CN113958302A - 一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套工具 - Google Patents

Abstract

本发明一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套工具，主要由传动管、中心管、柱塞、上接头、外壳、套筒和下接头组成。其特征在于：运动部分通过梯形螺纹实现沿轴线方向的位移，并且利用螺纹的自锁特性与套筒上的限位装置，实现中心管上孔道与外壳上的孔道对齐，此时压裂滑套处于开启状态；当压裂液顺利到达指定地层时，可通过对运动部分的反向旋转实现对压裂滑套的关闭。中心管与上接头的螺纹旋合长度有限位约束，当中心管旋到底时，位于套筒的突起部分与柱塞的突起部分接触，起到了限位的作用。本发明的螺纹传动加限位装置的配合结构，其组成简单可用于裸眼井和套管中，提高了滑套开启成功率，能节省钻井成本，提高生产效率。

Description

一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套工具

技术领域

本发明涉及一种提高采收效率的压裂滑套，属于重要的完井工具。

背景技术

随着石油天然气的不断开采，如何提高采油率成为了一个越来越困难的问题。对于井下复杂的情况而言，在提高采油率的同时我们还要确保开采过程当中的可靠性。于是就出现了裸眼完井和分段压裂技术，这项技术因为可以降低开采难度，所以被广泛应用于油气藏中，而这项技术的关键在于工具的好坏，其中滑套的开启成功率直接影响着石油天然气的采收率。

在滑套设计中，部分水平井采用的压裂方式为套管多簇滑套投球压裂，这种滑套对内径有着很大的限制，难以适用于多级压裂或者小井眼的油气开采。会出现各种各样的问题，如果地层一旦出砂，采用此类工艺便会出现压裂砂堵的现象，这就会导致压裂作业被迫停止，这时便需要反排后方可进行后续作业，在进行反排的过程当中不仅会造成压力能量的损失还会造成油污落地、污染环境的问题，这是国家环保不允许出现的现象。

因此,设计出合理的滑套结构,提高稳定性，是确保提高滑套开启成功率从而提高采油率的关键之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压裂滑套，这种滑套的结构设计用来解决顺利开启和关闭滑套，减少滑套在移动过程中意外打开的问题；

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种压裂滑套，其主要由上接头、传动管、O型密封圈A、螺纹脂、中心管、挡圈A、外壳、柱塞、套筒、O型密封圈B、挡圈B和下接头组成。其特征在于：上接头与传动管设有梯形螺纹连接，所述梯形螺纹连接处设有螺纹脂；所述上接头与外壳螺纹连接处设有O型密封圈A；外壳与中心管设有通孔；套筒与柱塞处设有一突起；所述柱塞尾部设有O型密封圈B和挡圈B。

所述滑套上接头与传动管通过梯形螺纹连接,运动部分可通过连续油管在整个壳体内做旋转运动并沿轴线方向移动，所述梯形螺纹设计具有自锁性，能够保证旋进的稳定性防止在滑套进行下放的过程中，发生滑套自动打开的情况，故运动部分和壳体均为间隙配合；外壳与中心管之间均设有密封圈来保证工具的密封性上接头与传动管旋合长度有限，当中心管到达指定位置时，传动管也旋转到极大位置，在滑套开启过程中这种结构设计也起到限位的作用。

所述压裂滑套上接头与传动管的梯形螺纹连接部分使用螺纹脂进行密封和润滑，由于螺纹连具有缝隙，螺纹脂具有回弹性好的特点，所以在螺纹连接中具有良好的密封性和润滑性，保证了液体不会轻易洒出。

所述滑套中心管和外壳设有孔道，当滑套开启时中心管随着传动管位移到最大位置，中心管孔道位置与外壳孔道实现对齐，在中心管孔道位置与外壳孔道实现对齐的同时，套筒内的突起和柱塞的突起实现相接触，突起部分相挤压起到限位的作用，突起部分相接触发生挤压，从而进一步限制了柱塞继续移动的趋势，这种限制力通过中心管、传动管、油管传导至地面井架的控制台上，突起起到了限位与示位的作用。

所述套筒与柱塞均设有突起，当中心管的孔道与外壳的孔道对齐时，突起发生挤压接触，突起的设计起到限位与示位的作用，由于柱塞与套筒为间隙配合接触部分通过密封圈密封，保证了滑套内柱塞往复运动的密闭性。

所述运动部分和壳体均为间隙配合使用密封圈和挡圈进行密封，壳体之间通过螺纹连接并且设有安装密封圈的环槽，保证了滑套的密封性。

所述柱塞的外径与下接头的内径为过盈配合，且柱塞的尾部配有O型密封圈B和挡圈B，在滑套打开时柱塞随着运动部分的进给式旋转发生移动，在滑套完全打开时柱塞与下接头处于过盈配合，此时柱塞与下接头接触可防止液体液体随意落入井底。

