CN114439420A - 一种笼式限位式全通径开关滑套 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种笼式限位式全通径开关滑套，包括：圆筒状的外筒，所述外筒的侧壁上设有导流孔，且在所述外筒的两端分别固定连接有用于连接油管的上接头和下接头；同心安装在所述外筒的内部的内筒，所述内筒能够沿所述外筒的轴向运动；以及设置在所述外筒与所述内筒之间的笼式弹性机构；其中，所述内筒能够在滑套开关工具的作用下沿轴向运动，以打开或关闭所述导流孔，所述笼式弹性机构构造成能够与所述外筒形成适配卡合，以对所述内筒形成轴向限位，从而使所述导流孔保持打开或保持关闭。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气完井与储层改造技术领域，具体地涉及一种笼式限位式全通径开关滑套。
背景技术
目前，在川西地区勘探井完井试气作业施工中，勘探井多层评价通常采用逐层评价进行施工作业。单层的评价包括对单独一层射孔、措施作业、排液求产、关压恢、封层后在转层上试气。这种单层评价方法存在一些问题。例如，逐层评价模式需反复起出、下入管柱，并且储层改造设备需反复进场、安装、撤场，这都明显延长了测试周期，降低了施工效率。同时，在测试期间需修井机配合测试，在转层上试气需打水泥或下桥塞封堵，从而需储层改造设备频繁进场、出场，这大大增加了设备搬迁的费用，以及反复起下油管、压井泥浆等费用，导致测试费用高，生产成本高。此外，在测试结束后投产时，还需进行压井钻扫水泥塞，这容易对产层产生二次污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种适用于勘探井完井试气工艺且能实现多层测试评价的笼式限位式全通径开关滑套。该开关滑套能够选择性地打开或关闭指定地层，并能通过一趟管柱实现多层分层压裂试管及全部层位的评价。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种笼式限位式全通径开关滑套，包括：圆筒状的外筒，所述外筒的侧壁上设有导流孔；同心安装在所述外筒的内部的内筒，所述内筒能够沿所述外筒的轴向运动；以及设置在所述外筒与所述内筒之间的笼式弹性机构；其中，所述内筒能够在滑套开关工具的作用下沿轴向运动，以打开或关闭所述导流孔，所述笼式弹性机构构造成能够与所述外筒形成适配卡合，以对所述内筒形成轴向限位，从而使所述导流孔保持打开或保持关闭。
在一个实施例中，在所述内筒的外壁面上设有径向向内延伸的安装槽，所述笼式弹性机构安装在所述安装槽内。
在一个实施例中，所述笼式弹性机构包括圆筒状的本体部分，在所述本体部分的外壁面上设有径向向外延伸的环形凸起。
在一个实施例中，在所述外筒的内壁面上设有彼此间隔开的第一开关槽和第二开关槽，所述第一开关槽和所述第二开关槽均设置在所述导流孔的轴向内侧，所述环形凸起能够与所述第一开关槽或所述第二开关槽适配而形成卡合，从而通过所述笼式弹性机构对所述内筒形成轴向限位，以使所述导流孔保持打开或保持关闭。
在一个实施例中，所述环形凸起的截面形状构造成等腰梯形，且所述第一开关槽和所述第二开关槽的侧壁面均构造为斜面。
在一个实施例中，在所述本体部分的侧壁上设有多个条状的贯通槽，多个所述贯通槽均设置成沿轴向延伸，且在周向上均匀间隔开分布，从而形成笼式弹性机构。
在一个实施例中，所述贯通槽的周向宽度设置成处于2-5mm的范围内。
在一个实施例中，所述内筒在初始状态下通过剪切销钉与所述外筒形成轴向固定连接，且关闭所述导流孔，所述内筒在所述滑套开关工具的作用下剪断所述剪切销钉并轴向运动，从而打开所述导流孔。
