一种机械式滑套开关工具的制作方法

1.本实用新型涉及一种机械式滑套开关工具，属于油井完井工具技术领域。


背景技术：

2.滑套开关是对井下全通径滑套开关进行开启和关闭的一种工具。通过滑套开关工具对井下定位置安装的全通径滑套开关进行开启或关闭，实施对油气产层和采油气管柱之间的通道大范围的开启或关闭。每一口油田的生产井都有很多油气储层，在每一层位安装一个全通径滑套开关，层与层之间用封隔器封堵分开，当某个产层需要调水控水时下入滑套开关工具，滑套开关工具到达预定位置后，通过滑套开关工具的开启卡瓦或关闭卡瓦与全通径滑套开关上内滑套内部设置的环形凹槽相互匹配成功后，对滑套开关工具进行下压和上提就可实现全通径滑套开关的开启和关闭作业，每一个开、关卡瓦独立对应一个全通径滑套开关，开、关作业完成后上提取出滑套开关工具。
3.现有技术在对内滑套开启时，多为采用投入钢球，当钢球通过打压后运动到内滑套时剪钉被剪断使内滑套下行，内外通道打开。如果是多层位安装有滑套开关时，钢球无法选择性定位开启，钢球取出也比较困难，一般通过磨铣作业磨掉钢球。滑套开关需要关闭时，通常采用的方式是通过电缆或钢丝把弹性卡爪下入到内滑套位置，通过上提电缆或钢丝把内滑套拉倒关闭位置，也存在工具丢手困难，如果滑套开关安装在水平井段水平时无法精确放到准确位置，并且电缆或钢丝在下放和上提容易弯曲打结，在上提时造成电缆或钢丝拉断进而造成井下复杂事故。因此现有滑套开关仍存在不足，有待进一步改进。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，提供一种机械式滑套开关工具，以解决井下全通径滑套开关作业，并具有快速定位、精确开、关、迅速丢手、能减少井下复杂情况发生的特点，从而克服现有技术存在的不足。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.本实用新型的一种机械式滑套开关工具，包括芯轴；芯轴上端与上接头螺纹连接，芯轴下端与下接头螺纹连接；在上接头与下接头之间的芯轴上由上至下依次套有上弹簧座、上弹簧、关闭卡瓦、释放环、下弹簧座、下弹簧、垫环和开启卡瓦；芯轴和下接头内设有水眼。
7.前述机械式滑套开关工具中，所述芯轴两端为小外径段，小外径段端头设有外螺纹；芯轴中间为大外径段；大外径段的上台阶为关闭卡瓦向下移动的限位台阶；大外径段的下端外圆设有用于连接下弹簧座的螺纹。
8.前述机械式滑套开关工具中，所述上弹簧座与上接头螺纹连接并经顶丝固定；关闭卡瓦与芯轴滑动连接；上弹簧座下端和关闭卡瓦顶端均设有弹簧卡槽；上弹簧位于上弹簧座与关闭卡瓦之间，上弹簧两端分别顶在上弹簧座和关闭卡瓦的弹簧卡槽内。
9.前述机械式滑套开关工具中，所述释放环为短圆管结构，释放环位于关闭卡瓦下
方，并经剪钉与芯轴固定连接；短圆管顶部外圆设有释放锥面，释放锥面与关闭卡瓦底口的喇叭口配合；释放锥面底部设有用于限制关闭卡瓦的扩张槽向外扩张的最大尺寸变化量的环状平面。
10.前述机械式滑套开关工具中，所述关闭卡瓦和开启卡瓦均为圆筒状，圆筒内孔为台阶孔，内孔的大内径孔的孔口为喇叭口；在大内径孔与小内径孔的连接处设有卡瓦凸台；关闭卡瓦下段和开启卡瓦上段的大内径孔外圆下部设有两圈环状凸台，环状凸台两端与圆筒外圆为锥面连接；关闭卡瓦和开启卡瓦上的环状凸台高度和宽度尺寸不同；关闭卡瓦下段设有沿圆周均布的一组扩张槽。
11.前述机械式滑套开关工具中，所述下弹簧座位于释放环下方并与芯轴螺纹连接，下弹簧座底部设有弹簧限位凸台；下弹簧顶端套在弹簧限位凸台上，下弹簧底端顶在垫环顶面。
12.前述机械式滑套开关工具中，所述垫环底面设有开启卡瓦；开启卡瓦与芯轴滑动连接；开启卡瓦下端顶在下接头顶面；下接头与芯轴的连接处设有密封圈。
13.由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比较，本实用新型的机械式滑套开关工具，结构简单，操作简便，可以实现对全通径滑套开关的开、关作业，可以减少开关作业时的风险，是用于开启或关闭全通径滑套开关的作业工具。
附图说明
14.图1是本实用新型的结构示意图；
15.图2是本实用新型的外观示意图；
16.图3是芯轴的结构示意图；
17.图4是关闭卡瓦的结构示意图；
18.图5是释放环的结构示意图；
19.图6是采用本实用新型开启全通径滑套开关的示意图；
20.图7是采用本实用新型关闭全通径滑套开关的示意图。
21.附图中的标记为：1
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芯轴、2
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上接头、3
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下接头、4
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上弹簧座、5
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上弹簧、6
