CN112943200A - 滑套开关和页岩油立体开发压裂工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田开发技术领域，公开了一种滑套开关和页岩油立体开发压裂工具。滑套开关包括固定部(1)和能够相对固定部(1)转动的转动部(2)，固定部(1)和转动部(2)具有彼此对置以限定转动部(2)转动方向的逆止结构(3)，转动部(2)包括本体(21)和安装在本体(21)上能够径向打开的驱动爪(22)和驱动爪(22)动作的驱动结构(23)，驱动结构(23)与驱动爪(22)的连接部位设置为滑动连接。本发明中的滑套开关可以实现一趟启闭串联在一起的任意级数的内径为全通径的滑套，从而对压裂次序及生产进行灵活调整，实现无限级压裂，且滑套结构简单，操作灵活，可靠性高；可有效提高施工效率。

Description

滑套开关和页岩油立体开发压裂工具

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，具体地涉及一种滑套开关和页岩油立体开发压裂工具。

背景技术

目前在页岩油超长水平井、小井距、密切割、立体开发等新工艺中，存在生产过程中井间和压裂段间的应力干扰和孔隙压力干扰变得难以预测和控制的问题，为实现调节井间和压裂段间的应力干扰和孔隙压力干扰的问题以实现储层资源动用量最大化，使得水平井各压裂段的压裂施工时间以及生产时间可控，需要研发新的完井工艺和工具，从而调节各水平井及各压裂段间的相互干扰，以保证各井平衡开发，避免产量短期内迅速衰竭。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的在页岩油超长水平井、小井距、密切割、立体开发等新工艺中，存在生产过程中井间和压裂段间的应力干扰和孔隙压力干扰变得难以预测和控制的问题，提供一种无限级机械开关压裂滑套和页岩油立体开发压裂工具，该无限级机械开关压裂滑套具有调节井间和压裂段间的应力干扰和孔隙压力干扰的作用。

为了实现上述目的，本发明一方面公开一种滑套开关，所述滑套开关包括固定部和能够相对所述固定部转动的转动部，所述固定部和所述转动部具有彼此对置以限定所述转动部转动方向的逆止结构，所述转动部包括本体和安装在所述本体上能够径向打开的驱动爪和驱动所述驱动爪动作的驱动结构，所述驱动结构与所述驱动爪的连接部位设置为滑动连接。

通过上述技术方案，通过设置固定部和转动部，且在固定部和转动部之间设置逆止结构，使得固定部只沿固定方向相对转动部转动，通过设置能够径向打开的驱动爪使得驱动爪能够在驱动结构的驱动下径向打开或收拢，在打开时，轴向移动该滑套开关可以实现使用该滑套开关的滑套在工作状态和非工作状态间切换，在收拢状态可以根据需要进出该滑套。本发明中的滑套开关可以实现一趟启闭串联在一起的任意级数的内径为全通径的滑套，从而对压裂次序及生产进行灵活调整，实现无限级压裂，且滑套结构简单，操作灵活，可靠性较高；可有效提高施工效率。

进一步的，所滑套开关包括穿越过所述固定部和所述转动部的连接所述驱动结构和外部环境的通道。

进一步的，所述驱动结构设置为液压缸，所述液压缸通过所述通道连接所述外部环境中的压力源。

进一步的，所述逆止结构包括彼此啮合的第一齿结构和第二齿结构，其中，所述第一齿结构固接所述转动部，所述第二齿结构固接所述固定部。

进一步的，所述固定部包括中空的轴承内套和围设所述轴承内套上的导向结构；所述第二齿结构固接所述导向结构。

进一步的，所述滑套开关包括支撑在所述固定部和所述转动部的支撑结构，所述支撑结构包括轴向固定、周向可相对转动内圈和外圈；所述内圈固接所述轴承内套，所述外圈固接所述转动部。

进一步的，所述转动部包括固接所述外圈的转动套；所述转动套和所述本体可拆卸连接。

进一步的，所述驱动爪的一端铰接所述本体，所述驱动爪上设置有滑道，所述驱动结构的一端安装在所述滑道中，另一端安装在所述本体内，所述驱动爪在所述驱动结构驱动下径向移动的同时沿所述铰接点转动。

