CN208073416U - 一种井下滑套装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种井下滑套装置，包括外壳体(1)、密封圈、阀瓣座槽(4)、滑套凡尔(5)、剪钉(7)、通孔(8)、阀瓣(9)、阀门限位锁(10)、铰链(11)；所述的密封圈包括第一密封圈(2)、第二密封圈(3)、第三密封圈(6)，所述的外壳体(1)内壁上设置有通过剪钉(7)相连的滑套凡尔(5)。本实用新型的目的在于提供一种新的井下滑套开启方法，相对于现有滑套开启方式，这种滑套开启方法具有操作简单、开启可靠、成本低及全通径的特点，可以提高油气井增产改造效率，同时降低油气开采成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气田压裂完井作业分段压裂的滑套装置技术领域，尤其涉及一种井下滑套装置。
背景技术
国内油气供应不足的矛盾越来越突出，石油可采、易采储量不断减少，勘探开发正向深层、非常规隐蔽油藏发展，地层越来越复杂，层间差异大，多数储层在完井过程中需要压裂酸化改造，压裂酸化改造成为解决层间矛盾、提高油层动用程度、挖掘层间潜力最有效的措施。随着技术发展，现有油气井通常采用分段压裂酸化工艺，但目前没有一种可靠的压裂酸化工艺技术能够兼顾高效、全通径和避免井下复杂情况，导致目前分段压裂酸化施工效率不高、井下复杂情况多等问题。
虽然目前已研发出远程控制智能滑套，可以极大地提高施工效率，但由于成本高昂，故障率高，难以在现场大规模应用。国内油气供应不足的矛盾越来越突出，石油可采、易采储量不断减少，勘探开发正向深层、非常规隐蔽油藏发展，地层越来越复杂，层间差异大，多数储层在完井过程中需要压裂酸化改造，压裂酸化改造成为解决层间矛盾、提高油层动用程度、挖掘层间潜力最有效的措施。
随着技术发展，现有油气井通常采用分段压裂酸化工艺，对于这种工艺，如何在快速建立井筒与地层之间沟通通道的前提下提高分段压裂酸化工艺的施工效率，减少井下复杂情况和后期修井作业影响是一项重点要解决的问题。滑套作为一种可以沟通/隔离油气井与地层流体的井下工具，同时射孔作为一种可以沟通/隔离油气井与地层流体的方法，目前均广泛应用于水平井分段压裂酸化作业管柱中。
对于滑套，目前油田水平井分段压裂酸化采用机械式投球滑套，打开每一级滑套都需要投入对应尺寸的压裂球，施工时从下到上逐层投球打开各层滑套，每一级滑套球座内径及压裂球内径均不相同，从下到上，滑套球座和压裂球内径逐级增大，这种滑套结构复杂，通径小，且压裂级数有限；并且当储层后期产水，滑套无法实现关闭封堵，导致油气井产能降低甚至报废。例如，中国专利文献公开的“一种投球开启自锁滑套”，公开号：CN201972661U，公开日期：2011年09 月14日，该专利阐述了在水平井段作业时投球开启压裂喷砂通道，并锁定保持生产通道畅通，但仍采用投球分段，分段数受限。
专利“双打开压差滑套”，公开号：CN201723198U，公开日期： 2011年01月26日，该实用新型是利用压差推动上、下液缸分别向上下移动，打开通道，可以解决投球滑套不能用于水平裸眼井分段压裂、酸化工具管柱第一段的问题，但仍无法解决分段受限问题。基于此，又开发出一些新的机械式可开关滑套，这类滑套在压裂酸化施工时，可通过投球或下入连续油管带开关工具打开滑套，当储层后期产水，需要关闭滑套时，下入连续油管带开关工具关闭滑套。
例如专利“一种选择性开关滑套组件中的智能型滑套”，公开号： CN202125290U，公开日期：2012年01月25日，该实用新型是利用下入专用开关工具，打开和关闭滑套。这类滑套的最大问题在于连续油管带开关工具开关滑套需要使用连续油管设备，作业费用高，且连续油管作业需要花费大量时间，该方法操作复杂，施工周期长，成本很非常高。
基于此，又开发出可远程控制的电动滑套，例如专利“用于水平井分段压裂酸化改造的地面控制井下滑套”，公开号：CN104088604A，公开日期：2014年10月08日，该实用新型专利通过在地面发送控制指令远程控制井下滑套的打开和关闭。这类滑套虽然操作简便，节省时间，但是结构复杂，成本高，且易出现故障，并且受到设计尺寸限制，无法满足管柱全通径的要求。
