CN111927393A - 一种扩张式滑套开关工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及完井防砂压裂作业的一种扩张式滑套开关工具，扩张式滑套开关工具包括上心轴，缸套，第一密封圈，第二密封圈，活塞，活塞压帽，弹性开关爪，限位筒，第三密封圈，下心轴，下心轴压帽。所述下心轴上部与限位筒连接后具有支撑凸台，支撑所述弹性开关爪在未张开状态下能够通过其上开关驱动齿开关较小尺寸规格的滑套。开关较大尺寸规格的滑套时，通过服务管柱携带扩张式滑套开关工具下入井内到达目标滑套附近，管柱缓慢加压，活塞向下运动对弹性开关爪进行压缩使其开关驱动齿外径逐渐变大，直至与目标滑套的开关驱动齿配合，上下移动管柱即可使扩张式滑套开关工具打开和关闭目标滑套。作业完成后，管柱泄压，活塞将在弹性开关爪的回弹力下恢复至初始状态。
Description
技术领域
本发明属于属于油气田开发生产技术领域，具体来说涉及一种扩张式滑套开关工具。
背景技术
在油气井完井作业中，滑套为流体循环、分层开采或注入提供了油管和环空之间的连通通道。根据滑套开关控制方式不同，分为机械开关式和液压控制式两种。目前，常用滑套一般多为机械开关式，即通过油管携带开关工具或钢丝作业对滑套进行开启和关闭作业。
随着压裂防砂完井技术的发展，一体化、集成化的防砂管柱广泛应用于完井作业中，在同一井眼使用的完井工艺滑套规格多种，现有技术针对同一规格尺寸的滑套单独配套相应的滑套开关工具，开关不同滑套造成作业时效低，且没有配套的通过小直径管柱开关大直径规格滑套的开关工具。
针对目前同一井眼不同规格滑套的开关效率低，操作工艺复杂问题，本发明提供了一种操作简便、适用范围广的扩张式滑套开关工具。
发明内容
本发明为解决目前油田开发完井作业中存在的技术问题，提供一种扩张式滑套开关工具。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种扩张式滑套开关工具，包括上心轴、缸套、活塞、活塞压帽、下心轴、下心轴压帽、限位筒和弹性开关爪；
所述上心轴中部位置开设传压通孔，上心轴外表面密封连接有缸套，所述缸套通过所述上心轴外表面上的台肩限位，所述上心轴和所述缸套之间安装活塞；
所述活塞外表面下部设置上连接螺纹和上台肩，在上台肩外表面沿圆周开设6条第一凹槽，每个第一凹槽的尾部开设深度更深的第二凹槽；
所述下心轴下部外表面具有下台肩，在下台肩外表面沿圆周开设6条第三凹槽，每个第三凹槽的尾部开设深度更深的第四凹槽，在下台肩的下方外表面设置下连接螺纹，下连接螺纹的下方外表面沿径向开设6个通孔，所述下心轴最下端为封闭的圆堵；
在所述上心轴与下心轴连接处的外部、活塞上台肩与下心轴下台肩之间安装有6条弹性开关爪；所述活塞通过其上的连接螺纹与活塞压帽连接，同时所述活塞压帽将所述开关爪的一端锁定；所述下心轴通过其上的连接螺纹与下心轴压帽连接，同时所述下心轴压帽将所述开关爪的另一端锁定。
在上述技术方案中，所述活塞外表面和内表面分别装设第一密封圈和第二密封圈，使所述活塞分别与所述缸套、所述上心轴径向密封。
在上述技术方案中，所述上心轴下端与下心轴的内表面螺纹连接并通过第三密封圈密封。
在上述技术方案中，所述下心轴上部外表面设置连接螺纹，通过该螺纹与限位筒连接，所述下心轴上部与限位筒连接后具有支撑凸台，支撑所述弹性开关爪在未张开状态下能够开关较小尺寸规格的滑套。
在上述技术方案中，所述弹性开关爪两端分别设置内凸台，内凸台与所述第二凹槽、第四凹槽相重合用于配合限位，所述弹性开关爪中部为与目标滑套配合的开关驱动齿，在内凸台和开关驱动齿之间为薄片悬臂，薄片悬臂与开关驱动齿在轴向成2-3°的夹角且开关驱动齿的厚度大于薄片悬臂。
