CN111219174B - 一种滑套、开启装置和压裂管柱 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种滑套、开启装置和压裂管柱，滑套包括外筒，外筒的壁上设置有内外连通的导流孔；套设在外筒的内腔中的用于封堵导流孔的内筒，内筒包括本体段和与本体段固定连接的第一卡挂段，其中，内筒构造为在开启装置与第一卡挂段配合后能相对于外筒轴向移动而打开导流孔，可以实现不限级连接。

Description

一种滑套、开启装置和压裂管柱

技术领域

本发明涉及油气田储层改造技术领域，特别是涉及一种滑套、开启装置和压裂管柱。

背景技术

随着油气藏的开发向低渗致密储层推进，与之配套的传统工具技术已不再满足需要。滑套是压裂过程中沟通油套环空、实现分层压裂的关键工具之一。在油气井完井试气过程中，通过滑套的打开动作将油套环空连通，以实现循环、替液、加砂压裂等作业。单层施工作业只需一个滑套即可，但多层分段施工则需要在一趟管柱上串接多个滑套，施工时从下至上打开一级，压裂一层。随着致密气藏勘探开发的深入，水平井水平段越来越长，加砂压裂分段数越来越多，十级、二十级甚至数十级的滑套技术已经提上日程。

传统滑套采用球作为憋压机构，球与球座一一对应，球直径大于接球座内通径。当采用多级滑套作业时，不同球和接球座按照一定级差逐级增大。施工时从小到大依次投入球，便打开对应滑套。由于这类滑套受结构限制，内径存在多个由小变大的节流面，可实现的级数少。

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、开启装置和压裂管柱。该滑套的内筒上设置有第一卡挂段，并与开启装置的相配合，利用结构对应的唯一性，实现了不限级滑套连接。

根据本发明的第一方面，提出了一种滑套，包括：

外筒，外筒的壁上设置有内外连通的导流孔，

套设在外筒的内腔中的用于封堵导流孔的内筒，内筒包括本体段和与本体段固定连接的第一卡挂段，

其中，内筒构造为在开启装置与第一卡挂段配合后能相对于外筒轴向移动而打开导流孔。

在一个实施例中，第一卡挂段的壁与外筒径向间隔，并且第一卡挂段包括：

至少两个周向间隔设置的弹性爪，

设置在弹性爪的内壁上的第一凹槽，

设置在弹性爪的内壁上的第一凸齿。

在一个实施例中，相邻的弹性爪之间的缝隙的周向尺寸为0.2-0.4毫米。

在一个实施例中，至少一个第一凸齿的上端面构造为朝向外侧的第一斜面。

在一个实施例中，在外筒的内腔中通过剪切销钉设置内滑筒，内滑筒位于内筒的下端并与第一卡挂段抵接。

在一个实施例中，在外筒和内滑筒之间设置凹凸配合的限位组件。

在一个实施例中，在内滑筒的内壁上嵌设有密封环。

根据本发明的第二方面，提供一种开启装置，具有：

开启筒，其具有顺次连接的开启本体段和第二卡挂段，并且在的第二卡挂段上设置有第二凹槽和第二凸齿，在开启筒的内壁上构造有止档部，

连通式设置在开启筒的下端的球座，球座与止档部形成球笼，

设置在球笼中的球。

在一个实施例中，由可溶材料制成。

根据本发明的第三方面，提供一种开启装置，包括上述的滑套。

与现有技术相比，本发明的优点在于，该滑套具有第一卡挂段，与开启装置一一对应，实现了唯一配合。同时，通过设置第一卡挂段和相应的开启装置，能实现滑套开启的目的，以满足滑套的不限级连接的目的。

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滑套的剖面图；

图2为来自图1的A-A剖；

图3为来自图1的C-C剖；

图4显示了根据本发明的一个实施例的开启装置；

图5显示了根据本发明的开启装置和滑套配合；

图6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滑套100。如图1所示，滑套100包括外筒103和内筒104。其中，在外筒103的壁上设置有内外连通的导流孔113。而内筒104套设在外筒103的内腔。并且，内筒104包括从上到下顺次相连的本体段121和第一卡挂段122。在初始状态下，内筒104与外筒103固定连接，且内筒104封堵导流孔113。

