CN114622883A - 喷砂滑套及多级不动压裂管柱 - Google Patents

Abstract

本发明为一种喷砂滑套及多级不动压裂管柱，其中，喷砂滑套包括外管、上滑套和下滑套，外管具有多个喷砂孔，外管的内壁设有释放空间。下滑套穿设在外管内，下滑套具有滑动套和弹性球座，弹性球座具有多个弹性爪。在滑动套封堵多个喷砂孔的状态下，多个弹性爪呈收缩状态设置在外管内，在滑动套轴向下移以打开多个喷砂孔的状态下，多个弹性爪能径向胀开并容设在释放空间内。上滑套穿设在外管内并位于下滑套的上方，在多个弹性爪容设在释放空间内的状态下，上滑套能沿外管轴向滑动以封堵多个喷砂孔。本发明能够在该级喷砂滑套完成本层段的压裂施工后实现关闭，有助于多级不动压裂管柱进行冲砂洗井作业时洗井更彻底，更有利于管柱的顺利起出。

Description

喷砂滑套及多级不动压裂管柱

技术领域

本发明是关于油气田开发技术领域，尤其涉及一种喷砂滑套及多级不动压裂管柱。

背景技术

直井多层、水平井多段压裂、酸化改造可有效提高单井产量和最终采收率，是油田增产、增注的有效手段。多层、多段改造工艺中使用各种油套连通的井下滑套工具和封隔器，将改造层段封隔成若干段，逐层段进行有针对性的改造。

多级喷砂滑套是一种多层多段改造中的关键工具，其通过油管串联到一起，通过逐个开启实现一趟管柱对多个储层的改造，能大幅度提高施工效率。

现有技术中，一种类型的喷砂滑套，其滑套端口开启后不能关闭；另一种类型的喷砂滑套，虽然可实现关闭的功能，但必须在压裂工艺结束后，通过下入专门的开关工具对该喷砂滑套进行关闭，通常是在生产期间，由于目的层段出水或其他原因导致而必须关闭的情况，其施工程序复杂。

目前所有分层改造的喷砂滑套，在完成喷砂作业后都处于开启状态，在整个压裂管柱施工结束后，如果需要将压裂管柱起出，由于喷砂滑套的喷砂孔都处于开启状态，无法关闭，在冲砂洗井作业时，分流短路严重，洗井不彻底，可能造成管柱起出困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷砂滑套及多级不动压裂管柱，能够在该级喷砂滑套完成本层段的压裂施工后实现关闭，有助于多级不动压裂管柱进行冲砂洗井作业时洗井更彻底，更有利于管柱的顺利起出。

本发明的目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种喷砂滑套，包括：

外管，具有多个喷砂孔，外管的内壁设有释放空间，释放空间位于多个喷砂孔的下方；

下滑套，穿设在外管内，下滑套具有上下连接的滑动套和弹性球座，弹性球座具有多个弹性爪；其中，在滑动套封堵多个喷砂孔的状态下，多个弹性爪呈收缩状态设置在外管内，在滑动套轴向下移以打开多个喷砂孔的状态下，多个弹性爪能径向胀开并容设在释放空间内；

上滑套，穿设在外管内并位于下滑套的上方，在多个弹性爪容设在释放空间内的状态下，上滑套能沿外管轴向滑动以封堵多个喷砂孔。

在本发明的一较佳实施方式中，滑动套通过下剪钉与外管连接并封堵多个喷砂孔，在下剪钉剪断的状态下，下滑套能沿外管轴向滑动至位于多个喷砂孔的下方。

在本发明的一较佳实施方式中，各弹性爪的下端外壁凸设有第一凸棱，释放空间为开设在外管的内壁上的环凹槽，第一凸棱能卡接于环凹槽中。

在本发明的一较佳实施方式中，各弹性爪的下端内壁向内凸设有第二凸棱，第二凸棱的上表面形成倾斜面，在各弹性爪径向收缩的状态下，多个倾斜面拼合形成能承托压裂球的球座面。

在本发明的一较佳实施方式中，压裂球的直径大于弹性球座径向收缩状态下的第一内通径，并小于弹性球座胀开状态下的第二内通径。

在本发明的一较佳实施方式中，上滑套通过上剪钉与外管连接，在上剪钉剪断的状态下，上滑套能沿外管轴向滑动并封堵多个喷砂孔。

在本发明的一较佳实施方式中，在每个喷砂孔中均嵌设有喷嘴压帽，并在每个喷嘴压帽中均嵌设有一个喷嘴。

在本发明的一较佳实施方式中，外管包括上下连接的上接管和下接管，多个喷砂孔开设在上接管上，上滑套和下滑套均设在上接管内，释放空间设在下接管上。

在本发明的一较佳实施方式中，上接管的内壁设有限位台阶，上滑套的上端能抵接于限位台阶。

在本发明的一较佳实施方式中，在上滑套和外管之间、下滑套和外管之间以及上接管与下接管之间均设有多个密封圈。

本发明还提供了一种喷砂滑套，包括：

外管，具有多个喷砂孔，外管的内壁设有释放空间，释放空间位于多个喷砂孔的下方；

下滑套，穿设在外管内，下滑套具有上下连接的滑动套和开口环，开口环具有一个纵向切口；其中，在滑动套封堵多个喷砂孔的状态下，开口环呈收缩状态设置在外管内，在滑动套轴向下移以打开多个喷砂孔的状态下，开口环能径向胀开并容设在释放空间内；