本发明与现有技术比较，其有益效果是：本发明的一种具有限位与示位功能的开关式压裂滑套；1、具有结构稳定，操作简单的特点，利用梯形螺纹的自锁性保证了传动管位移的稳定性，使用螺纹脂进行密封确保了传动过程的密封性，由于套筒与柱塞都设有突起，限制了最大的旋进距离，当无法旋进时即实现了中心管与外壳孔道的对齐，工作人员可从这一现象中得知中心管已经下放到指定位置，柱塞起到了限位以及示位的作用；2、具有密封性好的特点，在壳体螺纹连接处设有O型密封圈A，中心管与壳体间设有密封圈和挡圈，具有良好的密封性；柱塞的尾部配有O型密封圈B和挡圈B，可防止液体随意落入井底。

附图说明

图1为本发明一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套工具在水平井段应用时滑套关闭的钻井示意图；

图2为本发明一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套工具在水平井段应用时滑套开启的钻井示意图；

图3为本发明一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套关闭时的结构示意图；

图4为本发明一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套开启时的结构示意图；

图5为本发明一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套的中心管的结构示意图；

图6为本发明一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套的传动管的结构示意图；

图7为本发明一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套的柱塞的结构示意图；

图8为本发明一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套的图6中A-A剖面示意图；

图9为本发明一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套的套筒的结构示意图；

图中：1-上接头；2-传动管；3-O型密封圈A；4-螺纹脂；5-中心管；6-挡圈A；7-外壳；8-柱塞；9-套筒；10-O型密封圈B；11-挡圈B；12-下接头。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

本发明提供一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套，主要由；上接头1、传动管2、O型密封圈A3、螺纹脂4、中心管5、挡圈6、外壳7、柱塞8、套筒9、O型密封圈B10、挡圈B11和下接头12组成。其特征在于：上接头1与传动管2设有梯形螺纹连接；所述上接头1与外壳7螺纹连接处设有O型密封圈A，所述梯形螺纹连接处设有螺纹脂4；外壳与中心管间设有O型密封圈，外壳与中心管设有通孔；套筒9与柱塞8处均设有一突起，套筒的突起处设有密封圈；外壳与下接头为螺纹连接并且设有O型密封圈用于密封；所述柱塞设有O型密封圈B10和挡圈B11，柱塞与下接头为过盈配合。

所述滑套上接头1与传动管2通过梯形螺纹连接，运动部分可通过连续油管在整个壳体内做旋转运动并沿轴线方向移动，通过此运动方式实现中心管5孔道与外壳7孔道的对齐，从而实现滑套的开启，当压裂结束后对连续油管的反向旋转可实现对压裂滑套的关闭；所述梯形螺纹设计具有自锁性，能够保证旋进的稳定性防止在滑套进行下放的过程中，发生滑套自动打开的情况；上接头1与传动管2的螺纹旋合长度设计是有限的，当中心管5与外壳7的孔道对齐时即螺纹旋合到最大的位置，进一步起到限位的作用；

所述滑套上接头1与传动管2通过梯形螺纹连接部分使用螺纹脂4进行密封和润滑，由于螺纹连接具有缝隙不能保证密闭性，螺纹脂4具有回弹性好的特点，在螺纹连接中具有良好的密封性和润滑性，保证了滑套内的液体不会轻易漏出。

所述滑套中心管5和外壳7设有孔道，当滑套开启时中心管5随着传动管2位移到最大位置，中心管5孔道位置与外壳7孔道实现对齐，在中心管5孔道位置与外壳7孔道实现对齐的同时，套筒9内的突起和柱塞8的突起实现相接触，突起部分相挤压起到限位的作用，突起部分相接触发生挤压，从而进一步限制了柱塞继续移动的趋势，这种限制力通过中心管5、传动管2、油管传导至地面井架的控制台上，突起起到了限位与示位的作用，压裂液通过连续油管、传动管2、中心管5和外壳7的孔道到达指定地层。

所述套筒9与柱塞8设有突起，在运动过程中两个突起的相对距离和中心管5的孔道与外壳7的孔道的相对距离是实时相等的，即孔道一旦对齐的同时两突起相接触，此时无法再旋进；同时突起装置也起到了双重保险的作用，可以在运动部分下移过多时，阻止运动部分的下移，即传动螺纹部分发生意外时，限位装置也能确保孔道的对齐，不会太大地影响到整个压裂工作的效率。

所述套筒9与柱塞8均设有突起，当中心管5的孔道与外壳7的孔道对齐时，突起相接触发生挤压，从而进一步限制了柱塞(8)继续移动的趋势，这种限制力通过中心管(5)、传动管(2)、油管传导至地面井架的控制台上，突起的设计起到限位与示位的作用，由于柱塞8与套筒9为间隙配合接触部分通过密封圈密封，保证了滑套内柱塞8往复运动的密闭性。

所述滑套处于打开状态时，柱塞8的外径与下接头12的内径为过盈配合，且柱塞8的尾部配有O型密封圈B和挡圈B，在滑套打开时柱塞8随着运动部分的进给式旋转发生移动，到达最大位移时柱塞8与下接头12处于过盈配合，此时柱塞8与下接头12接触可防止液体液体随意落入井底。

