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滑套组件的制作方法

2021-09-29 01:18:00 来源:中国专利 TAG:油田 组件 装置 生产 压裂


1.本实用新型涉及油田生产井完井压裂装置技术领域,具体而言,涉及一种滑套组件。


背景技术:

2.目前完井压裂行业常用的一种工艺为固井滑套无限级分压。大致过程为:在下完井管柱的时候,将固井滑套随完井套管一起下入预定位置,进行固井作业;然后从地面将此时位于井下的固井滑套按一定顺序打开,逐级压裂,完成对地层的压裂改造,起到压裂增产的效果。
3.为提高作业效率、降低作业成本,作业人员希望不借助诸如连续油管车等地面配套设备,仅仅通过在井口投入相应工具就能完成滑套打开的操作。
4.目前滑套打开的操作主要有以下三类:
5.1、有限级投球式固井滑套分压。该技术可以通过从井口逐级投一定级差的压裂球依次打开井下滑套的方式进行压裂。虽然具有滑套结构简单、可靠性高的优点,但是却存在着分压级数有限、需要特殊固井配件等缺点。
6.2、无限级投球固井滑套分压。该技术的滑套内部有计数装置,可以允许通过设定数量且尺寸相同的压裂球,实现了投球无限级压裂的功能。优点是投球操作简单,分压级数不受限;缺点是固井滑套结构较为复杂,可靠性差,且需要特殊固井配件。
7.3、投镖式无限级固井滑套分压。该技术可以通过从井口投相同尺寸飞镖的方式逐级打开井下滑套进行压裂。优点是实现了无限级分压、固井方式简单;但是在完井时需要布置相应的液控管线,且一旦某一级没有正常施工,将会影响下一级的施工,可靠性差。


技术实现要素:

8.本实用新型的主要目的在于提供一种滑套组件,以解决现有技术中滑套组件的球座和滑套存在不能对应连接影响压裂质量的问题。
9.为了实现上述目的,根据本实用新型的一个方面,提供了一种滑套组件,包括滑套和球座,设有滑套通孔,滑套通孔的内壁面上设有卡槽,卡槽包括第一槽壁、第二槽壁和槽底,其中,沿球座插入滑套通孔的方向上,第一槽壁位于第二槽壁的前方,第一槽壁与槽底之间形成夹角a1,夹角a1为钝角;球座可移动地设置在滑套通孔内,球座上设有抵接凸起,抵接凸起沿滑套的径向方向可伸缩地设置以用于与卡槽进行连接,抵接凸起具有止挡状态和避让状态;其中,抵接凸起沿滑套的轴向方向延伸设置,抵接凸起的长度为l1,槽底的长度为l2,当l1小于等于l2时,抵接凸起移动至止挡状态能够抵接在卡槽内,以将球座定位在滑套上,当l1大于l2时,抵接凸起能够从卡槽内滑出,以使球座能够相对滑套滑动。
10.进一步地,球座包括:骨架本体和弹性卡爪,骨架本体上设有骨架通孔;弹性卡爪的一端与骨架本体连接,弹性卡爪的另一端为自由端,其中,抵接凸起设置在弹性卡爪远离骨架本体的一侧,球座的中心到抵接凸起的距离大于滑套的半径。
11.进一步地,骨架本体上设有多个避让孔,弹性卡爪为多个,多个弹性卡爪一一对应地设置在相应地避让孔内,以相对滑套进行移动。
12.进一步地,球座还包括弹性垫,弹性垫设置在骨架本体的内侧,以用于密封避让孔。
13.进一步地,滑套组件还包括第一密封圈组,第一密封圈组设置在球座的外侧,以使球座通过第一密封圈组与滑套的内壁抵接。
14.进一步地,球座外侧设有多个安装槽,第一密封圈组包括多个第一密封圈,多个第一密封圈一一对应地设置在相应地安装槽内,其中,沿球座插入滑套通孔的方向上,球座具有前端和后端,多个安装槽间隔地设置在球座的后端。
15.进一步地,滑套组件还包括上接头,位于滑套轴向的一侧,上接头内设有与滑套通孔相连通的上接头通孔,上接头通孔的内壁面包括水平段和倾斜段,水平段和倾斜段之间形成夹角a2,a2为钝角,且a2大于a1。