上滑套，穿设在外管内并位于下滑套的上方，在开口环容设在释放空间内的状态下，上滑套能沿外管轴向滑动以封堵多个喷砂孔。

在本发明的一较佳实施方式中，释放空间为开设在外管的内壁上的锥形环槽，开口环的外壁面为与锥形环槽相配合的锥形壁面，开口环能嵌设在锥形环槽内并卡接于锥形环槽的下侧槽壁上。

在本发明的一较佳实施方式中，开口环的上端与滑动套的下端之间径向插设有螺栓，在锥形环槽的侧部槽底沿外管的长度方向开设有长条状凹槽；螺栓的头部伸入长条状凹槽中，螺栓的螺杆伸出滑动套的径向长度大于开口环对应螺栓的位置的壁厚。

在本发明的一较佳实施方式中，开口环的下部内壁向内凸设有凸环，凸环的上表面形成锥面，在开口环径向收缩的状态下，凸环内壁上的锥面形成能承托压裂球的球座面。

本发明还提供了一种多级不动压裂管柱，压裂球的直径大于开口环径向收缩状态下的第一内通径，并小于开口环胀开状态下的第二内通径。

本发明还提供了一种多级不动压裂管柱，包括至少一个上述的喷砂滑套；各喷砂滑套的下方均连接有封隔器，多级不动压裂管柱的下端从上至下依次连接有喷砂器和封堵件。

在本发明的一较佳实施方式中，喷砂滑套为多个，沿多级不动压裂管柱的轴向方向，各喷砂滑套的上滑套的内径从上至下逐级减小。

在本发明的一较佳实施方式中，喷砂器为定压喷砂器或者节流喷砂器，封隔器为液压扩张式封隔器。

在本发明的一较佳实施方式中，位于多级不动压裂管柱的底端的封隔器和喷砂器之间连接有限位球座。

在本发明的一较佳实施方式中，封堵件为能使液体从油套环空流向多级不动压裂管柱内的单流阀、坐封球座或丝堵。

在本发明的一较佳实施方式中，位于多级不动压裂管柱的顶端的喷砂滑套的上方从上至下依次连接有水力锚和封隔器。

由上所述，本发明中的喷砂滑套及多级不动压裂管柱，通过上滑套和下滑套的配合，能够在初始位置时封堵各喷砂孔，需要进行压裂施工作业时能够打开各喷砂孔，在压裂施工作业结束后通过下滑套的下移又能再次关闭喷砂孔。无需下入专门的开关工具便可以在该级喷砂滑套完成本层段的压裂施工后实现关闭，有效避免了对压裂管柱进行冲砂作业时分流短路较为严重的现象，使得洗井更加彻底，便于多级不动压裂管柱的顺利起出。整个喷砂滑套结构简单，可用于油气井多层、多段压裂、酸化，可用于不动管柱施工，也可用于分段多级拖动管柱施工，可用于套管井，也可用于裸眼井，应用范围广。此外，将多个喷砂滑套串接在压裂管柱中，还可以实现多级压裂施工作业，且本级喷砂滑套的喷砂孔在本级完成施工作业后，可以由后一级喷砂滑套的压裂球进行关闭，操作简便。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明提供的喷砂滑套处于初始位置的结构示意图。

图2：为图1中喷砂滑套的局部放大图。

图3：为本发明提供的喷砂滑套处于打开状态时的结构示意图。

图4：为图3中喷砂滑套的局部放大图。

图5：为本发明提供的喷砂滑套因上滑套下移而处于关闭状态的结构示意图。

图6：为本发明提供的弹性球座的结构示意图。

图7：为图6的俯视图。

图8：为本发明提供的开口环的结构示意图。

图9：为图8的俯视图。

图10：为本发明提供的喷砂滑套处于初始位置的另一结构示意图。

图11：为本发明提供的外管内壁开设有锥形环槽时外管的局部结构示意图。

图12：为本发明提供的多级不动压裂管柱的结构示意图。

图13：为本发明提供的多级拖动压裂管柱的结构示意图。

附图标号说明：

100、喷砂滑套；101、第一级喷砂滑套；102、第二级喷砂滑套；103、第三级喷砂滑套；

1、外管；11、喷砂孔；12、释放空间；121、环凹槽；122、锥形环槽；13、长条状凹槽；14、上接管；141、阶梯孔；142、限位台阶；15、下接管；16、第二防转钉；

