CN105672944A - 一种滑套开启装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种滑套开启装置，包括：卡挂件，包括连接段、卡挂段以及第一流体通道；所述第一流体通道的内壁上设置有锁止部；球座，包括与所述连接段相连接的连接端部、与所述连接端部相对设置的引导端部以及形成在所述连接端部与引导端部之间的第二流体通道；打捞件，与所述球座相连接；其中，所述球座设置在所述卡挂件与打捞件之间。根据本发明的滑套开启装置，其包括设置有打捞件的球座，从而使得整个滑套开启装置具有打捞功能。这样，使用打捞工具能够一次性将串联成一个整体的滑套开启装置串打捞出井筒，提高了打捞工作效率。

Description

一种滑套开启装置

技术领域

本发明涉及油气田储层改造技术领域，特别是涉及一种滑套开启装置。

背景技术

随着油气藏的开发向低渗致密储层推进，与之配套的传统工具技术已不再满足需要。滑套是压裂过程中沟通油套环空、实现分层压裂的关键工具之一。在油气井完井试气过程中，通过滑套的打开动作将油套环空连通，以实现循环、替液、加砂压裂等作业。单层施工作业只需一个滑套即可，但多层分段施工则需要在一趟管柱上串接多个滑套，施工时从下至上打开一级，压裂一层。随着致密气藏勘探开发的深入，水平井水平段越来越长，加砂压裂分段数越来越多，十级、二十级甚至数十级的滑套技术已经提上日程。

传统滑套采用球作为憋压机构，球与球座一一对应，球直径大于接球座内通径。当采用多级滑套作业时，不同球和接球座按照一定级差逐级增大。施工时从小到大依次投入球，便打开对应滑套。为了克服传统滑套技术存在的不足，国内外陆续出现了一些理论上可以实现更多级数的新型滑套技术，例如设计出复合滑套，并配有专用的打开工具，通过打开工具与滑套的自动唯一配合而实现打开复合滑套。

然而，目前在采用打开工具打开复合滑套并完成压裂施工后，打开工具只能被单个逐一地打捞出井筒，工作效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中打开工具只能被单个逐一打捞出井筒，工作效率低的不足。

针对上述问题，本发明提出了一种滑套开启装置，包括：卡挂件，包括连接段、卡挂段以及第一流体通道；所述第一流体通道的内壁上设置有锁止部；球座，包括与所述连接段相连接的连接端部、与所述连接端部相对设置的引导端部以及形成在所述连接端部与引导端部之间的第二流体通道；打捞件，与所述球座相连接；其中，所述球座设置在所述卡挂件与打捞件之间。

根据本发明的滑套开启装置，其包括设置有打捞件的球座，从而使得整个滑套开启装置具有打捞功能。当井筒中下放至少两个滑套开启装置时，两个相邻的滑套开启装置之间可以通过打捞件与锁止部锁止以相互串联连接成一个整体，从而所有的滑套开启装置能够串联成一个整体。这样，使用打捞工具能够一次性将串联成一个整体的滑套开启装置串打捞出井筒，提高了打捞工作效率。

在一个实施例中，所述卡挂件还包括设置在所述第一流体通道位于所述连接段的内壁上的止挡部，所述止挡部与连接端部的一部分形成球笼，所述球笼中设置有密封球。预先将密封球封装在球笼中，不需要后续投球，减少施工步骤。

在一个实施例中，所述卡挂段包括至少两个围绕所述卡挂件的轴线周向均匀分布的第一弹性卡爪以及设置在所述第一弹性卡爪的外周面上的卡挂部。第一弹性卡爪能够径向变形，方便将滑套开启装置下入井筒。下入到位后，第一弹性卡爪自动复位，使得卡挂部与滑套相配合。

在一个实施例中，所述第一弹性卡爪的自由端的端面与外周面之间设置有倒角结构。倒角结构的斜面具有引导作用，有利于与相邻的滑套开启装置的引导端部相配合。

在一个实施例中，所述锁止部包括设置在所述第一流体通道位于所述连接段的的内壁上的内棘齿圈，所述内棘齿圈与连接端部的一部分形成球笼，所述球笼中设置有密封球。内棘齿圈用于与相邻的打捞件相锁止。预先将密封球封装在球笼中，不需要后续投球，节约施工步骤。

