一種全通徑多級(jí)分段壓裂滑套的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種全通徑多級(jí)分段壓裂滑套，上內(nèi)滑套裝在上接頭內(nèi)，兩者之間有銷(xiāo)釘聯(lián)接；下接頭通過(guò)螺紋與上接頭聯(lián)接；中內(nèi)滑套裝在下接頭中，并通過(guò)螺紋與上內(nèi)滑套聯(lián)接；上閥芯裝在中內(nèi)滑套內(nèi)，并與上內(nèi)滑套相接；上閥芯與中內(nèi)滑套構(gòu)成的環(huán)空中有上彈簧；球座裝在中內(nèi)滑套內(nèi)；下內(nèi)滑套裝在下接頭中，其上端與中內(nèi)滑套相接；下閥芯裝在下內(nèi)滑套中，兩者之間有銷(xiāo)釘聯(lián)接；下閥芯與中內(nèi)滑套構(gòu)成的環(huán)空中有下彈簧。當(dāng)所有層段壓裂完成后，井口逐漸泄壓，在上、下彈簧恢復(fù)力作用下，上、下閥芯均向上移動(dòng)，使得球座回到初始位置，壓裂球可落到井底或返排到地面。不需要下入其它工具進(jìn)行作業(yè)，本實(shí)用新型即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)限級(jí)及全通徑壓裂。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種全通徑多級(jí)分段壓裂滑套
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種壓裂工具領(lǐng)域，尤其是分段壓裂用的全通徑壓裂工具。
【背景技術(shù)】
[0002]在全球進(jìn)入難動(dòng)用儲(chǔ)量開(kāi)發(fā)的時(shí)代背景下，國(guó)內(nèi)外油氣均面臨著低滲透、超低滲透儲(chǔ)層自然產(chǎn)能低、開(kāi)發(fā)建產(chǎn)率低等開(kāi)發(fā)難題，如何提高低滲透油藏的采收率和儲(chǔ)量動(dòng)用率逐漸成為國(guó)內(nèi)外油氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域急需解決的問(wèn)題。壓裂改造技術(shù)是破解低滲透油氣開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，國(guó)內(nèi)外均已形成了針對(duì)不同油氣藏類(lèi)型的壓裂改造技術(shù)系列。
[0003]目前國(guó)外體積壓裂技術(shù)主要以簇式滑套和復(fù)合橋塞兩類(lèi)壓裂技術(shù)為主，這兩類(lèi)壓裂技術(shù)壓裂完畢后井筒內(nèi)存殘留球座或橋塞，容易造成油氣井堵塞和低液現(xiàn)象，無(wú)法開(kāi)展二次改造等作業(yè)，需要下入工具將球座和橋塞鉆除，因此延長(zhǎng)了施工周期的同時(shí)增加了作業(yè)成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有體積壓裂技術(shù)在不下入工具進(jìn)行作業(yè)的情況下實(shí)現(xiàn)全通徑壓裂的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種全通徑多級(jí)分段壓裂滑套。該滑套具有施工壓裂級(jí)數(shù)不受限制、管柱內(nèi)全通徑、無(wú)需鉆除作業(yè)、利于后期液體返排及后續(xù)工具下入等優(yōu)點(diǎn)，能很好地彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，為低滲透及非常規(guī)油氣資源的開(kāi)采提供了又一利器。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種全通徑多級(jí)分段壓裂滑套，包括外筒體和設(shè)置在外筒體內(nèi)的內(nèi)滑套、球座，其中:所述外筒體由上接頭I和下接頭6兩部分同軸向連接構(gòu)成中段內(nèi)外擴(kuò)徑的直筒體，在外筒體的上部徑向分布有多個(gè)壓裂孔28，在外筒體擴(kuò)徑段的管壁上沿軸向分別設(shè)置自上而下的上液控流道18和自下而上的下液控流道21，上液控流道18和下液控流道21分別在壓裂孔28上部和下部阻斷;所述內(nèi)滑套由上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套12、下內(nèi)滑套17三部分構(gòu)成，內(nèi)滑套的三個(gè)部分均與外筒體擴(kuò)徑段內(nèi)壁構(gòu)成軸向滑動(dòng)密封配合，其中上內