所述当压裂液顺利到达指定地层时，可通过对连续油管的反向旋转可实现对压裂滑套的关闭，中心管(5)逐渐恢复到初始位置，中心管5与外壳7的孔道逐渐错开直至关闭，套筒9内的突起与柱塞8的突起逐渐分离，柱塞8与下接头12分离之后再对上下分隔器进行解封，移动至下一位置进行其他地层的压裂工作。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套工具，主要由上接头(1)、传动管(2)、O型密封圈A(3)、螺纹脂(4)、中心管(5)、挡圈A(6)、外壳(7)、柱塞(8)、套筒(9)、O型密封圈B(10)、挡圈B(11)和下接头(12)组成；其技术特征在于：在整个滑套结构中，其中上接头(1)与中心管(5)通过梯形螺纹连接实现传动，传动管(2)与中心管(5)、中心管(5)与柱塞(8)、上接头(1)与外壳(7)、外壳(7)与套筒(9)、套筒(9)与下接头(12)均为普通螺纹连接；运动部分可通过连续油管在整个壳体内做旋转运动并沿轴线方向移动，故运动部分和壳体均为间隙配合；当滑套未开启时，上接头(1)与传动管(2)设有梯形螺纹连接，梯形螺纹处于初始位移动状态，所述上接头(1)与传动管(2)螺纹连接处设有螺纹脂(4)，螺纹脂(4)具有良好的的密封性和弹性，保证上接头(1)与传动管(2)螺纹连接处依然具有良好的密封性；所述上接头(1)与外壳(7)通过螺纹连接且设有O型密封圈A，外壳(7)与中心管(5)设有大小相同的通孔，此时二者的通孔位置未对齐，保证了滑套处于关闭状态；套筒(9)与柱塞处(8)设有一突起，套筒(9)上的突起设有密封圈，保证了套筒(9)与柱塞(8)的密封性，两突起此时未接触；所述柱塞(8)设有O型密封圈B(10)和挡圈B(11)，柱塞与下接头未接触配合。当滑套开启时，上接头(1)与传动管(2)通过螺纹连接产生相对滑移，传动管(2)向底部滑动，螺纹脂(4)保持密封，中心管(5)与传动管(2)通过螺纹连接同时滑动，中心管(5)与上接头(1)的螺纹旋合长度也是有限的，也就是说当中心管(5)旋到底时，中心管(5)即达到指定位置，中心管(5)的通孔位置与外壳(7)的通孔位置对齐，液体依次通过油管、传动管(2)、中心管(5)、由中心管与外壳上的孔道流出；柱塞(8)与中心管(5)通过螺纹连接实现实时滑动，套筒(9)与柱塞(8)处设有一突起，在柱塞(8)发生滑动的同时，套筒(9)的突起与柱塞(8)的突起逐渐靠近，当中心管(5)的通孔位置与外壳(7)的通孔位置对齐时，突起相接触发生挤压，从而进一步限制了柱塞(8)继续移动的趋势，这种限制力通过中心管(5)、传动管(2)、油管传导至地面井架的控制台上；柱塞(8)在向下接头移动过程中，逐渐与下接头的内壁接触，柱塞(8)的外壁设有O型密封圈B(10)和挡圈B(11)，在柱塞(8)的重复运动中起到持续密封。

2.根据权利要求1所述的一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套工具，其特征在于：所述上接头(1)与传动管(2)为梯形螺纹连接，连续油管先与传动管(2)通过螺纹连接，工作人员可在地面将连续油管进行旋转和下放，此时运动部分可通过梯形螺纹实现沿轴线方向的位移，传动管(2)可通过梯形螺纹实现沿轴线方向的位移；通过螺纹的自锁特性，实现中心管(5)上的孔道与外壳(7)上的孔道对齐并且不会发生滑移；所述中心管(5)与上接头(1)的螺纹旋合长度是有限的，进一步起到限位的作用，外壳(7)与中心管(5)为间隙配合，且使用O型密封圈A(3)进行密封当中心管(5)旋到底时，即中心管(5)达到指定位置，此时中心管(5)的孔道与外壳(7)的孔道对齐。

3.根据权利要求1所述的一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套工具，其特征在于：在进行滑套的开启过程中，传动管(2)通过螺旋传动开始向下接头方向移动，此时柱塞(8)位于传动部分底部也随之发生移动，所述套筒(9)设有一突起，中心管(5)到达指定位置时套筒(9)与柱塞(8)的突起部分接触，起到了限位的作用；所述柱塞(8)的最大外径处与下接头(12)的出口通道为过盈配合，且柱塞(8)的尾部配有O型密封圈B(10)和挡圈B(11)，用于防止液体随意落入井底。

4.根据权利要求1所述的一种旋转进给式控制的运动限位开关压裂滑套工具，其特征在于：当压裂液顺利到达指定地层时，可通过对连续油管的反向旋转可实现对压裂滑套的关闭，中心管(5)恢复到初始位置，中心管(5)与外壳(7)之间的孔道逐渐减小直至完全错开，此时孔道关闭。所述套筒(9)与柱塞(8)的突起开始分离，柱塞(8)与下接头(12)分离，之后再对上下分隔器进行解封，移动至下一位置进行其他地层的压裂工作。

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