CN203130039U - 用于开关式滑套的开关工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于开关式滑套的开关工具，其包括固定的筒状本体、锁块机构、引导壳体以及布置在筒状主体可锁块机构之间的第一轴承。其中，筒状主体能通过第一轴承相对于锁块机构而转动。根据本实用新型的开关工具能将作用力有效地传递给开关式滑套，工作性能可靠。

Description

用于开关式滑套的开关工具

技术领域

本实用新型涉及一种压裂装置，更具体地涉及一种用于开关式滑套的开关工具。 

背景技术

滑套式分段压裂装置是非常规油气资源开采的一种重要装置，其广泛应用于页岩气、低渗透产层、薄油层的直井、定向井、水平井的压裂增产改造。在这些应用中，通常在压裂后根据产层出液情况，对压裂孔进行选择性关闭和/或打开以达到分层封堵测试、投产的目的。通常这使用相应的开关工具进行，因此开关工具是滑套式分段压裂装置的一项重要装置。 

对于一些开关式滑套，通常使用开关管柱或功能类似的装置实现其打开和关闭。在使用这种开关管柱时，首先使用开关管柱把开关工具送至作业位置，然后通过向开关管柱内加压而操作开关工具，进而实现打开和/或关闭滑套的压裂孔。 

在水平井、深井等作业中，由于压裂位置距离井口较远，在下入开关管柱的过程中，开关管柱容易遇阻而不能正常下入或开关管柱不能将驱动力有效地传递给滑套，导致不能顺畅打开和/或关闭压裂孔。此外，在开关工具受到岩屑侵蚀、水泥浆堵塞或其它异常情况作用时，将造成开关工具不能正常回收，压裂孔的打开和/或关闭也会出现困难。开关工具的可靠性难以保证。 

因此，急需一种工作性能受外界阻力影响较小的开关工具。 

实用新型内容

针对上述的问题，本实用新型提出了一种用于开关式滑套的开关工具，其能够实现顺利下入井内并且能将作用力有效地传递给滑套。 

根据本实用新型，提出了一种用于开关式滑套的开关工具，包括， 

中空的筒状本体，在筒状本体的侧壁上设置有贯穿的液孔，在其侧壁的外 表面上设置有凹槽， 

锁块机构，其包括设置在凹槽内的挡槽和设置在挡槽内的锁块，在锁块与挡槽之间设置第一弹性件，锁块包括处于其一端处的用于打开开关式滑套的引导斜面， 

包围在筒状本体的一端外侧的引导壳体，在引导壳体和筒状本体之间设置有能施加轴向力的第二弹性件，引导壳体包括接收轴向作用力的受力结构体，以及能通过与引导斜面的相互作用而引导锁块作径向运动的引导端，其中受力结构体的第一受力面与筒状本体的第一液孔连通以承受轴向液压力，第二受力面与第二弹性件接触， 

其中，在锁块的另一端设有用于关闭开关式滑套的复位斜面，在引导斜面和复位斜面之间设有直角台肩，开关工具还包括通过剪切销与筒状本体相连的复位壳体，复位壳体包括能通过筒状本体中的第二液孔而承受液力的受力结构体，以及能与复位斜面相接触的复位端。 

这种开关工具的结构紧凑，易损件少因而使用寿命较长。更重要地是，这种带有复位壳体的开关工具使得当锁块不能从伸出位置正常缩回到缩回位置时，仅通过向中空的筒状主体内加压，通过复位壳体强行将锁块缩回到缩回位置，方便了操作。 

在一个实施例中，引导壳体处于筒状本体的上游端，引导斜面处于锁块的上游端。在另一个实施例中，复位壳体处于筒状本体的下游端，复位斜面处于锁块的下游端。这种设置便于施工操作。 

在一个实施例中，开关工具的上游端还设置有上接头。该上接头用于将开关工具连接于工具管串，以便于施工。 

在一个实施例中，筒状本体的下游端还设置有与复位壳体接触的下接头，在下接头和筒状本体的下游端之间的间隙形成第二液孔。在一个优选的实施例中，在下接头上设置有复位壳体运动导轨。这种下接头可对复位壳体施加支撑力并且能够防止复位壳体在强行运动时受阻力过大而偏离预定方向，因而避免了复位壳体被破坏。 

在一个实施例中，相邻于挡槽在凹槽内设置有第一轴承。当开关工具所安装的管柱在下入或上提过程中受阻而运动不畅时，可通过转动管柱和筒状本体而排除阻力，方便了施工操作。在一个优选的实施例中，在凹槽与挡槽之间还设置 有第二轴承。第二轴承可大大降低筒状本体与挡槽之间的摩擦阻力使得筒状本体的转动更加容易。 

在一个实施例中，第一弹性件为弹性弓形片。在另一个实施例中，第二弹性件为弹簧。 

在本申请中，用语“初始状态”是指未使用开关工具时的状态。用语“下游”、“上游”规定为靠近井口为上游，远离井口为下游。用语“直面”、“斜面”规定为与筒状本体的径向平行的面为直面，与筒状本体的径向成一定角度的面为斜面。 