在一个实施例中，所述第二流体通道的内壁上设置有安装部，所述打捞件包括与所述安装部相连接的基筒以及与所述基筒相连接的打捞部。打捞部与锁止部相互锁止配合以将相邻的滑套开启装置串联连接。

在一个实施例中，所述打捞部包括从所述基筒上沿所述基筒的轴向延伸出的第二弹性卡爪以及设置在所述第二弹性卡爪的自由端的外周面上的外棘齿。外棘齿与内棘齿形成棘齿咬合，连接稳定可靠。

在一个实施例中，所述基筒上设置至少两个沿所述基筒的周向均匀间隔设置的所述第二弹性卡爪。第二弹性卡爪具有径向变形能力，从而能够方便伸入相邻的滑套开启装置中，以使得外棘齿与内棘齿圈锁止。

在一个实施例中，所述第二流体通道包括设置在所述引导端部的锥形孔段，所述锥形孔段的大口端朝向外部环境。锥形孔段具有引导作用。

在一个实施例中，所述连接端部上设置有环形橡胶件以及与所述环形橡胶件抵靠的压环。环形橡胶件与压环组成助推结构，环形橡胶件能够填充滑套开启装置的连接端部的外周面与滑套内壁之间的间隙，从而降低流体在该处的过流量，有利于外部泵压推送滑套开启装置沿井筒轴向移动。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是本发明实施例的滑套开启装置的剖视结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性地显示了本发明实施例的滑套开启装置10的剖视结构。

本发明实施例的滑套开启装置10，包括用于与滑套相卡挂连接的卡挂件11、与卡挂件11相连接的球座12以及与球座12相连接的打捞件13。

当需要进行滑套开启装置10打捞工作时，将外部打捞工具下放到井筒中，外部打捞工具首先与第一个滑套开启装置10相连接。然后，继续下放外部打捞工具，外部打捞工具将推动第一个滑套开启装置10向井筒深处移动。直至第一个滑套开启装置10的打捞件13与第二个滑套开启装置10相连接，以此类推，直至倒数第二个滑套开启装置10的打捞件13与最后一个滑套开启装置10相连接，此时，井筒内的所有滑套开启装置10依次串联形成一个整体，停止下放外部打捞工具。反向上提外部打捞工具，外部打捞工具能够携带成串的滑套开启装置10上提并最终将所有滑套开启装置10提出井筒。这样，使用打捞工具能够一次打捞多个滑套开启装置10，从而提高了打捞工作效率。

卡挂件11包括连接段111、与连接段111相连接的卡挂段112以及贯穿连接段111和卡挂段112的第一流体通道。第一流体通道位于连接段111的内壁上设置有锁止部。卡挂段112包括从连接段111的端面上沿连接部的轴向延伸出的第一弹性卡爪112a以及设置在第一弹性卡爪112a的外周面上的卡挂部。

本实施例中，卡挂段112包括至少两个围绕连接段111的轴线周向均匀分布的第一弹性卡爪112a。优选地，卡挂段112包括四个第一弹性卡爪112a。卡挂部包括至少两个凸起112b。当第一弹性卡爪112a的外周面上设置有多个凸起112b时，多个凸起112b沿第一弹性卡爪112a的延伸方向间隔设置。滑套的内壁上设置有与该凸起112b相配合的凹槽。位于两端的两个凸起112b均设置有朝向第一弹性卡爪112a顶部以及底部的引导面，滑套上设置的凹槽也具有与引导面相配合的斜面。设置引导面的凸起112b能够顺利地进入滑套上设置的凹槽或者从滑套上设置的凹槽中脱出。

