CN207526483U - 大通径智能投球的压裂滑套 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大通径智能投球的压裂滑套，包含：依次连接的上接头、连接套、滑套体及下接头，其特征在于，压裂滑套还包含：液缸套、液缸、弹性体及弹性密封件；液缸套装设于上接头内；液缸装设于液缸套内；弹性体装设于液缸内；弹性密封件套设于弹性体上。

Description

大通径智能投球的压裂滑套

技术领域

本实用新型涉及一种压裂滑套，具体地说，尤其涉及一种用于石油天然气开采设备的大通径智能投球的压裂滑套。

背景技术

在石油天然气开采过程中，压裂作业是一种非常有效的增产方法，特别是分层改造技术已成为低渗透油气藏增产的重要手段，滑套式分段压裂技术是非常规油气资源开采的重要手段，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。

常规的滑套包括投球式滑套、液压式滑套和机械开关滑套。

投球式滑套通常与裸眼封隔器配合使用，其工作原理是，在井口投球，球到达滑套球座位置与滑套球座形成密封。当打压压力达到设定值时，剪断销钉，滑套移动，露出压裂通孔，建立压裂通道。但由于各级滑套和球的尺寸存在级差，因此压裂级数受到限制，且压裂完成后，需下入钻具钻除滑套球座，增加了作业周期和作业成本。

液压式滑套通常安置在分段压裂管柱的最下一级，其工作原理是，坐封完所有裸眼封隔器后，继续打压。当压力达到液压式滑套的开启压力后滑套打开，接着进行压裂施工。而液压式滑套只能单独用于一级，且需要与投球式滑套配套使用而完成多级压裂。

机械开关滑套需要开关工具同压裂管柱一起下入井内，其特点是通过开关工具进行打开和关闭，不需要投憋压球，因此对开关工具的性能及稳定性要求高。

因此，急需开发一种压裂层位数不受限制的压裂滑套。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种大通径智能投球的压裂滑套，包含：依次连接的上接头、连接套、滑套体及下接头，其中，所述压裂滑套还包含：

液缸套，装设于所述上接头内；

液缸，装设于所述液缸套内；

弹性体，装设于所述液缸内；

弹性密封件，套设于所述弹性体上。

上述的压裂滑套，其中，还包含：

过渡套，设置于所述上接头内，所述过渡套的一端连接于所述液缸；

弹性件，套设于所述过渡套上，所述弹性件的一端抵靠所述过渡套，所述弹性件的另一端抵靠所述连接套。

上述的压裂滑套，其中，还包含：

轨道管，其一部分位于所述连接套内，所述轨道管的另一部分位于所述滑套体内，所述轨道管的一端连接于所述过渡套的另一端，其中所述液缸驱动所述弹性体、所述过渡套及所述轨道管沿轴向运动；

转环，套设于所述轨道管上且位于所述连接套及所述滑套体之间；

导向销钉，穿透所述转环连接于所述轨道管上。

上述的压裂滑套，其中，还包含打开套，装设于所述滑套体内，所述打开套的一端间隔于所述轨道管。

上述的压裂滑套，其中，所述下接头与滑套体连接，所述压裂滑套还包含弹性密封座，所述弹性密封座装设于所述打开套及所述下接头之间，所述弹性密封座的一端连接于所述下接头，所述打开套沿轴向运动后套住所述弹性密封座。