一种扩张式滑套开关工具的使用方法，如下所述：
开关较大尺寸规格的滑套时，通过服务管柱携带扩张式滑套开关工具下入井内到达目标滑套附近，管柱缓慢加压，液流一部分从所述下心轴上的6条通孔喷出，上下移动扩张式滑套开关工具即可对目标滑套进行冲洗；同时一部分液流从所述上心轴的传压通孔流出进入由所述上心轴、所述缸套、所述活塞构成的密闭空间，由于管柱内存在压力，将推动所述活塞向下运动，同时对所述弹性开关爪进行压缩，所述弹性开关爪的薄片悬臂受压力将外突产生弹性变形，逐渐增加管柱压力，所述弹性开关爪的弹性变形逐渐变大，当所述活塞下端面与限位筒上端面接触后活塞停止运动，此时所述弹性开关爪的开关驱动齿也将达到最大外径，再次上下移动管柱，所述弹性开关爪的开关驱动齿将与目标滑套驱动齿咬合，随着管柱的上下移动即可使扩张式滑套开关工具打开和关闭目标滑套。当滑套的打开或者关闭作业完成时，卸掉管内压力，所述活塞将在所述弹性开关爪的回弹力下恢复至初始状态，同时所述弹性开关爪也将在径向收缩恢复至初始状态。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
在防砂完井作业中，采用服务管柱携带扩张式滑套开关工具下入目标位置，通过液压方式可驱动扩张式滑套开关工具进行不同直径的滑套开关作业，操作方便且开关安全可靠，提高了滑套开关工具的适用范围。
附图说明
图1是本发明的初始状态结构示意图。
图2是本发明的工作状态结构示意图。
图3是活塞结构示意图。
图4是弹性开关爪结构示意图。
图5是下心轴结构示意图。
附图标记：1-上心轴，2-缸套，3-第一密封圈，4-第二密封圈，5-活塞，6-活塞压帽，7-弹性开关爪，8-限位筒，9-第三密封圈，10-下心轴，11-下心轴压帽。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
参照图1，扩张式滑套开关工具包括上心轴1，缸套2，第一密封圈3，第二密封圈4，活塞5，活塞压帽6，弹性开关爪7，限位筒8，第三密封圈9，下心轴10，下心轴压帽11。
本实施例中，参照图1、图3，上心轴1中部位置开设2条传压通孔，上心轴1外表面密封连接有缸套2，通过上心轴1外表面上的台肩限位，上心轴1和缸套2之间安装活塞5，活塞5外表面和内表面分别装设第一密封圈3和第二密封圈4，使活塞5分别与缸套2、上心轴1径向密封；活塞5外表面下部设置上连接螺纹5-1和上台肩5-2，在上台肩5-2外表面沿圆周开设6条第一凹槽5-3，每个第一凹槽5-3的尾部开设第二凹槽5-4；
本实施例中，参照图1、图5，上心轴1下端与下心轴10的内表面螺纹连接并通过第三密封圈9密封；下心轴10上部外表面设置连接螺纹，通过该螺纹与限位筒8连接。下心轴10下部外表面具有下台肩10-1，在下台肩10-1外表面沿圆周开设6条第三凹槽10-2，每个第三凹槽10-2的尾部开设第四凹槽10-3，在下台肩10-1的下方外表面设置下连接螺纹10-4，下连接螺纹10-4的下方外表面沿径向开设6条通孔10-5，下心轴10最下端为封闭的圆堵10-6。
本实施例中，参照图1、图3-图5，下心轴10与活塞5的6条凹槽沿轴向对正后，分别放置6条弹性开关爪7，弹性开关爪7两端分别设置内凸台7-1，弹性开关爪7中部为与目标滑套配合的开关驱动齿7-2，在凸台7-1和开关驱动齿7-2之间为薄片悬臂7-3，薄片悬臂7-3与开关驱动齿7-2在轴向成2-3°的夹角且开关驱动齿7-2的厚度大于薄片悬臂7-3。在下心轴10与活塞5之间放置好6条弹性开关爪7，此时弹性开关爪7一端的内凸台7-1与活塞5的第二凹槽5-4重合，另一端的内凸台7-1与下心轴10的第四凹槽10-3重合。活塞压帽6通过活塞5的上连接螺纹5-1与活塞5连接，同时将开关爪7的一端锁定在活塞5的第二凹槽5-4内；下心轴压帽11通过下心轴10的下连接螺纹10-4与下心轴10连接，同时将开关爪7的另一端锁定在下心轴10的第四凹槽10-3内。