16.进一步地,滑套组件还包括下接头,套设在滑套背离上接头的端部,下接头内设有与滑套通孔相连通的下接头通孔,下接头通孔的内壁面上设有止挡台阶,止挡台阶被配置为与滑套相抵接以限制滑套越过止挡台阶向远离上接头的方向运动。
17.进一步地,滑套组件滑套组件还包括外筒,外筒与滑套、上接头和下接头均连接,滑套组件还包括:第二密封圈组,第二密封圈组设置在外筒和滑套之间,以用于外筒和滑套之间的密封,和/或第三密封圈组,第三密封圈组设置在外筒和上接头之间,以用于外筒和上接头之间的密封,和/或第四密封圈,第四密封圈设置在外筒和下接头之间,以用于外筒和下接头之间的密封。
18.进一步地,滑套组件还包括外筒,套设在滑套的外侧,外筒上设有泄液孔,滑套能够相对于外筒滑动,以打开或关闭泄液孔。
19.进一步地,滑套组件还包括剪钉,被配置为设置在外筒与滑套之间,以使外筒与滑套相连接或相脱离,其中,在外筒与滑套相连接的情况下,滑套封闭泄液孔;在外筒与滑套相脱离的情况下,滑套能够相对于外筒滑动,以打开泄液孔。
20.进一步地,滑套组件还包括限位件,被配置为与滑套相配合,以限制滑套朝向与球座插入方向相反的方向移动。
21.进一步地,限位件包括卡环,卡环套设在滑套的外侧;卡环的内壁面和滑套的外壁面中的一个上设有单向齿,另一个上设有与单向齿相抵接的轮齿。
22.应用本实用新型的技术方案的滑套组件,在球座上设有抵接凸起以与滑套上的卡槽配合进行连接,从而实现球座与滑套之间的连接,具体的,本实用新型中的球座和滑套都是对应设置的,球座在下入预定位置时,从上到下需要经过多个滑套,多个滑套竖直的连接,以使各个滑套的滑套通孔连通,从上到下各个滑套上的卡槽的槽底长度依次增大,球座从上到下放入到滑套通孔内时,抵接凸起会抵接在卡槽上,本技术中通过将卡槽的一端倾斜地设置,使得抵接凸起的长度大于卡槽的长度则抵接凸起不会卡接在卡槽内,继续下移,直到移动到卡槽槽底长度大于或等于该球座的抵接凸起的长度时,抵接凸起能够完全的进入到卡槽内,此时抵接凸起的一端抵接在第一槽壁上从而止挡球座继续下移,通过上述将球座的抵接凸起长度与滑套的卡槽长度相对应地进行设置,从而能够防止球座不会在没有下到位置后就被卡住,保证了球座与滑套的对应,使每个球座能够下放到相应地位置,保证
了后续压裂作业能够正常有序的进行。
附图说明
23.构成本技术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:
24.图1示出了根据本实用新型的滑套组件的实施例的半剖示意图;
25.图2示出了本实用新型的图1中a处的放大示意图;
26.图3示出了本实用新型的滑套组件中部分结构实施例的示意图;
27.图4示出了本实用新型的图3中b处的放大示意图;
28.图5示出了本实用新型的滑套组件中球座的实施例的半剖示意图;
29.图6示出了本实用新型的滑套组件中球座的实施例的示意图。
30.其中,上述附图包括以下附图标记:
31.10、滑套;11、卡槽;111、第一槽壁;112、第二槽壁;113、槽底;20、球座;201、安装槽;21、抵接凸起;22、骨架本体;221、避让孔;23、弹性卡爪;24、弹性垫;31、第一密封圈组;32、第二密封圈组;33、第三密封圈组;34、第四密封圈组;40、上接头;41、水平段;42、倾斜段;50、下接头;51、止挡台阶;60、外筒;61、泄液孔;70、剪钉;80、限位件;90、压裂球。
具体实施方式
32.需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术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。