综上所述，目前没有一种井下滑套能够同时满足操作简单、开启可靠、成本低及全通径的要求。
发明内容
本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种井下滑套装置，同时满足操作简单、开启可靠、成本低及全通径的要求，滑套机械结构上自带流体封隔功能，不需要投球，同时可以实现无限级全通径储层改造的目的。
本实用新型采用如下技术方案：
一种井下滑套装置，包括外壳体1、密封圈、阀瓣座槽4、滑套凡尔5、剪钉7、通孔8、阀瓣9、阀门限位锁10、铰链11；所述的密封圈包括第一密封圈2、第二密封圈3、第三密封圈6，所述的外壳体1内壁上设置有通过剪钉7相连的滑套凡尔5，滑套凡尔5与外壳体1接触的外壁上设置有第一密封槽、第二密封槽、第三密封槽，第一密封圈2设置于第一密封槽内，第二密封圈3设置于第二密封槽内，第三密封圈6设置于第三密封槽内，外壳体1上开设有通孔8，通孔8位于第一密封槽和第二密封槽之间，滑套凡尔5的内壁上设置有阀瓣9和与阀瓣9对应的阀瓣座槽4，阀瓣9通过阀门限位锁10 固定在外壳体1上，铰链11固定在滑套凡尔5上，阀瓣9通过铰链 11连接在滑套凡尔5上。
进一步的，所述的阀门限位锁10在井下环境温度和井下流体介质的共同作用下，与井下流体发生化学反应而逐渐溶解至完全溶解或部分溶解的材料制成。
当在阀门限位锁10溶解后，铰链11提供阀瓣9顺利座于阀瓣座槽4上的作用力。
优选的，阀门限位锁10采取螺钉/螺栓方式把外壳体1与阀瓣9 连接起来。
进一步的，还包括套管/油管17，井下滑套装置连接在套管/油管 17上，并随套管/油管17一起送入井下。
进一步的，所述的套管/油管17上的井下滑套装置为一个及以上。
本实用新型的有益效果
本实用新型的目的在于提供一种新的井下滑套开启方法，相对于现有滑套开启方式，这种滑套开启方法具有操作简单、开启可靠、成本低及全通径的特点，可以提高油气井增产改造效率，同时降低油气开采成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图Ⅰ；
图2为本实用新型的结构示意图Ⅱ；
图3为本实用新型的结构示意图Ⅲ；
图4为本实用新型安装后的状态图。
图中：1-外壳体、2-第一密封圈、3-第二密封圈、4-阀瓣座槽、 5-滑套凡尔、6-第三密封圈、7-剪钉、8-通孔、9-阀瓣、10-阀门限位锁、11-铰链、12-井口、13-地面、14-阀瓣孔、15-1号滑套、16-2 号滑套、17-套管/油管、18-n号滑套。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-4所示：公开一种井下滑套装置，所述的密封圈包括第一密封圈2、第二密封圈3、第三密封圈6，所述的外壳体1内壁上设置有通过剪钉7相连的滑套凡尔5。
具体如图3所示，在地面上，向井口12泵注憋压，阀瓣9前、后端压差升高，阀瓣9前、后端压差作用于阀瓣9上的力超过剪钉7 所能承受的剪应力时，剪钉7被剪断，滑套凡尔5向下移动，滑套凡尔5上的第一密封圈2、第二密封圈3不再通过封隔通孔8来隔离套管/油管17内外流体，井下滑套装置开启。
滑套凡尔5与外壳体1接触的外壁上设置有第一密封槽、第二密封槽、第三密封槽，第一密封圈2设置于第一密封槽内，第二密封圈3设置于第二密封槽内，第三密封圈6设置于第三密封槽内，外壳体1上开设有通孔8，通孔8位于第一密封槽和第二密封槽之间，当井下滑套未开启时，第一密封圈2和第二密封圈3用于封隔套管/油管17管内和环空(这里的环空指的是套管/油管和井眼之间形成的环形空间)的流体。
滑套凡尔5的内壁上设置有阀瓣9和与阀瓣9对应的阀瓣座槽 4，阀瓣9通过阀门限位锁10固定在外壳体1上，铰链11固定在滑套凡尔5上，阀瓣9通过铰链11连接在滑套凡尔5上。
在使用过程中，于地面13上，将阀瓣9通过阀门限位锁10与外壳体1紧固，使阀瓣9不能活动。
优选的，阀门限位锁10为螺钉/螺栓，通过螺钉/螺栓把外壳体 1与阀瓣9连接起来。(阀瓣上的阀瓣14孔是通孔)