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关闭卡瓦、7
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释放环、8
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下弹簧座、9
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下弹簧、10
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垫环、11
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开启卡瓦、12
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水眼、13
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顶丝、14
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弹簧卡槽、15
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剪钉、16
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释放锥面、17
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弹簧限位凸台、18
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密封圈、19
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滑套开关内滑套、20
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开启内环槽、21
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开口弹性锁环、22
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上定位槽、23
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下定位槽、24
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腰形孔、25
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联接套、26
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关闭内环槽、27
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小外径段、28
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大外径段、29
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上台阶、30
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喇叭口、31
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卡瓦凸台、32
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环状凸台、33
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锥面、34
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扩张槽、35
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环状平面。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
23.本实用新型的一种机械式滑套开关工具，如图1和图2所示，包括芯轴1；芯轴1上端与上接头2螺纹连接，芯轴1下端与下接头3螺纹连接；在上接头2与下接头3之间的芯轴1上由上至下依次套有上弹簧座4、上弹簧5、关闭卡瓦6、释放环7、下弹簧座8、下弹簧9、垫环10和开启卡瓦11；芯轴1和下接头3内设有水眼12。
24.如图3所示，芯轴1两端为小外径段27，小外径段27端头设有外螺纹；芯轴1中间为
大外径段28；大外径段28的上台阶29为关闭卡瓦6向下移动的限位台阶；大外径段28的下端外圆设有用于连接下弹簧座8的螺纹。上弹簧座4与上接头2螺纹连接并经顶丝13固定；关闭卡瓦6与芯轴1滑动连接；上弹簧座4下端和关闭卡瓦6顶端均设有弹簧卡槽14；上弹簧5位于上弹簧座4与关闭卡瓦6之间，上弹簧5两端分别顶在上弹簧座4和关闭卡瓦6的弹簧卡槽14内。