33.需要指出的是,除非另有指明,本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
34.在本实用新型中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的,或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的;同样地,为便于理解和描述,“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外,“前、后是指沿球座20插入滑套10的方向上的前后”,但上述方位词并不用于限制本实用新型。
35.为了解决现有技术中滑套组件的球座20和滑套10存在不能对应连接影响压裂质量的问题,本实用新型提供了一种滑套组件。
36.请参考图1至图6,滑套组件包括:滑套10和球座20,设有滑套10通孔,滑套10通孔的内壁面上设有卡槽11,卡槽11包括第一槽壁111、第二槽壁112和槽底113,其中,沿球座20插入滑套10通孔的方向上,第一槽壁111位于第二槽壁112的前方,第一槽壁111与槽底113之间形成夹角a1,夹角a1为钝角;球座20可移动地设置在滑套10通孔内,球座20上设有抵接凸起21,抵接凸起21沿滑套10的径向方向可伸缩地设置以用于与卡槽11进行连接,抵接凸起21具有止挡状态和避让状态;其中,抵接凸起21沿滑套10的轴向方向延伸设置,抵接凸起21的长度为l1,槽底113的长度为l2,当l1小于等于l2时,抵接凸起21移动至止挡状态能够抵接在卡槽11内,以将球座20定位在滑套10上,当l1大于l2时,抵接凸起21能够从卡槽11内滑出,以使球座20能够相对滑套10滑动。
37.本实用新型的滑套组件,在球座20上设有抵接凸起21以与滑套10上的卡槽11配合
进行连接,从而实现球座20与滑套10之间的连接,具体的,本实用新型中的球座20和滑套10都是对应设置的,球座20在下入预定位置时,从上到下需要经过多个滑套10,多个滑套10竖直的连接,以使各个滑套10的滑套10通孔连通,从上到下各个滑套10上的卡槽11的槽底113长度依次增大,球座20从上到下放入到滑套10通孔内时,抵接凸起21会抵接在卡槽11上,本技术中通过将卡槽11的一端倾斜地设置,使得抵接凸起21的长度大于卡槽11的长度则抵接凸起21不会卡接在卡槽11内,继续下移,直到移动到卡槽11槽底113长度大于或等于该球座20的抵接凸起21的长度时,抵接凸起21能够完全的进入到卡槽11内,此时抵接凸起21的一端抵接在第一槽壁111上从而止挡球座20继续下移,通过上述将球座20的抵接凸起21长度与滑套10的卡槽11长度相对应地进行设置,从而能够防止球座20不会在没有下到位置后就被卡住,保证了球座20与滑套10的对应,使每个球座20能够下放到相应地位置,保证了后续压裂作业能够正常有序的进行。
38.本实用新型实施例中的滑套组件,包括滑套10、球座20、上接头40、下接头50和外筒60。
39.上接头40位于滑套10轴向的一侧,下接头50套设在滑套10背离上接头40的端部,换言之,上接头40和下接头50分别设置在滑套10轴向相对的两侧。如图1所示,上接头40设置在滑套10的上端,下接头50设置在滑套10的下端。上接头40内设有上接头40通孔,下接头50内设有下接头50通孔,滑套10内设有滑套10通孔,上接头40通孔、滑套10通孔和下接头50通孔相连通,球座20自上而下依次经过上接头40通孔和滑套10通孔再运动至下接头50通孔。
