CN205297519U - 滑套装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种滑套装置，该滑套装置包括：中心管、滑套筒以及用于限制滑套筒沿中心管向靠近进砂端的方向上移动的限位止挡部，中心管上设置有至少一个压裂喷砂孔，中心管的一端为进砂端；滑套筒套设在中心管外侧，滑套筒与中心管之间设置有剪切销钉，以使滑套筒在初始位置时围住压裂喷砂孔；限位止挡部设置在中心管的外壁上，限位止挡部的朝向滑套筒的一端与滑套筒抵接，滑套筒的朝向中心管的一侧具有一个受力面，当中心管中泵入砂浆后，砂浆通过压裂喷砂孔挤压受力面，以使滑套筒沿中心管的轴向方向向远离限位止挡部的方向滑移以到达泄压位置，滑套筒与限位止挡部分离，剪切销钉失效。该滑套装置能避免下入过程中提前开启，可靠性好。

Description

滑套装置

技术领域

本实用新型涉及油气田完井压裂设备领域，具体而言，涉及一种滑套装置。

背景技术

目前，国内页岩气等非常规油气田勘探的不断加大，在进行该类油气开采过程中，使用压裂工艺技术是该类油气实现价值开采的重要技术手段。目前，在实施压裂技术过程中，裸眼封隔器加滑套水平井多级分压是主流方向之一。该工艺必不可少的技术要求就是使用高可靠性的液压开启滑套装置。

目前，国内外油气井中用于裸眼封隔器加滑套完井压裂管柱中使用的液压开启滑套有两种。第一种是滑套位于中心管内部，通过中心管内憋压，在滑套内外形成压差。通过滑套内外面积差形成压力差，移动滑套，露出喷砂孔。第二种是滑套位于中心管外部，通过中心管内部憋压，压力通过中心管上的喷砂孔作用在滑套上，滑套内外面积差产生作用力，推动滑套打开，露出喷砂孔。这两种压差开启滑套各有优缺点：第一种滑套内置，不易受外部井筒条件限制，开启压力稳定。但易受到工具加工精度、管柱受力、材料受热膨胀系数差异、管内沉积物等因素的影响，发生不易开启或开启不完全的情况。第二种滑套外置式，滑套开启可靠，但易受到外部井眼形状、井壁规则性、管柱弯曲受力等因素影响造成滑套开启压力不稳定，同时管外泥浆固体颗粒沉淀也会造成滑套开启困难。

可见，目前现场使用的上述液压开启滑套，大多存在性能不稳定、滑套提前打开或无法打开等弊端，给现场进行压裂施工带来诸多不便，进而会影响到后续完井、生产等工作。因此，仍需要对上述滑套装置进行改进，以提供一种可靠的液压式开启滑套装置。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种滑套装置，以解决现有技术中的滑套容易提前开启的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种滑套装置，该滑套装置包括：中心管、滑套筒以及用于限制滑套筒沿中心管向靠近进砂端的方向上移动的限位止挡部，中心管上设置有至少一个压裂喷砂孔，中心管的一端为进砂端；滑套筒套设在中心管外侧，滑套筒与中心管之间设置有剪切销钉，以使滑套筒在初始位置时围住压裂喷砂孔；限位止挡部设置在中心管的外壁上，限位止挡部的朝向滑套筒的一端与滑套筒抵接，滑套筒的朝向中心管的一侧具有一个受力面，当中心管中泵入砂浆后，砂浆通过压裂喷砂孔挤压受力面，以使滑套筒沿中心管的轴向方向向远离限位止挡部的方向滑移以到达泄压位置，此时，滑套筒与限位止挡部分离，剪切销钉失效。

进一步地，限位止挡部的远离滑套筒的一端与中心管固定连接。

进一步地，滑套筒通过剪切销钉与中心管直接连接。

进一步地，限位止挡部为限位套筒，限位套筒和滑套筒沿中心管的轴线顺次套设在中心管的外侧，且限位套筒的靠近滑套筒的一端与滑套筒套接。

进一步地，中心管包括：管本体，管本体上设置有至少一个压裂喷砂孔，管本体的一端为进砂端；上接头，上接头与管本体的进砂端连接，且上接头设置在管本体的外侧，且限位套筒的远离滑套筒的一端套设在上接头的外侧。