25.如图5所示，释放环7为短圆管结构，释放环7位于关闭卡瓦6下方，并经剪钉15与芯轴1固定连接；短圆管顶部外圆设有释放锥面16，释放锥面16与关闭卡瓦6底口的喇叭口30配合；释放锥面16底部设有用于限制关闭卡瓦6的扩张槽34向外扩张的最大尺寸变化量的环状平面35。
26.如图4所示，关闭卡瓦6和开启卡瓦11均为圆筒状，圆筒内孔为台阶孔，内孔的大内径孔的孔口为喇叭口30；在大内径孔与小内径孔的连接处设有卡瓦凸台31；关闭卡瓦6下段和开启卡瓦11上段的大内径孔外圆下部设有两圈环状凸台32，环状凸台32两端与圆筒外圆为锥面33连接；关闭卡瓦6和开启卡瓦11上的环状凸台32高度和宽度尺寸不同；关闭卡瓦6下段设有沿圆周均布的一组扩张槽34。下弹簧座8位于释放环7下方并与芯轴1螺纹连接，下弹簧座8底部设有弹簧限位凸台17；下弹簧9顶端套在弹簧限位凸台17上，下弹簧9底端顶在垫环10顶面。垫环10底面设有开启卡瓦11；开启卡瓦11与芯轴1滑动连接；开启卡瓦11下端顶在下接头3顶面；下接头3与芯轴1的连接处设有密封圈18。
27.下面对本实用新型的工作过程及原理作进一步的说明：
28.本实用新型的机械式滑套开关工具如图1和2所示，主要由上接头2、顶丝13、上弹簧座4、上弹簧5、关闭卡瓦6、释放环7、下弹簧座8、剪钉15、芯轴1、下弹簧9、垫环10、开启卡瓦11和下接头3及其密封圈18构成。
29.当需进行开启作业时，在芯轴1上不安装上弹簧5、关闭卡瓦6、释放环7和剪钉15；当需进行关闭作业，在芯轴1上不安装下弹簧9、垫环10、和开启卡瓦11。上接头2上部的内螺纹可以与连续油管相连，上接头2下部的内螺纹与芯轴1连接。上接头2下部的外螺纹与弹簧座4连接，弹簧座4外圆表面设有螺纹孔，螺钉孔内设有顶丝13，顶丝13一端顶在上接头2的凹槽内，上弹簧5设在弹簧座4与关闭卡瓦6之间。释放环7与芯轴1通过剪钉15固定连接。剪钉15一端位于释放环7的螺钉孔内，剪钉15另一端顶在芯轴1的凹槽内。下弹簧座8与芯轴1中部的螺纹连接，下弹簧9设在下弹簧座8与垫环10之间、垫环10另一端面与开启卡瓦11前端的扩张槽34端面接触，芯轴1通过下部的外螺纹与下接头3连接。
30.上弹簧座4通过螺纹调节上弹簧5的预压力。关闭卡瓦6为弹性材料制成，一端开有多条扩张槽34，扩张槽34在卡瓦受力后外径变形时增加了弹性变形的灵活性，扩张槽34部位外圆表面有环状凸台32，每个关闭卡瓦6的环状凸台32的宽度不同，两个环状凸台32之间的距离不同，每个关闭卡瓦6两条环状凸台32与井下滑套开关上的关闭内环槽26的环形凹槽吻合，环状凸台32两侧设有锥面33。释放环7一端加工有释放锥面16，在上弹簧5的预压力的作用下释放环7一端的释放锥面16与关闭卡瓦6的锥面33角度相同且相互贴合。
31.开启卡瓦11为弹性材料制成，一端开有多条开槽，开槽端在卡瓦受力后外径变形时增加了弹性变形的灵活性，开槽部位外圆表面有环状凸台32，每个开启卡瓦11的环状凸台32宽度不同，两个环状凸台32之间的距离不同，每个开启卡瓦11两条环状凸台32与井下滑套开关上的开启内环槽20的环形凹槽吻合，环状凸台32两侧设有锥面33。开启卡瓦11位
于垫环10与下接头3之间，在下弹簧9预压力作用下垫环10、开启卡瓦11和下接头3按顺序端面接触，芯轴中部外圆设有台阶。
32.当需要开启全通径滑套开关（以下简称滑套开关）时，如图6所示，本实用新型的芯轴1上只安装上接头2、下弹簧座8、下弹簧9、垫环10、开启卡瓦11和3下接头，其余零件不安装。当本实用新型的机械式滑套开关工具（以下简称开关工具）通过连续油管送入井下滑套开关，当开关工具上的开启卡瓦11进入滑套开关内滑套19中的开启内环槽20位置时，开启卡瓦11与开启内环槽20匹配将滑套开关内滑套19锁定。继续下压开关工具，开关工具将带动滑套开关内滑套19同步下行。直到开口弹性锁环21被从上定位槽22推至开下定位槽23。此时，滑套开关内滑套19上的腰形孔24与联接套25上的腰形孔24重合形成开启通道。通道开启后，可以上提开关工具，使开启卡瓦11从滑套开关内滑套19的开启内环槽20中滑脱，直到将开关工具从井内取出，完成开启作业。
33.当需要关闭全通径滑套开关时，如图7所示，本实用新型的芯轴1上只安装上接头2、上弹簧座4、上弹簧5、关闭卡瓦6、释放环7、下弹簧座8和下接头3，其余零件不安装。将本实用新型开关工具与连续油管连接好并把开关工具下入所需关闭的内滑套19，当开关工具上的关闭卡瓦6进入滑套开关内滑套19中的关闭内环槽26位置时，关闭卡瓦6与关闭内环槽26匹配将滑套开关内滑套19锁定。然后上提开关工具带动滑套开关内滑套19同步上行。直到开口弹性锁环21被从下定位槽23拉至开上定位槽22。此时，滑套开关内滑套19上的腰形孔24与联接套25上的腰形孔24位置完全错开关闭通道。通道关闭后，如果再继续上提开关工具阻力将会增大，当上提力超过一定值后开关工具上的剪钉15被剪断，上提力瞬间变小，释放环7端面下行与下弹簧座8接触，上弹簧5预压弹力释放，关闭卡瓦6下行至其内台阶29与心轴1台阶面30接触，这时关闭卡瓦6底端的喇叭口约束力解除，上提阻力减小关闭卡瓦6从滑套开关内滑套19的环形凹槽内滑出，直至将开关工具从井内取出。