CN114809986A - 一种双管线控制液压滑套及完井工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双管线控制液压滑套及完井工具，涉及海上油田生产井完井技术领域，为解决双管线控制液压滑套因两条液控管线压力差波动，而对滑套开启状态和关闭状态造成不利影响的问题。该双管线控制液压滑套包括外套、内套和锁定机构，外套具有液压控制腔，内套设置于液压控制腔，并与外套的内壁滑动配合，内套具有使双管线控制液压滑套处于关闭状态的第一位置，以及使双管线控制液压滑套处于开启状态的第二位置；锁定机构设置于内套与外套之间，锁定机构用于使内套在未受到设定压力时保持于第一位置或第二位置。该完井工具包括上述双管线控制液压滑套。本发明能够使双管线控制液压滑套稳定地保持于开启状态和关闭状态。

Description

一种双管线控制液压滑套及完井工具

技术领域

本发明属于海上油田生产井完井技术领域，具体涉及一种双管线控制液压滑套及完井工具。

背景技术

滑套是生产井完井中不可或缺的工具之一。目前，海上油田应用最多的为钢丝工具开关式滑套，在大斜度井和水平井中，无法进行钢丝作业，宜使用液压控制型滑套。液压控制滑套根据液压控制方式可分为单管线控制液压滑套和双管线控制液压滑套，其中，单管线控制液压滑套的工作原理与安全阀类似，是由液压推动活塞或柱塞压缩弹簧完成打开动作，弹簧的回弹力驱动关闭动作；双管线控制液压滑套的工作原理是由两个液压控制腔分别控制开启动作和关闭动作。双管线控制液压滑套的优点是开启和关闭过程的控制压力与下入深度无关，通过液压管线N+1布置，即可实现一开多关的功能，并且，当液压控制管线失效时，还可利用专用工具，通过坐落于滑套上端的X型面，实现强制开启动作或油管打压等其他功能。

双管线控制液压滑套虽具有诸多优点，但是，双管线控制液压滑套在使用过程中，存在因两条液控管线压力差波动而对滑套开启状态和关闭状态造成不利影响的问题。

发明内容

为了解决双管线控制液压滑套因两条液控管线压力差波动，而对滑套开启状态和关闭状态造成不利影响的问题，本发明提出了一种双管线控制液压滑套及完井工具。

根据本发明的双管线控制液压滑套，包括：外套、内套和锁定机构，所述外套具有液压控制腔，所述内套设置于所述液压控制腔，并与所述外套的内壁滑动配合，所述内套具有使所述双管线控制液压滑套处于关闭状态的第一位置，以及使所述双管线控制液压滑套处于开启状态的第二位置；所述锁定机构设置于所述内套与所述外套之间，所述锁定机构用于使所述内套在未受到设定压力时保持于第一位置或第二位置。

进一步地，所述锁定机构包括关闭侧卡槽、开启侧卡槽和变径件，所述关闭侧卡槽和所述开启侧卡槽均开设于所述外套的内壁，并沿所述外套的轴线方向间隔设置；所述变径件安装于所述内套的外壁，且所述变径件相对于所述内套轴向固定设置，所述变径件具有第一外径状态和第二外径状态，所述变径件在所述第一外径状态下的外径大于其在所述第二外径状态下的外径；

当所述内套未受到所述设定压力时，所述变径件与所述关闭侧卡槽或所述开启侧卡槽配合，所述变径件处于所述第一外径状态；当所述内套受到所述设定压力时，所述变径件能够由所述第一外径状态切换至所述第二外径状态，以使所述内套由所述第一位置或所述第二位置切换至滑动状态。

进一步地，所述变径件包括C形锁环，所述内套的外壁开设有环形安装槽，所述C形锁环嵌装于所述环形安装槽，且所述C形锁环的缺口能够在所述内套受到设定压力时，沿所述环形安装槽的走向收缩。

进一步地，所述C形锁环沿其轴向相背的两个端面分别与所述环形安装槽的两个槽侧壁配合。

进一步地，所述C形锁环具有沿其轴向相背的第一边棱和第二边棱，所述第一边棱设置有第一倒角面，所述第二边棱设置有第二倒角面；所述关闭侧卡槽设置有第一斜面，所述开启侧卡槽设置有第二斜面，其中，所述第一斜面用于与所述第一倒角面滑动配合，所述第二斜面用于与所述第二倒角面滑动配合。

