CN110043237A - 投堵式滑套喷砂器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造涉及一种投堵式滑套喷砂器，在本体的内腔通过上剪钉同轴密封连接大滑套；在本体上设有喷砂孔，并设置在密封圈之间；在大滑套的尾端外圆周设有锁定部，在本体的末端设有锁定体，大滑套向下滑动，锁定部与锁定体卡接锁定；在大滑套的内圆周设有环形卡槽；在大滑套内投入投堵器，投堵器的密封圈与大滑套内圆周密封接触；在投堵器中部设有扩径装置，扩径装置与大滑套的环形卡槽配合；投堵器的上方的限位凸台限位在大滑套的顶部。该喷砂器采用封堵器取代原始的钢球作为封堵工具，其控制方法使封堵器完全密封锁死在滑套内，从而地层液体无法从油管内返排，油管内始终保持压力，确保岩石粉末及压裂支撑剂不会对管柱造成砂堵或砂埋的影响。
Description
技术领域
本发明创造涉及一种投堵式滑套喷砂器及其控制方法，属于油气井水力压裂主要工具之一，用于油气井多级分级压裂施工。
背景技术
目前市场上多级喷砂器的开启方式为投入相应钢球打落滑套开启。喷砂器开启后，钢球带动滑套下行至滑套密封器内，封堵已施工层段。
目前投球开启滑套技术比较成熟，采用投球开启方式施工完成后，必须先进行油管放喷，在放喷过程中，地层中的岩石粉末及压裂支撑剂会随返排液体的排出而排出，造成管柱砂堵或砂埋，导致管柱起钻遇阻。同时，油、套管不定向放喷时、或油管起钻过程中，井内液体受地层压力波动影响，避免不了会产生液体喷放，对井场地面造成液体污染，不利于环保施工的推进。
发明内容
本发明创造要解决的技术问题是提供一种投堵式滑套喷砂器及其控制方法，该喷砂器采用封堵器取代原始的钢球作为封堵工具，其控制方法使封堵器完全密封锁死在滑套内，从而地层液体无法从油管内返排，油管内始终保持压力，确保岩石粉末及压裂支撑剂不会对管柱造成砂堵或砂埋的影响。
为解决以上问题，本发明创造的具体技术方案如下：一种投堵式滑套喷砂器，在本体的内腔通过上剪钉同轴密封连接大滑套；在大滑套的上下分别设有密封圈，在本体上设有喷砂孔，喷砂孔位于大滑套的上下设置的密封圈之间；在大滑套的尾端外圆周设有锁定部，在本体的末端设有锁定体，大滑套向下滑动，锁定部与锁定体卡接锁定；在大滑套的内圆周设有环形卡槽；在大滑套内投入下端具有圆弧导向面的投堵器，投堵器下部的密封槽内设有密封圈，密封圈与大滑套内圆周密封接触；在投堵器中部设有扩径装置，扩径装置与大滑套的环形卡槽配合；在投堵器的上方设有限位凸台，限位凸台限位在大滑套的顶部。
所述的扩径装置位于投堵器中部的环形凹槽内，在凹槽内依次设有橡胶扶正环和弹簧卡，橡胶扶正环与弹簧卡硫化后包含投堵器环形凹槽的4/5外圆。
所述的大滑套的顶部设有大耐磨顶环，大耐磨顶环与限位凸台接触限位。
所述的大滑套尾端的锁定部为大滑套尾端外圆周设置的锁定卡槽；本体末端的锁定体结构为在本体尾部内圆周通过下剪钉同轴连接小滑套，在小滑套外圆周设有两道密封圈与本体密封连接，在本体下部设有卡簧槽，卡簧槽内设有锁定卡簧，锁定卡簧位于小滑套的两道密封圈之间，小滑套下滑时，锁定卡簧锁定在锁定卡槽内；在本体末端设有缩径台，下滑后的小滑套底面与缩径台接触限位。
所述的小滑套的顶部设有小耐磨顶环，小耐磨顶环下滑时与大滑套底部接触。
所述的本体由四部分管体螺纹连接组成，分别为上接头、上管体、下管体和下接头；其中上接头顶部设置内螺纹，下端通过内螺纹与上管体螺纹密封连接；上管体的下端通过外螺纹与下管体上端的内螺纹密封连接；下管体下端内螺纹与下接头的上端外螺纹密封连接。
所述的上管体顶部通过密封垫设置耐磨喷嘴，耐磨喷嘴与上接头设置的喷砂孔位置对应。
所述的上接头下端和下管体的下端分别设有螺纹防转销钉。
一种投堵式滑套喷砂器的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将组合好的喷砂器置入油管内，从入口处投入投堵器，投堵器在导向面的引导向，前端进入大滑套的内部；
2）向油管内加压，投堵器在外力作用下，在大耐磨顶环内径的导向作用下，扩径装置被压缩，并继续向下运行；当遇到环形卡槽时，扩径装置直径扩大，从而将投堵器限定在环形卡槽中，同时投堵器的限位凸台限位在大耐磨顶环端面上；