2、上滑套；21、上剪钉；22、锥面；

3、下滑套；

31、滑动套；311、下剪钉；312、第一防转钉；

32、弹性球座；321、弹性爪；322、割缝；323、第一凸棱；324、第二凸棱；3241、倾斜面；

33、开口环；331、纵向切口；332、锥形壁面；333、凸环；3331、锥面；334、螺栓；

4、喷嘴；

5、喷嘴压帽；

6、压裂球；

7、密封圈；

200、多级不动压裂管柱；

201、封隔器；

202、喷砂器；

203、封堵件；

204、限位球座；

205、水力锚；

206、第一段射孔位置；207、第二段射孔位置；208、第三段射孔位置；

300、多级拖动压裂管柱；

301、第一封隔器；3011、第一下封隔器；3012、第一中封隔器；3013、第一上封隔器；

302、喷砂器；

303、第二封隔器；

304、单流阀；

305、滑套座；3051、第一级滑套座；3052、第二级滑套座；3053、第三级滑套座；

306、第一层段。

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。

实施方式一

如图1至图7所示，本实施例中提供一种喷砂滑套100，包括外管1、下滑套3和上滑套2。

其中，外管1具有多个喷砂孔11，外管1的内壁设有释放空间12，释放空间12位于多个喷砂孔11的下方。下滑套3穿设在外管1内，下滑套3具有上下连接的滑动套31和弹性球座32，弹性球座32具有多个弹性爪321。其中，在滑动套31封堵多个喷砂孔11的状态下，多个弹性爪321呈收缩状态设置在外管1内，在滑动套31轴向下移以打开多个喷砂孔11的状态下，多个弹性爪321能径向胀开并容设在释放空间12内。上滑套2穿设在外管1内并位于下滑套3的上方，在多个弹性爪321容设在释放空间12内的状态下，上滑套2能沿外管1轴向滑动以封堵多个喷砂孔11。

详细而言，多个弹性爪321形成在弹性球座32的下部，两两相邻的弹性爪321之间形成有割缝322，割缝322向下延伸至弹性球座32的底部，通过各条割缝322的设置使得多个弹性爪321具有一定弹性，利用割缝322的缝隙宽度变化来实现弹性爪321的径向收缩或胀开。对于弹性爪321的数量以及割缝322的宽度根据弹性球座32的直径尺寸而定，本发明对此不进行限定。

在初始位置时，如图1所示，下滑套3封堵各喷砂孔11；将喷砂滑套100下入井内进行压裂施工时，向喷砂滑套100内投入相应的压裂球6后，压裂球6坐落在弹性球座32上，打压后压裂球6能推动弹性球座32和滑动套31同时下行至各弹性爪321径向胀开并容设在释放空间12内限位固定，该压裂球6可穿过弹性球座32并落下，此时下滑套3位于多个喷砂孔11的下方而将各喷砂孔11打开，如图3所示，可以对本层段进行压裂施工作业；施工结束后，通过投球打压或者其他方式可以推动上滑套2向下滑动，如图5所示，进而再次封堵各喷砂孔11。

在使用时还可以将多个上述的喷砂滑套100串接在压裂管柱中，以实现对多个层段逐级进行施工作业。具体是，可以将至少两级喷砂滑套100串接在一起，并要求各级喷砂滑套100的上滑套2的内径从上至下依次减小，相匹配地，各级压裂球6的直径从上至下依次减小。在初始位置时，各级喷砂滑套100的各喷砂孔11均被封堵，弹性球座32处于径向收缩状态。

使用本级喷砂滑套100进行喷砂作业时，向本级喷砂滑套100内投入对应的压裂球6后，压裂球6依次通过该级喷砂滑套100的上滑套2和滑动套31后将坐落在弹性球座32上。向管柱内打压，液压增大到一定值时压裂球6推动滑动套31和弹性球座32同时下行，使得各喷砂孔11打开，如图3所示，液体可以通过喷砂孔11流出，进行本层段的施工作业；同时整个下滑套3下行至多个弹性爪321容设在释放空间12内时弹性球座32径向胀开，压裂球6可以顺利通过继续下行，并坐落在前一级喷砂滑套100的上滑套2上端。在液压的作用下，将推动前一级喷砂滑套100的上滑套2下行至抵靠在下滑套3上，如图5所示，此时前一级喷砂滑套100的多个喷砂孔11被上滑套2封堵而关闭。

这里所说的前一级喷砂滑套100是指位于本级喷砂滑套100下方的喷砂滑套100，后一级喷砂滑套100是指位于本级喷砂滑套100上方的喷砂滑套100。

由此，本实施例中的喷砂滑套100通过上滑套2和下滑套3的配合，能够在初始位置时封堵各喷砂孔11，需要进行压裂施工作业时能够打开各喷砂孔11，在压裂施工作业结束后通过下滑套3的下移又能再次关闭喷砂孔11。无需下入专门的开关工具便可以在该级喷砂滑套100完成本层段的压裂施工后实现关闭，有效避免了对压裂管柱进行冲砂作业时分流短路较为严重的现象，使得洗井更加彻底，便于多级不动压裂管柱的顺利起出。整个喷砂滑套100结构简单，可用于油气井多层、多段压裂、酸化，可用于不动管柱施工，也可用于分段多级拖动管柱施工，可用于套管井，也可用于裸眼井，应用范围广。此外，通过上滑套2、滑动套31和弹性球座32的配合，将多个本实施例中的喷砂滑套100串接在压裂管柱中，还可以实现多级压裂施工作业，且本级喷砂滑套100的喷砂孔11在本级完成施工作业后，可以由后一级喷砂滑套100的压裂球6进行关闭，操作简便。

在具体实现方式中，如图1所示，滑动套31通过下剪钉311与外管1连接并封堵多个喷砂孔11，在下剪钉311剪断的状态下，下滑套3能沿外管1轴向滑动至位于多个喷砂孔11的下方。可以理解，一般外管1、上滑套2、滑动套31和弹性球座32均为圆筒状结构。通过向喷砂滑套100内投入压裂球6并打压的方式，便能够将下剪钉311剪断并推动下滑套3下移，简单方便，且利用液压机械控制开启，开启压力可控，控制准确，工作可靠。