在向井筒中下放滑套开启装置10时，第一弹性卡爪112a受到井壁施加的径向力作用而发生径向收缩，保证滑套开启装置10能够顺利下放。当滑套开启装置10被下放到与其相匹配的目标滑套位置时，作用在第一弹性卡爪112a上的径向力消失，第一弹性卡爪112a能够扩张回复到初始状态，进而第一弹性卡爪112a上的凸起112b能够卡挂到滑套的凹槽上，此时滑套开启装置10处于具备打开滑套状态。当需要打捞滑套开启装置10时，对第一弹性卡爪112a施加径向作用力以使得第一弹性卡爪112a发生径向收缩变形，进而其上设置的凸起112b与滑套的凹槽分离并最终脱离与滑套的卡挂状态，此时滑套开启装置10处于被打捞状态。

本实施例中，球座12包括与卡挂件11的连接段111螺纹连接的连接端部121、与连接端部121相对设置的引导端部122以及形成在连接端部121与引导端部122之间的第二流体通道。第二流体通道包括朝向卡挂件11的容纳孔段123、设置在引导端部122的锥形孔段124以及连通容纳孔段123和锥形孔段124的中间孔段125。容纳孔段123的直径大于中间孔段125的直径。容纳孔段123与中间孔段125之间的台阶面形成承接密封球14的承接面。

在一个实施例中，在滑套开启装置10下放到预定位置后，再从井筒开口处投入密封球14，密封球14最终落到容纳孔段123中并与承接面相配合以在该处形成密封面，封隔第一流体通道与第二流体通道。然后，外部泵压推动滑套开启装置10移动，进而滑套开启装置10带动滑套移动以完成滑套打开工作。

在另一实施例中，在滑套开启装置10内设置容纳密封球14的球笼。这样，密封球14与滑套开启装置10一同下放到井筒内，无需从井筒开口处投球。球笼具体结构可以是，在第一流体通道位于连接段111的的内壁上设置内棘齿圈113。内棘齿圈113为锁止部。球座12与卡挂件11完成连接后，内棘齿圈113与连接端部121和容纳孔段123相对应的部分形成球笼。密封球14设置在球笼内。密封球14在球笼中自由活动时会受到内棘齿圈113的限制，从而不会从球笼中脱出，减少施工步骤，施工方便。球笼具体结构还可以是，在第一流体通道位于连接段111的的内壁上设置环形且凸出的止挡部114。止挡部114相对于内棘齿圈113更靠近连接段111的端部。球座12与卡挂件11完成连接后，止挡部114与连接端部121和容纳孔段123相对应的部分形成球笼。密封球14设置在球笼内。密封球14在球笼中自由活动时会受到止挡部114的限制，从而不会从球笼中脱出且不会对内棘齿圈113造成冲击损伤。当滑套开启装置10下放至预定位置后，就可直接对滑套开启装置10进行外部泵压工作，缩短施工时间。外部泵压后，密封球14抵压在承接面上以形成密封面，进而完成滑套打开工作。

第一弹性卡爪112a的自由端的端面与外周面之间设置有倒角结构115，从而第一弹性卡爪112a的自由端上形成有朝向外部环境的斜面，该斜面具有引导配合作用。当上一级滑套开启装置10被推动进行打捞工作时，设置在引导端部122的锥形孔段124用于与下一级滑套开启装置10的第一弹性卡爪112a的自由端相配合。

当第一弹性卡爪112a的自由端的斜面与锥形孔段124的孔壁相接触后，两个滑套开启装置10继续相向移动时，第一弹性卡爪112a的自由端的斜面能够沿锥形孔段124的孔壁相对滑移，进而引导端部122能够对第一弹性卡爪112a施加径向作用力以使得第一弹性卡爪112a发生径向收缩。在第一弹性卡爪112a逐渐***到锥形孔段124的过程中，第一弹性卡爪112a的凸起112b也逐渐从滑套的凹槽中退出。最终，在引导端部122的作用下，滑套开启装置10与滑套脱离卡挂状态而进入被打捞状态。

当下一级的滑套开启装置10的第一弹性卡爪112a在上一级的滑套开启装置10的引导端部122的作用下与滑套脱离后，第一弹性卡爪112a在引导端部122的锥形孔段124的***量达到最大，从而使得上一级的滑套开启装置10的引导端部122能够通过第一弹性卡爪112a推送下一级的滑套开启装置10向再下一级的滑套开启装置10移动。

