專利名稱：可縮徑套管滑套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田壓裂改造施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種套管滑套，該套管滑套可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地層的多段壓裂改造。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)油田套管井多段壓裂改造方式主要有兩大類一是電纜射孔、機(jī)械封隔器實(shí)現(xiàn)層段間的封隔、依次投入不同直徑的鋼球，投入的鋼球直徑一次比一次大，依次打開(kāi)不同直徑的壓裂滑套，完成多段壓裂改造；二是下入水力噴射壓裂鉆具，水力噴射射孔，利用水力射流效應(yīng)實(shí)現(xiàn)層間封隔，噴射壓裂完成多段改造。由于井筒直徑限制，以上兩種壓裂改造方式均不能實(shí)現(xiàn)一 趟管柱完成更多次投球分段壓裂。中國(guó)專利公告號(hào)CN2635907，提供了一種“球座式壓裂滑套”。應(yīng)用于石油工業(yè)于洗井、壓井工藝。該滑套的外部由上接頭、連接套與下接頭、彈簧套連接，電纜保護(hù)塊分別連接在上接頭與下接頭處，該滑套的內(nèi)部由鎖爪與中心管連接，并由防松釘及0型密封圈禁固，鎖爪處裝有滑塊、隔環(huán)與彈簧，在中心管與彈簧套中間安裝有擋環(huán)、彈簧，并由防松釘及 0型密封圈緊固與密封。中國(guó)專利公告號(hào)CN201650256U，提供了一種“液壓可控滑套”。應(yīng)用于油井分段壓裂液轉(zhuǎn)換控制，包括上接頭、連接套管、滑套管、開(kāi)口環(huán)、球座和下接頭；上接頭的下端外側(cè)與連接套管的上端內(nèi)側(cè)固定安裝在一起，連接套管的下端內(nèi)側(cè)與下接頭的上端外側(cè)固定安裝在一起，在連接套管的上部有至少一個(gè)的壓裂側(cè)孔，滑套管通過(guò)緊釘固定安裝在連接套管內(nèi)并擋住壓裂側(cè)孔，滑套管的下端內(nèi)側(cè)固定安裝有能座在下接頭頂部的球座，在滑套管下方的連接套管的內(nèi)壁上有凹槽。開(kāi)啟作業(yè)壓力低，球座不落入井底，不會(huì)給后期施工作業(yè)造成影響；滑套管不會(huì)在施工過(guò)程中反向運(yùn)動(dòng)而關(guān)閉連接套上的壓裂側(cè)孔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可縮徑套管滑套，用于油氣井壓裂改造作業(yè)，套管滑套直接與套管連接下入井內(nèi)，壓裂過(guò)程中套管滑套處依次縮徑形成球座，能多次投入相同直徑的鋼球，打開(kāi)滑套依次完成多次壓裂，不受井徑的限制，理論上能實(shí)現(xiàn)下入一趟管柱無(wú)限段壓裂施工。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是可縮徑套管滑套，包括上接頭、銷釘、下接頭、C形環(huán)滑套、C形環(huán)和C形環(huán)托筒，其特征在于上接頭的上端有內(nèi)螺紋，能連接在壓裂套管柱上。在上接頭的下端內(nèi)壁有一個(gè)圓筒形的壓裂滑套，壓裂滑套能在上接頭的內(nèi)壁滑動(dòng)，上接頭與壓裂滑套通過(guò)銷釘固定在一起；在上接頭中部壁上有均勻分布有徑向的噴砂孔，當(dāng)壓裂滑套向下滑動(dòng)打開(kāi)噴砂孔，壓裂液能從噴砂孔噴出進(jìn)行壓裂施工；上接頭上端壁上有一個(gè)軸向的出液孔，出液孔的上端有內(nèi)螺紋，能連接一個(gè)連通管，連通管是為上部的可縮徑套管滑套施工做準(zhǔn)備的高壓液體通道。出液孔的下端口在上接頭內(nèi)壁上，當(dāng)壓裂滑套向下滑動(dòng)打開(kāi)出液孔，高壓液體能進(jìn)入出液孔。上接頭的下端有螺紋，在上接頭的下端螺紋連接有一個(gè)下接頭，下接頭為圓筒形， 下接頭的下端有螺紋，能連接在管柱上。