进一步地，所述内套开设有收缩缝，所述收缩缝沿所述内套的轴向延伸，所述环形安装槽沿所述内套的周向包围所述收缩缝。

进一步地，沿所述内套的轴向，所述环形安装槽位于所述收缩缝的中部。

进一步地，所述收缩缝的数量为多个，多个所述收缩缝沿所述内套的周向间隔排布。

进一步地，所述外套包括沿轴向依次设置的上接头段、中间段和下接头段，所述液压控制腔设置于所述中间段，所述锁定机构的关闭侧卡槽和开启侧卡槽均设置于所述下接头。

根据本发明的完井工具，包括：上述双管线控制液压滑套。

本发明双管线控制液压滑套及完井工具带来的有益效果是：

该双管线控制液压滑套在使用过程中，可以通过液压管线对液压控制腔的控制作用，达到使该双管线控制液压滑套开启或闭合的目的，保证该双管线控制液压滑套满足其使用功能。

通过设置锁定机构，当该双管线控制液压滑套处于关闭状态时，在锁定机构的作用下，内套将保持在第一位置，而不会因两条液控管线的压力差波动而发生滑动，即：使双管线控制液压滑套保持在关闭状态，从而避免了压力差波动对该双管线控制液压滑套的关闭状态造成的不利影响；类似地，当该双管线控制液压滑套处于开启状态时，在锁定机构的作用下，内套将保持在第二位置，而不会因两条液控管线的压力差波动而发生滑动，即：使双管线控制液压滑套保持在开启状态，从而避免了压力差波动对该双管线控制液压滑套的开启状态造成不利影响。

由此可见，上述设置有效地解决了双管线控制液压滑套因两条液控管线压力差波动，而对滑套开启状态和关闭状态造成不利影响的问题，从而保证了双管线控制液压滑套工作的可靠性，进而保证了生产井完井过程的顺利进行。

附图说明

图1为根据本发明实施例的双管线控制液压滑套处于关闭状态时的结构剖视图；

图2为根据本发明实施例的双管线控制液压滑套处于开启状态时的结构剖视图；

图3为根据本发明实施例的双管线控制液压滑套的锁定机构的变径件的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的双管线控制液压滑套处于关闭状态时的局部结构剖视图；

图5为根据本发明实施例的双管线控制液压滑套的外套的中间段的端面示意图；

图6为图5中的A-A剖视图；

图7为图5中的B-B剖视图。

附图标记：

100-外套；200-内套；300-锁定机构；

110-上接头段；120-中间段；130-下接头段；121-液压控制腔；122-第一接口；123-第二接口；

210-环形安装槽；220-收缩缝；

310-关闭侧卡槽；311-第一斜面；320-开启侧卡槽；330-变径件；331-缺口；332-第一倒角面；333-第二倒角面。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。

图1为根据本实施例的双管线控制液压滑套处于关闭状态时的结构剖视图，图2为根据本实施例的双管线控制液压滑套处于开启状态时的结构剖视图。如图1和图2所示，本实施例提供了一种双管线控制液压滑套，包括外套100、内套200和锁定机构300，其中，外套100具有液压控制腔121，内套200设置于液压控制腔121，并与外套100的内壁滑动配合，内套200具有使双管线控制液压滑套处于关闭状态的第一位置，以及使双管线控制液压滑套处于开启状态的第二位置；锁定机构300设置于内套200与外套100之间，锁定机构300用于使内套200在未受到设定压力时保持于第一位置或第二位置。也就是说，图1中，滑套处于第一位置；图2中，滑套处于第二位置。

该双管线控制液压滑套在使用过程中，可以通过液压管线对液压控制腔121的控制作用，达到使该双管线控制液压滑套开启或闭合的目的，保证该双管线控制液压滑套满足其使用功能。

通过设置锁定机构300，当该双管线控制液压滑套处于关闭状态时，在锁定机构300的作用下，内套200将保持在第一位置，而不会因两条液控管线的压力差波动而发生滑动，即：使双管线控制液压滑套保持在关闭状态，从而避免了压力差波动对该双管线控制液压滑套的关闭状态造成的不利影响；类似地，当该双管线控制液压滑套处于开启状态时，在锁定机构300的作用下，内套200将保持在第二位置，而不会因两条液控管线的压力差波动而发生滑动，即：使双管线控制液压滑套保持在开启状态，从而避免了压力差波动对该双管线控制液压滑套的开启状态造成不利影响。

由此可见，上述设置有效地解决了双管线控制液压滑套因两条液控管线压力差波动，而对滑套开启状态和关闭状态造成不利影响的问题，从而保证了双管线控制液压滑套工作的可靠性，进而保证了生产井完井过程的顺利进行。