进一步地，由于弹性球座32的上部不具有弹性并不会存在径向收缩或胀开，只有下部的弹性爪321具有弹性，因此，为了更便于加工和安装，并保证弹性球座32下行后弹性爪321能够有效胀开，各弹性爪321的下端外壁凸设有第一凸棱323，释放空间12为开设在外管1的内壁上的环凹槽121，第一凸棱323能卡接于环凹槽121中。如此，在初始位置时，各弹性爪321位于环凹槽121的上方，各第一凸棱323径向抵压在外管1的内壁上使各割缝322约束闭合，各弹性爪321收缩；投球打压使得弹性球座32下移后，各第一凸棱323卡设在环凹槽121内，割缝322的缝隙变大，各弹性爪321胀开，可以使压裂球6通过。

另外，为了弹性球座32能更好地承托压裂球6，各弹性爪321的下端内壁向内凸设有第二凸棱324，第二凸棱324的上表面形成倾斜面3241，在各弹性爪321径向收缩的状态下，多个倾斜面3241拼合形成能承托压裂球6的球座面。

上述的第一凸棱323和第二凸棱324均优选采用圆弧形凸棱，以更好地与外管1的形状相匹配。压裂球6的直径大于弹性球座32径向收缩状态下的第一内通径d₁，并小于弹性球座32胀开状态下的第二内通径d₂，以保证弹性球座32胀开后压裂球6能顺利穿过。将多个上述的喷砂滑套100串接在压裂管柱中时，为了便于加工和安装，一般每级喷砂滑套100中的上滑套2和滑动套31的内径相同，并均大于上述的第一内通径d₁，各级压裂球6的直径要与各级喷砂滑套100的尺寸相匹配。

对于弹性球座32的下端可以与滑动套31的下端采用任何一种方式固定。例如，本实施例中滑动套31的下端外壁与弹性球座32的上端内壁螺纹连接，在滑动套31的下端与弹性球座32的上端之间插设有第一防转钉312，以防止滑动套31和弹性球座32之间发生转动。

进一步地，为了便于对上滑套2的初始位置进行固定，上滑套2通过上剪钉21与外管1连接，在上剪钉21剪断的状态下，上滑套2能沿外管1轴向滑动并封堵多个喷砂孔11。

一般上滑套2的上端内壁为向上渐扩的锥面22，以保证压裂球6与上滑套2上端之间的密封性。在该级喷砂滑套100完成本层段的施工作业后，利用后一级喷砂滑套100内掉落的压裂球6或者直接向该级喷砂滑套100内投入合适的压裂球6，压裂球6坐落在上滑套2的上端，打压后，液压达到一定值后上剪钉21剪断，上滑套2便能向下移动然后封堵各喷砂孔11。

进一步地，为了使得液体由喷砂孔11射出时喷射力更大，射程范围更广，以保证对本层段的施工效果，如图1所示，在每个喷砂孔11中均嵌设有喷嘴压帽5，并在每个喷嘴压帽5中均嵌设有一个喷嘴4。

对于喷砂孔11的个数根据需要而定，上述喷嘴压帽5主要是为了方便喷嘴4的安装。一般在喷砂孔11的内壁形成有内螺纹，喷嘴压帽5呈环形，喷嘴压帽5的外壁与喷砂孔11的内壁螺纹连接，喷嘴4的外圆锥面与喷嘴压帽5的内圆锥面配合定位，对于喷嘴4和喷嘴压帽5的具体结构以及两者的连接方式均为现有技术，在此不再赘述。

进一步地，为了便于外管1的加工和安装，如图1所示，外管1包括上下连接的上接管14和下接管15，多个喷砂孔11开设在上接管14上，上滑套2和下滑套3均设在上接管14内，释放空间12设在下接管15上。

可以理解，上滑套2通过上剪钉21与上接管14连接，滑动套31通过下剪钉311与上接管14连接，上述的环凹槽121开设在下接管15的内壁上。一般为了方便装配，上接管14的下部内壁向下形成直径扩大的阶梯孔141，下接管15的内径与阶梯孔141的孔径相同，在初始位置时弹性球座32插设在阶梯孔141内。

由于在装配时一般将上滑套2由上接管14的下端向上套入，为了便于装入上滑套2后对其位置进行定位，以保证上滑套2与上接管14上插设上剪钉21的位置刚好对应，如图1所示，上接管14的内壁设有限位台阶142，上滑套2的上端能抵接于限位台阶142。可以理解，限位台阶142的内径小于上滑套2的外径。

一般为了便于上接管14和下接管15的连接，上接管14的下端外壁与下接管15的上端内壁螺纹连接，并在上接管14的下端与下接管15的上端之间插设有第二防转钉16，以防止两者之间发生转动。

为了保证上滑套2和下滑套3与外管1的密封性以及上接管14和下接管15连接处的密封性，在上滑套2和外管1之间、下滑套3和外管1之间以及上接管14与下接管15之间均设有多个密封圈7。具体是，在上滑套2的上端外壁和下端外壁均开设有第一环形凹槽，在滑动套31的上端外壁和下端外壁均开设有第二环形凹槽，在上接管14的下端外壁开设有第三环形凹槽，在第一环形凹槽、第二环形凹槽和第三环形凹槽内均嵌设有密封圈7，以实现密封。

