CN112049605B - 一种井下全通径无限级投球计数压裂滑套 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下全通径无限级投球计数压裂滑套，包括压裂通道、开关机构及计数机构，所述计数机构，包括密封腔及计数活塞（41）；所述开关机构通过剪断固定销钉（14）开启所述压裂通道；所述固定销钉（14）设置在活塞腔中；所述活塞腔内置所述计数活塞（41）；所述计数活塞（41）的初始位置与所述固定销钉（14）之间的距离与所述压裂级数对应；所述计数机构通过所述憋压球将所述密封腔中的液体压入所述活塞腔以驱使所述计数活塞（41）移动固定长度；所述固定长度乘以投入的所述憋压球的数量之积与所述距离相应时剪断所述固定销钉（14）以启动所述开关机构；解决现有投球式压裂滑套受憋压球直径限制，影响压裂级数的问题。

Description

一种井下全通径无限级投球计数压裂滑套

技术领域

本发明涉及石油开采工具领域的一种压裂工具，具体的是井下全通径无限级投球式压裂滑套。

背景技术

随着油气勘探开发的深入，低渗、特低渗致密油气田大量被发现和开发。在这种油气田的开发中，分段压裂开采过程是非常重要的过程，并且为了广泛开采，压裂级数呈现大幅度增加态势。

通常的分段压裂方法是投球式滑套分段压裂，该方法通过投球式滑套压裂装置、封隔器、憋压球等工具来实现，其中投球式滑套压裂装置是该分段压裂的核心装置之一。目前，投球式滑套分段压裂的实施方法为从井口逐级投入不同尺寸的憋压球，当憋压球落入到滑套的球座位置后，打开相应的滑套并对该层进行压裂，实现多级分段压裂。

投球式滑套分段压裂技术成熟，设备简单，应用广泛。但是，在这种压裂技术中，球座和憋压球设计为从井底至井口，直径必须从小到大满足一定的级差。由于油管直径的限制，憋压球直径不能无限增大，导致压裂级数受限，严重影响了分段压裂施工效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种井下全通径无限级投球计数压裂滑套，解决现有投球式压裂滑套受憋压球直径限制，影响压裂级数的问题。

为实现上述发明目的，所述的一种井下全通径无限级投球计数压裂滑套，包括压裂通道、开关机构及计数机构，所述计数机构，用于投入的憋压球的数量达到所述压裂通道对应的压裂级数时启动所述开关机构；所述开关机构，通过剪断固定销钉开启所述压裂通道；其特征在于：

所述计数机构，包括密封腔及计数活塞；

所述固定销钉设置在活塞腔中；

所述活塞腔内置所述计数活塞；

所述计数活塞的初始位置与所述固定销钉之间的距离与所述压裂级数对应；

所述计数机构通过所述憋压球将所述密封腔中的液体压入所述活塞腔以驱使所述计数活塞移动固定长度；

所述计数活塞，用于所述固定长度乘以投入的所述憋压球的数量之积与所述距离相应时剪断所述固定销钉以启动所述开关机构。

进一步地，所述计数机构，还包括下球座、活塞环-和下复位弹簧；

所述下球座，用于与所述憋压球配合组成第一座封结构以形成压差；

所述压差，用于所述下球座驱动所述活塞环-将所述密封腔中的液体压入所述活塞腔；

所述下复位弹簧，用于驱动所述活塞环-复位以使所述活塞腔补充液体及所述下球座继续与下一个所述憋压球配合形成所述压差。

进一步地，所述压裂通道设置在滑套组件上；

所述滑套组件，包括固定套；

所述固定套的内腔具有第一锥形结构；

所述下球座，包括若干弹性支腿-；

若干所述弹性支腿-共同围成的上端口直径小于所述憋压球直径；

所述弹性支腿-通过所述压差沿所述第一锥形结构下移以驱动所述活塞环-将所述密封腔中的液体压入所述活塞腔直至所述憋压球从所述上端口掉落，完成所述计数活塞移动一次所述固定长度。