进一步的，多个所述驱动爪沿所述本体圆周均布。

本发明第二方面公开一种页岩油立体开发压裂工具，所述页岩油立体开发压裂工具包括无限级机械开关压裂滑套和驱动所述无限级机械开关压裂滑套开启或关闭的井下开关工具，所述井下开关工具采用以上所述的滑套开关。

进一步的，所述无限级机械开关压裂滑套包括同轴线套设的外滑套、内滑套及固接在所述外滑套的第一端用于限定所述内滑套向所述外滑套的第一端移动的第一极限距离的定位卡；所述外滑套上设置有第一通孔，所述内滑套上设置有第二通孔，所述无限级机械开关压裂滑套设置为轴向驱动所述内滑套时，所述内滑套在所述外滑套和所述定位卡的共同作用下轴向移动的同时周向转动使得所述无限级机械开关压裂滑套能够在所述第一通孔和所述第二通孔连通的开启状态和所述第一通孔和所述第二通孔断开连通的关闭状态间切换，其中，所述第一通孔和所述第二通孔在关闭状态周向间隔第一角度。

进一步的，所述定位卡和所述外滑套可拆卸连接。

进一步的，所述外滑套朝向所述定位卡的一端与包括内表面为锥形的第一锥形套筒，所述第一锥形套筒的内壁上具有内螺纹；所述定位卡朝向所述外滑套的一端包括外表面为锥形的第二锥形套筒，所述第二锥形套筒的外壁上具有外螺纹；所述定位卡和所述外滑套通过所述第二锥形套筒和所述第一锥形套筒螺纹连接。

进一步的，所述外滑套与所述内滑套具有彼此对置且可在外力作用下彼此接触并沿第一轨迹相对移动的第一接触面和第二接触面。

进一步的，所述无限级机械开关压裂滑套在轴向力的作用下所述第一接触面和所述第二接触面接触并沿所述第一轨迹相对移动，所述外滑套与所述内滑套相对转动第二角度。

进一步的，所述内滑套与所述定位卡具有彼此对置且可在外力作用下彼此接触并沿第二轨迹相对移动的第三接触面和第四接触面。

进一步的，所述无限级机械开关压裂滑套在轴向力的作用下所述第三接触面和所述第四接触面接触并沿所述第二轨迹相对移动，所述外滑套与所述内滑套相对转动第三角度，所述第二角度和所述第三角度之和等于所述第一角度。

进一步的，所述内滑套包括设置在所述内滑套的外壁上的导向台，所述第二接触面和所述第三接触面形成在所述导向台上；所述外滑套内壁上形成有容纳所述导向台的槽结构，所述槽结构包括周向间隔布置以在不同工作状态限定所述导向台的在所述槽结构中的轴向位置的第一限位槽和第二限位槽，所述第一接触面周向连接在所述第一限位槽和所述第二限位槽；所述定位卡包括轴向延伸的导向齿，所述第四接触面形成在所述导向齿上。

进一步的，所述内滑套和所述定位卡沿所述轴线间隔布置，所述第一接触面背离所述定位卡的第一端与朝向所述定位卡的第二端周向向第一方向偏转；所述第四接触面背离所述内滑套的第一端与朝向所述内滑套的第二端周向向所述第一方向偏离。