40.外筒60套设在滑套10的外侧,且外筒60的上端部和下端部分别套设在上接头40的下端部的外侧和下接头50的上端部的外侧。进一步地,外筒60的上端部与上接头40的下端部采用螺纹连接,外筒60的下端部与下接头50的上端部采用螺纹连接,如图3所示,上接头40的上端部设有标准套管丝扣,用于与完井套管连接;上接头40的下端部有螺纹丝扣,用于与外筒60连接,外筒60与上接头40之间设有防转螺钉,防止外筒60与上接头40意外脱扣造成事故。下接头50的上端有螺纹与外筒60连接,下端有标准丝扣与套管连接;内部有一定空间可以容纳滑套10的下移。可以理解,外筒60与上接头40也可以采用螺钉等紧固件连接、卡接或相粘接,外筒60与下接头50也可以采用螺钉等紧固件连接、卡接或相粘接。
41.球座20位于滑套10通孔内并能够相对于滑套10通孔移动,球座20包括骨架和弹性垫24,骨架包括骨架本体22和弹性卡爪23,骨架本体22上设有骨架通孔,且骨架通孔的侧壁上设有避让孔221,避让孔221贯穿骨架通孔的侧壁,弹性卡爪23位于避让孔221内,且弹性卡爪23的一端部与避让孔221的槽壁相连接,弹性卡爪23的另一端部为自由端,使得弹性卡爪23的自由端具有形变能力,即使得弹性卡爪23的自由端具有弹性。弹性卡爪23沿骨架通孔的轴向延伸,弹性卡爪23的上端部和下端部中的一个与避让孔221的槽壁相连接,弹性卡爪23的上端部和下端部中的另一个为自由端,如图6所示,弹性卡爪23的下端部为自由端,弹性卡爪23的上端部与避让孔221的槽壁相连接。弹性卡爪23的数量一个或多个,当弹性卡爪23的数量为多个时,多个弹性卡爪23沿骨架本体22的周向依次设置。
42.弹性卡爪23的外壁面上设有凸起,如图6所示,凸起设置在自由端的外壁面上,凸起至少部分凸出骨架本体22的外壁面,且球座20具有弹性卡爪23处的外径大于滑套10通孔的内径,使得球座20在滑套10通孔内并相对于滑套10通孔运动时,滑套10通孔能够挤压弹
性卡爪23。可选地,球座20的最大外径大于滑套10通孔的内径,在弹性卡爪23的外壁面上设置凸起后,凸起处为球座20的最大外径处。
43.滑套10通孔的内壁面上设有卡槽11,卡槽11的槽壁包括沿滑套10通孔的轴向相对设置的第一槽壁111和第二槽壁112,沿由内向外的方向,第一槽壁111和第二槽壁112中的至少一个向靠近卡槽11中部的方向倾斜,换言之,第一槽壁111和/或第二槽壁112向靠近卡槽11中部的方向倾斜,如图2所示,第一槽壁111和第二槽壁112均倾斜设置。其中,本技术中对内外的定义为:靠近滑套10通孔轴线方向的为内,远离滑套10通孔轴线方向的为外。
44.第一槽壁111和第二槽壁112倾斜,这样弹性卡爪23经过第一槽壁111或第二槽壁112时,泵提供给球座20的水平轴向力会产生径向分量,推动弹性卡爪23向内伸缩。
45.卡槽11的数量与弹性卡爪23的数量相等,并与弹性卡爪23一一对应,如图5所示,弹性卡爪23为多个,卡槽11的数量为多个,并沿滑套10的周向依次设置,卡槽11为盲槽,换言之,卡槽11不贯穿滑套10通孔的侧壁。卡槽11的长度为l2,凸起的长度为l1,其中,l1大于上级滑套10的卡槽11的长度l2,这样当凸起经过上级滑套10(前级滑套10)的卡槽11时,凸起无法进入上级滑套10的卡槽11。l1小于或等于对应级滑套10的卡槽11的长度l2,使得凸起能够进入对应级滑套10的卡槽11。
46.弹性垫24位于骨架通孔内,并遮盖避让孔221,以封闭避让孔221。
47.弹性垫24具有弹性,使得流经弹性垫24内部的液体的液力能够对弹性卡爪23提供向外的扩张力,当扩张力不足以抵抗水平的轴向力产生的径向分量时,弹性卡爪23会在轴向载荷作用下向内收缩,使得弹性卡爪23继续相对于卡槽11滑动。当扩张力大于水平的轴向力产生的径向分量时,弹性卡爪23不会再收缩,不能继续下行。