进一步地，所述固定套的内腔具有第二锥形结构；

所述开关机构，包括上球座组件；

所述上球座组件，包括若干上球座块；

所述上球座块通过所述固定销钉固定在所述固定套的所述第二锥形结构内；

若干所述上球座块共同围成的上端口的口径大于所述憋压球的直径；

所述上球座块在所述计数活塞剪断所述固定销钉时沿所述第二锥形结构运动直至所述口径与所述憋压球直径配合组成第二座封结构以开启所述压裂滑套。

进一步地，所述上球座块连接上复位弹簧；

所述上复位弹簧，用于在所述计数活塞剪断所述固定销钉时驱动所述上球座块沿所述第二锥形结构运动直至所述口径与所述憋压球直径配合组成第二座封结构以开启所述压裂滑套。

进一步地，所述上复位弹簧连接在所述上球座块及档环之间；

所述档环与所述固定套同心安装，用于与所述上球座块共同固定所述上复位弹簧；

所述档环为圆环状，内部设置坡口；

所述坡口，用于导向所述憋压球。

进一步地，所述固定套，其外部连接内套，其下部连接挡套；

所述固定套与所述内套之间设置所述活塞腔；

所述固定套与所述挡套之间设置所述密封腔。

进一步地，所述固定套的外壁上设置若干限位销钉孔；

所述限位销钉孔，用于连接限位销钉；

所述限位销钉，用于连接所述计数活塞；

所述限位销钉孔的间距等于所述固定长度。

进一步地，所述固定套下端设置第一单向阀；

所述挡套下端设置第二单向阀；

所述第一单向阀，用于连通所述活塞腔与所述密封腔；

所述第二单向阀，用于连通所述密封腔与所述固定套的内腔。

进一步地，所述内套上设置内压裂孔；

所述内套通过剪切销钉连接外套；

所述外套上设置外压裂孔；

所述内压裂孔与所述外压裂孔构成所述压裂通道；

井筒内的液力通过所述固定套传递到所述内套，以使所述内套与所述外套产生相对滑动直至剪断所述剪切销钉，完成所述压裂通道的打开。

本发明具有如下有益效果：

本发明的压裂滑套，设置了密封腔及活塞腔，并在密封腔及活塞腔之间设置单向阀，并在活塞腔中安装计数活塞，计数机构利用所述通过的憋压球将所述密封腔中的液体压入所述活塞腔以驱使所述计数活塞移动固定长度，而所述固定长度乘以投入的所述憋压球的数量之积与所述距离相应时剪断固定销钉以启动开关机构并进一步打开压裂通道，在整个投球过程中所用憋压球的直径相等，解决现有投球式压裂滑套受憋压球直径限制，影响压裂级数的问题。

附图说明

通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的井下全通径无限级投球计数压裂滑套井下工作位置示意图；