实施方式二

如图8至图11所示，本实施例中提供一种喷砂滑套100，包括外管1、下滑套3和上滑套2。

其中，外管1具有多个喷砂孔11，外管1的内壁设有释放空间12，释放空间12位于多个喷砂孔11的下方。下滑套3穿设在外管1内，下滑套3具有上下连接的滑动套31和开口环33，开口环33具有一个纵向切口331。其中，在滑动套31封堵多个喷砂孔11的状态下，开口环33呈收缩状态设置在外管1内，在滑动套31轴向下移以打开多个喷砂孔11的状态下，开口环33能径向胀开并容设在释放空间12内。上滑套2穿设在外管1内并位于下滑套3的上方，在开口环33容设在释放空间12内的状态下，上滑套2能沿外管1轴向滑动以封堵多个喷砂孔11。

本实施例与上述实施方式一的结构和原理基本相同，其区别仅在于在将上述的弹性球座32替换成开口环33，本实施例的其他结构、工作原理和有益效果与实施方式一相同，在此不再赘述。以下为开口环33的具体结构和工作原理：

通过纵向切口331的设置使得开口环33具有一定弹性，利用纵向切口331的宽度变化便可以来实现开口环33的径向收缩和胀开。使用时开口环33需要整体进行收缩和胀开，自身弹性相较于实施方式一中的弹性爪321来说可能相对较弱。因此，为了能够保证开口环33向下移动后能够有效胀开，释放空间12为开设在外管1的内壁上的锥形环槽122，开口环33的外壁面为与锥形环槽122相配合的锥形壁面332，开口环33能嵌设在锥形环槽122内并卡接于锥形环槽122的下侧槽壁上。

其中，锥形环槽122的内径从上至下逐渐增大。在初始位置时，开口环33嵌设在锥形环槽122的上部，此位置锥形环槽122的内径相对较小，开口环33的纵向切口331闭合，开口环33处于径向收缩状态。投球打压使得开口环33下移后，在液压推动下压裂球6将不断往外挤压开口环33，开口环33的锥形壁面332始终紧贴在锥形环槽122的侧部槽底上，使得开口环33的纵向切口331的宽度不断增大，开口环33不断向外胀开，当开口环33卡设在锥形环槽122的下侧槽壁上时，可以使压裂球6通过。通过锥形环槽122和开口环33的锥形壁面332的配合，利用压裂球6的挤压作用向外挤压开口环33的方式，能够保证开口环33顺利胀开，工作更加可靠。

进一步地，由于开口环33为整体具有弹性，开口环33与滑动套31进行连接时只能轴向固定，不能径向固定，保证开口环33能径向移动。为了便于两者之间的连接，如图10所示，开口环33的上端与滑动套31的下端之间径向插设有螺栓334，在锥形环槽122的侧部槽底沿外管1的长度方向开设有长条状凹槽13。螺栓334的头部伸入长条状凹槽13中，螺栓334的螺杆伸出滑动套31的径向长度大于开口环33对应螺栓334的位置的壁厚。

其中，具体是锥形环槽122的上部开设在上接管14的下部内壁上，锥形环槽122的下部开设在下接管15的上部内壁上，由这两部分拼接构成；同时上述的长条状凹槽13开设在上接管14上。这里长条状凹槽13的数量与螺栓334的数量相同，具体数量根据需要而定，只要不影响开口环33的径向收缩和胀开即可，例如本实施例中设置一个螺栓334和一个长条状凹槽13。通过螺栓334的设置能够实现开口环33和滑动套31之间的轴向固定，同时由于螺栓334的螺杆伸出滑动套31的径向长度大于开口环33对应螺栓334的位置的壁厚，能够给开口环33的径向移动留出空间；在开口环33向下移动时，开口环33的上端将相对于螺栓334径向向外移动，以便于开口环33的顺利胀开。当然，开口环33与滑动套31也可以采用其他的方式连接，本实施例仅为举例说明。

另外，为了能更好地承托压裂球6，开口环33的下部内壁向内凸设有凸环333，凸环333的上表面形成锥面3331，在开口环33径向收缩的状态下，凸环333内壁上的锥面3331形成能承托压裂球6的球座面。压裂球6的直径大于开口环33径向收缩状态下的第一内通径，并小于开口环33胀开状态下的第二内通径，以保证开口环33胀开后压裂球6能顺利穿过。

实施方式三

如图12所示，本实施例中还提供一种多级不动压裂管柱200，包括至少一个上述实施方式一或者实施方式二中的喷砂滑套100，各喷砂滑套100的下方均连接有封隔器201，多级不动压裂管柱200的下端从上至下依次连接有喷砂器202和封堵件203。

其中，上述的喷砂器202可以采用定压喷砂器或者节流喷砂器，定压喷砂器能够在一定压力下实现打开；节流喷砂器一直处于打开状态，打压时能够产生明显的节流作用。上述的封隔器201优选采用液压扩张式封隔器，在内压下实现坐封，在没有内压后便可以解封。定压喷砂器、节流喷砂器以及液压扩张式封隔器的具体结构均为现有技术，在此不再赘述。