(nèi)滑套3通過(guò)銷(xiāo)釘B19與外筒體固定后，上內(nèi)滑套3下端與中內(nèi)滑套12連接并形成一段上環(huán)形凹槽，上環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置上彈簧8，中內(nèi)滑套12下部?jī)?nèi)壁設(shè)有V形槽，下內(nèi)滑套17通過(guò)銷(xiāo)釘A14獨(dú)立固定在外筒體下部在中內(nèi)滑套12下方，下內(nèi)滑套17上部?jī)?nèi)設(shè)下環(huán)形凹槽，下環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置下彈簧15;在上彈簧8所處上環(huán)形凹槽段內(nèi)設(shè)有與上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套12軸向滑動(dòng)密封配合的上閥芯9，上閥芯9外壁設(shè)置上活塞，上活塞位于上環(huán)形凹槽內(nèi)且與上彈簧8構(gòu)成支撐配合;在下彈簧15所處下環(huán)形凹槽段內(nèi)設(shè)有與中內(nèi)滑套12和下內(nèi)滑套17軸向滑動(dòng)密封配合的下閥芯16，下閥芯16外壁設(shè)置下活塞，下活塞位于下環(huán)形凹槽內(nèi)且與下彈簧15構(gòu)成支撐配合;所述球座13為彈性爪結(jié)構(gòu)，彈性爪下端設(shè)有外凸起，且彈性爪下端的外凸起擴(kuò)張時(shí)與中內(nèi)滑套12內(nèi)壁V形槽配合，彈性爪下端的外凸起收縮時(shí)構(gòu)成與球體封閉配合，球座13上端與上閥芯9對(duì)接，球座13下端與下閥芯16間隙對(duì)接配合;在中內(nèi)滑套12的上環(huán)形凹槽上、下端部分別設(shè)置徑向液流孔A22、液流孔C24，在外筒體自上而下分別設(shè)置與下液控流道21貫通的液流孔B23、液流孔D25、液流孔E26、液流孔F27，且液流孔A22分別與液流孔B23、液流孔E26構(gòu)成間隔貫通配合，液流孔C24分別與液流孔D25、液流孔F27構(gòu)成間隔貫通配合;上液控流道18連通于外筒體外部和外筒體內(nèi)部之間。
[0007]上述方案還包括:
[0008]全通徑多級(jí)分段壓裂滑套由多個(gè)全通徑多級(jí)分段壓裂滑套依次串聯(lián)組成，且上級(jí)全通徑多級(jí)分段壓裂滑套的下液控流道21與下級(jí)全通徑多級(jí)分段壓裂滑套的上液控流道18通過(guò)管線(xiàn)串接。
[0009]上述方案進(jìn)一步包括:
[0010]上接頭I和下接頭6的外端部分別設(shè)有連接螺紋，并且螺紋連接端至外筒體擴(kuò)徑段設(shè)有倒角過(guò)渡段。
[0011]在內(nèi)滑套與外筒體和上、下閥芯之間的滑行密封面上分別設(shè)有密封圈。
[0012]上液控流道18和下液控流道21的外端口均為螺紋對(duì)接口或者是快速插接口。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:①所有層段壓裂完成后，無(wú)需鉆除作業(yè)，整個(gè)管柱即為全通徑，利于后期生產(chǎn)管理;②無(wú)液控管線(xiàn)、內(nèi)封隔器及專(zhuān)門(mén)的開(kāi)滑套工具，只需投入多個(gè)同一尺寸的壓裂球即可打開(kāi)所有滑套，工藝簡(jiǎn)單，效率高;③壓裂球和可復(fù)位球座不存在級(jí)差，多級(jí)滑套串聯(lián)可實(shí)現(xiàn)無(wú)限級(jí)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型所述的壓裂滑套結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1中A-A處的剖視圖；
[0016]圖3是圖1中B-B處的剖視圖；
[0017]圖4是圖1中C-C處的剖視圖；
[0018]圖5是圖1中I處的局部放大圖；
[0019]圖6是本壓裂滑套打開(kāi)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖7是圖6中Π處的局部放大圖；