图2是本发明实施例的井下全通径无限级投球计数压裂滑套剖视图；

图3是本发明实施例的滑套组件剖视图；

图4是本发明实施例的外套的立体结构示意图；

图5是本发明实施例的外套的剖视图；

图6是本发明实施例的内套的立体结构示意图；

图7是本发明实施例的内套的剖视图；

图8是本发明实施例的固定套的立体结构示意图；

图9是本发明实施例的固定套的剖视图；

图10是本发明实施例的固定套的A-A向剖视图；

图11是本发明实施例的挡套的立体结构示意图；

图12是本发明实施例的挡套的剖视图；

图13是本发明实施例的下接头的立体结构示意图；

图14是本发明实施例的上球座组件的剖视图；

图15是本发明实施例的挡环的立体结构示意图；

图16是本发明实施例的挡环的剖视图；

图17是本发明实施例的上球座块的立体结构示意图；

图18是本发明实施例的上球座块的剖视图；

图19是本发明实施例的上复位弹簧的立体结构示意图；

图20是本发明实施例的下球座组件的立体结构示意图；

图21是本发明实施例的下球座的立体结构示意图；

图22是本发明实施例的计数组件的立体结构示意图；

图22-A是本发明实例的计数活塞与限位销钉位置关系示意图；

图23是本发明实施例的井下全通径无限级投球计数压裂滑套上下球座尺寸示意图；

图24是本发明实施例的井下全通径无限级投球计数压裂滑套工作状态示意图；

图25是本发明实施例的三个井下全通径无限级投球计数压裂滑套井下连接示意图；

图26是本发明实施例的滑套Ⅰ内部结构设置示意图；

图27是本发明实施例的滑套Ⅱ内部结构设置示意图；

图27-A是本发明实施例的滑套Ⅱ局部放大示意图；

图28是本发明实施例的滑套Ⅲ内部结构设置示意图；

图28-A是本发明实施例的滑套Ⅲ局部放大示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

本实施例的井下全通径无限级投球计数压裂滑套适用于不动管柱压裂施工，具体如图1所示。

在图1中，井下全通径无限级投球计数压裂滑套随油管一起下入到井下，两个封隔器中间连接一个井下全通径无限级投球计数压裂滑套（以下简称滑套），形成工具串。

压裂施工时，通过向井口内投入直径相同的憋压球，使滑套自下而上逐级打开。封隔器将滑套两端地层封堵，保证滑套内射出的高压全部作用在压裂地层。

图2是本发明实施例的井下全通径无限级投球计数压裂滑套剖视图。每一个滑套对应一个压裂地层，压裂时滑套将油管与地层联通，使压裂液直接压裂地层。具体包括：滑套组件1、上球座组件2、下球座组件3、计数组件4。

其中，滑套组件1为滑套的执行机构，上球座组件2为滑套的开关机构，下球座组件3及计数组件4构成滑套的计数机构。

图3是本发明实施例的滑套组件剖视图；滑套组件1包括外套11、内套12、剪切销钉13、固定销钉14、固定套15、限位销钉16、第一单向阀17、第二单向阀17’、档套18、下接头19。

所述滑套组件1的作用是：

（1）作为滑套的支撑组件，上球座组件2、下球座组件3、计数组件4以滑套组件1为基础进行安装；

（2）内套12与外套11产生相对滑动开启压裂通道；

（3）与油管及其他井下工具进行连接。

图4是本发明实施例的外套的立体结构示意图；图5是本发明实施例的外套的剖视图；在图4及图5中，外套11其基体为圆筒状，外套11上部设有外螺纹，与油管或其他井下工具连接；内部有环形凸台11-3，外套壁上设有剪切销钉孔11-2，外套壁的中部对称设有两个外压裂孔11-1；外套11底部设置内连接螺纹。

图6是本发明实施例的内套的立体结构示意图；图7是本发明实施例的内套的剖视图；在图6及图7中，内套12其基体为圆筒状，内部设环形凸台12-4，内套12上部圆周对称设置两个内压裂孔12-1。当内压裂孔12-1与外套11上设置的外压裂11-1对齐时，压裂通道开启。内压裂孔12-1下面设有一个剪切销钉孔12-2。内套12中部圆周均置四个固定销钉孔12-3。内套12下部设有内螺纹12-5。

结合图3所示：确定内套12安装位置，内套12安装在外套11内部，与外套11同心安装。内套12上端顶在外套11的环形凸台11-3上。剪切销钉孔12-2与外套11上的剪切销钉孔11-2同心，内置剪切销钉13，将内套12与外套11固定。剪断剪切销钉13，内套12与外套11产生相对滑动，使外套11上的外压裂孔11-1与内套12上的内压裂孔12-1对齐，开启压裂通道。

图8是本实施例的固定套的立体结构示意图；图9是本实施例的固定套的剖视图；图10是本实施例的固定套的A-A向剖视图；在图8及图9和图10中，固定套15为圆筒状，内部设置上下两圈斜面，上圈设置四个圆弧斜面15-3，固定套15内部上圈斜面处，直径上大下小。下圈设置四个圆弧斜面15-4，固定套15内部下圈斜面处，直径上小下大。设置环形凸台15-5。上部设置内螺纹，下部设置内螺纹15-7及外螺纹15-6。

固定套15上部对称设置两个液孔15-9，液体经液孔15-9进出固定套15内腔。液孔15-9下部圆周均布设置四个固定销钉滑道15-1，固定销钉14被剪断后沿着固定销钉滑道15-1向下滑动。固定套15外表面对称设置若干个限位销钉孔15-8。固定套15下部圆周对称设置两个单向阀固定孔15-2，单向阀固定孔15-2内安装第一单向阀17。