喷砂滑套100为一个时，整个压裂管柱只能对两个层段进行压裂施工；喷砂滑套100为多个时，压裂管柱能够对三个及以上层段进行压裂施工，此种情况下，为了保证各喷砂滑套100逐级开启，沿多级不动压裂管柱200的轴向方向，各喷砂滑套100的上滑套2的内径从上至下逐级减小。

在实际应用中，为了便于加工和安装，位于多级不动压裂管柱200的底端的封隔器201和喷砂器202之间连接有限位球座204。这样，最下方的喷砂滑套100内的压裂球6通过弹性球座32后，能坐落在限位球座204上，既不会影响最底端的封隔器201的坐封，还能够方便阻挡该裂球。

上述的封堵件203为能使液体从油套环空流向多级不动压裂管柱200内的单流阀、坐封球座或丝堵，以封堵管柱的底端，便于打压时能够起压。

另外，为了保证管柱的稳定性同时避免套管井口的位置承压，位于多级不动压裂管柱200的顶端的喷砂滑套100的上方从上至下依次连接有水力锚205和封隔器201。对于水力锚205的结构为现有技术，在此不再赘述。

为了更好地理解本实施例中多级不动压裂管柱200的方案，以下以图12中示出的封隔器201为三个，喷砂滑套100为两个，并将位于下方的喷砂滑套100记作第一级喷砂滑套101，位于上方的喷砂滑套100记作第二级喷砂滑套102，第一级喷砂滑套101和第二级喷砂滑套102内所需投入的压裂球6分别记作第一级压裂球和第二级压裂球(可以理解，第二级压裂球的直径大于第一级压裂球的直径)；多级不动压裂管柱200中包括上述的限位球座204和水力锚205，喷砂器202采用定压喷砂器，封隔器201采用液压扩张式封隔器，需要对三段层段进行压裂施工为例，来对该多级不动压裂管柱200的工作过程进行说明，具体如下：

步骤一，在下入管柱之前提前对各层段完成射孔，各层射孔位置从下至上依次记作第一段射孔位置206、第二段射孔位置207和第三段射孔位置208，根据射孔层段的位置，将管柱下到井筒合适位置，使定压喷砂器、第一级喷砂滑套101和第二级喷砂滑套102分别对应第一段射孔位置206、第二段射孔位置207和第三段射孔位置208；

步骤二，对管柱进行打压，坐封所有封隔器201以及水力锚205；

步骤三，继续对管柱打压，打开定压喷砂器，对第一段射孔位置206进行压裂；

步骤四，第一段射孔位置206压裂完毕，井口投第一级压裂球，打开第一级喷砂滑套101，第一级压裂球坐落在限位球座204上，封隔已经压裂的第一段射孔位置206，对第二段射孔位置207进行压裂；

步骤五，第二段射孔位置207压裂完毕，井口投第二级压裂球，打开第二级喷砂滑套102，第二级压裂球继续下行，落到第一级喷砂滑套101的上滑套2上端，将第一级喷砂滑套101关闭，同时封隔已经压裂的第二段射孔位置207，对第三段射孔位置208进行压裂；

步骤六，第三段射孔位置208压裂完毕，投一第三级压裂球，关闭第二级喷砂滑套102，井口放喷，反洗冲砂，起出压裂管柱。

其中，在步骤六中，压裂完毕后，除了定压喷砂器之外，其他所有的喷砂滑套100的喷砂孔11均处于关闭状态；先进行防喷作业，由于没有内压，各封隔器201将处于解封状态，同时各级压裂球6也会被返排到井口；然后进行反洗冲砂作业，向油套环空打压，液体从油套环空经打开的定压喷砂器进入管柱内，并向上返出；在此反循环洗井的过程中也是将各级压裂球6返到井口的过程，各级压裂球6不会影响冲砂作业；同时由于各级喷砂滑套100均处于关闭状态，洗井起钻时，管柱内的所有出液通道均已关闭，可以实现液体从井口到井底单一回路循环，从而保证整个环空冲砂彻底。

在实际使用时，上述的各压裂球6均优选采用可溶金属球，例如选用铝基或镁基可溶金属球，在压裂施工后，各压裂球6即使不能完全返排出井筒，压裂后注入氯化钾溶液，也可以将各压裂球6快速溶解掉，有利于后续冲砂起管柱，或者直接将其作为生产管柱使用。对于可溶金属球的材质为现有技术，在此不再赘述。

因此，本实施例中的多级不动压裂管柱200将多个上述的喷砂滑套100串接到管柱中，能够在不动管柱的情况下通过逐个开启实现一趟管柱对多个储层的改造，大幅度提高了施工效率。而且在各级喷砂滑套100施工结束后，可以通过压裂球6推动上滑套2下移，实现该级喷砂滑套100的关闭，关闭压力可控，关闭可靠。同时，在整个管柱施工结束后，除了喷砂器202外，各级喷砂滑套100的喷砂孔11均关闭，在进行冲砂作业时，避免了分流短路现象，能够彻底冲洗到井底，有利于管柱的顺利起出。

进一步地，上述的喷砂滑套100还可以应用在多级拖动压裂管柱300中，实现分级拖动压裂，由于多级拖动管柱中，每段压裂后管柱都会移动，起出管柱较为容易，因此，将喷砂滑套100应用在多级拖动管柱中时，其上滑套2并不起到作用，压裂结束后不需要再将喷砂孔11关闭，仅利用滑动套31和弹性球座32可控制开启并且能过球的功能。