进一步的，所述无限级机械开关压裂滑套包括轴向延伸以驱动所述内滑套轴向复位的复位弹簧，所述复位弹簧两端分别连接所述内滑套和所述定位卡。

附图说明

图1为中的滑套开关的结构示意图；

图2为图1的外观示意图；

图3为图1中驱动爪的结构示意图；

图4为图1中驱动结构的活塞杆的结构示意图；

图5为图1中转动部的整体结构示意图；

图6为图5中液压卡扣管体的结构示意图；

图7为图1中上轴承套的结构示意图；

图8为图1中下轴承套的结构示意图；

图9为图1中油管联接器的结构示意图；

图10为一种具体实施方式的页岩油立体开发压裂工具的结构示意图；

图11为本发明的一种具体实施方式的无限级机械开关压裂滑套的整体结构示意图；

图12为图11的外观示意图；

图13为图11中外滑套的结构示意图；

图14为图11中内滑套的结构示意图；

图15为图11中定位卡的结构示意图；

附图标记说明

固定部1；轴承内套11；固定套111；固定套112；导向结构12；转动部2；本体21；驱动爪22；滑道221；驱动结构23；T形结构231；通道24；转动套25；滑套密封圈26；逆止结构3；第一齿结构31；第二齿结构32；支撑结构4；无限级机械开关压裂滑套5；外滑套51；第一通孔511；第一接触面512；槽结构513；第一限位槽5131；第二限位槽5132；防堵材料容纳槽514；第三锥形套筒515；第一锥形套筒516；内滑套52；第二通孔521；第二接触面522；第三接触面523；定位卡53；第四接触面531；导向齿532；第二锥形套筒533；导向台524；复位弹簧54；隔离圈55；井下开关工具6；连续油管0。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。在本发明中，需要理解的是，术语“背离”、“朝向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系与实际使用的方位或位置关系相对应；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外；仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指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。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

本发明一方面公开一种滑套开关，如图1-9所示：所述滑套开关包括固定部1和能够相对所述固定部1转动的转动部2，所述固定部1和所述转动部2具有彼此对置以限定所述转动部2转动方向的逆止结构3，所述转动部2包括本体21和安装在所述本体21上能够径向打开的驱动爪22和驱动所述驱动爪22动作的驱动结构23，所述驱动结构23与所述驱动爪22的连接部位设置为滑动连接。通过上述技术方案，通过设置固定部1和转动部2，且在固定部1和转动部2之间设置逆止结构3，使得固定部1只沿固定方向相对转动部2转动，通过设置能够径向打开的驱动爪22使得驱动爪22能够在驱动结构23的驱动下径向打开或收拢，在打开时，轴向移动该滑套开关可以实现使用该滑套开关的滑套在工作状态和非工作状态间切换，在收拢状态可以根据需要进出该滑套。本发明中的滑套开关可以实现一趟启闭串联在一起的任意级数的内径为全通径的滑套，从而对压裂次序及生产进行灵活调整，实现无限级压裂，且滑套结构简单，操作灵活，可靠性较高；可有效提高施工效率。

优选地，所述驱动爪22包括勾状突起222，所述本体21上设置有与勾状突起222匹配使用的突起，该勾状突起222卡接在该突起上，转动部2包括安装在转动部2的背离定位卡53的一端的液压卡扣管头26，液压卡扣管头26和上述突起一起限制驱动爪22轴向移动。这种结构简单，工作可靠。

优选地，所滑套开关包括穿越过所述固定部1和所述转动部2的连接所述驱动结构23和外部环境的通道24。这样，可以从外部环境通过通道24向驱动结构23提供驱动力。当驱动结构23为电驱动时，可以从外部通过该通道24通过电路输入电流，当驱动结构23为流体驱动时，可以从外部通过该通道24输入压力流体为驱动结构23提供驱动力。

优选地，所述驱动结构23设置为液压缸，所述液压缸通过所述通道24连接所述外部环境中的压力源。这种方式操作便捷，安全，且压力易控制。

优选地，所述逆止结构3包括彼此啮合的第一齿结构31和第二齿结构32，其中，所述第一齿结构31固接所述转动部2，所述第二齿结构32固接所述固定部1。通过这样设置，使得转动部2只能相对固定部1向一个方向转动，从而可以使得工作可靠，容错率高。

优选地，所述固定部1包括中空的轴承内套11和围设所述轴承内套11上的导向结构12；所述第二齿结构32固接所述导向结构12。导向结构12用于为井下开关工具6在无限级机械开关压裂滑套5中运行起导向和扶正的作用，防止无限级机械开关压裂滑套5和井下开关工具6同轴，以在轴向驱动井下开关工具6进而驱动内滑套52轴向移动的时候不偏心，从而提高页岩油立体开发压裂工具工作的可靠性。

优选地，所述滑套开关包括支撑在所述固定部1和所述转动部2的支撑结构4，所述支撑结构4包括轴向固定、周向可相对转动内圈和外圈；所述内圈固接所述轴承内套11，所述外圈固接所述转动部2。

优选地，轴承内套11包括轴向设置固定套111和固定套112，其中，固定套112为从固定套111的外周的径向突起；转动套25靠近第一齿结构31的一端具有止挡结构，转动套25通过固定套111、固定套112和转动套25的壁及该止挡结构形成轴承容纳腔；具有内圈和外圈的轴承套设在固定套111的外表面并容纳在该轴承容纳腔中。通过这样设置，固定部1和转动部2可实现相对转动。