48.这样,当球座20上的弹性卡爪23经过前级滑套10时,由于抵接凸起21的长度l1大于该级滑套10卡槽11的长度l2,因此并不能完全进入,弹性卡爪23与第一槽壁111和/后第二槽壁112接触时,整个弹性卡爪23处于弯曲不稳定状态;此时,液力从内部提供的扩张力不足以抵抗水平的轴向力产生的径向分量,因此弹性卡爪23会在轴向载荷作用下继续收缩,从卡槽11中滑出,继续前行。
49.当球座20到达对应级滑套10卡槽11处时,l1小于或等于对应级滑套10卡槽11长度l2,因此,可以完全进入卡槽11,弹性卡爪23处于完全张开的稳定状态;此时,液力从内部提供的扩张力大于水平的轴向力产生的径向分量,因此弹性卡爪23不会再收缩,稳稳卡在卡槽11处,不再下行。
50.进一步地,上接头40通孔的内壁面包括倾斜段42,沿从上接头40到滑套10的方向,倾斜段42向内倾斜,使得球座20经过上接头40通孔时,泵提供的水平轴向力可以会在倾斜段42处产生径向分量,推动弹性卡爪23的自由端向内收缩,使得球座20顺利通过上接头40通孔并滑入滑套10通孔。
51.如图1所示,上接头40通孔靠近滑套10处与滑套10通孔具有相同的内径,且上接头40通孔的轴线与滑套10通孔的轴线重合,这样球座20经过上接头40通孔后,可以顺畅的滑入滑套10通孔。滑套10通孔除卡槽11处外具有相同的内径,换言之,滑套10通孔为等通径设置。
52.进一步地,倾斜段42的倾斜角度a2小于第一槽壁111和第二槽壁112中的至少一个的倾斜角度a1。
53.a2较大,水平的轴向力会在倾斜段42处产生一个较大的径向分量,推动弹性卡爪23向内收缩,从而使得球座20顺利通过上接头40通孔。
54.a1较小,使得弹性卡爪23经过第一槽壁111和第二槽壁112中的至少一个时,水平的轴向力产生的径向分量大小合适,这样弹性卡爪23经过前级滑套10时,液力从内部提供的扩张力不足以抵抗水平的轴向力产生的径向分量,使得弹性卡爪23不会进入前级滑套10的卡槽11,当弹性卡爪23经过对应级滑套10时,液力从内部提供的扩张力大于水平的轴向力产生的径向分量,使得弹性卡爪23能够进入前级滑套10的卡槽11,从而能够提高弹性卡爪23对卡槽11的识别度,防止弹性卡爪23误入前级滑套10。
55.可选地,a1大于90
°
小于135
°
,a2大于135
°
小于180
°

56.进一步地,下接头50内设有与滑套10通孔相连通的下接头50通孔,下接头50通孔的内壁面上设有第一台阶,第一台阶被配置为与滑套10相抵接以限制滑套10越过第一台阶向背离上接头40的方向(向下)运动。
57.下接头50的下端部设有标准丝扣与套管连接,球座20运动至对应级滑套10时,弹性卡爪23插入卡槽11内,球座20带动滑套10继续向下运动。当球座20和滑套10运动至第一台阶处时,第一台阶的内径小于滑套10的外径,使得滑套10被第一台阶阻挡无法继续向下运动。
58.进一步地,弹性垫24呈环形,并附设在骨架通孔的内壁面上,以遮挡避让孔221。
59.滑套组件还包括压裂球90,压裂球90位于弹性垫24的内壁面的内侧,骨架通孔的内壁面上设有第二台阶,压裂球90与第二台阶相抵接,以限制压裂球90越过第二台阶向下运动,使得压裂球90与球座20形成一个密封的筒子,在液力的推动下,能够一起向下运动。
60.弹性垫24可以橡胶件或硅胶件等。骨架可以为金属骨架。
61.在一个具体的实施例中,球座20是一种带金属骨架和橡胶内层(弹性垫24)的密封的筒,使用压裂球90封堵下端,可以在内部液力作用下产生向外扩张的力;也可以在径向力作用下,向内收缩变形。
62.进一步地,压裂球90为可溶球,可溶球溶解后,球座20内外没有压差,仅需很小的反向后乡里即可提出,实现球座20的可打捞。