上述的压裂滑套，其中，于所述轨道管的外壁上沿圆周方向开设有多个长轨道及多个短轨道，所述长轨道与所述短轨道交替设置且相互连通。

上述的压裂滑套，其中，所述弹性密封座的另一端设置有多个卡爪。

上述的压裂滑套，其中，所述滑套体的内壁上设有台阶限位部，所述打开套抵靠所述台阶限位部设置。

上述的压裂滑套，其中，还包含止挡结构，装设于所述滑套体的内壁上，当所述打开套沿轴向运动后套住所述弹性密封座后止挡所述打开套反向运动。

上述的压裂滑套，其中，所述弹性体为金属弹性体。

本实用新型针对于现有技术其功效在于：

1、适应套管完井和裸眼完井，不受井型限制，适应性强，给工程师更多选择；

2、与速钻桥塞技术比，无需泵塞、射孔和钻塞，实现高效压裂，降低压裂费用；

3、与常规裸眼封隔器结合滑套技术相比，保证压裂效率同时，通径没有变小，保证了井筒的完整性，同时理论上压裂级数不受限；

4、智能投球计数，工程师根据需要可以设置很多级的计数,同一级计数使用一个球可以一次性打开一个或者多个滑套，根据需要自由搭配压裂；

5、压后全通径，有利于后续生产、修井、二次压裂等作业，延长单井寿命。

附图说明

图1是本实用压裂滑套的结构示意图；

图2是图1中A的局部放大图；

图3是图1中B的局部放大图；

图4是图1中未工作时打开套的状态示意图；

图5是图1中工作时压裂球通过打开套的状态示意图；

图6是图1中反排时打开套的状态示意图。

具体实施方式

兹有关本实用新型的详细内容及技术说明，现以一较佳实施例来作进一步说明，但不应被解释为本实用新型的实施的限制。

请参照图1-3，图1是本实用压裂滑套的结构示意图；图2是图1中A的局部放大图；图3是图1中B的局部放大图。如图1-3所示，本实用新型压裂滑套包含,依次连接的上接头1、连接套9、滑套体10及下接头15，压裂滑套还包含：液缸套2、液缸3、弹性密封件4及弹性体5；液缸套2装设于上接头1内；液缸3装设于液缸套2内；弹性体5装设于液缸3内；弹性密封件4套设于弹性体5上。其中，在本实施例中，弹性体5为金属弹性体，但本实用新型并不以此为限。

进一步地，压裂滑套还包含：过渡套6及弹性件7；过渡套6设置于上接头1内，过渡套6的一端连接于液缸3；弹性件7套设于过渡套6上，弹性件7的一端抵靠过渡套6，弹性件7的另一端抵靠连接套9，其中以弹性件为弹簧为较佳的实施方式，但本实用新型并不以此为限。

再进一步地，压裂滑套还包含：轨道管8、转环11及导向销钉12；轨道管8的一部分位于连接套9内，轨道管8的另一部分位于滑套体10内，轨道管8的一端连接于过渡套6的另一端，球到位弹性体5后液压驱动液缸3、从而过渡套6及轨道管8同时沿轴向运动；转环11套设于轨道管8上且位于连接套9及滑套体10之间；导向销钉12穿透转环11连接于轨道管8。其中，于轨道管8的外壁上沿圆周方向开设有多个长轨道C1及多个短轨道C2，长轨道C1与短轨道C2交替设置且相互连通。

更进一步地，压裂滑套还包含打开套13、弹性密封座14及止挡结构16，装设于滑套体10内，打开套13的一端间隔于轨道管8的另一端；下接头15与滑套体10相连，弹性密封座14装设于打开套13及下接头15之间，弹性密封座14的一端连接于下接头15，打开套13能够沿轴向运动套住弹性密封座14；弹性密封座14的另一端设置有多个卡爪141，打开套13扣合于多个卡爪141；滑套体10的内壁上设有台阶限位部101，打开套13抵靠台阶限位部101设置；止挡结构16装设于滑套体10的内壁上，当打开套13沿轴向运动后套住弹性密封座14后以止挡打开套13的反向运动。