进一步的，所述的阀门限位锁10在井下环境温度和井下流体介质的共同作用下，与井下流体发生化学反应而逐渐溶解至完全溶解或部分溶解的材料制成。
可溶性材料可以选择合金(镁合金、铝合金等)或高分子聚合物。这里以镁合金为例，通常油气井内液体中含有大量氯离子(Cl-)，镁合金在含有Cl-的电解质溶液中，会产生以下反应而溶解：
Mg+H++H2O→Mg2++OH-+H2↑
Mg(OH)2+2Cl-→MgCl2+2OH-
一定时间后，阀门限位锁10完全溶解或部分溶解，导致阀门限位锁10其本身机械强度无法承受阀瓣9自身重力和铰链11扭矩的反向作用而断裂，阀瓣9失去约束，在自身重力和铰链11的共同作用下自行坐于阀瓣座槽4上，封堵套管/油管12内的流体向下流通通道。
当在阀门限位锁10溶解后，铰链11提供阀瓣9顺利座于阀瓣座槽4上的作用力。
进一步的，还包括套管/油管17，井下滑套装置连接在套管/油管17上，并随套管/油管17一起送入井下。
进一步的，所述的套管/油管17上的井下滑套装置为一个及以上，如图4所示，1号滑套15、2号滑套16、……、n号滑套18均螺纹连接在套管/油管17上，随套管/油管17管柱送入井下。
本实用新型的工作过程：
首先在地面13上，将1号滑套15、2号滑套16、……、n号滑套18安装在油管/套管17上，通过油管/套管17管柱送入井下，在井下的环境温度和井下流体介质的共同作用下，阀门限位锁10与井下流体发生化学反应而逐渐溶解至完全溶解或部分溶解。
一定时间后，阀门限位锁10完全溶解或部分溶解，铰链11提供作用力，导致阀门限位锁10其本身机械强度无法承受阀瓣9自身重力和铰链11扭矩的反向作用而断裂，阀瓣9失去约束，在自身重力和铰链11的共同作用下自行坐于阀瓣座槽4上，封堵套管/油管 12内的流体向下流通通道。
可溶性材料可以选择合金(镁合金、铝合金等)或高分子聚合物。这里以镁合金为例，通常油气井内液体中含有大量氯离子(Cl-)，镁合金在含有Cl-的电解质溶液中，会产生以下反应而溶解：
Mg+H++H2O→Mg2++OH-+H2↑
Mg(OH)2+2Cl-→MgCl2+2OH-
当需要时，在地面上，向井口12泵注憋压，阀瓣9前、后端压差升高，阀瓣9前、后端压差作用于阀瓣9上的力超过剪钉7所能承受的剪应力时，剪钉7被剪断，滑套凡尔5向下移动，滑套凡尔5上的第一密封圈2、第二密封圈3不再通过封隔通孔8来隔离套管/油管17内外流体，井下滑套装置开启。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种井下滑套装置，包括外壳体(1)、密封圈、阀瓣座槽(4)、滑套凡尔(5)、剪钉(7)、通孔(8)、阀瓣(9)、阀门限位锁(10)、铰链(11)；所述的密封圈包括第一密封圈(2)、第二密封圈(3)、第三密封圈(6)，其特征在于，所述的外壳体(1)内壁上设置有通过剪钉(7)相连的滑套凡尔(5)，滑套凡尔(5)与外壳体(1)接触的外壁上设置有第一密封槽、第二密封槽、第三密封槽，第一密封圈(2)设置于第一密封槽内，第二密封圈(3)设置于第二密封槽内，第三密封圈(6)设置于第三密封槽内，外壳体(1)上开设有通孔(8)，通孔(8)位于第一密封槽和第二密封槽之间，滑套凡尔(5)的内壁上设置有阀瓣(9)和与阀瓣(9)对应的阀瓣座槽(4)，阀瓣(9)通过阀门限位锁(10)固定在外壳体(1)上，铰链(11)固定在滑套凡尔(5)上，阀瓣(9)通过铰链(11)连接在滑套凡尔(5)上。
2.根据权利要求1所述的一种井下滑套装置，其特征在于，所述的阀门限位锁(10)采取螺钉/螺栓方式把外壳体(1)与阀瓣(9)连接起来。
3.根据权利要求2所述的一种井下滑套装置，其特征在于，还包括套管/油管(17)，井下滑套装置连接在套管/油管(17)上。
4.根据权利要求3所述的一种井下滑套装置，其特征在于，所述的套管/油管(17)上的井下滑套装置为一个及以上。
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