与现有技术相比，本实用新型的优点在于，本实用新型的开关工具包括复位壳体，使得当锁块不能顺利与开关式滑套脱开时，仅通过向开关工具内充入液体并加压即可实现强行将锁块与开关式滑套脱开并使锁块缩回到缩回位置，方便了操作。另外，在下接头上设置有复位壳体运动导向槽，防止复位壳体在强行运动时受阻力过大而偏离预定方向，因而避免了复位壳体被破坏。此外，本实用新型的开关工具工作性能稳定，特别适合于深井、超深井、水平井的压裂施工。 

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中： 

图1是与本实用新型的开关工具配合使用的开关式滑套的示意图； 

图2是根据本实用新型的开关工具的外部结构示意图； 

图3是根据本实用新型的开关工具的内部结构示意图； 

图4是图3中部分I的放大视图； 

图5-7是根据本实用新型的开关工具打开开关式滑套的过程示意图。 

在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。 

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步说明。 

图1示意性地显示了与本实用新型的开关工具20配合使用的开关式滑套10。开关式滑套10包括固定的外筒13和与外筒13的内壁滑动配合的内筒14。在外筒13的周向侧壁上布置有第一压裂孔19，在内筒14的周向侧壁上布置有第 二压裂孔16。在内筒14的上游端部和下游端部均设置有间隙槽12、17，下文将描述的开关工具20会通过此间隙槽12或17与内筒14接合以打开或关闭开关式滑套10。 

图2示意性地显示了根据本实用新型的开关工具20的外部结构。图中所示的开关工具20包括布置在其上游部分的引导壳体23，与引导壳体23相邻布置的锁块机构24和设置在开关工具20下游的复位壳体26。在使用开关工具20时，通过设置在开关工具20上游端的上接头22将其连接于开关管柱（未示出），以给开关工具20充入液体和/或带动开关工具20轴向运动。复位壳体26可用于强行使开关工具20与开关式滑套10脱开，这将在下文中详细描述。 

图3示意性地显示了根据本实用新型的开关工具20的内部结构。除了图2所示的引导壳体23、锁块机构24、上接头22外，开关工具20还包括固定安装的中空筒状本体28，引导壳体23则包围在筒状本体28的上游端周围。在筒状本体28的侧壁上设置有贯穿的第一液孔32，在筒状本体28侧壁的外表面上设置有凹槽31，在凹槽31内设置了锁块机构24。在筒状本体28的下游端还设置有下接头27，并且下接头27和筒状本体28的下游端之间的间隙形成第二液孔33。复位壳体26则包围在筒状本体28的下游端周围。在一个实施例中，筒状本体28分成两部分，其中上游部分承载了引导壳体23和锁块机构24，下游部分承载了复位壳体26，并且复位壳体26仅通过剪切销39与下游部分相连接。 

如图4以放大视图显示了引导壳体23的受力结构部分。引导壳体23包括接收轴向作用力的受力结构体47和引导锁块25作径向运动的引导端48。其中，受力结构体47的第一受力面41与筒状本体28的第一液孔32连通以承受轴向液压力，第二受力面42与施加轴向力的第二弹性件49（例如弹簧）接触，使得引导壳体23仅能沿轴向运动。 

返回到图3，锁块机构24包括设置在筒状本体28的凹槽31内的挡槽21和设置在挡槽21内的锁块25。在挡槽21与锁块25的接触面内设置有第一弹性件37，例如弹性弓形片。锁块25构造为台阶状，例如锁块25的上游端为凸起端，下游端为凹陷端，并且凸起端和凹陷端通过直角台肩相连。锁块25的凸起端构造有与引导壳体23的引导端48接触的引导斜面51。引导斜面51与引导壳体23的引导端48相接触，以引导和限制锁块25的作径向运动。锁块25的凹陷端构造有朝向复位斜面53。仅当锁块25凸出后，复位斜面53才能与复位壳体26的 复位端38接触，并其在需要时进行锁块25的强制复位。锁块25的直角台肩则形成了用于与开关式滑套10接合的直面52。直面52用于与开关式滑套10的内筒14接合从而带动内筒14运动，进而实现开关式滑套10的打开或闭合。 

复位壳体26具有与引导壳体23类似的结构，其区别在于：在复位壳体26处没有安装功能与第二弹性件49类似的部件，而是复位壳体26通过第二液孔33受液力驱动进行轴向运动。另外，复位壳体26通过剪切销39连接于筒状本体28，使得在通常情况下复位壳体26不运动，仅当剪切销39被剪断后复位壳体26才会在液力下轴向运动。下接头27还与复位壳体26相接处以为复位壳体26提供支撑力。在一个优选的实施例中，在下接头27上设置有复位壳体26的运动导轨（未示出），防止复位壳体26在强行运动时受阻力过大而偏离预定方向，因而避免了复位壳体26被破坏。 