在一个实施例中，所述内筒的内壁上设有径向向外延伸的内筒槽，所述滑套开关工具与所述内筒槽配合以带动所述内筒轴向运动，从而打开或关闭所述导流孔。
在一个实施例中，在所述外筒的两端分别固定连接有上接头和下接头，所述上接头和所述下接头用于与井下管柱连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
根据本发明的笼式限位式全通径开关滑套适用于勘探井完井试气工艺，且能够实现多层测试评价。该开关滑套能够选择性地打开或关闭指定地层，并能通过一趟管柱实现多层分层压裂施工及全部层位的评价，从而显著缩短测试周期，大大提高了施工效率。该开关滑套通过一体式结构的笼式弹性机构能够有效避免出现的个体差异，从而保证笼式弹性机构在运动过程中受力均衡，保证了开关滑套在使用过程中的稳定性，且有利于内筒打开或关闭导流孔，并能够对内筒形成轴向限位以使导流孔保持打开或保持关闭。该开关滑套的使用有效简化了井下施工步骤，减少施工设备及施工材料的使用，并能够避免反复起下管柱，从而节约修井机以及其他作业设备的费用，降低施工难度，减少施工成本。并且，通过使用该开关滑套能够避免产层二次污染，在测试结束后，对有开采价值的产层可直接打开开关滑套投产，不需压井等作业，且在开关滑套遇水层时能够直接关闭，不需要修井作业，这都明显较少了井下作业的步骤，降低了施工难度，进一步缩短测试周期，进一步提高了施工效率。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1显示了根据本发明的笼式限位式全通径开关滑套的结构。
图2显示了图1中A区域的结构。
他3显示了图1所示笼式限位式全通径开关滑套中的笼式弹性机构的结构。
图4是图3所示笼式弹性机构的外部结构的局部放大图。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
在本申请中，需要说明的是，将笼式限位式全通径开关滑套放入井筒中靠近井口的一端定义为上端或相似用语，将远离面井口的一端定义为下端或相似用语。
图1显示了根据本发明的笼式限位式全通径开关滑套100的结构。如图1所示，开关滑套100包括外筒110，外筒110构造成圆筒状。外筒110的两端分别固定安装有上接头101和下接头102。上接头101和下接头102分别用于连接井下管柱，以将开关滑套100连接到封隔器管柱中，并随井下管柱下井施工。在一个实施例中，上接头101和下接头102均设有台阶形的连接扣，连接扣设有外螺纹，同时，在外筒110的内壁两端设有内螺纹。外筒110与上接头101及下接头 102通过螺纹连接的方式固定安装。这种连接方式安装方便，且稳定可靠。
为了保证外筒110与上接头101及下接头102之间的密封性，在外筒110与上接头101及下接头102的连接面之间设有密封件103。在一个实施例中，密封件103为密封圈。这样能够有效保证外筒110与与上接头101和下接头102的连接处的密封性，从而保证开关滑套100的密封性能。
根据本发明，在外筒110的侧壁上设有多个导流孔111。如图1所示，导流孔111设置在外筒110的靠近上端(图1中的左端)的侧壁上。多个导流孔111 设置在同一轴向位置，且在周向上均匀间隔开分布。导流孔111处于打开状态时用于供钻井液流过以进行压裂施工作业。
如图1所示，开关滑套100还包括内筒120。内筒120同心安装在外筒110 内。内筒120在初始状态下通过剪切销钉140固定安装在外筒110内，内筒120 的上端面与上接头101的下端面接触，且关闭外筒110上的导流孔111。内筒120 为圆筒状，在内筒120的内壁面上设有径向向外延伸的内筒槽121。优选地，内筒槽121设置在靠近内筒120的下端(图1中的右端)的内壁上。滑套开关工具 (未示出)能够与内筒槽121适配形成卡合，从而能够带动内筒120轴向运动以打开或关闭导流孔111。