壓裂滑套的下端在下接頭內(nèi)；壓裂滑套的下端有外螺紋，在壓裂滑套下端螺紋連接有一個(gè)圓筒形的C形環(huán)托筒；在壓裂滑套下端內(nèi)壁上有一個(gè)圓筒形的C形環(huán)滑套，C形環(huán)滑套的外壁上有一個(gè)圓環(huán)形臺(tái)階，C形環(huán)滑套的圓環(huán)形臺(tái)階是活塞的上端面；C形環(huán)滑套的下端較大直徑段在C形環(huán)托筒內(nèi)，C形環(huán)滑套能在壓裂滑套內(nèi)壁和C形環(huán)托筒內(nèi)壁向下滑動(dòng)；C形環(huán)滑套的下端面為內(nèi)圓錐面；C形環(huán)托筒的下端內(nèi)壁上有向內(nèi)凸出的環(huán)形臺(tái)階，在C形環(huán)托筒下端的環(huán)形臺(tái)階上有一個(gè)C形環(huán)，C形環(huán)的形狀是一個(gè)有缺口的圓環(huán)形，C形環(huán)的上端有外圓錐面；當(dāng)C形環(huán)滑套向下滑動(dòng)，C形環(huán)滑套下端的內(nèi)圓錐面與C形環(huán)上端的外圓錐面壓緊，使C形環(huán)的缺口縮小，C形環(huán)徑向收縮內(nèi)徑變小， 從地面投入的鋼球能座封在C形環(huán)上，封堵壓裂液，迫使壓裂液從上部噴砂孔噴出。在下接頭的下端壁上有一個(gè)軸向的進(jìn)液孔，進(jìn)液孔的下端有內(nèi)螺紋，能連接一個(gè)連通管；進(jìn)液孔的上端口在下接頭內(nèi)壁上并且進(jìn)液孔上端口與C形環(huán)托筒一個(gè)徑向孔相對(duì)并連通，C形環(huán)托筒徑向孔的位置在C形環(huán)滑套圓環(huán)形臺(tái)階上端面的上部。從進(jìn)液孔進(jìn)入的 高壓液體能通過(guò)C形環(huán)托筒徑向孔到達(dá)C形環(huán)滑套的活塞上端面并推動(dòng)C形環(huán)滑套向下滑動(dòng)。為了降低C形環(huán)的變形壓力，C形環(huán)上端有內(nèi)圓錐面。為了提高密封性，在壓裂滑套上端外壁上有出液上密封圈和出液下密封圈，出液上密封圈和出液下密封圈在出液孔的上下兩側(cè)；在壓裂滑套下端外壁上有接頭連接處上密封圈和接頭連接處下密封圈；在C形環(huán)滑套外壁上有滑套上密封圈和滑套下密封圈，滑套上密封圈在C形環(huán)滑套圓環(huán)形臺(tái)階的上部，滑套下密封圈在C形環(huán)滑套圓環(huán)形臺(tái)階的下部； 在C形環(huán)托筒的外壁上有托筒外密封圈。簡(jiǎn)述套管滑套的工作原理。參閱圖1和圖2。進(jìn)行壓裂時(shí)，套管內(nèi)的高壓液體從進(jìn)液孔17進(jìn)入到C形環(huán)滑套13與C形環(huán)托筒16組成的環(huán)形腔體內(nèi)，推動(dòng)C形環(huán)滑套13向下滑動(dòng)，C形環(huán)滑套13向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，C形環(huán)滑套13下端圓錐面壓在C形環(huán)14上端面的外圓錐面141上，對(duì)C形環(huán)14形成徑向壓縮力，并使C形環(huán)14徑向收縮，缺口 143閉合，C形環(huán) 14變?yōu)榉忾]的圓環(huán)。從井口投入鋼球，鋼球下落到變成封閉的圓環(huán)的C形環(huán)14處時(shí)遇阻。 此時(shí)套管內(nèi)繼續(xù)憋壓，C形環(huán)滑套13向下推C形環(huán)14和C形環(huán)托筒16，C形環(huán)托筒16帶動(dòng)壓裂滑套5向下滑。當(dāng)套管內(nèi)的壓力升至銷釘7的剪切強(qiáng)度時(shí)，銷釘7被剪斷，壓裂滑套 5下移動(dòng)，噴砂孔6內(nèi)外連通，壓裂液通過(guò)噴砂孔6從套管進(jìn)入地層實(shí)現(xiàn)壓裂作業(yè)。相鄰的下級(jí)滑套的出液孔2與相鄰的上級(jí)滑套的進(jìn)液孔17之間有鋼管連通，壓裂時(shí)壓裂滑套5向下滑動(dòng)，打開(kāi)相鄰的下級(jí)滑套的出液孔2，套管內(nèi)的高壓液體從相鄰的下級(jí)滑套的出液孔2流出，并通過(guò)鋼管進(jìn)入相鄰的上級(jí)滑套的進(jìn)液孔17，相鄰的上一級(jí)套管滑套的C形環(huán)14成為封閉的圓環(huán)，為上級(jí)壓裂投球做好準(zhǔn)備。