CN115478807A - 一种全通径开关固井滑套 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种全通径开关固井滑套，包括外壳，所述外壳的侧壁上设置有若干压裂孔；设置在所述外壳内的内滑套，所述内滑套在初始状态时处于第一位置并挡住所述压裂孔，处于第二位置时使所述压裂孔露出；以及开关工具，所述开关工具构造成能够与所述内滑套相连或分离；其中，下入开关工具后与所述内滑套相连并带动所述内滑套移动，从而使所述压裂孔打开或关闭。本发明采用开关工具打开或关闭滑套，无需球座，可以降低压裂过程中滑套提前打开的风险，可实现管内全通径。此外，本发明还设置有可降解的第一防护筒和第二防护筒，能够在固井作业时起到防水泥的作用，并在固井作业后降解，不产生残留。
Description
技术领域
本发明涉及一种全通径开关固井滑套，属于油气田储层改造领域。
背景技术
固井滑套是一种广泛应用于页岩油气、致密油气等非常规油气资源储层压裂改造的压裂工具，其预制于完井管柱中，通过逐级打开固井滑套的压裂孔，对滑套所在储层进行压裂作业。当前，固井滑套多为投球式开启，压裂级数受限，且压后受球座限制，不能实现全通径，后期无法下入作业管柱，钻除球座成本高，风险大。其次滑套不具备开关性能，对于出水产层，很难进行封堵，造成产量快速下降。最后固井作业过程中，水泥浆在滑套处残留，影响滑套正常打开。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种全通径开关固井滑套，采用开关工具打开或关闭滑套，无需球座，可以降低压裂过程中滑套提前打开的风险，可实现管内全通径。此外，还可有效封堵出水产层。
本发明提出了一种全通径开关固井滑套，包括：
外壳，所述外壳的侧壁上设置有若干压裂孔；
设置在所述外壳内的内滑套，所述内滑套在初始状态时处于第一位置并挡住所述压裂孔，处于第二位置时使所述压裂孔露出；以及
开关工具，所述开关工具构造成能够与所述内滑套相连或分离；
其中，下入开关工具后与所述内滑套相连并带动所述内滑套移动，从而使所述压裂孔打开或关闭。
本发明的进一步改进在于，所述开关工具上设置有开关锁块，所述开关锁块在液压的作用下张开或收缩；所述开关锁块在张开后与所述内滑套相连，收缩后与所述内滑套分离。
本发明的进一步改进在于，所述内滑套的内壁上设置有连接环槽，所述连接环槽与所述开关锁块相配合。
本发明的进一步改进在于，在初始状态时，所述内滑套的上方设置有可降解的第一防护筒，所述第一防护筒在进行固井作业时防水泥并阻挡所述内滑套从第一位置移动到第二位置，在固井作业后降解。
本发明的进一步改进在于，在初始状态时，所述连接环槽内设置有可降解的第二防护筒，所述第二防护筒进行固井作业时防水泥并在固井作业后降解。
本发明的进一步改进在于，所述内滑套的外壁上设置有卡簧，所述外壳的内壁上设置有第一卡簧槽和第二卡簧槽；当所述内滑套处于第一位置时，所述卡簧卡接在所述第一卡簧槽内；当所述内滑套处于第二位置时，所述卡簧卡接在所述第二卡簧槽内。
本发明的进一步改进在于，所述内滑套包括开关套，所述开关套的内侧设置有内套；
其中，所述开关套的内侧的上端设置有环形凸台，所述内套的上端面与所述环形凸台之间形成所述连接环槽。
本发明的进一步改进在于，所述开关套的下方设置有隔离环，所述隔离环的两侧设置有密封组件；当所述内滑套处于第一位置时，所述隔离环挡住所述压裂孔，所述密封组件密封所述压裂孔的两侧。
本发明的进一步改进在于，所述密封组件包括密封基环，所述密封基环的外壁的两端设置有两个外密封槽，内壁的中部设置有一个内密封槽；所述外密封槽内设置有第一密封圈，所述内密封槽内设置有第二密封圈。
本发明的进一步改进在于，所述第一密封圈为截面为矩形的矩形密封圈，所述第二密封圈为截面为圆形的圆形密封圈。