相对应地，如图4所示，根据本发明的开启装置200包括开启筒201、球座203和球202。其中，开启筒201具有顺次连接的开启本体段204和第二卡挂段205。

如图6所示，根据本发明的压裂管柱300包括滑套100。

在施工过程中，压裂管柱300被下入到地层中。此时，内筒104封堵外筒103的导流孔113。然后，向压裂管柱300内投入开启装置200。开启装置200下行过程中，行至非匹配的滑套100时，开启装置200的第二卡挂段205与第一卡挂段122不匹配，能自由通过。直到遇到匹配的第一卡挂段122，第二卡挂段205与第一卡挂段122配合，则开启装置200卡挂在内筒104的内壁上，如图5所示。之后，通过加压的方式使得开启装置200带动内筒104轴向移动，打开导流孔113。

优选地，在周向上均布设置多个导流孔113，如图2所示。例如，设置6个导流孔113。

在一个实施例中，第一卡挂段122的壁与外筒103径向间隔。也就是，内筒104的外壁直径在第一卡挂段122处比在本体段121处减小。该间隔形成了避让空间，以使得第一卡挂段122能径向外移，使得非匹配的开启装置200顺利通过。优选地，在从上到下的方向上，第一卡挂段122处的内腔的直径尺寸逐渐减小(不包括第一凹槽124和第一凸齿125处)。也就是，第一卡挂段122向内收紧以更稳定地卡紧开启装置200。例如，可以通过改变第一卡挂段122的壁厚的方式实现上述设置。通过这种设置能保证相应的第一卡挂段122与第二卡挂段205较紧密的配合，避免开启装置200滑脱。另外，第一卡挂段122包括至少两个弹性爪123、第一凹槽124和第一凸齿125。弹性爪123围绕内筒104的轴线周向间隔设置。第一凹槽124和第一凸齿125设置在弹性爪123的内壁上。例如，在两个相邻的第一凹槽124之间形成第一凸齿125。相对应地，第二卡挂段205上设置有第二凹槽206和第二凸齿207。开启装置200通过设置第二凹槽206和第二凸齿207以与滑套100的第一凸齿125和第一凹槽124一一对应，以实现了匹配式卡接。为了区别不同的滑套100，进而实现滑套100的不限级数连接，可以在轴向上设置多个第一凸齿125和第一凹槽124。在开启装置200下入过程中，遇到匹配的滑套100后，其上的一个第二凸齿207卡挂在第一凹槽124处，而第二凹槽206容纳了第一凸齿125，从而实现开启装置200卡挂在滑套100上。也就是说说，通过设置第一凸齿125和第一凹槽124的数量、形状以及尺寸(第二凹槽206和第二凸齿207与之匹配)等方式可以实现不限级连接。

优选地，如图3所示，在周向上，设置六个均匀分布的弹性爪123。并且，相邻的弹性爪123之间的缝隙的周向尺寸为0.2-0.4毫米，例如0.3毫米。通过这种设置，提高了第一卡挂段122的弹性变形能力，从而有助于非匹配的开启装置200的快速通过。另外，这种设置还能防止或减少泥沙通过第一卡挂段122进入到内筒104的内腔。从而提高了滑套100的使用寿命。

优选地，至少一个第一凸齿125的上端面构造为朝向外侧的第一斜面126。相对应地，在与上述第一凸齿125配合的第二凸齿207的下端面构造有朝向内侧的第二斜面208。在开启装置200下入到相应的滑套100中后，第二凸齿207的下端面与第一凸齿125的上端面抵接，上述斜面状设计能形成类似棘齿的结构，保证开启装置200与相应的内筒104的锁紧，防止开启装置200滑脱。

在一个实施例中，在外筒103的内腔中设置内滑筒106。该内滑筒106通过剪切销钉107固定在外筒103上。该内滑筒106位于内筒104的下端并与第一卡挂段122抵接。该内滑筒106起到了承接内筒104的作用。在开启装置200与相应的内筒104配合后，在压力作用下，剪切销钉107被剪断，内滑筒106下移，并使得内筒104失去支撑也下移，从而露出导流孔113以进行后续施工操作。优选地，在内滑筒106的内壁上嵌设有密封环109。在开启装置200下入后，其下端插入到密封环109中，实现内滑筒106和开启装置200之间的密封。在加液压促动开启装置200带动内筒104下移过程中，上述设置保证了良好的憋压环境，提高了操作安全性。