进一步地，上接头的靠近滑套筒一侧的端面、限位套筒的朝向中心管一侧的表面、滑套筒的朝向中心管一侧的表面与中心管的外壁面之间围成空腔。

进一步地，滑套装置还包括设置在空腔内的活塞，活塞套设在管本体的外侧且位于压裂喷砂孔的靠近上接头的一侧，活塞通过剪切销钉与管本体相连接，活塞将空腔沿中心管轴向方向分隔为靠近上接头的一侧的上部腔体和远离上接头的一侧的下部腔体，限位套筒具有与上部腔体连通的排液孔，滑套筒与限位套筒之间设置有安全销且安全销可与滑套筒和限位套筒分离。

进一步地，当滑套筒处于初始位置时，活塞与滑套筒在沿中心管的轴向方向上抵接，且活塞在沿中心管的径向方向上将安全销挤压在滑套筒与限位套筒之间，以保持滑套筒与限位套筒相对定位。

进一步地，当滑套筒处于泄压位置时，滑套筒与限位套筒分离，安全销失效。

进一步地，滑套装置还包括：第一密封圈，活塞与中心管的管本体之间设置有第一密封圈；和/或第二密封圈，活塞与限位套筒之间设置有第二密封圈；和/或第三密封圈，中心管的管本体与滑套筒之间设置有第三密封圈；和/或第四密封圈，中心管的管本体与上接头之间设置有第四密封圈。

进一步地，上接头具有沿中心管径向凸出的周向凸缘，限位套筒与周向凸缘相抵接。

应用本实用新型的技术方案，通过在中心管的外壁上设置用于限制滑套筒沿中心管向上移动的限位止挡部，并在中心管与滑套筒之间设置剪切销钉，且限位止挡部的朝向滑套筒的一端与滑套筒相抵接，使得该滑套装置在井内下入的过程中，将井壁对滑套筒的摩擦力转移到限位止挡部上，使得滑套筒不会因为井壁的摩擦力与中心管发生相对位移。因而，避免因摩擦力致使滑套筒提前开启。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的优选实施例的滑套装置开启前的结构示意图；以及

图2示出了图1所示的滑套装置开启后的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、上接头；2、中心管；3、限位止挡部；4、活塞；5、剪切销钉；6、安全销；7、滑套筒；8、下接头；9、排液孔；10、压裂喷砂孔；11、第四密封圈。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。在本申请中，以中心管的进砂端作为上端进行描述。

如背景技术部分所提到的，现有技术中的滑套装置存在滑套提前打开的缺陷，为了改善现有状况，在本实用新型一种典型的实施方式中，提供了一种滑套装置，如图1所示，该滑套装置包括：中心管2，中心管2上设置有至少一个压裂喷砂孔10，中心管2的一端为进砂浆端；滑套筒7，滑套筒7套设在中心管2外侧，滑套筒7与中心管2之间设置有剪切销钉5，以使滑套筒7在初始位置时围住压裂喷砂孔10；用于限制滑套筒7沿中心管2向靠近进砂浆的一端的方向上移动的限位止挡部3，限位止挡部3设置在中心管2的外壁上，限位止挡部3的朝向滑套筒7的一端与滑套筒7抵接，滑套筒7的朝向中心管2的一侧具有一个受力面，当中心管2中泵入砂浆后，砂浆通过压裂喷砂孔10挤压受力面，以使滑套筒7沿中心管2的轴向方向向远离限位止挡部3的方向滑移以到达泄压位置，此时，滑套筒7与限位止挡部3分离，剪切销钉5失效(如图2所示)。

通过在中心管的外壁上设置用于限制滑套筒沿中心管向上移动的限位止挡部，并在中心管2与滑套筒7之间设置剪切销钉5，且限位止挡部3的朝向滑套筒的一端与滑套筒7相抵接，使得该滑套装置在井内下入的过程中，将井壁对滑套筒7的摩擦力转移到限位止挡部3上，使得滑套筒7不会因为井壁的摩擦力与中心管2发生相对位移。因而，避免因摩擦力导致滑套筒7提前开启。

上述滑套装置的运行过程如下：先将滑套装置的中心管2与管柱连接，下入井中预定位置，井口管内憋压，压力达到预定值后，剪切销钉5受压断开，滑套筒7向下移动，打开压裂喷砂孔10。

优选地，限位止挡部3的远离滑套筒7的一端与中心管2固定连接，使得滑套筒7所受到的来自井壁的摩擦力能够更容易地经过限位止挡部3转移到中心管2上，避免了滑套筒7与中心管2的相对位移，进而避免了滑套装置下入的过程中剪切销钉5提前断裂而导致滑套筒提前开启。

