置有四个大小相同的液体通道，中心管上端与上接头螺纹连接，下端与下接头螺纹连接，所述中心管与上连接套、上固定套之间形成的环形空间内布置上内滑套，所述上内滑套与上连接套、上固定套形成的环形空间内布置弹簧，所述上内滑套下端与上固定套同轴配合，所述上内滑套与上滑动支座螺纹连接，所述中心管与下固定套、下连接套之间形成的环形空间内布置下内滑套，所述下内滑套与下固定套、下连接套之间形成的环形空间内布置弹簧，所述下内滑套上端与下固定套同轴配合，所述下内滑套与下滑动支座螺纹连接，所述上滑动支座内部沿圆周方向等距布置有四个上固定槽，所述上滑动支座通过四个上销轴将四个连杆的小端分别安装在四个上固定槽内，所述下滑动支座内部沿圆周方向等距布置有四个下固定槽，所述下滑动支座通过四个下销轴将四个滑套开关爪的小端分别安装在四个下固定槽内，四个连杆的大端与四个滑套开关爪的大端分别通过四个销钉同轴固定，伴随上内滑套和下内滑套分别带动上滑动支座和下滑动支座在中心管上同时往复移动，驱动连杆带动滑套开关爪径向伸长和收缩，完成滑套的打开和关闭，所述下滑动支座下端布置下固定套，所述下固定套下端与下连接套螺纹连接，所述下连接套下端与下接头上端螺纹连接，所述下接头下端连接油管，当需要开启压裂滑套时，向油管内注入高压液体，液体通过中心管上的液体通道分别进入中心管与上连接套、下连接套内部环形腔，在液体压力的作用下同时推动上内滑套下移和下内滑套上移，进而压缩弹簧储存弹性势能，通过上滑动支座和下滑动支座带动四个滑套开关爪伸长，进而与滑套内部结构配合，完成压裂滑套的打开动作，当需要关闭压裂滑套时，停止注入高压液体，上内滑套和下内滑套在弹簧的弹性力作用下恢复至初始位置，四个滑套开关爪收缩至初始位置，然后将分段压裂滑套开关装置跟随油管起出井下。

2.根据权利要求1所述的一种分段压裂滑套开关装置，其特征在于：所述上滑动支座和下滑动支座的结构尺寸相同，所述连杆与上销轴之间的连接方式为转动连接，所述滑套开关爪与下销轴之间的连接方式为转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种分段压裂滑套开关装置，其特征在于：所述连杆与滑套开关爪之间的连接方式为转动连接，所述滑套开关爪的卡爪设在大端，所述卡爪与滑套内部结构配合。

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