在结合图3所示：确定固定套15安装位置，固定套15安装在内套12的内部，与内套12同心安装。固定套15上端顶在内套12的环形凸台12-4上。固定销钉滑道15-1与内套12上的固定销钉孔12-3对齐。

固定套15的下部外螺纹15-6与内套12上的内螺纹12-5连接，使固定套15与内套12形成整体。

当内套12与外套11产生相对滑动时，固定套15随内套12一起运动。固定套15与内套12之间形成环形液腔②（活塞腔），该环形液腔②（活塞腔）即为活塞腔。

固定套15的作用：井筒内的液力通过固定套15传递到内套12上，使内套12与外套11产生相对滑动。

图11是本发明实例的挡套的立体结构示意图，图12是本发明实例的挡套的剖视图；在图11及12中，档套18为圆筒状，圆周对称设置两个单向阀固定孔18-1，单向阀固定孔18-1内安装第二单向阀17’。档套18底部设置外螺纹18-2。

在结合图3所示：确定档套18安装位置，档套18安装在固定套15内部，与固定套15同心安装，底部外螺纹18-2与固定套15的内螺纹15-7连接，使档套18与固定套15形成整体。

档套18作用：与固定套15之间形成环形液腔①（密封腔），该环形液腔①（密封腔）即为计数机构的密封腔。

图13是本发明实例的下接头的立体结构示意图；在图13中，下接头19，为圆筒状结构。顶部设外螺纹，与外套11连接，底部设有内螺纹与其他井下工具连接。

下接头19作用：内套12与外套11产生相对滑动时剪断剪切销钉13，内套12向下滑动，下接头19用作内套12的下限位。

结合3所示：限位销钉16，安装在固定套15的限位销钉孔15-8内。

图14是本发明实例的上球座组件剖视图：上球座组件2具体包括档环21、四个上球座块22、上复位弹簧23。

图15是本发明实例的挡环立体结构示意图：图16是本发明实例的挡环剖视图；在图15及16中，档环21为圆环状，内部有坡口21-3，对憋压球起导向作用，外部设连接螺纹21-1，下部设上复位弹簧槽21-2。

结合图2所示：确定上球座组件2安装位置，上球座组件2安装在滑套组件1的固定套15内部，并通过固定销钉14与的固定套15固定连接。上球座组件2与固定套15内部圆弧斜面15-3接触。

上球座组件2的作用：

憋压球投入井筒后，卡在档环21的坡口内，使得上球座组件2下方的井筒内形成高压液力；并将井筒内的高压液力传递到固定套15上，因上球座组件2与固定套15之间通过固定销钉14连接，且固定套15与内套12连接为一个整体，所以内套12在受到高压液力的作用下剪断剪切销钉13，从而实现内套12与外套11之间产生相对滑动，直至开启压裂通道。

图23本发明实施例的井下全通径无限级投球计数压裂滑套上下球座尺寸示意图；结合图23及14所示：确定档环21安装位置，档环21与固定套15同心安装，档环21外部连接螺纹21-1与固定套15内螺纹连接。

图17是本发明实例的上球座块的立体结构示意图：图18是本发明实例的上球座块的剖视图；在图17及18中，上球座块22为四分之一圆环，背面设有斜圆弧面22-3。上部设有复位弹簧槽22-1。在斜圆弧面22-3上部设有固定销钉孔22-2。

在结合图23所示：确定上球座块22安装位置，上球座块22上的斜圆弧面22-3与固定套15上的斜圆弧面15-3同心安装，工作时上球座块22可以沿着斜圆弧面15-3向下滑动。

图19是本发明实例的上复位弹簧的立体结构示意图：在图19中，上复位弹簧23为扭力弹簧。

在结合图23及图14所示：上复位弹簧23安装在档环21与上球座块22之间，复位弹簧23上部安装在复位弹簧槽21-2内，下部安装在复位弹簧槽22-1内。初始状态时，上复位弹簧23为压缩状态。