在壓裂管柱最下端的可縮徑套管滑套的C形環(huán)托筒16下端直接采用球座；用螺栓將進(jìn)液孔17封堵起來(lái)。在壓裂管柱最上端的可縮徑套管滑套的出液孔2采用螺釘封堵起來(lái)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明可縮徑套管滑套，能實(shí)現(xiàn)套管分層壓裂。滿足油氣井多段壓裂的要求。采用C形環(huán)變成封閉的圓環(huán)，使得每次可以投入相同直徑的鋼球打開(kāi)壓裂滑套，不再受鋼球逐級(jí)增大的限制，理論上能實(shí)現(xiàn)無(wú)限級(jí)數(shù)的壓裂。


圖1是本發(fā)明可縮徑套管滑套上半部分結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

圖2是本發(fā)明可縮徑套管滑套下半部分結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖3b是“C”環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a的圖3b的剖面示意圖。圖4是圖1的A-A剖面示意圖，表示出液孔2的位置。圖5是圖2的B-B剖面示意圖，表示進(jìn)液孔17的位置。圖6是圖1的C-C剖面示意圖，表示噴砂孔6的位置。圖中，1.上接頭，2.出液孔，3.出液上密封圈，4.出液下密封圈，5.壓裂滑套， 6.噴砂孔，7.銷釘，8.接頭連接處上密封圈，9.下接頭，10.滑套上密封圈，11.接頭連接處下密封圈，12.滑套下密封圈1，13. C形環(huán)滑套，14. C形環(huán)，15.托筒外密封圈，16. C形環(huán)托筒，17.進(jìn)液孔。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 以一個(gè)可縮徑套管滑套為例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參閱圖1。本發(fā)明可縮徑套管滑套，包括上接頭1、銷釘7、下接頭9、C形環(huán)滑套13、 C形環(huán)14和C形環(huán)托筒16。上接頭1的上端有內(nèi)螺紋，在上接頭1的下端內(nèi)壁有一個(gè)圓筒形的壓裂滑套5，壓裂滑套5的最大外徑為139mm。上接頭1與壓裂滑套5通過(guò)銷釘7固定在一起。在上接頭 1中部壁上均勻分布有六個(gè)徑向的噴砂孔6 ；噴砂孔6寬為10mm，長(zhǎng)為250mm。上接頭1上端壁上有一個(gè)軸向的出液孔2，出液孔2直徑為5mm。出液孔2的上端有內(nèi)螺紋，出液孔2 的下端口在上接頭1內(nèi)壁上。在壓裂滑套5上端外壁上有一個(gè)出液上密封圈3和一個(gè)出液下密封圈4，出液上密封圈3和出液下密封圈4在出液孔2的上下兩側(cè)。上接頭1的下端有螺紋，在上接頭1的下端螺紋連接有一個(gè)下接頭9，下接頭9為圓筒形，下接頭9的下端有螺紋，壓裂滑套5的下端在下接頭9內(nèi)；壓裂滑套5的下端有外螺紋，在壓裂滑套5下端螺紋連接有一個(gè)圓筒形的C形環(huán)托筒16 ；C形環(huán)托筒16的外徑為 139mm。在壓裂滑套5下端外壁上有一個(gè)接頭連接處上密封圈8和一個(gè)接頭連接處下密封圈11。在壓裂滑套5下端內(nèi)壁上有一個(gè)圓筒形的C形環(huán)滑套13。在C形環(huán)滑套13外壁上有一個(gè)滑套上密封圈10和一個(gè)滑套下密封圈12，滑套上密封圈10在C形環(huán)滑套13圓環(huán)形臺(tái)階的上部，滑套下密封圈12在C形環(huán)滑套13圓環(huán)形臺(tái)階的下部。C形環(huán)滑套13的外壁上有一個(gè)圓環(huán)形臺(tái)階，C形環(huán)滑套13的圓環(huán)形臺(tái)階是活塞的上端面；C形環(huán)滑套13的下端較大直徑段在C形環(huán)托筒16內(nèi)，C形環(huán)滑套13能在壓裂滑套5內(nèi)壁和C形環(huán)托筒16內(nèi)壁向下滑動(dòng)；在C形環(huán)托筒16的外壁上有一個(gè)托筒外密封圈15。C形環(huán)滑套13的下端面為內(nèi)圓錐面；內(nèi)圓錐面的角度為45度。