本发明的进一步改进在于，所述外壳的上端设置有上接头，所述内滑套处于第一位置时，所述上接头的下端面与所述内滑套之间形成供所述内滑套滑动的环形空间，所述第一防护筒填充在所述环形空间内。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明所述的一种全通径开关固井滑套，采用开关工具打开或关闭滑套，可轻松实现与配套开关工具定位及锁定，定位可靠，节省了大量作业时间。并且这种方式无需球座，可以降低压裂过程中滑套提前打开的风险，可实现管内全通径。此外，还可有效封堵出水产层。
本发明滑套采用耐磨组件作为过孔密封设计，确保反复过孔高压密封性能，保证滑套后期开关作业的高压密封能力。滑套内部凹陷处均用完全降解材料如聚乙醇酸等填充，可防止固井作业时水泥在凹陷处残留，后期可在井下完全降解。相比可溶解材料溶解后有大量残渣残留，完全降解材料防护效果更好。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
图1所示为本发明的一个实施例的全通径开关固井滑套的结构示意图，显示了初始的状态；
图2所示为本发明的一个实施例的密封组件的结构示意图；
图3所示为本发明的一个实施例的全通径开关固井滑套的结构示意图，显示了第一防护筒和第二防护筒降解后的状态；
图4所示为本发明的一个实施例的全通径开关固井滑套的结构示意图，显示了压裂孔开启的状态。
附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、外壳，2、内滑套，11、压裂孔，12、上接头，13、第一防护筒，14、第一卡簧槽，15、第二卡簧槽，20、连接环槽，21、开关套，22、内套，23、隔离环，24、密封组件，25、卡簧，26、第二防护筒，27、密封基环，28、外密封圈，29、内密封圈。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的一种全通径开关固井滑套，包括外壳1。外壳1为圆筒形的结构，其侧壁上设置有若干压裂孔11。在本实施例中，压裂孔11为长型孔，并且均匀沿外壳1的周向设置。在外壳1的内部设置有内滑套2，内滑套2在特定情况下能够在外壳1内滑动。内滑套2在外壳1中可以固定在两个位置上，在初始状态时处于第一位置，在压裂状态时处于第二位置。内滑套2处于第一位置时挡住压裂孔11，这时压裂孔11处于关闭的状态；内滑套2处于第二位置时移开并使压裂孔11露出，这时压裂孔11处于开启的状态。本实施例所述的全通径开关固井滑套还包括开关工具，所述开关工具构造成能够与所述内滑套2相连或分离。其中，下入开关工具后与所述内滑套2相连并带动所述内滑套2移动，从而使所述压裂孔11打开或关闭。
在根据本实施例所述的全通径开关固井滑套中，将外壳1预制在完井管柱上，全通径开关固井滑套随完井管柱下入到井内预定位置。在初始状态时，内滑套2处于第一位置，此时压裂孔11关闭，可以进行固井作业；当进行压裂作业时，通过连续油管或油管下入开关工具带动内滑套2从第一位置移动到第二位置，压裂孔11打开，可以进行压裂作业。当需要将滑套再次关闭时，通过连续油管或者油管下入开关工具，使内滑套2从第二位置移动到第一位置，压裂孔11关闭。本实施例中，压裂孔11的打开和关闭通过开关工具完成，不需要投球，不需要设置球座，实现全通径。
在一个实施例中，所述开关工具上设置有开关锁块，开关锁块沿周向设置一圈，并且开关锁块在液压的作用下能够沿径向张开或收缩。所述开关锁块在张开后与所述内滑套2相连，收缩后与所述内滑套2分离。
在一个实施例中，所述内滑套2的内壁上设置有连接环槽20，所述连接环槽20与所述开关锁块相配合。当开关锁块张开时，锁块沿径向伸出，并卡接在所述连接环槽20内，这时开关工具与内滑套2相连，在上提或下压时带动内滑套2滑动。