上复位弹簧23的作用：固定销钉14被剪断后，上复位弹簧23的恢复力将四个上球座块22沿着固定套15上的斜圆弧面15-3向下移动，而四个上球座块22向下移动组合成封闭圆环。

结合图23图所示：初始状态时，上球座块22上的固定销轴孔22-2与固定套15上的固定销钉滑道15-1和内套12上的固定销钉孔12-3对齐，内置固定销钉14。固定销钉14对上球座块22起固定作用，防止上球座块22掉落。四个上球座块22组成直径大于憋压球直径的圆，憋压球可以通过上球座块22。

图24是本发明实施例的井下全通径无限级投球计数压裂滑套工作状态示意图；结合图24所示：工作状态时，四个固定销钉14被剪断后，四个上球座块22在上复位弹簧23的作用下沿着固定套15上的斜圆弧面15-3向下移动，组成直径小于憋压球直径的封闭圆环。憋压球卡在封闭圆环上，井筒内液力作用在憋压球上，使井筒内形成高压。上球座块22将高压液力通过固定套15传递到内套12上，使内套12与外套11产生相对滑动，开启压裂通道。

图20是本发明实例的下球座组件的立体结构示意图：下球座组件3具体包括下球座31、下复位弹簧32。

图21是本发明实例的下球座的立体结构示意图：下球座31圆周平均设置四个弹性支腿31-4，弹性支腿31-4背后设置斜圆弧面31-1，弹性支腿31-1顶部设圆弧板31-3，四个圆弧板31-3组成一个直径小于憋压球的圆，憋压球落入滑套后卡在圆弧板31-3上。弹性支腿31-4下设活塞环31-2。

在结合图23所示：确定下球座31安装位置，下球座31与固定套15同心安装，四个弹性支腿31-4背后的斜圆弧面31-1与固定套15上的圆弧面15-4接触安装。活塞环31-2安装在环形液腔①（密封腔）内部，初始状态时，活塞环31-2与固定套15上的环形凸台15-5顶紧。

下球座31的作用：下球座31向下运动时将环形液腔①（密封腔）内部的液体经第一单向阀17压入到环形液腔②（活塞腔）内部。环形液腔①（密封腔）内部的液体被压入环形液腔②（活塞腔）一次说明一个憋压球通过滑套。

结合图23所示：下复位弹簧32被下球座31压缩在环形液腔①（密封腔）内，下复位弹簧32为半压缩状态。

下复位弹簧32的作用：弹性支腿31-4间的距离小于憋压球直径，憋压球下落卡在下球座31的弹性支腿31-4上面，井筒内液力作用在憋压球上，推动下球座31向下压缩下复位弹簧32，下球座31上的弹性支腿31-4的圆弧斜面31-1向下运动，因固定套15的圆弧斜面15-4组成的圆上小下大，在下球座31向下运动的过程中弹性支腿31-4逐渐扩径，直到憋压球通过。憋压球通过后下复位弹簧32将下球座31恢复到初始位置。

图22是本发明实例的计数组件的立体结构示意图：计数组件4具体包括计数活塞41。计数活塞41为圆环状结构，内外圈均设置密封圈。

结合图23所示：确定计数活塞41安装位置，计数活塞41安装在环形液腔②（活塞腔）内，将环形液腔②（活塞腔）分割为两部分，分别为上部液腔③及下部液腔④。

作用：憋压球通过下球座31时，将环形液腔①（密封腔）内的液体压入到下部液腔④内，下部液腔④内的液体增加，计数活塞41被液体顶起，上部液腔③内的液体压强增大经固定套15上的液孔15-9排除上部液腔③外。计数活塞41向上移动的次数等于通过憋压球的个数。

计数活塞41在环形液腔②（活塞腔）中的起始位置由限位销钉16决定。限位销钉16安装在限位销钉孔15-8中的位置，决定计数活塞活塞41最多向上运动次数。允许通过憋压球的个数决定了滑套在工具串中的安装位置。