锥形孔段124的小口端与中间孔段125相连通，大口端朝向外部。在一个实施例中，锥形孔段124的大口端的直径小于引导端部122部的直径，从而引导端部122具有端面。该端面为圆弧状，即引导端部122的端面与外周面之间以及锥形孔段124的孔壁之间分别设置有圆角结构。

第二流体通道的中间孔段125的内壁上设置有安装部。打捞件13包括与安装部相连接的基筒131。本实施例中，安装部为螺纹。基筒131与球座12螺纹连接。基筒131包括与第二流体通道相连通的中心孔。打捞件13还包括与基筒131相连接的打捞部132。上一级的滑套开启装置10的打捞部132用于打捞下一级的滑套开启装置10。

本实施例中，打捞部132包括从基筒131的端面上沿基筒131的轴向延伸出的第二弹性卡爪132a以及设置在第二弹性卡爪132a的自由端的外周面上的外棘齿132b。基筒131上设置有至少两个沿基筒131的周向均匀间隔设置的具备径向弹性变形能力的第二弹性卡爪132a。这样，第二弹性卡爪132a在受到径向力作用时能够发生径向收缩变形。优选地，基筒131上设置四个第二弹性卡爪132a。在进行成串打捞工作时，上一级的滑套开启装置10的第二弹性卡爪132a能够伸入到下一级的滑套开启装置10的卡挂件11的第一流体通道内。第二弹性卡爪132a径向收缩变形后能够***到内棘齿圈113，当第二弹性卡爪132a的外棘齿132b与内棘齿圈113对位后，第二弹性卡爪132a径向扩张回复原位，进而外棘齿132b与内棘齿圈113锁止咬合，此时，上一级的滑套开启装置10与下一级的滑套开启装置10完成连接而共同处于被打捞状态。

如图1所示，连接端部121上设置有环形橡胶件98以及与环形橡胶件98抵靠的压环99。连接端部121的端部上设置有台阶。环形橡胶件98套设在连接端部121上。然后，将压环99套设在连接端部121上并抵靠在环形橡胶件98上。最后将连接端部121与卡挂件11的连接段111螺纹连接，连接段111的端面与连接端部121上的台阶面共同挤压压环99和环形橡胶件98以固定压环99和环形橡胶件98。连接端部121上可以套设多个环形橡胶件98，两个相邻的环形橡胶件98之间设置一个压环99。环形橡胶件98与压环99形成助推结构。环形橡胶件98能够填充滑套开启装置10的连接端部121的外周面与滑套内壁之间的间隙，从而降低流体在该处的过流量，有利于外部泵压推送滑套开启装置10沿井筒轴向移动。

本发明实施例的滑套开启装置10的使用和打捞过程具体如下：

打开滑套过程是，首先将滑套开启装置10通过推送工具推送到井筒中，第一弹性卡爪112a径向收缩变形，第一弹性卡爪112a上的凸起112b与井壁相接触。推送工具将滑套开启装置10推送到目标滑套处。第一弹性卡爪112a的凸起112b与滑套上的凹槽对位后，第一弹性卡爪112a回复初始状态，进而凸起112b卡挂到凹槽内。滑套开启装置10不带密封球14时，需进行投球工作，再进行外部泵压。滑套开启装置10自带密封球14时，直接进行外部泵压。外部泵压后，密封球14与承接面密封封隔流体通道，使得压力全部作用在滑套开启装置10上。滑套开启装置10在压力作用下沿井筒移动，进而带动滑套同步移动，从而完成滑套打开工作。当井筒中有多级滑套时，只需逐级投入滑套开启装置10，逐级打开各级滑套。

完成滑套打开工作以及后续施工后，向井筒中下放打捞工具。当井筒中有多级滑套开启装置10时，打捞工具首先将靠近井筒井口的最上面一级的滑套开启装置10剥离滑套并与最上面一级的滑套开启装置10的内棘齿锁止配合。继续下放打捞工具，打捞工具将推动最上面一级的滑套开启装置10向下一级的滑套开启装置10移动。