优选地，所述转动部2包括固接所述外圈的转动套25；所述转动套25和所述本体21可拆卸连接。

优选地，所述固定部1包括设置所述轴承容纳腔中的碟片弹簧，所述碟片弹簧套设在固定套111的外周并位于轴承和止挡结构枝江，所述碟片弹簧的数量根据第一齿结构31的轴向尺寸及所述碟片弹簧的弹性变形决定。以使得内滑套52、外滑套51和定位卡53之间的运动正常，保证内滑套52能够在轴向往复运动时实现无限级机械开关压裂滑套5启闭。当转动部2旋转时，第一齿结构31与第二齿结构32啮合，旋转的同时转动部2会相对于固定部1发生轴向震动，通过设置碟片弹簧会为转动部2的轴向震动提供空间并始终保证第一齿结构31和第二齿结构32处于啮合状态。

优选地，所述驱动爪22的一端铰接所述本体21，所述驱动爪22上设置有滑道221，所述驱动结构23的一端安装在所述滑道221中，另一端安装在所述本体21内，所述驱动爪22在所述驱动结构23驱动下径向移动的同时沿所述铰接点转动。

优选地，多个所述驱动爪22沿所述本体21圆周均布。

优选地，所述滑套开关包括形成在导向结构12背离转动部2的一端螺纹以与连续油管0螺纹连接。这样，当需要将滑套开关送入位于井下的无限级机械开关压裂滑套5内时，通过将连续油管0于滑套开关螺纹连接后送入井下的无限级机械开关压裂滑套5中。

本发明第二方面公开一种页岩油立体开发压裂工具，如图10-15所示，所述页岩油立体开发压裂工具包括无限级机械开关压裂滑套5和驱动所述无限级机械开关压裂滑套5开启或关闭的井下开关工具6，所述井下开关工具采用以上所述的滑套开关。该页岩油立体开发压裂工具通过井下开关工具6控制无限级机械开关压裂滑套5开启和关闭，本发明所具有的优势同上述滑套开关的技术优势，在此不再赘述。

优选地，所述无限级机械开关压裂滑套5包括同轴线套设的外滑套51、内滑套52及固接在所述外滑套51的第一端用于限定所述内滑套52向所述外滑套51的第一端移动的第一极限距离的定位卡53；所述外滑套51上设置有第一通孔511，所述内滑套52上设置有第二通孔521，所述无限级机械开关压裂滑套5设置为轴向驱动所述内滑套52时，所述内滑套52在所述外滑套51和所述定位卡53的共同作用下轴向移动的同时周向转动使得所述无限级机械开关压裂滑套5能够在所述第一通孔511和所述第二通孔521连通的开启状态和所述第一通孔511和所述第二通孔521断开连通的关闭状态间切换，其中，所述第一通孔511和所述第二通孔521在关闭状态周向间隔第一角度。通过这样设置，可以在轴向驱动内滑套52相对外滑套51运动的同时，通过在外滑套51和内滑套52之间设置导向结构，使得外滑套51和内滑套52周向转动第一角度，从而使得第一通孔511和所述第二通孔521连通或者错开连通，实现开启或关闭。

其中，所述定位卡53和所述外滑套51可拆卸连接使得便于加工制造和安装。

优选地，所述外滑套51朝向所述定位卡53的一端与包括内表面为锥形的第一锥形套筒516，所述第一锥形套筒516的内壁上具有内螺纹；所述定位卡53朝向所述外滑套51的一端包括外表面为锥形的第二锥形套筒533，所述第二锥形套筒533的外壁上具有外螺纹；所述定位卡53和所述外滑套51通过所述第二锥形套筒533和所述第一锥形套筒516螺纹连接。这样，可以使得定位卡53和外滑套51连接成内壁在同一圆柱面，外壁在同一圆柱面的套筒结构，有利于页岩油立体开发压裂工具向井下输送也有利于井下开关工具6进出无限级机械开关压裂滑套5。

外滑套51外壁包括防堵材料容纳槽514，所述第一通孔511形成在该防堵材料容纳槽514中。这样，防堵材料容纳槽514中可以填充易溶于压裂液的固体材料，可以有效防止第一通孔511被堵塞。