需要说明的是，本实施例中，设定压力大于双管线控制液压滑套的压力差波动，从而使得该双管线控制液压滑套在受到压力差波动时，不会改变当前的位置状态。

请继续参照图1和图2，本实施例中，锁定机构300可以包括关闭侧卡槽310、开启侧卡槽320和变径件330，具体地，关闭侧卡槽310和开启侧卡槽320均开设于外套100的内壁，并沿外套100的轴线方向间隔设置；变径件330安装于内套200的外壁，且变径件330相对于内套200轴向固定设置。其中，变径件330具有第一外径状态和第二外径状态，变径件330在第一外径状态下的外径大于其在第二外径状态下的外径；当内套200未受到设定压力时，变径件330与关闭侧卡槽310或开启侧卡槽320配合，变径件330处于第一外径状态；当内套200受到设定压力时，变径件330能够由第一外径状态切换至第二外径状态，以使内套200由第一位置或第二位置切换至滑动状态。

初始状态下，如图1所示，该双管线控制液压滑套处于关闭状态，当需要开启该双管线控制液压滑套时，向开启侧液控管路加压，随着该开启液压推力的增大，变径件330将发生收缩，即：由第一外径状态切换至第二外径状态，从而使变径件330脱离关闭侧卡槽310，使内套200将相对外套100滑动(图1中向左滑动)，以使双管线控制液压滑套开启，管线泄压，此时，双管线控制液压滑套将处于图2所示状态，变径件330卡入开启侧卡槽320中，并由第二外径状态恢复至第一外径状态，利用变径件330与开启侧卡槽320的配合，实现对双管线控制液压滑套在开启位置的锁定。

当需要将该双管线控制液压滑套关闭时，向关闭侧液控管路加压，随着该关闭液压推力的增大，变径件330同样将发生收缩，即：由第一外径状态切换至第二外径状态，从而使变径件330脱离开启侧卡槽320，使内套200相对于外套100沿与上述方向相反的方向滑动(图2中向右滑动)，以使双管线控制液压滑套关闭，管线泄压，此时，双管线控制液压滑动将处于图1所示状态，变径件330卡入关闭侧卡槽310中，并由第二外径状态恢复至第一外径状态，利用变径件330与关闭侧卡槽310的配合，实现对双管线控制液压滑套在关闭位置的锁定。

这种锁定机构300的设置形式，锁定可靠，能够有效避免因压力差波动而对本实施例双管线控制液压滑套在关闭状态和开启状态造成的不利影响。

图3为根据本实施例的双管线控制液压滑套的锁定机构300的变径件330的结构示意图，图4为根据本实施例的双管线控制液压滑套处于关闭状态时的局部结构剖视图。如图3和图4所示，本实施例中，变径件330包括C形锁环，具体地，内套200的外壁开设有环形安装槽210，C形锁环嵌装于环形安装槽210，且C形锁环的缺口331能够在内套200受到设定压力时，沿环形安装槽210的走向收缩。

当需要使该双管线控制液压滑套由关闭位置切换至开启位置，或者，由开启位置切换至关闭位置时，随着对内套200的加压，当加压至内套200受到设定压力时，由于内套200受压后具有相对于外套100滑动的趋势，而C形锁环相对于内套200轴向固定，因此，C形锁环的缩口将沿环形安装槽210的走向收缩，以使C形锁环的外径由第一外径状态切换至第二外径状态，从而实现内套200在外套100中的顺利滑移，以实现本实施例双管线控制液压滑套在关闭位置与开启位置之间的切换。

这种变径件330的设置形式，结构简单，成本较低。

请继续参照图4，本实施例中，C形锁环沿其轴向相背的两个端面分别与环形安装槽210的两个槽侧壁配合。

如此设置，不仅能够实现C形锁环沿内套200轴向相对于内套200的固定，而且，还能够实现C形锁环与内套200的可分离安装，使得C形锁环需要维护或者更换时，能够容易地将C形锁环从内套200上取下进行维护或者更换操作，成本较低，易于实现。

请继续参照图3和图4，本实施例中，C形锁环具有沿其轴向相背的第一边棱和第二边棱，第一边棱设置有第一倒角面332，第二边棱设置有第二倒角面333；关闭侧卡槽310设置有第一斜面311，开启侧卡槽320设置有第二斜面，其中，第一斜面311用于与第一倒角面332驱动配合，第二斜面用于与第二倒角面333驱动配合。