当需要打开导流孔111时，下入滑套开关工具至开关滑套100内直至与内筒槽121卡合锁定，进而通过滑套开关工具施加向下运动的力，从而带动内筒120 下行直至打开导流孔111。其中，首次打开导流孔111时，通过井口投入开启工具到达预定位置，之后，通过液压施加向下运动的力直至剪断销钉140，从而使内筒120下行直至打开导流孔111，且内筒120的下端面与下接头102的上端面接触。当需要关闭导流孔111时，先下入打捞工具打捞开启工具，之后再下入滑套开关工具至开关滑套100内直至与内筒槽121卡合锁定，进而通过滑套开关工具施加向上运动的力，带动内筒120上行直至关闭导流孔111。根据本发明，内筒120只需在第一次打开导流孔111时剪断剪切销钉140，且内筒120能够多次轴向运动，从而多次打开或关闭导流孔111。由此，采用开关滑套100能够通过一趟管柱实现多层分层压裂施工及全部层位的评价，大大提高了施工效率。
为了保证打开滑套100处于关闭状态时的密封性能，在内筒120与外筒110 之间设有多个密封件。优选地，密封件为密封圈。在图1所示实施例中，在内筒 120的上端的外壁与外筒110之间设有两个在轴向上彼此间隔开的密封件，内筒 120在初始状态关闭导流孔111时，这两个密封件分别处于导流孔111的轴向两侧，以保证内筒120完全关闭导流孔111，从而保证内筒120与外筒110之间的密封性。
根据本发明，开关滑套100还包括笼式弹性机构130，笼式弹性机构130设置在外筒110与内筒120之间。开关滑套100通过笼式弹性机构130能够对内筒 120形成轴向限位，从而保持打开或保持关闭导流孔111的限位状态。如图2所示，在内筒120的外壁面上设有安装槽122。在一个实施例中，安装槽122与内筒槽121在周向上错开设置，且安装槽122设置在内筒槽121的轴向内侧。笼式弹性机构130安装在安装槽122内。同时，在内筒120的靠近下端的外壁与外筒 110之间也设有密封件，该密封件设置在安装槽122的轴向外侧，优选地，在安装槽122的轴向外侧设有两个轴向间隔开分布的密封件，两个密封件分别设置在剪切销钉140的轴向两侧。由此，在笼式弹性机构130的轴向两侧均设有密封件，这有效保证了安装槽122的密封性，从而能够有效避免井内液体进入安装槽122 导致对笼式弹性机构130腐蚀或破坏等，能够有效延长笼式弹性机构130的使用寿命。
图3显示了笼式弹性机构130的结构，如图3所示，笼式弹性机构130包括圆筒状的本体部分131，在本体部分131的外壁面上设有径向向外延伸的环形凸起132。优选地，环形凸起132设置在本体部分131的中部区域。同时，在外筒 110的内壁面上设有彼此间隔开的第一开关槽112和第二开关槽113，第一开关槽112处于第二开关槽113的上端。优选地，第一开关槽112和第二开关槽113 设置在导流孔111的轴向内侧，即处于导流孔111的下端。为了保证导流孔111 能够完全打开，第一开关槽112和第二开关槽113之间的轴向距离设置成大于上接头101的下端面到导流孔111的最下端的距离。本体部分131上的环形凸起132 能够与第一开关槽112及第二开关槽113适配并形成卡合，从而对内筒120形成轴向限位，以保持内筒120打开导流孔111或保持关闭导流孔111。