举例来说，如图13所示的多级拖动压裂管柱300，包括多个上述的喷砂滑套100，各喷砂滑套100的下方均连接有第一封隔器301，在多级拖动压裂管柱300的下端从上至下依次连接有喷砂器302和第二封隔器303。沿多级拖动压裂管柱300的轴向方向，各喷砂滑套100的上滑套2的内径从上至下逐级减小。在第二封隔器303的下端连接有单流阀304、坐封球座或者丝堵，以封堵管柱的底端。这里的第一封隔器301优选采用可控式封隔器(为现有技术，例如专利号为ZL201020500267.4的一种可控式封隔器)，其内部具有内滑套，且各第一封隔器301的内滑套的内径均小于其上方所连接的喷砂滑套100的上滑套2的内径。在各第一封隔器301的下方均连接一滑套座305，以便于承接向下滑落的内滑套。第二封隔器303优选采用液压扩张式封隔器，也为现有技术。

以图13中示出的喷砂滑套100为三个，分别记作第一级喷砂滑套101、第二级喷砂滑套102和第三级喷砂滑套103；第一封隔器301为三个，分别记作第一下封隔器3011，第一中封隔器3012和第一上封隔器3013；第一级喷砂滑套101、第二级喷砂滑套102和第三级喷砂滑套103内所需投入的压裂球6分别记作第一级压裂球、第二级压裂球和第三级压裂球；滑套座305为三个，分别记作第一级滑套座3051、第二级滑套座3052和第三级滑套座3053；喷砂器302采用节流喷砂器，第一封隔器301采用可控式封隔器，第二封隔器303采用液压扩张式封隔器，需要进行射孔压裂的层段从下至上依次记作第一层段306至第N层段，来对该多级拖动压裂管柱300的工作过程进行说明，具体如下：

在下入管柱之前可以先不进行射孔，直接将管柱下到井筒合适位置，打压，节流喷砂器节流坐封第二封隔器303，射孔压裂第一层段306；放喷，第二封隔器303解封，上提管柱至第二层段的位置；打压，节流喷砂器节流坐封第二封隔器303，射孔压裂第二层段；如此反复可以依次完成多段至节流喷砂器和第二封隔器303失效，本实施例中以完成至第三层段为例。

接下来，将管柱上提至第四层段，投第一级压裂球打压，第一级压裂球打开第一级喷砂滑套101，继续打开第一下封隔器3011，落到第一级滑套座3051上，封堵第一级滑套座3051以下的管柱；第一级喷砂滑套101节流坐封第一下封隔器3011(第一级喷砂滑套101的喷砂孔11也具有一定的节流作用)，射孔压裂第四层段；放喷，第一下封隔器3011解封，上提管柱至第五层段的位置；打压，第一级喷砂滑套101节流坐封第一下封隔器3011，射孔压裂第六层段；如此反复可以依次完成多段至第一级喷砂滑套101和第一下封隔器3011失效。

接下来，利用第二级喷砂滑套102和第一中封隔器3012的操作，以及利用第三级喷砂滑套103和第一上封隔器3013的操作与上述第一级喷砂滑套101和第一下封隔器3011的操作类似，在此不再赘述。一直施工至第N层段并防喷后，便可以直接将管柱起出。

如此，将多个上述的喷砂滑套100串接到多级拖动管柱中，通过拖动管柱的方式，对多个层段进行射孔和压裂，并可以实现射孔和压裂一体化，最大限度利用一趟管柱实现更多段数的压裂，大大缩短了施工周期，提高了施工效率。由于射孔和压裂时冲刷力较大等原因很容易造成喷嘴4、第一封隔器301和第二封隔器303损坏严重的情况，采用拖动式施工，既能充分利用各喷砂滑套100，又能避免长时间使用同一喷嘴4和封隔器造成损坏失效的情形。在实际施工时，可以根据实际需要选择采用上述的多级不动压裂管柱200或者多级拖动压裂管柱300，例如，在受排量和上滑套2内径的影响，当达不到一趟管柱压裂多层段时，可以采用多级拖动压裂管柱300。

需要说明的是，本实施例中所有提到的上下方位均是图1中示出的方位，在实际使用时本实施例中的喷砂滑套100以及管柱既可以应用在竖直井中，也可以应用在水平井中。

以上仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (21)

1.一种喷砂滑套，其特征在于，包括：

外管，具有多个喷砂孔，所述外管的内壁设有释放空间，所述释放空间位于多个所述喷砂孔的下方；

下滑套，穿设在所述外管内，所述下滑套具有上下连接的滑动套和弹性球座，所述弹性球座具有多个弹性爪；其中，在所述滑动套封堵多个所述喷砂孔的状态下，多个所述弹性爪呈收缩状态设置在所述外管内，在所述滑动套轴向下移以打开多个所述喷砂孔的状态下，多个所述弹性爪能径向胀开并容设在所述释放空间内；