优选地，上述滑套筒7可以通过剪切销钉5与中心管2直接连接。这种方式与现有的外置式的结构类似，但在上述增加限位止挡部3的基础上，上述连接方式也能够限制滑套筒7受井壁摩擦力的影响而导致滑套筒提前打开。

进一步地，限位止挡部3为限位套筒，限位套筒和滑套筒7沿中心管2的轴线顺次套设在中心管2的外侧，且限位套筒的靠近滑套筒7的一端与滑套筒7套接。限位止挡部3以限位套筒的形式存在，相比其他块状形式具有摩擦力小的优势，便于滑套装置在油气开采油井中下入。

上述中心管2可以是一体成型的管道，也可以是由不同结构的管道固定连接而形成的管道。具体结构根据实际油气开采中井结构的不同而进行合理选择。优选地，如图1所示，中心管2包括：管本体及上接头1，管本体上设置有至少一个压裂喷砂孔10，且管本体的一端为上述进砂端；上接头1位于管本体的外侧，与管本体的进砂端连接，且限位套筒的远离滑套筒7的一端套设在上接头1的外侧。

上述优选实施例中，将中心管2设置为管本体及上接头1两部分组成，方便组装或拆卸；而将上接头1设置在管本体上方且位于管本体的外侧，使得上接头1能够根据需要设置成不同结构。将限位套筒套设在上接头1的外侧，使得滑套装置在井内下入的过程中，便于滑套筒7将所受到的井壁的摩擦力通过限位套筒转移至上接头1上，因而避免滑套筒7的提前开启。

优选地，上述上接头1的靠近滑套筒7一侧的端面、限位套筒的朝向中心管2一侧的表面、滑套筒7的朝向中心管2一侧的表面与中心管2的外壁面之间围成空腔。

为了提高滑套开启的稳定性，在本实用新型一种优选的实施例中，如图1所示，上述滑套装置还包括：活塞4，活塞4套设在中心管2中管本体的外侧且位于压裂喷砂孔10的靠近上接头1的一侧，并通过第二剪切销钉5与管本体相连接，活塞4将上述空腔沿中心管2分隔为上部腔体和下部腔体，靠近上接头1的一侧为上部腔体，远离上接头1的一侧为下部腔体，限位套筒具有与上部腔体连通的排液孔9，滑套筒7与限位套筒之间设置有安全销6且安全销6可与滑套筒7和限位套筒分离。

上述优选实施例中，通过在上述空腔中设置活塞4，并通过上述剪切销钉5将活塞4与中心管2相连接，由于活塞4位于上述空腔内，不受井壁规则性或井筒工况影响，活塞4更容易在砂浆的压力下被挤压而上移，活塞4上移，使得可分离地设置在滑套筒7与限位套筒之间的安全销6脱落，滑套筒7与限位套筒分离，使得砂浆进一步挤压滑套筒7的靠近上接头1的端面，并将滑套筒7向远离活塞4的方向挤压，与此同时，滑套筒7围住压裂喷砂孔10的内表面受力并沿中心管2的轴向方向朝远离活塞4的方向移动，进而到达与下接头8相接触的卸压位置而开启滑套筒。

优选地，如图1所示，当滑套筒7处于初始位置时，活塞4与滑套筒7在沿中心管2的轴向方向上抵接，且活塞4在沿中心管2的径向方向上将安全销6挤压在滑套筒与限位套筒之间，以保持滑套筒7与限位套筒相对定位。

优选地，如图2所示，当滑套筒7处于泄压位置时，滑套筒7与限位套筒分离，安全销6失效。

上述优选实施例中，安全销6的作用是连接滑套筒7与限位套筒，并在滑套装置下入时受活塞4的保护而不脱落。而当活塞4受挤压上移而使得滑套筒7与中心管2之间产生间隙时，该安全销脱落而使得滑套筒7与限位套筒分离。其中，安全销6的具体结构可以根据需要合理设计。比如，安全销6可以是多个上部为圆柱体下部为锥体的圆柱状销，或者是截面为上矩形下梯形的割开的环状结构销。