63.进一步地,滑套组件还包括第一密封圈组31,第一密封圈组31设置在骨架本体22的外壁面上,用于骨架本体22与滑套10之间的密封,可以在经过滑套10通径时实现完全的密封。
64.第一密封圈组31包括多个间隔设置地密封圈,密封圈呈环形,套设在骨架本体22的外壁面上。可选地,骨架本体22的外壁面上设有安装槽201,密封件设置在安装槽201。密封件可以为密封圈。
65.进一步地,滑套组件还包括限位件80,限位件80被配置为与滑套10相配合,以限制滑套10向上运动,以防把打开的压裂口误关上。
66.进一步地,限位件80包括卡环,卡环套设在滑套10的外侧。
67.卡环可以为周向封闭的环形,也可以是周向上具有开口的开口环,其中开口环刚度小,易涨大,容易套设在滑套10的外侧。卡环的内径略小于滑套10的外径。
68.在一个具体的实施例中,卡环的内壁面和滑套10的外壁面中的一个上设有单向齿,另一个上设有与单向齿相抵接的轮齿。
69.单向齿与轮齿相匹配,防止滑套10意外反向(向上)运动。
70.在另一个具体的实施例中,卡环的内壁面和滑套10的外壁面中的一个上设有限位凸台,另一个上设有与限位凸台相配合的限位槽。
71.限位凸台与限位槽相配合,防止滑套10意外反向(向上)运动。
72.除卡环外,限位件80还可以是直接设置在外筒60内壁面上的轮齿或单向齿。当限位件80是直接设置在外筒60内壁面上的轮齿时,滑套10的外壁面上设置与轮齿相配合的单向齿;当限位件80是直接设置在外筒60内壁面上的单向齿时,滑套10的外壁面上设置与单向齿相配合的轮齿。
73.进一步地,滑套组件还包括外筒60和剪钉70。
74.外筒60套设在滑套10的外侧,外筒60可以为金属套筒,上、下端有螺纹分别和上接头40和下接头50连接;外筒60的侧面开有泄液孔61,用于喷出压裂液;泄液孔61过流面积不小于完井套管内径过流面积,以防形成节流压差;外筒60侧面开有若干螺纹孔,用于安装剪钉70。同时为卡环提供安装空间。
75.滑套10能够相对于外筒60滑动,以打开或关闭泄液孔61;剪钉70被配置为设置在外筒60与滑套10之间,以使外筒60与滑套10相连接或相脱离,其中,在外筒60与滑套10相连接的情况下,滑套10关闭泄液孔61;在外筒60与滑套10相脱离的情况下,滑套10能够相对于外筒60滑动,以打开泄液孔61。
76.剪钉70为强度值较为精确、稳定的螺钉,用于设定滑套10的启动载荷。滑套10的外壁面上开有盲孔或螺钉沟槽,用于与剪钉70配合,以便设定工作启动载荷量。当剪钉70未被切断时,外筒60与滑套10相连接,滑套10关闭泄液孔61。当滑套10随球座20向下运动时,切断剪钉70,外筒60与滑套10相脱离,滑套10和球座20继续向下运动,露出泄液孔61,泄液孔61打开。
77.下面通过一个具体的实施例描述本技术中的滑套组件。
78.为方便叙述,本无限级固井压裂滑套10需要说明的参数有:滑套10内卡槽11的长度为l2,卡槽11的第一槽壁111和第二槽壁112均倾斜设置,且倾斜角度均为a1,上接头40处的倾斜段42的倾斜角度为a2,弹性卡爪23上凸台的长度l1,滑套10通径为d。
79.本技术的作用是完成套管滑套10固井完成分压工艺,为达工艺要求,球座20为还配套的泵送式球座20。先介绍配套的泵送式球座20结构及功能。
80.如图5所示,泵送式球座20由金属骨架和内部橡胶层(弹性垫24)及上部密封圈(密封件)组合而成,金属骨架和橡胶层之间有必要的粘结强度。橡胶层与金属骨架配合形成一个密封的筒子。
81.球座20下部设有第二台阶,形成一个缩径的结构,从而形成一个可容纳压裂球90的球座20。