当需要使该双管线控制液压滑套由关闭状态切换至开启状态时，随着开启侧液控管路压力的不断增加，内套200将产生相对于外套100向左滑动的趋势，在此趋势下，C形锁环的第一倒角面332将与关闭侧卡槽310的第一斜面311滑动配合，在二者相对滑动的过程中，C形锁环逐渐被压缩，由第一外径状态切换至第二外径状态，从而达到内套200在外套100中向左滑动的目的，进而使该双管线控制液压滑套切换至开启状态。

类似地，当需要使该双管线控制液压滑套由开启状态切换至关闭状态时，随着关闭侧液压管路压力的不断增加，内套200将产生相对于外套100向右滑动的趋势，在此趋势下，C形锁环的第二倒角面333将与开启侧卡槽320的第二斜面滑动配合，在二者相对滑动的过程中，C形锁环逐渐被压缩，由第一外径状态切换至第二外径状态，从而达到内套200在外套100中向右滑动的目的，进而使该双管线控制液压滑动切换至关闭状态。

这种利用关闭侧卡槽310的第一斜面311与C形锁环的第一倒角面332滑动配合，以及利用开启侧卡槽320的第二斜面与C形锁环的第二倒角面333滑动配合，以实现C形锁环外径由大变小的设置形式，一方面，使得C形锁环的变径过程较为平衡，能够改善C形锁环变径过程的受力，减少变径过程对C形锁环造成的损坏，以延长C形锁环的寿命，另一方面，还能够提高C形锁环变径过程中的顺畅性，减少卡塞。

请继续参照图1、图2和图4，本实施例中，内套200开设有收缩缝220，具体地，收缩缝220沿内套200的轴向延伸，环形安装槽210沿内套200的周向包围上述收缩缝220。

通过在内套200开设使环形安装槽210包围的收缩缝220，使得内套200在受到开启侧压力或者关闭侧压力时，内套200设置有收缩缝220的部位也会相应发生径向变形，以避免因C形锁环变径能力有限而导致的内套200滑动不畅的情形。

需要说明的是，本实施例中，收缩缝220用于使内套200发生沿径向的弹性收缩，这种弹性收缩使得内套200在滑动至C形锁环卡入开启侧卡槽320或关闭侧卡槽310时，内套200能够基本恢复至收缩前的状态。

请继续参照图4，本实施例中，沿内套200的轴向，环形安装槽210位于收缩缝220的中部。如此设置，使得在C形锁环受力以由第一外径状态变为第二外径状态时，内套200设置有收缩缝220的部位受力较为均衡。

请继续参照图1、图2和图4，本实施例中，收缩缝220的数量为多个，多个收缩缝220沿内套200的周向间隔排布。如此设置，不仅能够增加内套200沿径向的弹性变形幅度，而且，还使得内套200沿周向各位置处的受力较为均衡。

优选地，本实施例中，多个收缩缝220沿内套200的周向等间隔排布。

请继续参照图1和图2，本实施例中，外套100可以包括沿轴向依次设置的上接头段110、中间段120和下接头段130，具体地，液压控制腔121设置于中间段120，锁定机构300的关闭侧卡槽310和开启侧卡槽320均设置于下接头。如此设置，不仅能够实现内套200相对于外套100的可靠滑动，而且，还便于本实施例双管线控制液压滑套与其他管柱的连接。

图5为根据本实施例的双管线控制液压滑套的外套100的中间段120的端面示意图，图6为图5中的A-A剖视图，图7为图5中的B-B剖视图。如图5至图7所示，本实施例中，中间段120开设有第一接口122和第二接口123，其中，第一接口122用于向关闭侧液控管路加压，以使本实施例双管线控制液压滑套能够由开启位置切换至关闭位置；第二接口123用于向开启侧液控管路加压，以使本实施例双管线控制液压滑套能够由关闭位置切换至开启位置。

需要说明的是，本实施例中，如何通过第一接口122向关闭侧液控管路加压以使双管线控制液压滑套由开启位置切换至关闭位置，以及，如何通过第二接口123向开启侧液控管路加压以使双管线控制液压滑套由关闭位置切换至开启位置，均为本领域技术人员可以根据现有技术获得的，也就是说，双管线控制液压滑套的基本功能实现为本领域技术人员所熟知的现有技术，本实施例并未对此进行改进，故不再进行赘述。