上滑套，穿设在所述外管内并位于所述下滑套的上方，在多个所述弹性爪容设在所述释放空间内的状态下，所述上滑套能沿所述外管轴向滑动以封堵多个所述喷砂孔。

2.如权利要求1所述的喷砂滑套，其特征在于，

所述滑动套通过下剪钉与所述外管连接并封堵多个所述喷砂孔，在所述下剪钉剪断的状态下，所述下滑套能沿所述外管轴向滑动至位于多个所述喷砂孔的下方。

3.如权利要求1所述的喷砂滑套，其特征在于，

各所述弹性爪的下端外壁凸设有第一凸棱，所述释放空间为开设在所述外管的内壁上的环凹槽，所述第一凸棱能卡接于所述环凹槽中。

4.如权利要求1至3任一项所述的喷砂滑套，其特征在于，

各所述弹性爪的下端内壁向内凸设有第二凸棱，所述第二凸棱的上表面形成倾斜面，在各所述弹性爪径向收缩的状态下，多个所述倾斜面拼合形成能承托压裂球的球座面。

5.如权利要求4所述的喷砂滑套，其特征在于，

所述压裂球的直径大于所述弹性球座径向收缩状态下的第一内通径，并小于所述弹性球座胀开状态下的第二内通径。

6.如权利要求1所述的喷砂滑套，其特征在于，

所述上滑套通过上剪钉与所述外管连接，在所述上剪钉剪断的状态下，所述上滑套能沿所述外管轴向滑动并封堵多个所述喷砂孔。

7.如权利要求1所述的喷砂滑套，其特征在于，

在每个所述喷砂孔中均嵌设有喷嘴压帽，并在每个所述喷嘴压帽中均嵌设有一个喷嘴。

8.如权利要求1所述的喷砂滑套，其特征在于，

所述外管包括上下连接的上接管和下接管，多个所述喷砂孔开设在所述上接管上，所述上滑套和所述下滑套均设在所述上接管内，所述释放空间设在所述下接管上。

9.如权利要求8所述的喷砂滑套，其特征在于，

所述上接管的内壁设有限位台阶，所述上滑套的上端能抵接于所述限位台阶。

10.如权利要求8所述的喷砂滑套，其特征在于，

在所述上滑套和所述外管之间、所述下滑套和所述外管之间以及所述上接管与所述下接管之间均设有多个密封圈。

11.一种喷砂滑套，其特征在于，包括：

外管，具有多个喷砂孔，所述外管的内壁设有释放空间，所述释放空间位于多个所述喷砂孔的下方；

下滑套，穿设在所述外管内，所述下滑套具有上下连接的滑动套和开口环，所述开口环具有一个纵向切口；其中，在所述滑动套封堵多个所述喷砂孔的状态下，所述开口环呈收缩状态设置在所述外管内，在所述滑动套轴向下移以打开多个所述喷砂孔的状态下，所述开口环能径向胀开并容设在所述释放空间内；

上滑套，穿设在所述外管内并位于所述下滑套的上方，在所述开口环容设在所述释放空间内的状态下，所述上滑套能沿所述外管轴向滑动以封堵多个所述喷砂孔。

12.如权利要求11所述的喷砂滑套，其特征在于，

所述释放空间为开设在所述外管的内壁上的锥形环槽，所述开口环的外壁面为与所述锥形环槽相配合的锥形壁面，所述开口环能嵌设在所述锥形环槽内并卡接于所述锥形环槽的下侧槽壁上。

13.如权利要求12所述的喷砂滑套，其特征在于，

所述开口环的上端与所述滑动套的下端之间径向插设有螺栓，在所述锥形环槽的侧部槽底沿所述外管的长度方向开设有长条状凹槽；所述螺栓的头部伸入所述长条状凹槽中，所述螺栓的螺杆伸出所述滑动套的径向长度大于所述开口环对应所述螺栓的位置的壁厚。

14.如权利要求11至13任一项所述的喷砂滑套，其特征在于，

所述开口环的下部内壁向内凸设有凸环，所述凸环的上表面形成锥面，在所述开口环径向收缩的状态下，所述凸环内壁上的锥面形成能承托压裂球的球座面。

15.如权利要求14所述的喷砂滑套，其特征在于，

所述压裂球的直径大于所述开口环径向收缩状态下的第一内通径，并小于所述开口环胀开状态下的第二内通径。

16.一种多级不动压裂管柱，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至10任一项所述的喷砂滑套；

各所述喷砂滑套的下方均连接有封隔器，所述多级不动压裂管柱的下端从上至下依次连接有喷砂器和封堵件。

17.如权利要求16所述的多级不动压裂管柱，其特征在于，

所述喷砂滑套为多个，沿所述多级不动压裂管柱的轴向方向，各所述喷砂滑套的上滑套的内径从上至下逐级减小。

18.如权利要求17所述的多级不动压裂管柱，其特征在于，

所述喷砂器为定压喷砂器或者节流喷砂器，所述封隔器为液压扩张式封隔器。

19.如权利要求17所述的多级不动压裂管柱，其特征在于，

位于所述多级不动压裂管柱的底端的所述封隔器和所述喷砂器之间连接有限位球座。

20.如权利要求17所述的多级不动压裂管柱，其特征在于，

所述封堵件为能使液体从油套环空流向所述多级不动压裂管柱内的单流阀、坐封球座或丝堵。

21.如权利要求17所述的多级不动压裂管柱，其特征在于，

位于所述多级不动压裂管柱的顶端的所述喷砂滑套的上方从上至下依次连接有水力锚和所述封隔器。

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