优选地，所述外滑套51与所述内滑套52具有彼此对置且可在外力作用下彼此接触并沿第一轨迹相对移动的第一接触面512和第二接触面522。通过第一接触面512和第二接触面522接触，内滑套52在外滑套51中轴向移动的时候，第一接触面512给第二接触面522提供一种导向作用，使得内滑套52按照设定的第一轨迹移动，从而实现既定目的。

优选地，所述无限级机械开关压裂滑套5在轴向力的作用下所述第一接触面512和所述第二接触面522接触并沿所述第一轨迹相对移动，所述外滑套51与所述内滑套52相对转动第二角度。通过这样设置，实现轴向推动内滑套52和外滑套51相对运动的同时二者相对转动。这样，操作简单，动作可靠，尤其适用于井下环境。优选地，所述内滑套52与所述定位卡53具有彼此对置且可在外力作用下彼此接触并沿第二轨迹相对移动的第三接触面523和第四接触面531。通过第三接触面523和第四接触面531接触，内滑套52在轴向移动和定位卡53接触的时候，第二接触面522给第三接触面523提供一种导向作用，使得内滑套52按照设定的第二轨迹移动，从而实现既定目的。

优选地，所述无限级机械开关压裂滑套5在轴向力的作用下所述第三接触面523和所述第四接触面531接触并沿所述第二轨迹相对移动，所述外滑套51与所述内滑套52相对转动第三角度，所述第二角度和所述第三角度之和等于所述第一角度。通过这样设置，实现轴向推动内滑套52和外滑套51相对运动再次相对转动，实现两侧转动第一角度，从而使得第一通孔511第二通孔521连通或断开连通。

优选地，所述内滑套52包括设置在所述内滑套52的外壁上的导向台524，所述第二接触面522和所述第三接触面523形成在所述导向台524上；所述外滑套51内壁上形成有容纳所述导向台524的槽结构513，所述槽结构513包括周向间隔布置以在不同工作状态限定所述导向台524的在所述槽结构513中的轴向位置的第一限位槽5131和第二限位槽5132，所述第一接触面512周向连接在所述第一限位槽5131和所述第二限位槽5132；所述定位卡53包括轴向延伸的导向齿532，所述第四接触面531形成在所述导向齿532上。通过这样设置，实现轴向推动内滑套52在外滑套51内运动时，在外滑套51和定位卡53的共同作用下外滑套51内滑套52转动设定的角度，实现第一通孔511第二通孔521连通或断开连通。

优选地，所述内滑套52和所述定位卡53沿所述轴线间隔布置，所述第一接触面512背离所述定位卡53的第一端与朝向所述定位卡53的第二端周向向第一方向偏转；所述第四接触面531背离所述内滑套52的第一端与朝向所述内滑套52的第二端周向向所述第一方向偏离。通过这样设置，确保在轴向推动内滑套52时，内滑套52在外滑套51和定位卡53的作用下同向旋转，这样，既结构简单又容易发生错乱。

优选地，所述无限级机械开关压裂滑套5包括轴向延伸以驱动所述内滑套52轴向复位的复位弹簧54，所述复位弹簧54两端分别连接所述内滑套52和所述定位卡53。通过设置复位弹簧54，不用施加其他动力即可使内滑套52复位，结构简单，造作方便，工作可靠。

优选地，内滑套52下部外壁突出有第一台肩，外滑套51内壁下部突出有第二台肩。使得第一台肩和第二台肩相互抵接形成对内滑套52沿轴向向下滑动的位移限制。

优选地，第二通孔521的高度为H，多道隔离圈55的密封高度约为2～3H；内滑套52轴向滑动行程不小于实施隔离圈55的密封高度；以防止堵塞连通第二通孔521和第一通孔511的通道。

优选地，复位弹簧54的朝向内滑套52的一端端与内滑套52的相接，复位弹簧54的背离内滑套52的一端与定位卡53内壁上部突出的第三台肩抵接以形成对复位弹簧54的限位，使得复位弹簧54在受压的时候压缩，在压力撤除后，复位弹簧54以第三台肩为支撑轴向给内滑套52提供复位力，带动内滑套52轴向背离第三台肩运动。

优选地，内滑套52的外壁位于第一通孔511上下两侧分别设置多道隔离圈55，用于在内滑套52和外滑套51之间形成一个密封腔，施工过程中该密封腔与第二通孔521和第一通孔511形成连通外部环境的通道。