[0021 ]圖8是兩級(jí)本壓裂滑套串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖1-8中，1.上接頭，2.4.5.7.10.11.20分別是0型密封圈厶.8.(:.0上.卩.6，3.上內(nèi)滑套，6.下接頭，8.上彈簧，9.上閥芯，10.活塞，12.中內(nèi)滑套，13.球座，14.19分別是銷(xiāo)釘A.B，15.下彈簧，16.下閥芯，17.下內(nèi)滑套，18.上液控流道，21.下液控流道，22-27分別是液流孔六上.(:.0^，28.壓裂孔，29.上液控管線(xiàn)，30.下液控管線(xiàn)，31.第一級(jí)全通徑多級(jí)分段壓裂滑套，32.第二級(jí)全通徑多級(jí)分段壓裂滑套。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1:
[0024]圖1和圖6為單一結(jié)構(gòu)的全通徑多級(jí)分段壓裂滑套結(jié)構(gòu)示意圖，由上接頭1、上內(nèi)滑套3、下接頭6、上彈簧8、上閥芯9、中內(nèi)滑套12、球座13、下彈簧15、下閥芯16、下內(nèi)滑套17及銷(xiāo)釘A14、B19組成。其中:上接頭I和下接頭6兩部分同軸向螺紋連接構(gòu)成中段內(nèi)外擴(kuò)徑的外筒體，在外筒體的上部徑向分布有多個(gè)壓裂孔28(參照?qǐng)D2)，在上接頭I和下接頭6擴(kuò)徑段的管壁上沿軸向分別設(shè)置自上而下的上液控流道18和自下而上的下液控流道21。上液控流道18和下液控流道21分別在壓裂孔28上部和下部阻斷。由上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套12、下內(nèi)滑套17三部分構(gòu)成內(nèi)滑套，內(nèi)滑套的三個(gè)部分均與外筒體擴(kuò)徑段內(nèi)壁構(gòu)成軸向滑動(dòng)密封配合。其中上內(nèi)滑套3通過(guò)銷(xiāo)釘B19與外筒體固定(參照附圖3)后，上內(nèi)滑套3下端與中內(nèi)滑套12螺紋連接并形成一段上環(huán)形凹槽。上環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置上彈簧8，中內(nèi)滑套12下部?jī)?nèi)壁設(shè)有V形槽，下內(nèi)滑套17通過(guò)銷(xiāo)釘A14獨(dú)立固定(參照附圖4)在外筒體下部在中內(nèi)滑套12下方，下內(nèi)滑套17上部?jī)?nèi)設(shè)下環(huán)形凹槽，下環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置下彈簧15。在上彈簧8所處上環(huán)形凹槽段內(nèi)設(shè)有與上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套12軸向滑動(dòng)密封配合的上閥芯9，上閥芯9外壁設(shè)置上活塞，上活塞位于上環(huán)形凹槽內(nèi)且與上彈簧8構(gòu)成支撐配合。在下彈簧15所處下環(huán)形凹槽段內(nèi)設(shè)有與中內(nèi)滑套12和下內(nèi)滑套17軸向滑動(dòng)密封配合的下閥芯16，下閥芯16外壁設(shè)置下活塞，下活塞位于下環(huán)形凹槽內(nèi)且與下彈簧15構(gòu)成支撐配合，且下彈簧15有一定的預(yù)壓縮量。所述球座13為彈性爪結(jié)構(gòu)，彈性爪下端設(shè)有外凸起，且彈性爪下端的外凸起擴(kuò)張時(shí)與中內(nèi)滑套12內(nèi)壁V形槽配合，彈性爪下端的外凸起收縮時(shí)構(gòu)成與球體封閉配合，球座13上端與上閥芯9對(duì)接，球座13下端與下閥芯16間隙對(duì)接配合。參照附圖5和7，在中內(nèi)滑套12的上環(huán)形凹槽上、下端部分別設(shè)置徑向液流孔A22、液流孔C24，在外筒體的下接頭6部分自上而下分別設(shè)置與下液控流道21貫通的液流孔B23、液流孔D25、液流孔E26、液流孔F27，且液流孔A22分別與液流孔B23、液流孔E26構(gòu)成間隔貫通配合，液流孔C24分別與液流孔D25、液流孔F27構(gòu)成間隔貫通配合。上液控流道18連通于外筒體外部和外筒體內(nèi)部之間。
[0025]圖2所示上接頭有若干個(gè)壓裂孔28。
[0026]圖3所示上接頭與上內(nèi)滑套之間有若干銷(xiāo)釘B19。
[0027]圖4所示下閥芯與下內(nèi)滑套之間有若干銷(xiāo)釘A14。
[0028]圖6所示本壓裂滑套打開(kāi)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，此時(shí)滑套內(nèi)外聯(lián)通，銷(xiāo)釘A14、B19已剪斷，上彈簧8和下彈簧15處于壓縮狀態(tài)，球座13閉合為一個(gè)完整的球座，液流孔A22與液流孔E26連通，液流孔C24與液流孔F27連通。
[0029]實(shí)施例2:
[0030]為了提高滑套的密封性，在上內(nèi)滑套3與上接頭1、下接頭6的滑行密封面上分別設(shè)有O型密封圈A2、B4、C5;中內(nèi)滑套12與下接頭6之間設(shè)有O型密封圈Fll;上閥芯9與上內(nèi)滑套
3、中內(nèi)滑套之間滑行密封面上分別設(shè)有O型密封圈G20、D7、E10。
[0031]工作原理:當(dāng)全通徑多級(jí)分段壓裂滑套壓裂時(shí)，壓力通過(guò)下液控流道21作用于上閥芯9，上閥芯9在壓差作用下向下移動(dòng)，同時(shí)上彈簧8壓縮，上閥芯9帶動(dòng)球座13向下移動(dòng)，球座13下端的彈性爪會(huì)沿徑向收縮為一個(gè)閉合的球座。投壓裂球，壓裂球到達(dá)球座13時(shí)被阻斷，球與閉合球座形成密封并起壓，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，上內(nèi)滑套3與上接頭I間的銷(xiāo)釘19剪斷，壓裂球帶動(dòng)球座13、上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套12、下內(nèi)滑套17、上閥芯9、下閥芯16、上彈簧8及下彈簧15—起下移至下內(nèi)滑套17的下端與下接頭6接觸為止，滑套打開(kāi)，此時(shí)液流孔A22與液流孔E26連通，液流孔C24與液流孔F27連通。當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，下閥芯16與下內(nèi)滑套17中的銷(xiāo)釘14被剪斷，壓裂球帶推動(dòng)球座13及下閥芯16—起下移至下閥芯16的下端與下內(nèi)滑套17接觸為止，同時(shí)下彈簧15被壓縮，此時(shí)可壓裂當(dāng)前層段。
[0032]實(shí)施例3:
[0033]參照附圖8，第一級(jí)全通徑多級(jí)分段壓裂滑套31的下端接通過(guò)接箍連接第二級(jí)全通徑多級(jí)分段壓裂滑套32的上端，且通過(guò)上液控管線(xiàn)29連通于上液控流道18和下液控流道21，下液控管線(xiàn)30的另一端與下一級(jí)全通徑多級(jí)分段壓裂滑套的內(nèi)部聯(lián)通。
[0034]其工作原理為:當(dāng)壓差滑套打開(kāi)進(jìn)行壓裂時(shí)，壓力通過(guò)下液控管線(xiàn)30、下液控流道21及液流孔22、23、24、25作用于上閥芯9，上閥芯9在壓差作用下向下移動(dòng)，同時(shí)上彈簧8壓縮;上閥芯9帶動(dòng)球座13向下移動(dòng)，球座13下端的彈性爪會(huì)沿徑向收縮為一個(gè)閉合的球座。投壓裂球，壓裂球到達(dá)球座13時(shí)被阻斷，球與閉合球座形成密封并起壓，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，上內(nèi)滑套3與上接頭I間的銷(xiāo)釘19剪斷，壓裂球帶動(dòng)球座13、上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套12、下內(nèi)滑套17、上閥芯9、下閥芯16、上彈簧8及下彈簧15—起下移至下內(nèi)滑套17的下端與下接頭6接觸為止，滑套打開(kāi)，此時(shí)液流孔22與液流孔26連通，液流孔24與液流孔27連通見(jiàn)圖7。當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，下閥芯16與下內(nèi)滑套17中的銷(xiāo)釘14被剪斷，壓裂球帶推動(dòng)球座13及下閥芯16—起下移至下閥芯16的下端與下內(nèi)滑套17接觸為止，同時(shí)下彈簧15被壓縮，此時(shí)該壓裂滑套各零部件的位置及狀態(tài)如圖6所示，繼續(xù)加壓可壓裂第一層段。壓裂過(guò)程中，壓力通過(guò)上液控流道18及上液控管線(xiàn)29傳遞給第二級(jí)滑套32的上閥芯，重復(fù)以上過(guò)程可壓裂第二層段。依次類(lèi)推，可壓裂第三層段、第四層段……，當(dāng)所有層段壓裂完成后，井口逐漸泄壓，在上彈簧8恢復(fù)力作用下，上閥芯9向上移動(dòng)；同時(shí)在下彈簧15恢復(fù)力作用下，下閥芯16也向上移動(dòng)，使得球座回到初始位置，壓裂球可釋放到井底或返排到地面，整個(gè)管柱可實(shí)現(xiàn)全通徑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全通徑多級(jí)分段壓裂滑套，包括外筒體和設(shè)置在外筒體內(nèi)的內(nèi)滑套、球座，其特征是:所述外筒體由上接頭(I)和下接頭(6)兩部分同軸向連接構(gòu)成中段內(nèi)外擴(kuò)徑的直筒體，在外筒體的上部徑向分布有多個(gè)壓裂孔(28)，在外筒體擴(kuò)徑段的管壁上沿軸向分別設(shè)置自上而下的上液控流道(18)和自下而上的下液控流道(21)，上液控流道(18)和下液控流道(21)分別在壓裂孔(28)上部和下部阻斷;所述內(nèi)滑套由上內(nèi)滑套(3)、中內(nèi)滑套(12)、下內(nèi)滑套(17)三部分構(gòu)成，內(nèi)滑套的三個(gè)部分均與外筒體擴(kuò)徑段內(nèi)壁構(gòu)成軸向滑動(dòng)密封配合，其中上內(nèi)滑套(3)通過(guò)銷(xiāo)釘B(19)與外筒體固定后，上內(nèi)滑套(3)下端與中內(nèi)滑套(12)連接并形成一段上環(huán)形凹槽，上環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置上彈簧(8)，中內(nèi)滑套(12)下部?jī)?nèi)壁設(shè)有V形槽，下內(nèi)滑套(17)通過(guò)銷(xiāo)釘A( 14)獨(dú)立固定在外筒體下部在中內(nèi)滑套(12)下方，下內(nèi)滑套(17)上部?jī)?nèi)設(shè)下環(huán)形凹槽，下環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置下彈簧(15);在上彈簧(8)所處上環(huán)形凹槽段內(nèi)設(shè)有與上內(nèi)滑套(3)、中內(nèi)滑套(12)軸向滑動(dòng)密封配合的上閥芯(9)，上閥芯(9)外壁設(shè)置上活塞，上活塞位于上環(huán)形凹槽內(nèi)且與上彈簧(8)構(gòu)成支撐配合;在下彈簧(15)所處下環(huán)形凹槽段內(nèi)設(shè)有與中內(nèi)滑套(12)和下內(nèi)滑套(17)軸向滑動(dòng)密封配合的下閥芯(16)，下閥芯(16)外壁設(shè)置下活塞，下活塞位于下環(huán)形凹槽內(nèi)且與下彈簧(15)構(gòu)成支撐配合;所述球座(13)為彈性爪結(jié)構(gòu)，彈性爪下端設(shè)有外凸起，且彈性爪下端的外凸起擴(kuò)張時(shí)與中內(nèi)滑套(12)內(nèi)壁V形槽配合，彈性爪下端的外凸起收縮時(shí)構(gòu)成與球體封閉配合，球座(13)上端與上閥芯(9)對(duì)接，球座(13)下端與下閥芯(16)間隙對(duì)接配合;在中內(nèi)滑套(12)的上環(huán)形凹槽上、下端部分別設(shè)置徑向液流孔A(22)、液流孔C(24)，在外筒體自上而下分別設(shè)置與下液控流道(21)貫通的液流孔B(23)、液流孔D(25)、液流孔E(26)、液流孔F(27)，且液流孔A(22)分別與液流孔B(23)、液流孔E(26)構(gòu)成間隔貫通配合，液流孔C(24)分別與液流孔D(25)、液流孔F(27)構(gòu)成間隔貫通配合;上液控流道(18)連通于外筒體外部和外筒體內(nèi)部之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全通徑多級(jí)分段壓裂滑套，其特征是:由多個(gè)全通徑多級(jí)分段壓裂滑套依次串聯(lián)組成，且上級(jí)全通徑多級(jí)分段壓裂滑套的下液控流道(21)與下級(jí)全通徑多級(jí)分段壓裂滑套的上液控流道(18)通過(guò)管線(xiàn)串接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全通徑多級(jí)分段壓裂滑套，其特征是:上接頭(I)和下接頭(6)的外端部分別設(shè)有連接螺紋，并且螺紋連接端至外筒體擴(kuò)徑段設(shè)有倒角過(guò)渡段。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全通徑多級(jí)分段壓裂滑套，其特征是:在內(nèi)滑套與外筒體和上、下閥芯之間的滑行密封面上分別設(shè)有密封圈。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全通徑多級(jí)分段壓裂滑套，其特征是:上液控流道(18)和下液控流道(21)的外端口均為螺紋對(duì)接口或者是快速插接口。
【文檔編號(hào)】E21B43/26GK205532545SQ201620128746
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日
【發(fā)明人】趙傳偉, 唐明, 楊海波, 徐鑫, 趙勇, 馬明新, 吳柳根, 孫浩玉
【申請(qǐng)人】中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院