82.骨架如图5和图6所示,是开了若干弹性卡爪23的金属筒,弹性卡爪23的最大外径记为d,d也为球座20具有弹性卡爪23处的外径。在径向外力作用下,弹性卡爪23可以向内收缩。内部有橡胶层后,弹性卡爪23也可以在径向外力作用下向内挤压橡胶层收缩;同时内部有橡胶层后,在内部压力作用下,弹性卡爪23也可以外扩。这样球座20就具备可变形的能力。
83.滑套组件还包括外筒60,外筒60与滑套10、上接头40和下接头50均连接,滑套组件
还包括:第二密封圈组32,第二密封圈组32设置在外筒60和滑套10之间,以用于外筒60和滑套10之间的密封,和/或第三密封圈组33,第三密封圈组33设置在外筒60和上接头40之间,以用于外筒60和上接头40之间的密封,和/或第四密封圈组34,第四密封圈组34设置在外筒60和下接头50之间,以用于外筒60和下接头50之间的密封。
84.如图3所示,本实施例中为了便于各个部件之间密封连接,在外筒60和滑套10之间的第二密封圈组32包括两组密封圈,两组密封圈分别设置在滑套10的两端,每组密封圈包括两个密封圈,进一步地,为了便于安装密封圈,在滑套10的外壁上设有用于安装密封圈的凹槽。
85.此外,外筒60的一端通过第三密封圈组33与上接头40连接,外筒60的另一端通过第四密封圈组34与下接头50连接。
86.滑套组件还包括:上接头40,位于滑套10轴向的一侧,上接头40内设有与滑套通孔相连通的上接头通孔,上接头通孔的内壁面包括水平段41和倾斜段42,水平段41和倾斜段42之间形成夹角a2,a2为钝角,且a2大于a1。
87.如图4所示,上接头40内的上接头通孔内设有水平段41和倾斜段42,水平段处的直径大于倾斜段处的直径,倾斜段朝向球座插入的方向向上接头通孔的中心倾斜,以给球座的弹性卡爪一个向内收缩的力。
88.滑套组件还包括:下接头50,套设在滑套10背离上接头40的端部,下接头50内设有与滑套通孔相连通的下接头通孔,下接头通孔的内壁面上设有止挡台阶51,止挡台阶51被配置为与滑套10相抵接以限制滑套10越过止挡台阶51向远离上接头40的方向运动。
89.止挡台阶51处的下接头通孔直径小于与其对应的球座20的外径,能够防止该球座20继续向下移动。
90.使用本技术实现固井分压分为以下几个关键步骤:
91.(1)工具入井
92.确定需要实现多少级分压,准备配套数量的本技术的固井压裂滑套10。再按卡槽11长度l2由长到短依次由下至上与套管连接,下入到预定位置。固井压裂滑套10入井时不需要下入球座20和压裂球90,以图1的结构下入即可;所有滑套10通径相同,且可以使用常规固井流程及附件固井,其中滑套10通径为滑套10上除卡槽11处以外的其他部分的内径。
93.(2)泵送式球座20
94.需要启动本固井压裂滑套10实现压裂作业时,从井口投下如图1所示的球座20,球座20里此时装入可溶球一同下入。装入可溶球的球座20如图1所示。
95.滑套10卡槽11的长度l2与球座20上凸起的长度l1是匹配的;工作顺序是由长到短,由下至上。泵送式球座20投入的次序是按凸起的长度l1由长到短,先后投入,是与卡槽11长度l2一一匹配的。
96.可溶球是等直径的。
97.(3)经过前级(上级)滑套10
98.泵送式球座20的弹性卡爪23最大外径d是小于完井套管通径的,因此可以顺利从套管内径中滑过。
99.弹性卡爪23最大外径d是大于滑套10通径d的,因此当从套管内径进入滑套10通径时,会经过缩径处(倾斜段42处),倾斜段42的倾斜角度为a2,a2值较小,水平的轴向力会在
此产生一个较大的径向分量,推动弹性卡爪23的凸起向内收缩;同时球座20前端的密封圈可以在滑套10通径处形成有效密封,辅助推动球座20通过滑套10通径处。