C形環(huán)托筒16的下端內(nèi)壁上有向內(nèi)凸出的環(huán)形臺(tái)階， 在C形環(huán)托筒16下端的環(huán)形臺(tái)階上有一個(gè)C形環(huán)14，C形環(huán)14的形狀為一個(gè)有缺口 143 的圓環(huán)形，C形環(huán)14的上端有一個(gè)外圓錐面141，外圓錐面141的角度為45度。C形環(huán)14 上端有一個(gè)內(nèi)圓錐面142，內(nèi)圓錐面142的角度為45度。當(dāng)C形環(huán)滑套13向下滑動(dòng)，C形環(huán)滑套13下端的內(nèi)圓錐面與C形環(huán)14上端的外圓錐面141壓緊，使C形環(huán)14的缺口 143 縮小，C形環(huán)14的徑向收縮內(nèi)徑變小，C形環(huán)14成為鋼球的球座。
在下接頭9的下端壁上有一個(gè)軸向的進(jìn)液孔17，進(jìn)液孔17的直徑為5mm。進(jìn)液孔 17的下端有內(nèi)螺紋。進(jìn)液孔17的上端口在下接頭9內(nèi)壁上并且進(jìn)液孔17上端口與C形環(huán)托筒16 —個(gè)徑向孔相對(duì)并連通，C形環(huán)托筒16徑向孔的位置在C形環(huán)滑套13圓環(huán)形臺(tái)階上端面的上部，C形環(huán)托筒16徑向孔與C形環(huán)滑套13圓環(huán)形臺(tái)階的上端面上部空間聯(lián)通； 從進(jìn)液孔17進(jìn)入的高壓液體能通過(guò)C形環(huán)托筒16徑向孔到達(dá)C形環(huán)滑套13的活塞上端面并推動(dòng)C形環(huán)滑套13向下滑動(dòng)。本發(fā) 明可縮徑套管滑套下井施工時(shí)，套管連接多個(gè)可縮徑套管滑套下至油氣井對(duì)應(yīng)層位，水泥固井。套管壓裂時(shí)，高壓液體由進(jìn)液孔17進(jìn)入到C形環(huán)滑套13與C形環(huán)托筒 16組成的環(huán)形腔體內(nèi)，推動(dòng)C形環(huán)滑套13向下運(yùn)動(dòng)，C形環(huán)滑套13向下運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)C形環(huán)14 形成徑向壓縮力，并使之縮徑變?yōu)榉忾]的圓環(huán)。此時(shí)在井口投入鋼球，鋼球下落到封閉的圓環(huán)處時(shí)遇阻，此時(shí)套管內(nèi)繼續(xù)憋壓，當(dāng)壓力升至銷釘7的剪切強(qiáng)度時(shí)，銷釘7被剪斷，壓裂滑套5下移，暴露出噴砂孔6，壓裂液由噴砂孔6進(jìn)入地層實(shí)現(xiàn)壓裂作業(yè)。壓裂的同時(shí)，受出液孔2內(nèi)高壓液體的作用，上一級(jí)套管滑套的C形環(huán)14成為封閉的圓環(huán)，為上級(jí)壓裂做好準(zhǔn)備。下級(jí)滑套的出液孔與上級(jí)滑套的進(jìn)液孔之間由外徑為7mm，內(nèi)徑為3. 5mm的不銹鋼管連接并連通。
權(quán)利要求
1.一種可縮徑套管滑套，包括上接頭(1)、銷釘(7)、下接頭(9)、C形環(huán)滑套(13)、C形環(huán)(14)和C形環(huán)托筒(16)，其特征在于上接頭(1)的上端有內(nèi)螺紋，在上接頭(1)的下端內(nèi)壁有一個(gè)圓筒形的壓裂滑套(5)，上接頭(1)與壓裂滑套(5)通過(guò)銷釘(7)固定在一起； 在上接頭(1)中部壁上均勻分布有徑向的噴砂孔(6)；上接頭(1)上端壁上有一個(gè)軸向的出液孔(2)，出液孔(2)的上端有內(nèi)螺紋，出液孔(2)的下端口在上接頭(1)內(nèi)壁上；上接頭(1)的下端有螺紋，在上接頭(1)的下端螺紋連接有一個(gè)下接頭(9)，下接頭 (9)為圓筒形，下接頭(9)的下端有螺紋，壓裂滑套(5)的下端在下接頭(9)內(nèi)；壓裂滑套 (5)的下端有外螺紋，在壓裂滑套(5)下端螺紋連接有一個(gè)圓筒形的C形環(huán)托筒(16)；在壓裂滑套(5)下端內(nèi)壁上有一個(gè)圓筒形的C形環(huán)滑套(13)，C形環(huán)滑套(13)的外壁上有一個(gè)圓環(huán)形臺(tái)階，C形環(huán)滑套(13)的圓環(huán)形臺(tái)階是活塞的上端面；C形環(huán)滑套(13)的下端較大直徑段在C形環(huán)托筒(16)內(nèi)，C形環(huán)滑套(13)能在壓裂滑套(5)內(nèi)壁和C形環(huán)托筒(16) 