优选地，外滑套51的背离定位卡53的一端包括第三锥形套筒515。通过第三锥形套筒515连接套管串可以将无限级机械开关压裂滑套5送入井下，

为了进一步的说明本发明，下面就页岩油立体开发压裂工具的使用进行简单说明，为了叙述方便，以页岩油立体开发压裂工具在使用过程中的位置关系进行描述。

页岩油立体开发压裂工具使用的实施例一：

用于压裂过程时，其使用步骤为：

步骤一：将无限级机械开关压裂滑套5与套管串或者油管串串联下入井内；

步骤二：利用连续油管0将井下开关工具6下入无限级机械开关压裂滑套5所在位置；

步骤三：驱动结构23采用液压缸，向连续油管0内加压力液，液压缸的活塞杆在液压的作用下径向向外伸出；T形结构231沿驱动爪22上“T”型的滑道221滑动同时的同时径向与驱动爪22同时运动，将驱动爪22撑开，使得驱动爪22轴旋转，直至驱动爪22的悬臂端抵接外滑套51的内壁；

步骤四：保持驱动爪22开启状态不变，上提井下开关工具6；内滑套52在驱动爪22的轴向推力下沿轴向向上滑动，内滑套52外壁顶部的导向台524在外滑套51内壁的槽结构513及与外滑套51同轴设置的定位卡53的作用下在轴向滑动的同时旋转，此时，井下开关工具6的转动部2与内滑套52同步旋转；

步骤五：当井下开关工具6上提遇阻后，释放井口上提连续油管0的拉力，内滑套52在复位弹簧54的作用下沿轴向向下滑动；内滑套52向下滑动过程中，导向台524在槽结构513的作用下继续沿同一方向旋转并向下滑动，定位后，第一通孔511和第二通孔521相互连通，在隔离圈55的作用下内外滑套51之间形成一个密封的环空，这样，使得形成在井眼壁上的炮眼和第一通孔511及第二通孔521连通，使得压裂液能够通过内滑套52中空的内腔进入炮眼进行压裂工作；

步骤六：无限级机械开关压裂滑套5开启后，连续油管0内卸压，上述液压缸的活塞杆缩回，带动驱动爪22回归原位，上提连续油管0，将井下开关工具6取出；

步骤七：进行压裂施工作业；

步骤八：施工作业结束后，按同样的步骤将滑套关闭，取出井下开关工具6。

页岩油立体开发压裂工具使用的实施例二：

实施例二用于调节生产过程，其使用步骤为：

步骤一：实施例一中提到的步骤二到步骤五开启或关闭第一个无限级机械开关压裂滑套5后，卸掉连续油管0内的液压，使驱动爪22收拢；

步骤二：将井下开关工具6移动到第二个无限级机械开关压裂滑套5位置，以实施例一中提到的步骤二到步骤五开启或关闭第二个无限级机械开关压裂滑套5；

步骤三：依次类推，依次开启或关闭第N个无限级机械开关压裂滑套5,这样，按照施工要求下放一趟井下开关工具6即可实现多个无限级机械开关压裂滑套5的启闭，从而快速的调节水平井的生产状态。

在上述实施例中，当利用井下开关工具6开启无限级机械开关压裂滑套5的时候，将井下开关工具6通过无限级机械开关压裂滑套5中的内滑套52中控的内腔进入无限级机械开关压裂滑套5的底部，然后通过通道24向径向设置的为液压缸的驱动结构23中注入压力液，使液压缸的活塞杆径向伸出，该活塞杆的外端设置为T形结构231，该T形结构231容纳在驱动爪22上的滑道221中，一边推动驱动爪22转动，一边在滑道221；实现驱动驱动爪22径向张开，然后驱动通过轴向驱动井下开关工具6轴向向上移动，钩住内滑套52相对外滑套51轴向运动，在外滑套51和内滑套52轴向运动的同时，内滑套52在导向结构12、槽结构513、导向台524及定位卡53的共同作用下内滑套52相对外滑套51转动，使得第二通孔521和第一通孔511连通，实现无限级机械开关压裂滑套5开启。