本实施例中，参照图1，下心轴10上部与限位筒8连接后具有支撑凸台，支撑所述弹性开关爪7在初始状态下能够通过其上开关驱动齿7-2开关较小尺寸规格的滑套。
本实施例中，参照图2，当需要开关较大尺寸规格的滑套时，由服务管柱携带扩张式滑套开关工具下入井内到达目标滑套附近时，管柱缓慢加压，液流一部分从下心轴10上的6个通孔10-5喷出，上下移动扩张式滑套开关工具即可对目标滑套进行冲洗；同时一部分液流从上心轴1的2条传压通孔流出进入由上心轴1、缸套2、活塞5构成的密闭空间，由于管柱内存在压力，将推动活塞5向下运动，同时对弹性开关爪7进行压缩，弹性开关爪7的薄片悬臂7-3受压力将外突产生弹性变形，逐渐增加管柱压力，弹性开关爪7的弹性变形逐渐变大，当活塞5下端面与限位筒8上端面接触后活塞停止运动，此时弹性开关爪7的开关驱动齿7-2也将达到最大外径，再次上下移动管柱，弹性开关爪7的开关驱动齿7-2将与目标滑套驱动齿咬合，随着管柱的上下移动即可使扩张式滑套开关工具打开和关闭目标滑套。
本实施例中，当滑套的打开或者关闭作业完成时，卸掉管内压力，活塞5将在弹性开关爪7的回弹力下恢复至初始状态，同时弹性开关爪7也将在径向收缩恢复至初始状态。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种扩张式滑套开关工具，其特征在于：包括上心轴、缸套、活塞、活塞压帽、下心轴、下心轴压帽、限位筒和弹性开关爪；
所述上心轴中部位置开设传压通孔，上心轴外表面密封连接有缸套，所述缸套通过所述上心轴外表面上的台肩限位，所述上心轴和所述缸套之间安装活塞；
所述活塞外表面下部设置上连接螺纹和上台肩，在上台肩外表面沿圆周开设6条第一凹槽，每个第一凹槽的尾部开设深度更深的第二凹槽；
所述下心轴下部外表面具有下台肩，在下台肩外表面沿圆周开设6条第三凹槽，每个第三凹槽的尾部开设深度更深的第四凹槽，在下台肩的下方外表面设置下连接螺纹，下连接螺纹的下方外表面沿径向开设6个通孔，所述下心轴最下端为封闭的圆堵；
在所述上心轴与下心轴连接处的外部、活塞上台肩与下心轴下台肩之间安装有6条弹性开关爪；所述活塞通过其上的连接螺纹与活塞压帽连接，同时所述活塞压帽将所述开关爪的一端锁定；所述下心轴通过其上的连接螺纹与下心轴压帽连接，同时所述下心轴压帽将所述开关爪的另一端锁定。
2.根据权利要求1所述的一种扩张式滑套开关工具，其特征在于：所述活塞外表面和内表面分别装设第一密封圈和第二密封圈，使所述活塞分别与所述缸套、所述上心轴径向密封。
3.根据权利要求1所述的一种扩张式滑套开关工具，其特征在于：所述上心轴下端与下心轴的内表面螺纹连接并通过第三密封圈密封。
4.根据权利要求1所述的一种扩张式滑套开关工具，其特征在于：所述下心轴上部外表面设置连接螺纹，通过该螺纹与限位筒连接，所述下心轴上部与限位筒连接后具有支撑凸台，支撑所述弹性开关爪在初始状态下能够开关较小尺寸规格的滑套。
5.根据权利要求1所述的一种扩张式滑套开关工具，其特征在于：所述弹性开关爪两端分别设置内凸台，内凸台与所述第二凹槽、第四凹槽相重合用于配合限位，所述弹性开关爪中部为与目标滑套配合的开关驱动齿，在内凸台和开关驱动齿之间为薄片悬臂，薄片悬臂与开关驱动齿在轴向成2-3°的夹角且开关驱动齿的厚度大于薄片悬臂。
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