图22-A是本发明实例的计数活塞与限位销钉位置关系示意图；结合图22-A所示，固定套15上设置5个限位销钉孔15-8。不安装限位销钉16时，计数活塞41安装在环形液腔②（活塞腔）最下部，滑套内经过5个憋压球后，计数活塞41与固定销钉14紧贴，投入第6个憋压球，计数活塞41向上运动时将固定销钉14剪断，投入第7个憋压球滑套开启压裂通道。所以本滑套在压裂工具串中处于第7顺序开启压裂。 (投入憋压球的个数=滑套在工具串中的位置=在工具串中开启第几层级滑套)

在结合图22-A所示，限位销钉16安装在限位销钉孔A处时，计数活塞41安装在限位销钉16上部，滑套经过4个憋压球后，计数活塞41与固定销钉14紧贴，投入第5个憋压球，计数活塞41向上运动时将固定销钉14剪断，投入第6个憋压球滑套开启压裂通道。所以本滑套在压裂工具串中处于第6顺序开启压裂。

故，限位销钉16分别安装在限位销钉孔B、限位销钉孔C、限位销钉孔D、限位销钉孔E处时，计数活塞41允许向上运动的次数为4次、3次、2次、1次。开启压裂通道的憋压球为第5个、第4个、第3个、第2个。滑套在工具串中处于第5、第4、第3、第2顺序开启压裂。

进一步地，对本申请的井下全通径无限级投球计数压裂滑套的工作过程进行说明：

初始状态，结合图23所示，固定销钉14将上球座块22固定在内套12上，上复位弹簧23完全压缩状态，下复位弹簧32处于半压缩状态。

井筒内的高压液体经过液孔15-9进入到上部液腔③内部，经第二单向阀17’和第一单向阀17进入到环形液腔①（密封腔）和下部液腔④内部，计数活塞41上部液腔③与下部液腔④压强相等，计数活塞41静止。四个上球座块22组成的圆直径52mm，下球座31直径48mm。

投球：憋压球直径50mm，进入到滑套后，通过上球座块22，落到下球座31上。液力作用在憋压球上，推动下球座31向下运动，弹性支腿31-1逐渐扩径到50mm，憋压球通过下球座31。

计数：下球座31向下运动过程中，活塞环31-2将环形液腔①（密封腔）内的液体经第一单向阀17压入下部液腔④内，下部液腔④内压强大于上部液腔③内压强，计数活塞41被顶起，向上运动。计数活塞41向上运动的距离等于活塞环31-2向下移动距离，计数活塞41向上运动的次数等于通过憋压球个数。

下球座复位：憋压球通过后，下球座31在下复位弹簧32的作用下向上运动，此时环形液腔①（密封腔）内部压力小于井筒内压强，液体经第二单向阀17’进入环形液腔①（密封腔），与下复位弹簧32一起将下球座31恢复到初始位置。第一单向阀17阻止下部液腔④内的液体回流到环形液腔①（密封腔），所以计数活塞41不动。

当计数组件计数活塞41运动到最上端与固定销钉14接触后，投入下一个憋压球后，环形液腔①（密封腔）内的液体进入到下部液腔④内，液力的作用下计数活塞41将固定销钉14剪断，继续上行。

座封球座组成：结合图24所示：本层滑套为第N层滑套时，当第（N-1）个憋压球通过第N层滑套时，计数活塞41将固定销钉14剪断，上球座块22失去固定销钉14的固定，上复位弹簧23失去轴向限制开始复位，产生复位力将四个上球座块22压紧入斜圆弧面15-3内，四个上球座块22组成直径48mm的座封球座，等待第N个憋压球在球座上座封开启压裂滑套。

压裂通道开启：从井口投入第N个憋压球后，第N个憋压球在四个球座块22组成的直径48mm的球座上座封，使井筒内液力形成高压。高压液力作用在憋压球和上球座块22上，产生轴向力。上球座块22与固定套15内的圆弧斜面15-3接触，将力传递到固定套15上，固定套15又与内套12螺纹连接成整体。轴向力最终被传递到内套12上，内套12与外套11通过剪切销钉13固定。当轴向力足够大时剪切销钉13被剪断，内滑套12与外套11沿轴向滑动，内滑套12上的压裂口与外滑套11上的外压裂口对齐，压裂通道开启。