无限级机械开关压裂滑套5开启后可以根据需要将井下开关工具6从内滑套52的内腔中取出或者继续开启其他的无限级机械开关压裂滑套5。井下开关工具6从无限级机械开关压裂滑套5中取出后，再向无限级机械开关压裂滑套5中通入压裂液进行压裂工作。

当需要关闭无限级机械开关压裂滑套5的时候，将井下开关工具6深入无限级机械开关压裂滑套5中，重复开启无限级机械开关压裂滑套5式的动作，即可关闭无限级机械开关压裂滑套5。如图13所示，槽结构513包括沿外滑套51的内壁圆周均布的第一限位槽5131和第二限位槽5132，其中，第一限位槽5131和第二限位槽5132彼此间隔布置，内滑套52轴向往复一次，导向台524从第一限位槽5131和第二限位槽5132二者其中之一运行至其中之另一，实现开启无限级机械开关压裂滑套5或者关闭无限级机械开关压裂滑套5。当内滑套52沿外滑套51旋转一周的时候，无限级机械开关压裂滑套5实现开关的次数同第一限位槽5131或第二限位槽5132的个数。为了保证无限级机械开关压裂滑套5开关可靠，内滑套52在内滑套52内需要单向旋转，因此井下开关工具6上设置有逆止结构3，使得井下开关工具6的转动部2相对固定部1单向旋转，从而在开启或关闭无限级机械开关压裂滑套5的时候，通过驱动爪22钩紧内滑套52，转动部2和内滑套52一同沿外滑套51轴向运动的同时周向转动。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种滑套开关，其特征在于，所述滑套开关包括固定部(1)和能够相对所述固定部(1)转动的转动部(2)，所述固定部(1)和所述转动部(2)具有彼此对置以限定所述转动部(2)转动方向的逆止结构(3)，所述转动部(2)包括本体(21)和安装在所述本体(21)上能够径向打开的驱动爪(22)和驱动所述驱动爪(22)动作的驱动结构(23)，所述驱动结构(23)与所述驱动爪(22)的连接部位设置为滑动连接。

2.根据权利要求1所述的滑套开关，其特征在于，所滑套开关包括穿越过所述固定部(1)和所述转动部(2)的连接所述驱动结构(23)和外部环境的通道(24)。

3.根据权利要求2所述的滑套开关，其特征在于，所述驱动结构(23)设置为液压缸，所述液压缸通过所述通道(24)连接所述外部环境中的压力源。

4.根据权利要求1所述的滑套开关，其特征在于，所述逆止结构(3)包括彼此啮合的第一齿结构(31)和第二齿结构(32)，其中，所述第一齿结构(31)固接所述转动部(2)，所述第二齿结构(32)固接所述固定部(1)。

5.根据权利要求4所述的滑套开关，其特征在于，所述固定部(1)包括中空的轴承内套(11)和围设所述轴承内套(11)上的导向结构(12)；所述第二齿结构(32)固接所述导向结构(12)。

6.根据权利要求1所述的滑套开关，其特征在于，所述滑套开关包括支撑在所述固定部(1)和所述转动部(2)的支撑结构(4)，所述支撑结构(4)包括轴向固定、周向可相对转动内圈和外圈；所述内圈固接所述轴承内套(11)，所述外圈固接所述转动部(2)。

7.根据权利要求6所述的滑套开关，其特征在于，所述转动部(2)包括固接所述外圈的转动套(25)；所述转动套(25)和所述本体(21)可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的滑套开关，其特征在于，所述驱动爪(22)的一端铰接所述本体(21)，所述驱动爪(22)上设置有滑道(221)，所述驱动结构(23)的一端安装在所述滑道(221)中，另一端安装在所述本体(21)内，所述驱动爪(22)在所述驱动结构(23)驱动下径向移动的同时沿所述铰接点转动。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的滑套开关，其特征在于，多个所述驱动爪(22)沿所述本体(21)圆周均布。

10.一种页岩油立体开发压裂工具，其特征在于，所述页岩油立体开发压裂工具包括无限级机械开关压裂滑套(5)和驱动所述无限级机械开关压裂滑套(5)开启或关闭的井下开关工具(6)，所述井下开关工具采用根据权利要求1-9中任意一项所述的滑套开关。