在限位止挡部3上设置排液孔9与上部腔体相连通，便于在开启滑套筒7时，活塞4在压裂砂浆的压力下上移，推动上部腔体内的空气或液体从排液孔9排出。

为了进一步提高各管道连接间的密封性能，可以根据需要在相邻或间隔的管道之间设置密封圈。

优选地，活塞4与中心管2的管本体之间设置有第一密封圈，活塞4与限位套筒之间设置有第二密封圈。

优选地，中心管2与滑套筒7之间设置有第三密封圈11。

上述中心管2的管本体与上接头1之间的连接方式采用常规的固定连接即可。比如，中心管2的管本体与上接头1之间通过螺纹连接。优选地，中心管2的管本体与上接头1之间设置有第四密封圈。

为了方便滑套装置在井内下入过程中使限位套筒所受到的摩擦力更容易地转移上接头1上，优选上接头1具有沿中心管2径向凸出的周向凸缘，限位套筒与该周向凸缘相抵接。

当滑套装置下入井内的目的位置时，为了使压裂砂浆更容易地从中心管2喷出，优选中心管2的周向方向上设置有多个压裂喷砂孔10，优选为3个。

为了分散滑套装置在井内下入的过程中，中心管2或上接头1所承受的摩擦力，在另一种优选的实施例中，上述滑套装置还包括下接头8，下接头8套设在中心管2的远离进砂端的一端的外侧，且与滑套筒7之间有间距。下接头8在下入过程中首先受到井壁的摩擦力，因而能够减少后续的滑套筒7、限位止挡部3及中心管2所受摩擦力，进而提高滑套筒7的开启稳定性。

在本实用新型一种更优选的实施例中，以中心管在竖直状态时的进砂端为上方，远离进砂端的一端为下方进行描述，如图1和图2所示，该液压开启滑套装置包括上接头1、中心管2、限位套筒、活塞4、剪切销钉5、安全销6、滑套筒7、下接头8；上接头1与中心管2通过螺纹连接在一起，限位套筒与上接头1外螺纹套装连接在一起，限位套筒下部与滑套筒7上部凸台面通过四个安全销6连接固定，活塞4套装在中心管2中部偏上位置，通过剪切销钉5固定，限位套筒上的排液孔9与上接头1与活塞4间的空腔连通，活塞4下部凹台面与滑套筒7上部凸台面配合安装固定，压裂喷砂孔10位于中心管2的下部，沿圆周分布至少三个喷砂孔，滑套筒7套装在中心管2上喷砂孔的位置，下接头8与中心管2用螺纹连接固定。活塞4的顶面和上接头1的底面有间距，滑套筒7的底面和下接头8的顶面有间距，活塞4上部凹台与滑套筒7的顶面有间距。

上述优选实施例中，滑套装置在使用时作为第一级压裂滑套连接在管串的下端。在进行压裂施工时，地面泵压入高压流体，流体压力通过压裂喷砂孔10作用在滑套筒7的下部内表面的受力面上，同时流体压力也会作用在活塞4下部凹台面上，管外液体压力通过排液孔9作用在活塞4的上端面，活塞4通过上下端面存在的压力差产生的作用力剪断剪切销钉5，推动活塞4上行，连接止挡套筒和滑套筒7的安全销6释放，滑套筒7在高压流体的作用力下下行，直至卡在下接头8的上端面位置，使得中心管2上的压裂喷砂孔10露出来，从而高压流体能通过该压裂喷砂孔10进入地层，使得第一级压裂作业有效进行。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1)本申请的中心管和限位套筒间有活塞及安全销，安全销将滑套筒和限位套筒连接在一起，活塞通过剪切销钉与中心管连接，滑套装置下入时的摩擦力作用在上接头栅，剪切销钉不受外力，不会因摩擦力剪切，且活塞位于限位套筒内，不受到井壁规则性或井筒工况影响，因而，滑套开启容易。

2)结构合理紧凑，开启压力稳定，不易受材质、加工精度及井筒工况影响，具有安全性高和可靠性好的特点。

3)适用于裸眼水平井多级完井压裂管柱工艺，能有效提高裸眼分压管柱施工安全性，具有良好的应用前景。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种滑套装置，其特征在于，所述滑套装置包括：

中心管(2)，所述中心管(2)上设置有至少一个压裂喷砂孔(10)，所述中心管(2)的一端为进砂端；

滑套筒(7)，所述滑套筒(7)套设在所述中心管(2)外侧，所述滑套筒(7)与所述中心管(2)之间设置有剪切销钉(5)，以使所述滑套筒(7)在初始位置时围住所述压裂喷砂孔(10)；