继续结合图25所示：以井下工具串上连接3个滑套进行压裂施工为例进行描述。

3个滑套下入井前，需根据滑套开启顺序，对其结构进行预先设置。

结合图25所示，滑套Ⅰ为井下最前端压裂滑套，依次向井口方向顺序连接滑套Ⅱ、滑套Ⅲ。每投入一个憋压球，则依次经过滑套Ⅲ、滑套Ⅱ及滑套Ⅰ。

在结合图26所示，预先对滑套Ⅰ结构进行设置，滑套Ⅰ是第一个开启压裂通道的压裂滑套。滑套Ⅰ具体设置为：预先将固定销钉14剪断，利用上复位弹簧23产生的复位力将四个上球座块22压紧入斜圆弧面15-3内，四个上球座块22组成直径48mm的球座。井口投入第一个憋压球在球座上座封，液力作用在憋压球和球座上，完成上述压裂通道开启动作实施压裂。

结合图25所示：滑套Ⅱ安装在滑套Ⅰ上部，是第二个开启压裂通道的压裂滑套。井口投入的第一个憋压球开启滑套Ⅰ压裂通道的同时通过滑套Ⅱ，完成滑套Ⅱ的上述座封球座组成动作，等待第二个憋压球落入球座上座封。

在结合图27及图27-A所示，滑套Ⅱ具体设置为：设置限位销钉16的安装位置，将限位销钉16安装在距离滑套最上端的限位销钉孔15-8内，将计数活塞41与固定销钉14紧贴。

具体地，井口投入第一个憋压球经过滑套Ⅱ时，滑套Ⅱ完成上述投球、计数、下球座复位动作。由于预先设置计数活塞41与固定销钉14紧贴，进行上述计数动作时，计数活塞41向上运动剪断固定销钉14，固定销钉14被剪断后，接着完成座封球座组成动作。井口投入第二个憋压球在球座上座封，液力作用在憋压球和球座上，完成压裂通道开启动作实施压裂。

结合图25所示：滑套Ⅲ安装在滑套Ⅱ上部，是第三个开启压裂通道的压裂滑套。井口投入的第一个憋压球通过滑套Ⅲ时完成上述计数、下球座复位动作，第二个憋压球通过滑套Ⅲ时完成上述座封球座组成动作，等待第三个憋压球落入球座上座封。

在结合图28及图28-A所示，滑套Ⅲ具体设置为：设置限位销钉16的安装位置，将限位销钉16安装在距离滑套最上端的第二个限位销钉孔15-8内。

具体地，井口投入第一个憋压球经过滑套Ⅲ时，滑套Ⅲ完成上述计数、下球座复位动作，计数活塞41向上运动一次与固定销钉14紧贴。井口投入第二个憋压球时，由于计数活塞41与固定销钉14紧贴，进行上述计数动作时，计数活塞41向上运动剪断固定销钉14，固定销钉14被剪断后，接着完成球座组成动作。井口投入第三个憋压球在球座上座封，液力作用在憋压球和球座上，完成压裂通道开启动作实施压裂。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种井下全通径无限级投球计数压裂滑套，包括压裂通道、开关机构及计数机构，所述计数机构，用于投入的憋压球的数量达到所述压裂通道对应的压裂级数时启动所述开关机构；所述开关机构，通过剪断固定销钉（14）开启所述压裂通道；其特征在于：