该双管线控制液压滑套的工作过程为：分别将两根液压控制管线连接在第一接口122和第二接口123处。当双管线控制液压滑套需要开启时，将开启侧液控管路加压，随着液压推力增大，关闭侧卡槽310的第一斜面311向内挤压C形锁环，在第一斜面311与第一倒角面332的滑动配合作用下，C形锁环的外径缩小，C形锁环脱离关闭侧卡槽310，内套200带动C形锁环移动至开启侧卡槽320中，C形锁环恢复至第一外径状态，对双管线控制液压滑套的开启状态进行锁定，管线泄压；当双管线控制液压滑套需要关闭时，将关闭侧液控管路加压，随着液压推力增大，开启侧卡槽320的第二斜面向内挤压C形锁环，在第二斜面与第二倒角面333的滑动配合作用下，C形锁环的外径缩小，C形锁环脱离开启侧卡槽320，内套200带动C形锁环移动至关闭侧卡槽310中，C形锁环恢复至第一外径状态，对双管线控制液压滑套的关闭状态进行锁定，管线泄压。

本发明通过上述设置，大幅提升了静液柱压力对双管线控制液压滑套下入深度的限制，使得每一次打压后可直接泄压，不用长期保压，管线泄压后，无论油管内外压差如何变化，该双管线控制液压滑套仍能锁定在当前的开启状态或者关闭状态。该设计可解放常规井口控制柜，甚至可以用手压泵完成操作，一定程度上可减少使用成本，并且使用和维护的成本较低。

需要说明的是，本实施例中，可以在该双管线控制液压滑套预留X型面结构，可在液压控制管线失效时，通过下入专用工具实现滑套开启和关闭功能。

此外，本实施例还提供了一种完井工具，包括上述双管线控制液压滑套。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗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。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种双管线控制液压滑套，其特征在于，包括：外套、内套和锁定机构，所述外套具有液压控制腔，所述内套设置于所述液压控制腔，并与所述外套的内壁滑动配合，所述内套具有使所述双管线控制液压滑套处于关闭状态的第一位置，以及使所述双管线控制液压滑套处于开启状态的第二位置；所述锁定机构设置于所述内套与所述外套之间，所述锁定机构用于使所述内套在未受到设定压力时保持于第一位置或第二位置。

2.根据权利要求1所述的双管线控制液压滑套，其特征在于，所述锁定机构包括关闭侧卡槽、开启侧卡槽和变径件，所述关闭侧卡槽和所述开启侧卡槽均开设于所述外套的内壁，并沿所述外套的轴线方向间隔设置；所述变径件安装于所述内套的外壁，且所述变径件相对于所述内套轴向固定设置，所述变径件具有第一外径状态和第二外径状态，所述变径件在所述第一外径状态下的外径大于其在所述第二外径状态下的外径；

当所述内套未受到所述设定压力时，所述变径件与所述关闭侧卡槽或所述开启侧卡槽配合，所述变径件处于所述第一外径状态；当所述内套受到所述设定压力时，所述变径件能够由所述第一外径状态切换至所述第二外径状态，以使所述内套由所述第一位置或所述第二位置切换至滑动状态。

3.根据权利要求2所述的双管线控制液压滑套，其特征在于，所述变径件包括C形锁环，所述内套的外壁开设有环形安装槽，所述C形锁环嵌装于所述环形安装槽，且所述C形锁环的缺口能够在所述内套受到设定压力时，沿所述环形安装槽的走向收缩。

4.根据权利要求3所述的双管线控制液压滑套，其特征在于，所述C形锁环沿其轴向相背的两个端面分别与所述环形安装槽的两个槽侧壁配合。

5.根据权利要求3所述的双管线控制液压滑套，其特征在于，所述C形锁环具有沿其轴向相背的第一边棱和第二边棱，所述第一边棱设置有第一倒角面，所述第二边棱设置有第二倒角面；所述关闭侧卡槽设置有第一斜面，所述开启侧卡槽设置有第二斜面，其中，所述第一斜面用于与所述第一倒角面滑动配合，所述第二斜面用于与所述第二倒角面滑动配合。

6.根据权利要求3所述的双管线控制液压滑套，其特征在于，所述内套开设有收缩缝，所述收缩缝沿所述内套的轴向延伸，所述环形安装槽沿所述内套的周向包围所述收缩缝。

7.根据权利要求6所述的双管线控制液压滑套，其特征在于，沿所述内套的轴向，所述环形安装槽位于所述收缩缝的中部。

8.根据权利要求6所述的双管线控制液压滑套，其特征在于，所述收缩缝的数量为多个，多个所述收缩缝沿所述内套的周向间隔排布。

9.根据权利要求1-8任一项所述的双管线控制液压滑套，其特征在于，所述外套包括沿轴向依次设置的上接头段、中间段和下接头段，所述液压控制腔设置于所述中间段，所述锁定机构的关闭侧卡槽和开启侧卡槽均设置于所述下接头。

10.一种完井工具，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的双管线控制液压滑套。

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