用于限制所述滑套筒(7)沿所述中心管(2)向靠近所述进砂端的方向上移动的限位止挡部(3)，所述限位止挡部(3)设置在所述中心管(2)的外壁上，所述限位止挡部(3)的朝向所述滑套筒(7)的一端与所述滑套筒(7)抵接，所述滑套筒(7)的朝向所述中心管(2)的一侧具有一个受力面，当所述中心管(2)中泵入砂浆后，所述砂浆通过所述压裂喷砂孔(10)挤压所述受力面，以使所述滑套筒(7)沿所述中心管(2)的轴向方向向远离所述限位止挡部(3)的方向滑移以到达泄压位置，此时，所述滑套筒(7)与所述限位止挡部(3)分离，所述剪切销钉(5)失效。

2.根据权利要求1所述的滑套装置，其特征在于，所述限位止挡部(3)的远离所述滑套筒(7)的一端与所述中心管(2)固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的滑套装置，其特征在于，所述滑套筒(7)通过所述剪切销钉(5)与所述中心管(2)直接连接。

4.根据权利要求1或2所述的滑套装置，其特征在于，所述限位止挡部(3)为限位套筒，所述限位套筒和所述滑套筒(7)沿所述中心管(2)的轴线顺次套设在所述中心管(2)的外侧，且所述限位套筒的靠近所述滑套筒(7)的一端与所述滑套筒(7)套接。

5.根据权利要求4所述的滑套装置，其特征在于，所述中心管(2)包括：

管本体，所述管本体上设置有至少一个所述压裂喷砂孔(10)，所述管本体的一端为所述进砂端；

上接头(1)，所述上接头(1)与所述管本体的所述进砂端连接，且所述上接头(1)设置在所述管本体的外侧，且所述限位套筒的远离所述滑套筒(7)的一端套设在所述上接头(1)的外侧。

6.根据权利要求5所述的滑套装置，其特征在于，所述上接头(1)的靠近所述滑套筒(7)一侧的端面、所述限位套筒的朝向所述中心管(2)一侧的表面、所述滑套筒(7)的朝向所述中心管(2)一侧的表面与所述中心管(2)的外壁面之间围成空腔。

7.根据权利要求6所述的滑套装置，其特征在于，所述滑套装置还包括设置在所述空腔内的活塞(4)，所述活塞(4)套设在所述管本体的外侧且位于所述压裂喷砂孔(10)的靠近所述上接头(1)的一侧，所述活塞(4)通过所述剪切销钉(5)与所述管本体相连接，所述活塞(4)将所述空腔沿所述中心管(2)轴向方向分隔为靠近所述上接头(1)的一侧的上部腔体和远离所述上接头(1)的一侧的下部腔体，所述限位套筒具有与所述上部腔体连通的排液孔(9)，所述滑套筒(7)与所述限位套筒之间设置有安全销(6)，且所述安全销(6)可与所述滑套筒(7)和所述限位套筒分离。

8.根据权利要求7所述的滑套装置，其特征在于，当所述滑套筒(7)处于所述初始位置时，所述活塞(4)与所述滑套筒(7)在沿所述中心管(2)的轴向方向上抵接，且所述活塞(4)在沿所述中心管(2)的径向方向上将所述安全销(6)挤压在所述滑套筒(7)与所述限位套筒之间，以保持所述滑套筒(7)与所述限位套筒相对定位。

9.根据权利要求8所述的滑套装置，其特征在于，当所述滑套筒(7)处于所述泄压位置时，所述滑套筒(7)与所述限位套筒分离，所述安全销(6)失效。

10.根据权利要求7所述的滑套装置，其特征在于，所述滑套装置还包括：

第一密封圈，所述活塞(4)与所述中心管(2)的所述管本体之间设置有所述第一密封圈；和/或

第二密封圈，所述活塞(4)与所述限位套筒之间设置有所述第二密封圈；和/或

第三密封圈(11)，所述中心管(2)的所述管本体与所述滑套筒(7)之间设置有所述第三密封圈(11)；和/或

第四密封圈，所述中心管(2)的所述管本体与所述上接头(1)之间设置有所述第四密封圈。

11.根据权利要求5所述的滑套装置，其特征在于，所述上接头(1)具有沿所述中心管(2)径向凸出的周向凸缘，所述限位套筒与所述周向凸缘相抵接。