在一个实施例中，在初始状态时，所述内滑套2的上方设置有可降解的第一防护筒13，所述第一防护筒13阻挡所述内滑套2从第一位置移动到第二位置。在本实施例中，内滑套2和第一防护套相对齐，能够卡住内滑套2的端面使其无法移动。由于第一防护筒13是可以降解的，能够在井下环境中降解消失，能够防止内滑套2提前移动；更重要的是，第一防护筒13还在固井作业时起到防水泥的作用。
在一个优选的实施例中，在初始状态时，所述连接环槽20内设置有可降解的第二防护筒26，所述第二防护筒进行固井作业时防水泥并在固井作业后降解。
在根据本实施例所述的全通径开关固井滑套，第一防护筒13和第二防护筒26优选为可完全降解材料如聚乙醇酸等，可防止固井作业时水泥在凹陷处残留，后期可在井下完全降解。相比可溶解材料溶解后有大量残渣残留，完全降解材料防护效果更好。
在一个实施例中，所述内滑套2的外壁上设置有卡簧25，所述外壳1的内壁上设置有第一卡簧槽14和第二卡簧槽15；当所述内滑套2处于第一位置时，所述卡簧25卡接在所述第一卡簧槽14内；当所述内滑套2处于第二位置时，所述卡簧25卡接在所述第二卡簧槽15内。通过设置卡簧25能够使内滑套2相对稳定地固定在外壳1上，开启开关工具之前，内滑套2不会移动。
在一个实施例中，所述内滑套2包括开关套21，开关套21为圆筒形的结构，其设置在内滑套2的上部，内滑套2的内侧设置有内套22。在本实施例中，所述开关套21的内侧的上端设置有环形凸台，所述内套22的上端面与所述环形凸台之间的凹槽形成所述连接环槽20。
在一个优选的实施例中，所述开关套21的下方设置有隔离环23，隔离环23的两侧设置有密封组件24。开关套21、隔离环23和密封组件24设置在外侧，内套22设置在内侧。在本实施例中，内套22的下端的外壁上设置有一周凸起的结构，用于卡接在密封组件24的下方，避免内套22脱落。当所述内滑套2处于第一位置时，所述隔离环23挡住所述压裂孔11，所述密封组件24密封所述压裂孔11的两侧。
通过设置隔离环23和密封套能够使内滑套2处于第一位置时隔离环23挡住压裂孔11，密封组件24能够避免内部的流体通过内滑套2与外壳1之间的缝隙从压裂孔11漏出。
在一个实施例中，如图2所示，所述密封组件24包括密封基环27，所述密封基环27的外壁的两端设置有两个外密封槽，内壁的中部设置有一个内密封槽；所述外密封槽内设置有第一密封圈28，所述内密封槽内设置有第二密封圈29。第一密封圈28能够密封内滑套2与外壳1之间的缝隙，第二密封圈29能够密封开关套21、隔离套与内套22之间的缝隙。
优选地，所述第一密封圈28为截面为矩形的矩形密封圈，所述第二密封圈29为截面为圆形的圆形密封圈。
在一个实施例中，所述外壳1的上端设置有上接头12，所述内滑套2处于第一位置时，所述上接头12的下端面与所述内滑套2之间形成供所述内滑套2滑动的环形空间，所述第一防护筒13填充在所述环形空间内。
在使用根据本实施例所述的全通径开关固井滑套的过程中，首先，本实施例所述滑套预制在完井管柱上，随完井管柱下入到井内预定位置。
进行固井作业，第一防护筒13和第二防护筒26可以防止水泥在外壳1的内壁处粘接，同时可以有效内滑套2移动，防止管柱下入过程中的剧烈振动导致内滑套2移动、压裂孔11提前打开(如图1所示)。
固井作业后，第一防护筒13和第二防护筒26在井下完全降解，由于采用完全降解材料，第一防护筒13和第二防护筒26降解后无任何残留，为内滑套2上行及滑套开关提供洁净空间。防护筒完全降解后的固井滑套如图3所示。
压裂作业时，通过连续油管或者油管下入开关工具，开关工具下入到滑套下部一段距离后，开泵，使得开关工具的开关锁块张开，上提开关工具，当开关工具经过滑套时，开关锁块与滑套内部的开关套21锁定，继续上提一定载荷，卡簧25从第一卡簧槽14中脱离，内滑套2上行，打开压裂孔11，进行压裂作业。固井滑套打开状态如图4所示。
当需要将滑套再次关闭时，通过连续油管或者油管下入开关工具，开关工具下入到滑套上部一段距离后，开泵，使得开关工具的开关锁块张开，下放开关工具，当开关工具经过滑套时，开关锁块与滑套内部的开关套21锁定，继续下压一定载荷，卡簧25从第二卡簧槽15中脱离，内滑套2下行，关闭压裂孔11。