在一个实施例中，在外筒103和内滑筒106之间设置凹凸配合的限位组件。具体地，该限位组件具有设置在内滑筒106的外壁上的具有一定轴向长度的内凹槽141，以及固定设置在外筒103的壁上的定位销钉108。定位销钉108径向延伸插入到内凹槽141中，以限定内滑筒106的轴向位置，从而防止内滑筒106意外上移而保证施工安全。

滑套100还包括设置在外筒103的上端的上接头101，用于和其它部件连接。在外筒103的下端还设置有下接头111。其中，上接头101的下端延伸到外筒103的内腔中并与内筒104抵接。而下接头111延伸到外筒103的内腔中，用于承接下移的内滑筒106。

为了方便安装，可以通过设置限位环110的方式固定密封环109。具体地，密封环109设置在内滑筒106的内腔中，其上端面与设置在内滑筒106上的台阶面142抵接，而下端通过设置在内滑筒106的下端的限位环110轴向限定。

为了保证良好的密封，可以在套设的两部件之间设置密封件。例如，上接头101的外壁和外筒103的内壁之间设置密封圈102。而在导流孔113的轴向两侧设置有密封圈105。

根据本发明的开启装置200，球座203设置在开启筒201的下端。同时，在开启筒201的内腔中设置止档部209。优选地，止档部209为设置在开启筒201的内壁上的凸起。该止档部209与球座203形成球笼210。球202设置在球笼210内。在开启装置200下放过程中，球座203的内腔与开启筒201的内腔连通，而保证液体流动。而在开启装置200下入指定滑套100后，通过加压的方式，使得球202作用在球座203上，以封堵球座203的内腔。此时，液体流通通道在球202处被封堵，通过泵送的压力液可以形成憋压，液压力作用在开启装置200上并带动促动内筒104，从而剪断剪切销钉107，完成打开导流孔113的目的。

根据本发明，该开启装置200由可溶材料制作，例如，镁铝合金、酚醛树脂、环氧树脂等。在内筒104被打开后，开启装置200被溶解，从而实现全通径。

本申请中，方位用语“上”、“下”均以压裂管柱300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 (7)

1.一种滑套，其特征在于，包括：

外筒，所述外筒的壁上设置有内外连通的导流孔，

套设在所述外筒的内腔中的用于封堵所述导流孔的内筒，所述内筒包括本体段和与所述本体段固定连接的第一卡挂段，所述第一卡挂段的壁与所述外筒径向间隔，并且所述第一卡挂段包括：至少两个周向间隔设置的弹性爪、设置在所述弹性爪的内壁上的第一凹槽、设置在所述弹性爪的内壁上的第一凸齿，并且在从上到下的方向上，除了第一凹槽和第一凸齿外，第一卡挂段处的内腔的直径尺寸逐渐减小，

其中，在所述外筒的内腔中通过剪切销钉设置内滑筒，所述内滑筒位于所述内筒的下端并与所述第一卡挂段抵接，所述内筒构造为在从井口投入的开启装置与所述第一卡挂段配合后能剪断剪切销钉并相对于所述外筒轴向移动而打开所述导流孔。

2.根据权利要求1所述的滑套，其特征在于，相邻的所述弹性爪之间的缝隙的周向尺寸为0.2-0.4毫米。

3.根据权利要求1或2所述的滑套，其特征在于，至少一个所述第一凸齿的上端面构造为朝向外侧的第一斜面。

4.根据权利要求3所述的滑套，其特征在于，在所述外筒和所述内滑筒之间设置凹凸配合的限位组件。

5.根据权利要求1或4所述的滑套，其特征在于，在所述内滑筒的内壁上嵌设有密封环。

6.一种压裂管柱，其特征在于，包括根据权利要求1到5中任一项所述的滑套，所述滑套通过能够与其配合的开启装置打开，所述开启装置具有：

开启筒，其具有顺次连接的开启本体段和第二卡挂段，并且在所述的第二卡挂段上设置有第二凹槽和第二凸齿，在所述开启筒的内壁上构造有止档部，

连通式设置在所述开启筒的下端的球座，所述球座与所述止档部形成球笼，

设置在所述球笼中的球。

7.根据权利要求6所述的压裂管柱，其特征在于，所述开启装置由可溶材料制成。

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