11.根据权利要求10所述的页岩油立体开发压裂工具，其特征在于，所述无限级机械开关压裂滑套(5)包括同轴线套设的外滑套(51)、内滑套(52)及固接在所述外滑套(51)的第一端用于限定所述内滑套(52)向所述外滑套(51)的第一端移动的第一极限距离的定位卡(53)；所述外滑套(51)上设置有第一通孔(511)，所述内滑套(52)上设置有第二通孔(521)，所述无限级机械开关压裂滑套(5)设置为轴向驱动所述内滑套(52)时，所述内滑套(52)在所述外滑套(51)和所述定位卡(53)的共同作用下轴向移动的同时周向转动使得所述无限级机械开关压裂滑套(5)能够在所述第一通孔(511)和所述第二通孔(521)连通的开启状态和所述第一通孔(511)和所述第二通孔(521)断开连通的关闭状态间切换，其中，所述第一通孔(511)和所述第二通孔(521)在关闭状态周向间隔第一角度。

12.根据权利要求11所述的页岩油立体开发压裂工具，其特征在于，所述定位卡(53)和所述外滑套(51)可拆卸连接。

13.根据权利要求12所述的页岩油立体开发压裂工具，其特征在于，所述外滑套(51)朝向所述定位卡(53)的一端包括内表面为锥形的第一锥形套筒(516)，所述第一锥形套筒(516)的内壁上具有内螺纹；所述定位卡(53)朝向所述外滑套(51)的一端包括外表面为锥形的第二锥形套筒(533)，所述第二锥形套筒(533)的外壁上具有外螺纹；所述定位卡(53)和所述外滑套(51)通过所述第二锥形套筒(533)和所述第一锥形套筒(516)螺纹连接。

14.根据权利要求13所述的页岩油立体开发压裂工具，其特征在于，所述外滑套(51)与所述内滑套(52)具有彼此对置且能够在外力作用下彼此接触并沿第一轨迹相对移动的第一接触面(512)和第二接触面(522)。

15.根据权利要求14所述的页岩油立体开发压裂工具，其特征在于，所述无限级机械开关压裂滑套(5)在轴向力的作用下所述第一接触面(512)和所述第二接触面(522)接触并沿所述第一轨迹相对移动，所述外滑套(51)与所述内滑套(52)相对转动第二角度。

16.根据权利要求15所述的页岩油立体开发压裂工具，其特征在于，所述内滑套(52)与所述定位卡(53)具有彼此对置且能够在外力作用下彼此接触并沿第二轨迹相对移动的第三接触面(523)和第四接触面(531)。

17.根据权利要求16所述的页岩油立体开发压裂工具，其特征在于，所述无限级机械开关压裂滑套(5)在轴向力的作用下所述第三接触面(523)和所述第四接触面(531)接触并沿所述第二轨迹相对移动，所述外滑套(51)与所述内滑套(52)相对转动第三角度，所述第二角度和所述第三角度之和等于所述第一角度。

18.根据权利要求16所述的页岩油立体开发压裂工具，其特征在于，所述内滑套(52)包括设置在所述内滑套(52)的外壁上的导向台(524)，所述第二接触面(522)和所述第三接触面(523)形成在所述导向台(524)上；所述外滑套(51)内壁上形成有容纳所述导向台(524)的槽结构(513)，所述槽结构(513)包括周向间隔布置以在不同工作状态限定所述导向台(524)的在所述槽结构(513)中的轴向位置的第一限位槽(5131)和第二限位槽(5132)，所述第一接触面(512)周向连接在所述第一限位槽(5131)和所述第二限位槽(5132)；所述定位卡(53)包括轴向延伸的导向齿(532)，所述第四接触面(531)形成在所述导向齿(532)上。

19.根据权利要求16所述的页岩油立体开发压裂工具，其特征在于，所述内滑套(52)和所述定位卡(53)沿所述轴线间隔布置，所述第一接触面(512)背离所述定位卡(53)的第一端与朝向所述定位卡(53)的第二端周向向第一方向偏转；所述第四接触面(531)背离所述内滑套(52)的第一端与朝向所述内滑套(52)的第二端周向向所述第一方向偏离。

20.根据权利要求18或19所述的页岩油立体开发压裂工具，其特征在于，所述无限级机械开关压裂滑套(5)包括轴向延伸以驱动所述内滑套(52)轴向复位的复位弹簧(54)，所述复位弹簧(54)两端分别连接所述内滑套(52)和所述定位卡(53)。

Images