在本发明中，上方为靠近井口的方向，下方为远离井口的方向。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。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 (11)
1.一种全通径开关固井滑套，其特征在于，包括：
外壳(1)，所述外壳(1)的侧壁上设置有若干压裂孔(11)；
设置在所述外壳(1)内的内滑套(2)，所述内滑套(2)在初始状态时处于第一位置并挡住所述压裂孔(11)，处于第二位置时使所述压裂孔(11)露出；以及
开关工具，所述开关工具构造成能够与所述内滑套(2)相连或分离；
其中，下入开关工具后与所述内滑套(2)相连并带动所述内滑套(2)移动，从而使所述压裂孔(11)打开或关闭。
2.根据权利要求1所述的全通径开关固井滑套，其特征在于，所述开关工具上设置有开关锁块，所述开关锁块在液压的作用下张开或收缩；所述开关锁块在张开后与所述内滑套(2)相连，收缩后与所述内滑套(2)分离。
3.根据权利要求2所述的全通径开关固井滑套，其特征在于，所述内滑套(2)的内壁上设置有连接环槽(20)，所述连接环槽(20)与所述开关锁块相配合。
4.根据权利要求3所述的全通径开关固井滑套，其特征在于，在初始状态时，所述内滑套(2)的上方设置有可降解的第一防护筒(13)，所述第一防护筒(13)在进行固井作业时防水泥并阻挡所述内滑套(2)从第一位置移动到第二位置，在固井作业后降解。
5.根据权利要求4所述的全通径开关固井滑套，其特征在于，在初始状态时，所述连接环槽(20)内设置有可降解的第二防护筒(26)，所述第二防护筒进行固井作业时防水泥并在固井作业后降解。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的全通径开关固井滑套，其特征在于，所述内滑套(2)的外壁上设置有卡簧(25)，所述外壳(1)的内壁上设置有第一卡簧槽(14)和第二卡簧槽(15)；当所述内滑套(2)处于第一位置时，所述卡簧(25)卡接在所述第一卡簧槽(14)内；当所述内滑套(2)处于第二位置时，所述卡簧(25)卡接在所述第二卡簧槽(15)内。
7.根据权利要求6所述的全通径开关固井滑套，其特征在于，所述内滑套(2)包括开关套(21)，所述开关套(21)的内侧设置有内套(22)；
其中，所述开关套(21)的内侧的上端设置有环形凸台，所述内套(22)的上端面与所述环形凸台之间形成所述连接环槽(20)。
8.根据权利要求7所述的全通径开关固井滑套，其特征在于，所述开关套(21)的下方设置有隔离环(23)，所述隔离环(23)的两侧设置有密封组件(24)；当所述内滑套(2)处于第一位置时，所述隔离环(23)挡住所述压裂孔(11)，所述密封组件(24)密封所述压裂孔(11)的两侧。
9.根据权利要求8所述的全通径开关固井滑套，其特征在于，所述密封组件(24)包括密封基环(27)，所述密封基环(27)的外壁的两端设置有两个外密封槽，内壁的中部设置有一个内密封槽；所述外密封槽内设置有第一密封圈(28)，所述内密封槽内设置有第二密封圈(29)。
10.根据权利要求9所述的全通径开关固井滑套，其特征在于，所述第一密封圈(28)为截面为矩形的矩形密封圈，所述第二密封圈(29)为截面为圆形的圆形密封圈。
11.根据权利要求10所述的全通径开关固井滑套，其特征在于，所述外壳(1)的上端设置有上接头(12)，所述内滑套(2)处于第一位置时，所述上接头(12)的下端面与所述内滑套(2)之间形成供所述内滑套(2)滑动的环形空间，所述第一防护筒(13)填充在所述环形空间内。
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