在本实施例中，液缸3、弹性密封件4及弹性体5构成软密封座组件；软密封座组件、弹性件7、轨道管8(管外有连通的长轨道C1和短轨道C2)、转环11及导向销钉12构成智能计数机构；打开套13及弹性密封座14构成滑套机构；投球后压裂球到达软密封座组件形成临时活塞，在压力作用下，将力传递到轨道管8，轨道管8在短轨道C2上运动一次，轨道管8带动导向销钉12，导向销钉12带动转环11转动，然后弹性件7带动软密封座组件复位。每投入一个压裂球，就转动一次，当转动到指定的位置时，轨道管8进入长轨道C1，轨道管8将力传递到滑套机构上，推动打开套13，打开套13下行后将运动到弹性密封座14上，迫使弹性密封座收缩内径变小，压裂球坐落在此处进行密封，此时可以进行压裂作业。若该层位或者相邻的多个层位需要一次投球打开多个滑套，那这个层位或相邻的多个层位中前面多个滑套内部不安装弹性密封座，只在最后一个滑套上安装弹性密封座，球可以顺利打开滑套并坐落在最后一个滑套上，进行压裂作业，可以压开一个或者多个层位。由此由于滑套总共可以设置成投入第N个球后打开，而每一级均可安装多个滑套同时打开，因此本实用新型的压裂滑套不受压裂层位层数限制；同时由于滑套是通过智能计数打开，因为每个滑套的内径均可相同，因此使得滑套均可以保留最大限度的通径，不影响后期作业。

请参照图4-6，图4是图1中未工作时打开套的状态示意图；图5是图1中工作时压裂球通过打开套的状态示意图；图6是图1中反排时球运动到上一级滑套的打开套的状态示意图，以下结合图1-6具体说明本实用新型压裂滑套的工作过程。需要说明的是以下描述的具体数值仅为举例说明本实用新型的工作过程，本实用新型并不以此为限。

不投球时压裂滑套最小通道柔性内径110毫米，刚性内径118毫米。工作时投入低压裂球，压裂球到达软密封环内径110毫米处时，压裂球被金属弹性体5暂时挡住，憋压，轨道管8在金属弹性体5和液缸3的作用下移。当压差超过3MPa时，压裂球通过金属弹性体5，并且通过弹性密封座14。轨道管8在弹簧的作用下回到计数位置。当压裂球第N次投球憋压时，智能计数器(图未示)到达设定值，数个导向销钉12同时进入轨道管8的长轨道，使得轨道管8能移动较长距离从而推动打开套13下移，压裂孔被打开。打开套13下端套住弹性密封座14，迫使使弹性密封座14的弹性抓收缩呈刚性，当压差超过3MPa时，压裂球通过金属弹性体5，落到弹性密封座14上，压裂球跟弹性密封座14密封。这时候憋压可以打开同一计数的滑套一个或者多个(多个滑套均设置通过N球后打开，除了最后一个滑套安装了硬密封座14外，前面几个滑套没有安装弹性密封座14，不影响打开套13被打开，球顺利通过并坐落在最下端的滑套上)，憋开地层，压裂球在弹性密封座14憋压时，打开套13在压差作用下始终处于低位。当所有层压裂完毕，井口放压地层反排，球就移动到上一个滑套的弹性密封座14下方，打开套13在下压作用下上移一段距离后，止挡机构16止挡打开套13，弹性密封座(14)张开，压裂球向上通过弹性密封座14和金属弹性体5，反排到井口被捕球器(图未示)捕获。

其中，压裂球到达金属弹性体5柔性内径处，压裂球被暂时挡住，在压裂球的上端施加一定压力时，压裂球可以通过金属弹性体5。因此可以通过调整金属弹性体5和弹性密封件4来改变球通过金属弹性体5的压力。压裂球在到达金属弹性体5柔性内径处，到压裂球通过金属弹性体5前，金属弹性体5及弹性密封件4和压裂球形成临时活塞，憋压时液缸3可以提供轴向推力，但当压裂球通过以后，活塞效应消失。