內(nèi)壁向下滑動(dòng)；C形環(huán)滑套(13)的下端面為內(nèi)圓錐面；C形環(huán)托筒(16)的下端內(nèi)壁上有向內(nèi)凸出的環(huán)形臺(tái)階，在C形環(huán)托筒(16)下端的環(huán)形臺(tái)階上有一個(gè)C形環(huán)(14)，C形環(huán)(14) 的形狀為一個(gè)有缺口(143)的圓環(huán)形，C形環(huán)(14)的上端有外圓錐面(141)；當(dāng)C形環(huán)滑套 (13)向下滑動(dòng)，C形環(huán)滑套(13)下端的內(nèi)圓錐面與C形環(huán)(14)上端的外圓錐面(141)壓緊，使C形環(huán)(14)的缺口(143)縮小，C形環(huán)(14)徑向收縮內(nèi)徑變??；在下接頭(9)的下端壁上有一個(gè)軸向的進(jìn)液孔(17)，進(jìn)液孔(17)的下端有內(nèi)螺紋；進(jìn)液孔(17)的上端口在下接頭(9)內(nèi)壁上并且進(jìn)液孔(17)上端口與C形環(huán)托筒(16) —個(gè)徑向孔相對(duì)并連通，C形環(huán)托筒(16)徑向孔的位置在C形環(huán)滑套(13)圓環(huán)形臺(tái)階上端面的上部；從進(jìn)液孔(17)進(jìn)入的高壓液體能通過(guò)C形環(huán)托筒(16)徑向孔到達(dá)C形環(huán)滑套(13) 的活塞上端面并推動(dòng)C形環(huán)滑套(13)向下滑動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可縮徑套管滑套，其特征是C形環(huán)(14)上端有內(nèi)圓錐面 (142)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可縮徑套管滑套，其特征是在壓裂滑套(5)上端外壁上有出液上密封圈(3)和出液下密封圈(4)，出液上密封圈(3)和出液下密封圈(4)在出液孔(2)的上下兩側(cè)；在壓裂滑套(5)下端外壁上有接頭連接處上密封圈(8)和接頭連接處下密封圈(11)；在C形環(huán)滑套(13)外壁上有滑套上密封圈(10)和滑套下密封圈(12)，滑套上密封圈(10)在C形環(huán)滑套(13)圓環(huán)形臺(tái)階的上部，滑套下密封圈(12)在C形環(huán)滑套 (13)圓環(huán)形臺(tái)階的下部；在C形環(huán)托筒(16)的外壁上有托筒外密封圈(15)。
全文摘要
可縮徑套管滑套，應(yīng)用于油田壓裂改造施工。在上接頭的下端內(nèi)壁有一個(gè)壓裂滑套，上接頭與壓裂滑套通過(guò)銷釘固定；上接頭中部壁上有徑向的噴砂孔；上接頭上端有一個(gè)軸向的出液孔；上接頭下端連接下接頭；壓裂滑套下端連接一個(gè)圓筒形的C形環(huán)托筒；C形環(huán)滑套的下端較大直徑段在C形環(huán)托筒內(nèi)；C形環(huán)托筒下端的環(huán)形臺(tái)階上有一個(gè)C形環(huán)；在下接頭的下端有軸向進(jìn)液孔；進(jìn)液孔的上端口在下接頭內(nèi)壁上并且進(jìn)液孔上端口與C形環(huán)托筒一個(gè)徑向孔相對(duì)并連通，C形環(huán)托筒徑向孔的位置在C形環(huán)滑套圓環(huán)形臺(tái)階上端面的上部。效果是因采用C形環(huán)變成封閉的圓環(huán)機(jī)構(gòu)，使得每次可以投入相同直徑的鋼球打開(kāi)壓裂滑套，不再受鋼球逐級(jí)增大的限制。
文檔編號(hào)E21B43/26GK102352746SQ20111031414
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者任國(guó)富, 馮長(zhǎng)青, 張文星, 慕立俊, 桂捷, 王治國(guó), 胡開(kāi)斌 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司