在本实施例中，环形凸起132的轴向端面构造成斜面。斜面倾角可以根据实际受力情况进行调整，且斜面倾角的范围处于20°-60°的范围内。优选地，环形凸起132的截面形状为等腰梯形，并且，第一开关槽112和第二开关槽113的侧壁面均构造为斜面。第一开关槽112和第二开关槽113的轴向外侧的侧壁面的倾斜角均设置成大于环形凸起132的轴向端面的倾斜角，第一开关槽112和第二开关槽113的轴向内侧的侧壁面的倾斜角均设置成小于环形凸起132的轴向端面的倾斜角。环形凸起132、第一开关槽112以及第二开关槽113的这种结构有利于环形凸起131与第一开关槽112或第二开关槽113之间的适配卡合，有利于对内筒120的限位。
图4是笼式弹性机构130的外部结构的局部放大图。如图4所示，在圆筒状的本体部分131的侧壁上设有多个条状的贯通槽133。这些贯通槽133均沿轴向部分延伸设置，且在周向上均匀间隔开分布，从而形成笼式弹性机构130。贯通槽133的周向宽度设置成处于2-5mm的范围内。贯通槽133的周向宽度可根据受力情况进行调整。笼式弹性机构130的这种笼式结构使其具有一定的弹性。在内筒120轴向运动时，能够对笼式弹性机构130产生压缩。相比较于现有的分片式弹性限位机构，笼式弹性机构130的这种一体式结构能够有效避免分片式结构出现的个体差异，例如，加工差异、材料差异、受力差异等。并且，笼式弹性机构 130在运动过程中受力均衡，整体能够同时受压缩、同时移动，显著提高了内筒 120打开或关闭导流孔111的顺畅度，保证了开关滑套100在使用过程中的稳定性。
下面简述根据本发明的笼式限位式全通径开关滑套100的工作过程。在使用前，首先，组装好开关滑套100，并将开关滑套100通过上接头101和下接头102 与封隔器管柱连接。之后，将开关滑套100下入到井筒中的指定的待施工地层。之后，通过井口投入开关工具到达预定位置，并通过液压施加向下运动的力直至剪断销钉140，从而使内筒120下行直至首次打开导流孔111。同时，笼式弹性机构130的环形凸起131适配卡合到外筒110内的第二开关槽113内，以对内筒 120形成轴向限位，从而保持导流孔111处于打开状态。此时，钻井液能够通过导流孔111进行压裂施工作业。压裂施工作业完毕后，当需要关闭导流孔111时，先下入打捞工具打捞开启工具，或者将开启工具推至井底。之后，开关工具通过连续油管连接滑套开关工具下入到开关滑套100位置处，并使滑套开关工具与内筒120的内筒槽121卡合锁定，进而通过滑套开关工具施加向上运动的力，并带动内筒120上行直至关闭导流孔111。同时，笼式弹性机构130的环形凸起131 适配卡合到外筒110内的第一开关槽113内，以对内筒120形成轴向限位，从而保持导流孔111处于关闭状态。
当需要再次打开导流孔时，通过连续油管连接滑套开关工具下入到开关滑套 100位置处，并使滑套开关工具与内筒120的内筒槽121卡合锁定，进而通过滑套开关工具施加向下运动的力，直至剪断剪切销钉140，从而带动内筒120下行而打开导流孔111，进而使钻井液通过导流孔111进行重复压裂或恢复生产。压裂施工作业完毕后，通过连续油管连接滑套开关工具下入到开关滑套100位置处，并使滑套开关工具与内筒120的内筒槽121卡合锁定，进而通过滑套开关工具施加向上运动的力，从而带动内筒120上行直至关闭导流孔111。由此，内筒120 通过滑套开关工具能够多次在外筒110内轴向运动，从而实现多次打开或关闭导流孔111，并在笼式弹性机构130的作用下保持打开或保持关闭状态，以进行多次压裂施工作业。