3）继续增加油管内压力，上剪钉被剪断，大滑套承载投堵器下滑，喷砂孔外露，喷砂器开启；
4）当大滑套下行至小滑套顶部端面时，对小滑套施加压力，下剪钉被剪断，小滑套也跟随大滑套下滑，当卡簧外露并在锁定卡槽内释放后，大滑套被锁定，同时小滑套被缩径台限位。
该投堵式滑套喷砂器采用了投堵器作为封堵件，替代原始的钢球封堵，使其定位在大滑套上，同时大滑套滑移下降后也通过锁定体锁定，封堵已施工层段，并完全密封，地层返排液体无法从油管内返排，油管内始终保持压力，确保岩石粉末及压裂支撑剂不会对管柱造成砂堵或砂埋的影响，施工完成后，配合井口带压装置起钻。在喷砂器起钻至井口位置时，由于油管受投堵器封堵，油管无液体流出，此时采用套管放喷清空井内压力，确保液体统一回收或带压操作，均有利于环保施工。
附图说明
图1为投堵式滑套喷砂器的起始状态结构图。
图2为投堵式滑套喷砂器的起始状态结构图。
图3为图1的Ⅰ处局部放大图（无投堵器）。
图4为图1的Ⅱ处局部放大图。
图5为图投堵器的结构示意图。
图6为图5的A-A剖视图。
具体实施方式
如图1和图6所示，一种投堵式滑套喷砂器，为保证大滑套2和小滑套22与剪钉17的定位，本体1由四部分管体螺纹连接组成，分别为上接头1.1、上管体1.2、下管体1.3和下接头1.4；其中上接头1.1顶部设置内螺纹，下端通过内螺纹与上管体1.2螺纹密封连接；上管体1.2的下端通过外螺纹与下管体1.3上端的内螺纹密封连接；下管体1.3下端内螺纹与下接头1.4的上端外螺纹密封连接。为保证螺纹连接的处不发生相对旋转，在上接头1.1下端和下管体1.3的下端分别设有螺纹防转销钉17。
在本体1的内腔通过上剪钉7同轴密封连接大滑套2；在大滑套2的上下分别设有密封圈，在本体1上设有喷砂孔11，喷砂孔11位于大滑套2的上下设置的密封圈之间，由于喷砂孔11贯穿上接头1.1和上管体1.2，为保证密封性能，在上管体1.2顶部通过密封垫6设置耐磨喷嘴3，耐磨喷嘴3与上接头1.1设置的喷砂孔11位置对应；
在大滑套2的内圆周设有环形卡槽9；在大滑套2内投入下端具有圆弧导向面37的投堵器30，投堵器30下部的密封槽内设有密封圈，密封圈与大滑套2内圆周密封接触；在投堵器30中部设有扩径装置，扩径装置位于投堵器30中部的环形凹槽内，在凹槽内依次设有橡胶扶正环35和弹簧卡34，橡胶扶正环35与弹簧卡34硫化后形成扩径装置，并包含投堵器30环形凹槽的4/5外圆处；扩径装置与大滑套2的环形卡槽9配合；在投堵器30的上方设有限位凸台31，限位凸台31限位在大滑套2顶部的大耐磨顶环5，大耐磨顶环5与限位凸台31接触限位，从而实现双向定位。
在大滑套2的尾端外圆周设置的锁定卡槽8作为锁定部，在本体1尾部，即下接头1.4内圆周通过下剪钉29同轴连接小滑套22，在小滑套22外圆周设有两道密封圈与本体1密封连接，在下接头1.4下部设有卡簧槽，卡簧槽内设有锁定卡簧25，锁定卡簧25即为锁定体结构，锁定卡簧25位于小滑套22的两道密封圈之间；小滑套22的顶部设有小耐磨顶环26，小耐磨顶环26下滑时与大滑套底部接触，使小滑套22将下剪钉29剪断跟随大滑套2下滑时，锁定卡簧25外露并锁定在锁定卡槽8内卡接锁定；在本体1末端设有缩径台30，下滑后的小滑套22底面与缩径台24接触限位。
一种投堵式滑套喷砂器的控制方法，包括以下步骤：
1）将组合好的喷砂器置入油管内，从入口处投入投堵器30，投堵器在导向面37的引导向，前端进入大滑套2的内部；
2）向油管内加压，投堵器30在外力作用下，在大耐磨顶环5内径的导向作用下，扩径装置被压缩，并继续向下运行；当遇到环形卡槽9时，扩径装置直径扩大，从而将投堵器30限定在环形卡槽9中，同时投堵器30的限位凸台31限位在大耐磨顶环5端面上；确保了投堵器被固定在滑套内部不会被压裂顶出；
3）继续增加油管内压力，上剪钉7被剪断，大滑套2承载投堵器30下滑，喷砂孔11外露，喷砂器开启；
4）当大滑套2下行至小滑套22顶部端面时，对小滑套22施加压力，下剪钉29被剪断，小滑套22也跟随大滑套2下滑，当卡簧25外露并在锁定卡槽8内释放后，大滑套2被锁定，同时小滑套被缩径台24限位。
本申请的投堵式滑套喷砂器采用多个串行连接，越往深处的投堵式滑套喷砂器滑套内径和投堵器外径越小，投入的投堵器直径依次增大，可实现多级分级、逐级压裂施工。