100.当球座20上的弹性卡爪23经过前级滑套10时,由于长度l1大于该级滑套10卡槽11长度l2,因此并不能完全进入,弹性卡爪23与第一槽壁111、弹性卡爪23与第二槽壁112的接触面角度为a2,整个弹性卡爪23处于弯曲不稳定状态;此时,液力从内部提供的扩张力不足以抵抗水平的轴向力产生的径向分量,因此弹性卡爪23会在轴向载荷作用下继续收缩,从卡槽11中滑出,继续前行。
101.(4)打开本级(相应级)滑套10
102.当泵送式球座20到达本级滑套10卡槽11处时,由于球座20的弹性卡爪23上凸起的长度l1小于或等于卡槽11长度l2,因此,可以完全进入卡槽11,弹性卡爪23处于完全张开的稳定状态;此时,液力从内部提供的扩张力大于水平的轴向力产生的径向分量,因此弹性卡爪23不会再收缩,稳稳卡在卡槽11的第一槽壁111和第二槽壁112之间,不再下行。
103.地面泵车此时会有压力急剧升高显示。当大于设计压力时,产生的轴向载荷会带动滑套10向下运动,切断剪钉70,暴露出件外筒60上的泄液孔61,此时泵车会有压力下降显示,标志着井下滑套10已经打开,可以进行压裂作业。
104.(5)压裂作业
105.当泵送式球座20带动滑套10移动到下接头50内部的第一台阶处时,不再继续下行,压力会继续回升,标志着压裂作业已经开始进行。在整个压裂过程中即使压力很高,产生的轴向载荷也不足以破坏球座20结构,即球座20有足够的强度保证施工安全。
106.(6)生产作业
107.压裂完成后一段时间,可溶压裂球90会自行溶解,形成一个贯通的、相等的大通径产液通道,地层液体可以通过压裂孔进入管柱内部产出。
108.即使有意外反向载荷,由于卡环内径上有与滑套10外径上匹配的单向齿,可以有效防止滑套10往回运动,确保产液通道不被意外关闭。
109.(7)修井作业
110.生产后期,如果需要,可以下打捞工具将泵送工具一次性全部打捞出井。因为滑套10卡槽11两侧均为非直角的第一槽壁111和第二槽壁112,且打捞作业时压裂可溶球已经溶解消失,球座20内外没有压差,可泵送球座20也就没有额外的“扩张”力,仅需很小的反向轴向力即可提出。
111.球座20打捞出井后,井筒保持全通径,为后期其它修井作业提供井筒条件。
112.综上所述,本技术提供的滑套组件,采用结构简单可靠的等通径、固井滑套10,而且采用特殊的球座20结构,解决现有技术中滑套10错误打开的问题,提高井下工具的可靠性和施工成功率;同时扩大了应用场合。
113.显然,上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例,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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
114.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技术的示例性实施方式。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术语“包含”和/或“包
括”时,其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
115.需要说明的是,本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
116.以上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。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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