轨道管8的外壁上沿圆周方向开设有多个长轨道C1及多个短轨道C2，长轨道C1与短轨道C2交替设置且相互连通，多个长轨道C1、多个短轨道C2、转环11和导向销钉12，共同组成计数器，其中转环11和导向销钉12在轨道管8的槽上工作，下井之前设定好计数器N个球后打开球座。工作球到达金属弹性体5憋压，临时活塞提供轴向推力，轨道管8轴向运动时在导向销钉12和转环11的作用下，迫使转环11转过一定角度。临时活塞提供的推力被短轨道C2限制，无法直接作用在打开套13上，打开套13无法打开。压裂球通过金属弹性体5后，液缸3提供的轴向推力消失，轨道管8在弹簧7的作用下回到计数工作位。投入N个球后，当计数器回0号位时，临时活塞工作在长轨道C1内，液缸3提供的推力可以作用到打开套13上，打开套13开启。

综上所述，本实用新型的压裂滑套具有以下优点：

1、适应套管完井和裸眼完井，不受井型限制，适应性强，给工程师更多选择；

2、与速钻桥塞技术比，无需泵塞、射孔和钻塞，实现高效压裂，降低压裂费用；

3、与常规裸眼封隔器结合滑套技术相比，保证压裂效率同时，通径没有变小，保证了井筒的完整性，同时压裂级数不受限；

4、智能投球计数，工程师根据需要可以设置很多级的计数,同一级计数使用一个球可以一次性打开一个或者多个滑套，根据需要自由搭配压裂；

5、压后全通径，有利于后续生产、修井、二次压裂等作业，延长单井寿命。

上述仅为本实用新型较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种大通径智能投球的压裂滑套，包含：依次连接的上接头、连接套、滑套体及下接头，其特征在于，所述压裂滑套还包含：

液缸套，装设于所述上接头内；

液缸，装设于所述液缸套内；

弹性体，装设于所述液缸内；

弹性密封件，套设于所述弹性体上。

2.如权利要求1所述的压裂滑套，其特征在于，还包含：

过渡套，设置于所述上接头内，所述过渡套的一端连接于所述液缸；

弹性件，套设于所述过渡套上，所述弹性件的一端抵靠所述过渡套，所述弹性件的另一端抵靠所述连接套。

3.如权利要求2所述的压裂滑套，其特征在于，还包含：

轨道管，其一部分位于所述连接套内，所述轨道管的另一部分位于所述滑套体内，所述轨道管的一端连接于所述过渡套的另一端，其中所述液缸驱动所述弹性体、所述过渡套及所述轨道管沿轴向运动；

转环，套设于所述轨道管上且位于所述连接套及所述滑套体之间；

导向销钉，穿透所述转环连接于所述轨道管上。

4.如权利要求3所述的压裂滑套，其特征在于，还包含打开套，装设于所述滑套体内，所述打开套的一端间隔于所述轨道管。

5.如权利要求4所述的压裂滑套，其特征在于，所述下接头与滑套体连接，所述压裂滑套还包含弹性密封座，所述弹性密封座装设于所述打开套及所述下接头之间，所述弹性密封座的一端连接于所述下接头，所述打开套沿轴向运动后套住所述弹性密封座。

6.如权利要求3所述的压裂滑套，其特征在于，于所述轨道管的外壁上沿圆周方向开设有多个长轨道及多个短轨道，所述长轨道与所述短轨道交替设置且相互连通。

7.如权利要求5所述的压裂滑套，其特征在于，所述弹性密封座的另一端设置有多个卡爪。

8.如权利要求5所述的压裂滑套，其特征在于，所述滑套体的内壁上还设有台阶限位部，所述打开套抵靠所述台阶限位部设置。

9.如权利要求5中所述的压裂滑套，其特征在于，还包含止挡结构，装设于所述滑套体的内壁上，当所述打开套沿轴向运动后套住所述弹性密封座后止挡所述打开套反向运动。

10.如权利要求1中所述的压裂滑套，其特征在于，所述弹性体为金属弹性体。