Claims (9)
1.一种投堵式滑套喷砂器，其特征在于：在本体（1）的内腔通过上剪钉（7）同轴密封连接大滑套（2）；在大滑套（2）的上下分别设有密封圈，在本体（1）上设有喷砂孔（11），喷砂孔（11）位于大滑套（2）的上下设置的密封圈之间；在大滑套（2）的尾端外圆周设有锁定部，在本体（1）的末端设有锁定体，大滑套（2）向下滑动，锁定部与锁定体卡接锁定；在大滑套（2）的内圆周设有环形卡槽（9）；在大滑套（2）内投入下端具有圆弧导向面（37）的投堵器（30），投堵器（30）下部的密封槽内设有密封圈，密封圈与大滑套（2）内圆周密封接触；在投堵器（30）中部设有扩径装置，扩径装置与大滑套（2）的环形卡槽（9）配合；在投堵器（30）的上方设有限位凸台（31），限位凸台（31）限位在大滑套（2）的顶部。
2.如权利要求1所述的投堵式滑套喷砂器，其特征在于：所述的扩径装置位于投堵器（30）中部的环形凹槽内，在凹槽内依次设有橡胶扶正环（35）和弹簧卡（34），橡胶扶正环（35）与弹簧卡（34）硫化后包含投堵器（30）环形凹槽的4/5外圆。
3.如权利要求2所述的投堵式滑套喷砂器，其特征在于：所述的大滑套（2）的顶部设有大耐磨顶环（5），大耐磨顶环（5）与限位凸台（31）接触限位。
4.如权利要求1所述的投堵式滑套喷砂器，其特征在于：所述的大滑套（2）尾端的锁定部为大滑套（2）尾端外圆周设置的锁定卡槽（8）；本体（1）末端的锁定体结构为在本体（1）尾部内圆周通过下剪钉（29）同轴连接小滑套（22），在小滑套（22）外圆周设有两道密封圈与本体（1）密封连接，在本体（1）下部设有卡簧槽，卡簧槽内设有锁定卡簧（25），锁定卡簧（25）位于小滑套（22）的两道密封圈之间，小滑套（22）下滑时，锁定卡簧（25）锁定在锁定卡槽（8）内；在本体（1）末端设有缩径台（24），下滑后的小滑套（22）底面与缩径台（30）接触限位。
5.如权利要求4所述的投堵式滑套喷砂器，其特征在于：所述的小滑套（22）的顶部设有小耐磨顶环（26），小耐磨顶环（26）下滑时与大滑套底部接触。
6.如权利要求1所述的投堵式滑套喷砂器，其特征在于：所述的本体（1）由四部分管体螺纹连接组成，分别为上接头（1.1）、上管体（1.2）、下管体（1.3）和下接头（1.4）；其中上接头（1.1）顶部设置内螺纹，下端通过内螺纹与上管体（1.2）螺纹密封连接；上管体（1.2）的下端通过外螺纹与下管体（1.3）上端的内螺纹密封连接；下管体（1.3）下端内螺纹与下接头（1.4）的上端外螺纹密封连接。
7.如权利要求6所述的投堵式滑套喷砂器，其特征在于：所述的上管体（1.2）顶部通过密封垫（6）设置耐磨喷嘴（3），耐磨喷嘴（3）与上接头（1.1）设置的喷砂孔（11）位置对应。
8.如权利要求6所述的投堵式滑套喷砂器，其特征在于：所述的上接头（1.1）下端和下管体（1.3）的下端分别设有螺纹防转销钉（17）。
9.一种投堵式滑套喷砂器的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将组合好的喷砂器置入油管内，从入口处投入投堵器（30），投堵器在导向面（37）的引导向，前端进入大滑套（2）的内部；
2）向油管内加压，投堵器（30）在外力作用下，在大耐磨顶环（5）内径的导向作用下，扩径装置被压缩，并继续向下运行；当遇到环形卡槽（9）时，扩径装置直径扩大，从而将投堵器（30）限定在环形卡槽（9）中，同时投堵器（30）的限位凸台（31）限位在大耐磨顶环（5）端面上；
3）继续增加油管内压力，上剪钉（7）被剪断，大滑套（2）承载投堵器（30）下滑，喷砂孔（11）外露，喷砂器开启；
4）当大滑套（2）下行至小滑套（22）顶部端面时，对小滑套（22）施加压力，下剪钉（29）被剪断，小滑套（22）也跟随大滑套（2）下滑，当卡簧（25）外露并在锁定卡槽（8）内释放后，大滑套（2）被锁定，同时小滑套被缩径台（24）限位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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