在相邻于挡槽21在凹槽31内设置有第一轴承29。第一轴承29使得能够通过在地面上给开关管柱施加周向力而使开关管柱连同筒状本体28周向转动而锁块机构24不转动，以排除开关工具10所受到的阻力。为了减小转动时筒状本体28挡槽21之间的摩擦力，还在筒状本体28的凹槽31与锁块机构24的挡槽21相接处的底面范围内设置了第二轴承36。 

下面根据图5、6和7来描述开关工具的动作原理。首先将开关工具23下入到套管内适当位置，这里开关工具23的锁块25正对开关式滑套10的间隙槽12，如图5所示。当向筒状主体28内的空腔充入液体并加压时，液体压力会通过第一液孔32传递到引导壳体23在受力结构体47的第一受力面41上，从而挤压引导壳体23朝向上游运动。锁块25在第一弹性件37的作用下径向向外运动到伸出位置并且卡入开关式滑套10的间隙槽12内，从而锁块25的直面52与开关式滑套10的内筒14接合，如图6所示。在此期间第二弹性件49被压缩。轴向运动开关工具20带动开关式滑套10的内筒14轴向运动而将开关式滑套10打开。当筒状主体28内卸压后，第二弹性件49的作用力会作用在引导壳体23的受力结构体47的第二受力面42上，从而挤压引导壳体23朝向下游运动。锁块25在引导壳体23的引导端48的作用下径向向里运动到缩回位置并与开关式滑套10的内筒14脱开，在此期间第一弹性件37被压缩。应理解地是，在向筒状主体28内的液体加压时，复位壳体26同样也会通过第二液孔33受到液体压力作用，但是此液体压力小于剪切销39的剪切强度，因此复位壳体26不会发生轴向运动。 

当引导壳体23或锁块25受阻力而使锁块25不能正常缩回时，可向筒状主体28内充入液体并加压直到到将剪切销39剪断。由此，在液力作用下，复位壳体26朝向上游运动，复位端38挤压锁块25的复位斜面53从而给锁块25施加朝向其缩回位置的作用力，从而实现迫使其复位，图7显示了复位壳体26的复位端38与锁块25的复位斜面53相接处的状态。 

当开关工具20的下入或开关工具20的轴向移动受到阻力时，可给开关管柱施加周向作用力。开关管柱会通过第一轴承29和第二轴承36而转动并带动筒状本体28转动以排除开关管柱受到的阻力。 

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，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。本实用新型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)

1.一种用于开关式滑套的开关工具，包括， 

中空的筒状本体，在所述筒状本体的侧壁上设置有贯穿的液孔，在其侧壁的外表面上设置有凹槽， 

锁块机构，其包括设置在所述凹槽内的挡槽和设置在挡槽内的锁块，在所述锁块与挡槽之间设置第一弹性件，所述锁块包括处于其一端处的用于打开开关式滑套的引导斜面， 

包围在筒状本体的一端外侧的引导壳体，在所述引导壳体和筒状本体之间设置有能施加轴向力的第二弹性件，所述引导壳体包括接收轴向作用力的受力结构体，以及能通过与引导斜面的相互作用而引导所述锁块作径向运动的引导端，其中所述受力结构体的第一受力面与所述筒状本体的第一液孔连通以承受轴向液压力，第二受力面与所述第二弹性件接触， 

其特征在于，在所述锁块的另一端设有用于关闭开关式滑套的复位斜面，在所述引导斜面和复位斜面之间设有直角台肩， 

所述开关工具还包括通过剪切销与所述筒状本体相连的复位壳体，所述复位壳体包括能通过所述筒状本体中的第二液孔而承受液力的受力结构体，以及能与所述复位斜面相接触的复位端。 

2.根据权利要求1所述的开关工具，其特征在于，所述引导壳体处于所述筒状本体的上游端，所述引导斜面处于所述锁块的上游端。 

3.根据权利要求2所述的开关工具，其特征在于，所述复位壳体处于所述筒状本体的下游端，所述复位斜面处于所述锁块的下游端。 

4.根据权利要求1到3中任一项所述的开关工具，其特征在于，所述开关工具的上游端还设置有上接头。 

5.根据权利要求3所述的开关工具，其特征在于，所述筒状本体的下游端还设置有与所述复位壳体接触的下接头，在所述下接头和所述筒状本体的下游端之间的间隙形成所述第二液孔。 

6.根据权利要求5所述的开关工具，其特征在于，在所述下接头上设置有复位壳体运动导轨。 

7.根据权利要求1到3中任一项所述的开关工具，其特征在于，相邻于所 述挡槽在所述凹槽内设置有第一轴承。 

8.根据权利要求7所述的开关工具，其特征在于，在所述凹槽与所述挡槽之间还设置有第二轴承。 

9.根据权利要求1到3中任一项所述的开关工具，其特征在于，所述第一弹性件为弹性弓形片。 

10.根据权利要求1到3中任一项所述的开关工具，其特征在于，所述第二弹性件为弹簧。 

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