最上面一级的滑套开启装置10的引导端部122将下一级的滑套开启装置10的第一弹性卡爪112a剥离滑套以使得第二级的滑套开启装置10与滑套脱离卡挂状态，最上面一级的滑套开启装置10的第二弹性卡爪132a的外棘齿132b与下一级的滑套开启装置10的内棘齿圈113相锁止咬合。打捞工具、最上面一级的滑套开启装置10共同推动下一级的滑套开启装置10向再下一级的滑套开启装置10移动。这样，打捞工具、最上面一级的滑套开启装置10以及最下面一级的滑套开启装置10串联形成一个整体并进入被打捞状态。停止下放打捞工具，打捞工具与所有级的滑套开启装置10锁止串联形成一个整体。反向上提打捞工具，打捞工具将携带所有级的滑套开启装置10同步移动。最终，打捞工具以及所有级的滑套开启装置10一同被提出井筒，完成打捞工作。

本发明实施例的滑套开启装置10，能够逐级打开与其相匹配的滑套，使得可以在井筒布置多级数的滑套，延长了管柱在地层中的布置深度。另外，在滑套开启装置10上预先设置打捞件13，从而能够在完成打开滑套工作以及后续施工工作后，使用打捞工具就可以实现一次性成串打捞，提高了打捞工作效率。

另外，在井筒中可以下放多个本发明实施例的带有打捞件的滑套开启装置10之后再下放一个不具有打捞功能的滑套开启装置，从而不具备打捞功能的滑套开启装置能够将多个具有打捞功能的本发明实施例的滑套开启装置10间隔开。这样，使用打捞工具能够分批次分段将所有滑套开启装置10提出井筒，而不是一次性成串将所有滑套开启装置10提出井筒，可根据实际情况，控制一次打捞出井的滑套开启装置10的个数。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种滑套开启装置，包括：

卡挂件，包括连接段、卡挂段以及第一流体通道；所述第一流体通道位于所述连接段的内壁上设置有锁止部；

球座，包括与所述连接段相连接的连接端部、与所述连接端部相对设置的引导端部以及形成在所述连接端部与引导端部之间的第二流体通道；

打捞件，与所述球座相连接；

其中，所述球座设置在所述卡挂件与打捞件之间。

2.根据权利要求1所述的滑套开启装置，其特征在于，所述卡挂件还包括设置在所述第一流体通道位于所述连接段的内壁上的止挡部，所述止挡部与连接端部的一部分形成球笼，所述球笼中设置有密封球。

3.根据权利要求1所述的滑套开启装置，其特征在于，所述卡挂段包括至少两个围绕所述卡挂件的轴线周向均匀分布的第一弹性卡爪以及设置在所述第一弹性卡爪的外周面上的卡挂部。

4.根据权利要求3所述的滑套开启装置，其特征在于，所述第一弹性卡爪的自由端的端面与外周面之间设置有倒角结构。

5.根据权利要求1所述的滑套开启装置，其特征在于，所述锁止部包括设置在所述第一流体通道位于所述连接段的的内壁上的内棘齿圈，所述内棘齿圈与连接端部的一部分形成球笼，所述球笼中设置有密封球。

6.根据权利要求1所述的滑套开启装置，其特征在于，所述第二流体通道的内壁上设置有安装部，所述打捞件包括与所述安装部相连接的基筒以及与所述基筒相连接的打捞部。

7.根据权利要求6所述的滑套开启装置，其特征在于，所述打捞部包括从所述基筒上沿所述基筒的轴向延伸出的第二弹性卡爪以及设置在所述第二弹性卡爪的自由端的外周面上的外棘齿。

8.根据权利要求7所述的滑套开启装置，其特征在于，所述基筒上设置至少两个沿所述基筒的周向均匀间隔设置的所述第二弹性卡爪。

9.根据权利要求1所述的滑套开启装置，其特征在于，所述第二流体通道包括设置在所述引导端部的锥形孔段，所述锥形孔段的大口端朝向外部环境。

10.根据权利要求1所述的滑套开启装置，其特征在于，所述连接端部上设置有环形橡胶件以及与所述环形橡胶件抵靠的压环。