所述计数机构，包括密封腔及计数活塞（41）；

所述固定销钉（14）设置在活塞腔中；

所述活塞腔内置所述计数活塞（41）；

所述计数活塞（41）的初始位置与所述固定销钉（14）之间的距离与所述压裂级数对应；

所述计数机构通过所述憋压球将所述密封腔中的液体压入所述活塞腔以驱使所述计数活塞（41）移动固定长度；

所述计数活塞（41），用于所述固定长度乘以投入的所述憋压球的数量之积与所述距离相应时剪断所述固定销钉（14）以启动所述开关机构；

所述计数机构，还包括下球座（31）、活塞环（31-2）和下复位弹簧（32）；

所述下球座（31），用于与所述憋压球配合组成第一座封结构以形成压差；

所述压差，用于所述下球座（31）驱动所述活塞环（31-2）将所述密封腔中的液体压入所述活塞腔；

所述下复位弹簧（32），用于驱动所述活塞环（31-2）复位以使所述活塞腔补充液体及所述下球座（31）继续与下一个所述憋压球配合形成所述压差。

2.根据权利要求1所述的井下全通径无限级投球计数压裂滑套，其特征在于：

所述压裂通道设置在滑套组件（1）上；

所述滑套组件（1），包括固定套（15）；

所述固定套（15）的内腔具有第一锥形结构；

所述下球座（31），包括若干弹性支腿（31-4）；

若干所述弹性支腿（31-4）共同围成的上端口直径小于所述憋压球直径；

所述弹性支腿（31-4）通过所述压差沿所述第一锥形结构下移以驱动所述活塞环（31-2）将所述密封腔中的液体压入所述活塞腔直至所述憋压球从所述上端口掉落，完成所述计数活塞（41）移动一次所述固定长度。

3.根据权利要求2所述的井下全通径无限级投球计数压裂滑套，其特征在于：

所述固定套（15）的内腔具有第二锥形结构；

所述开关机构，包括上球座组件（2）；

所述上球座组件（2），包括若干上球座块（22）；

所述上球座块（22）通过所述固定销钉（14）固定在所述固定套（15）的所述第二锥形结构内；

若干所述上球座块（22）共同围成的上端口的口径大于所述憋压球的直径；

所述上球座块（22）在所述计数活塞（41）剪断所述固定销钉（14）时沿所述第二锥形结构运动直至所述口径与所述憋压球直径配合组成第二座封结构以开启所述压裂滑套。

4.根据权利要求3所述的井下全通径无限级投球计数压裂滑套，其特征在于：

所述上球座块（22）连接上复位弹簧（23）；

所述上复位弹簧（23），用于在所述计数活塞（41）剪断所述固定销钉（14）时驱动所述上球座块（22）沿所述第二锥形结构运动直至所述口径与所述憋压球直径配合组成第二座封结构以开启所述压裂滑套。

5.根据权利要求4所述的井下全通径无限级投球计数压裂滑套，其特征在于：

所述上复位弹簧（23）连接在所述上球座块（22）及档环（21）之间；

所述档环（21）与所述固定套（15）同心安装，用于与所述上球座块（22）共同固定所述上复位弹簧（23）；

所述档环（21）为圆环状，内部设置坡口（21-3）；

所述坡口（21-3），用于导向所述憋压球。

6.根据权利要求5所述的井下全通径无限级投球计数压裂滑套，其特征在于：

所述固定套（15），其外部连接内套（12），其下部连接挡套（18）；

所述固定套（15）与所述内套（12）之间设置所述活塞腔；

所述固定套（15）与所述挡套（18）之间设置所述密封腔。

7.根据权利要求6所述的井下全通径无限级投球计数压裂滑套，其特征在于：

所述固定套（15）的外壁上设置若干限位销钉孔（15-8）；

所述限位销钉孔（15-8），用于连接限位销钉（16）；

所述限位销钉（16），用于连接所述计数活塞（41）；

所述限位销钉孔（15-8）的间距等于所述固定长度。

8.根据权利要求6所述的井下全通径无限级投球计数压裂滑套，其特征在于：

所述固定套（15）下端设置第一单向阀（17）；

所述挡套（18）下端设置第二单向阀（17’）；

所述第一单向阀（17），用于连通所述活塞腔与所述密封腔；

所述第二单向阀（17’），用于连通所述密封腔与所述固定套的内腔。

9.根据权利要求6-8任一项所述的井下全通径无限级投球计数压裂滑套，其特征在于：

所述内套（12）上设置内压裂孔（12-1）；

所述内套（12）通过剪切销钉（13）连接外套（11）；

所述外套（11）上设置外压裂孔（11-1）；

所述内压裂孔（12-1）与所述外压裂孔（11-1）构成所述压裂通道；

井筒内的液力通过所述固定套（15）传递到所述内套（12），以使所述内套（12）与所述外套（11）产生相对滑动直至剪断所述剪切销钉（13），完成所述压裂通道的打开。

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