根据本发明的笼式限位式全通径开关滑套100适用于勘探井完井试气工艺，且能够实现多层测试评价。开关滑套100能够选择性地打开或关闭指定地层，并能通过一趟管柱实现多层分层压裂及全部层位的评价，从而显著缩短测试周期，大大提高了施工效率。该开关滑套100通过一体式结构的笼式弹性机构130能够有效避免出现的个体差异，从而保证笼式弹性机构130在运动过程中受力均衡，从而保证笼式弹性机构130在运动过程中受力均衡，保证了开关滑套100在使用过程中的稳定性，且能够避免内筒120出现卡死而无法移动，有利于内筒120打开或关闭导流孔111，并能够对内筒120形成轴向限位以使导流孔111保持打开或保持关闭。该开关滑套100的使用有效简化了井下施工步骤，减少施工设备及施工材料的使用，并能够避免反复起下管柱，从而节约修井机以及其他作业设备的费用，降低施工难度，减少施工成本。并且，通过使用该开关滑套100能够避免产层二次污染，在测试结束后，对有开采价值的产层可直接打开开关滑套100 投产，不需压井等作业，且在开关滑套100遇水层时能够直接关闭，不需要修井作业，这都明显较少了井下作业的步骤，降低了施工难度，进一步缩短测试周期，进一步提高了施工效率。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种笼式限位式全通径开关滑套，包括：
圆筒状的外筒(110)，所述外筒的侧壁上设有导流孔(111)；
同心安装在所述外筒的内部的内筒(120)，所述内筒能够沿所述外筒的轴向运动；以及
设置在所述外筒与所述内筒之间的笼式弹性机构(130)；
其中，所述内筒能够在滑套开关工具的作用下沿轴向运动，以打开或关闭所述导流孔，所述笼式弹性机构构造成能够与所述外筒形成适配卡合，以对所述内筒形成轴向限位，从而使所述导流孔保持打开或保持关闭。
2.根据权利要求1所述的笼式限位式全通径开关滑套，其特征在于，在所述内筒的外壁面上设有径向向内延伸的安装槽(122)，所述笼式弹性机构安装在所述安装槽内。
3.根据权利要求1或2所述的笼式限位式全通径开关滑套，其特征在于，所述笼式弹性机构包括圆筒状的本体部分(131)，在所述本体部分的外壁面上设有径向向外延伸的环形凸起(132)。
4.根据权利要求3所述的笼式限位式全通径开关滑套，其特征在于，在所述外筒的内壁面上设有彼此间隔开的第一开关槽(112)和第二开关槽(113)，所述第一开关槽和所述第二开关槽均设置在所述导流孔的轴向内侧，
所述环形凸起能够与所述第一开关槽或所述第二开关槽适配而形成卡合，从而通过所述笼式弹性机构对所述内筒形成轴向限位，以使所述导流孔保持打开或保持关闭。
5.根据权利要求3所述的笼式限位式全通径开关滑套，其特征在于，所述环形凸起的截面形状构造成等腰梯形，且所述第一开关槽和所述第二开关槽的侧壁面均构造为斜面。
6.根据权利要求3所述的笼式限位式全通径开关滑套，其特征在于，在所述本体部分的侧壁上设有多个条状的贯通槽(133)，多个所述贯通槽均设置成沿轴向延伸，且在周向上均匀间隔开分布，从而形成笼式弹性机构。
7.根据权利要求6所述的笼式限位式全通径开关滑套，其特征在于，所述贯通槽的周向宽度设置成处于2-5mm的范围内。
8.根据权利要求1所述的笼式限位式全通径开关滑套，其特征在于，所述内筒在初始状态下通过剪切销钉(140)与所述外筒形成轴向固定连接，且关闭所述导流孔，所述内筒在所述滑套开关工具的作用下剪断所述剪切销钉并轴向运动，从而打开所述导流孔。
9.根据权利要求1所述的笼式限位式全通径开关滑套，其特征在于，所述内筒的内壁上设有径向向外延伸的内筒槽(121)，所述滑套开关工具与所述内筒槽配合以带动所述内筒轴向运动，从而打开或关闭所述导流孔。
10.根据权利要求1所述的笼式限位式全通径开关滑套，其特征在于，在所述外筒的两端分别固定连接有上接头(101)和下接头(102)，所述上接头和所述下接头用于与井下管柱连接。
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