滑套開關(guān)管柱及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種滑套開關(guān)管柱，包括，連續(xù)油管，在所述連續(xù)油管上布置有一對能凸出所述連續(xù)油管表面而分別用于打開和關(guān)閉滑套的鎖塊工具，在所述連續(xù)油管內(nèi)部，所述鎖塊工具的下游設(shè)置有清潔裝置，所述清潔裝置包括能凸出所述連續(xù)油管表面的清潔器和驅(qū)動所述清潔器的驅(qū)動器。通過向連續(xù)油管內(nèi)以一定流量充入流體，可以使清潔裝置首先清潔滑套內(nèi)部，然后再使鎖塊工具與滑套接合，進而用于打開或關(guān)閉滑套。提高了滑套開關(guān)工具管柱工作可靠性。
【專利說明】滑套開關(guān)管柱及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓裂裝置，更具體地涉及一種滑套開關(guān)管柱。本發(fā)明還涉及使用這種滑套開關(guān)管柱的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]日益增長的能源需求使得低滲透油氣藏、頁巖油氣藏等非常規(guī)能源受到越來越多的重視。低滲透油氣藏、頁巖油氣藏開發(fā)成為國家“十二五”能源開發(fā)的重要增長點。對于這些類型的油氣藏，水平井分段壓裂方法對于提高采收率具有顯著優(yōu)勢。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，通常通過滑套開關(guān)工具管柱的鎖塊與滑套內(nèi)套的臺階相配合，上提或下放管柱而實現(xiàn)打開、關(guān)閉滑套。但是，由于滑套內(nèi)套的直接臺階，在固井膠塞頂替時在臺階處容易形成死角而刮削不干凈，造成水泥漿滯留和固化，從而引起開關(guān)工具鎖塊與臺肩配合不牢的現(xiàn)象，降低了滑套開關(guān)工具管柱可靠性。因此，急需一種性能可靠的滑套開關(guān)管柱。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種滑套開關(guān)管柱。這種滑套開關(guān)管柱能夠首先清潔滑套內(nèi)部，然后再使滑套開關(guān)工具管柱與滑套相接合，提高了滑套開關(guān)工具管柱的工作可靠性。本發(fā)明還涉及這種滑套開關(guān)工具管柱的使用方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種滑套開關(guān)工具管柱，包括，
[0006]連續(xù)油管，在連續(xù)油管上布置有一對能凸出連續(xù)油管表面而分別用于打開和關(guān)閉滑套的鎖塊工具，在連續(xù)油管內(nèi)部，鎖塊工具的下游設(shè)置有清潔裝置，
[0007]清潔裝置包括由液體流動驅(qū)動的驅(qū)動器和在驅(qū)動器的作用下能凸出連續(xù)油管表面的清潔器，
[0008]其中，在初始狀態(tài)中，鎖塊工具縮在連續(xù)油管內(nèi)部，清潔器縮在連續(xù)油管內(nèi)部；當(dāng)向連續(xù)油管內(nèi)充入液體并加壓后，在所述驅(qū)動器作用下，清潔器會凸出連續(xù)油管表面并轉(zhuǎn)動以清潔滑套內(nèi)部，鎖塊工具會凸出連續(xù)油管表面以與滑套接合；當(dāng)將連續(xù)油管內(nèi)部卸壓后，清潔器縮回到連續(xù)油管內(nèi)部，鎖塊工具縮回到連續(xù)油管內(nèi)部。
[0009]通過本發(fā)明的滑套開關(guān)工具管柱，能夠在將鎖塊工具與滑套接合之前，先通過清潔裝置清潔滑套內(nèi)部的污垢，從而能大大提高鎖塊工具與滑套的配合牢固度，從而提高滑套開關(guān)工具管柱的可靠性。此外，在滑套開關(guān)工具管柱的入井、上提、下放過程中遇阻、砂堵時，清潔裝置也能夠?qū)⑦@些阻礙物除去，從而緩解井下遇阻、砂堵問題。清潔裝置的動力來源為向連續(xù)油管內(nèi)注入的液體，不需要額外的動力，方便了使用。
[0010]在一個實施例中，清潔器包括芯體和設(shè)置在芯體周向表面上的刷子。在一個優(yōu)選的實施例中，刷子通過彈性件與芯體相連，在初始狀態(tài)中，彈性件處于自由狀態(tài)。用語“自由狀態(tài)”是指彈性件即沒有拉伸也沒有被壓縮的狀態(tài)。通過這種設(shè)置，當(dāng)芯體轉(zhuǎn)動時，刷子能夠自動凸出連續(xù)油管表面，而芯體停止轉(zhuǎn)動時，刷子能夠自動縮回，方便了使用者的操作。在一個優(yōu)選的實施例中，刷子為鋼絲刷。鋼絲刷的強度較大，能夠刷除較硬的物質(zhì)，并且使用壽命也較長。
[0011]在一個實施例中，驅(qū)動器包括固定連接于連續(xù)油管下游端的驅(qū)動器主體，在驅(qū)動器主體內(nèi)設(shè)置有用于驅(qū)動清潔器的渦輪組件和液體流道。并且渦輪件的轉(zhuǎn)子與芯體的外表面嚙合以驅(qū)動清潔器。這樣，當(dāng)流體流經(jīng)渦輪件時，會帶動渦輪件轉(zhuǎn)動，通過渦輪件的轉(zhuǎn)子與芯體的嚙合實現(xiàn)了驅(qū)動清潔器。另外，這種驅(qū)動結(jié)構(gòu)比較緊湊，并且安裝在連續(xù)油管內(nèi)部，受外界環(huán)境影響較小，因此使用壽命也較長。在一個優(yōu)選的實施例中，在芯體的周向上均勻設(shè)置有多個驅(qū)動器。這樣能夠均勻地向芯體施加作用力以保證芯體的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。
[0012]在一個實施例中，鎖塊工具均包括一個能與滑套接合的直角臺肩。在一個優(yōu)選的實施例中，用于關(guān)閉滑套的鎖塊工具設(shè)置在用于打開滑套的鎖塊工具的上游，其中，用于關(guān)閉滑套的鎖塊工具的直角臺肩的直面朝向下游，用于打開滑套的鎖塊工具的直角臺肩的直面朝向上游。鎖塊工具的直面可使得滑套開關(guān)工具管柱能夠與滑套可靠地接合，從而保證在操作中滑套開關(guān)工具管柱與滑套不會脫開。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種使用上文所述的滑套開關(guān)管柱的方法，包括，
[0014]步驟一:將滑套開關(guān)管柱下入井內(nèi)到適當(dāng)位置；
[0015]步驟二:向連續(xù)油管內(nèi)充入流體，清潔裝置的清潔器凸出連續(xù)油管表面并由驅(qū)動器驅(qū)動以清潔滑套內(nèi)部；
[0016]步驟三:鎖塊工具凸出連續(xù)油管表面以與滑套接合；
[0017]步驟四:移動連續(xù)油管柱以打開或關(guān)閉滑套；
[0018]步驟五:連續(xù)油管內(nèi)卸壓，清潔器和鎖塊工具縮回到連續(xù)油管內(nèi)部，取出滑套開關(guān)管柱。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的方法，在將鎖塊工具與滑套接合前，首先清理滑套內(nèi)部，從而大大提高了鎖塊工具與滑套的配合牢固度，從而提高滑套開關(guān)工具管柱的可靠性。
[0020]在一個實施例中，在步驟二中，滑套開關(guān)管柱內(nèi)流體的流量小于在步驟三中，滑套開關(guān)管柱內(nèi)流體的流量。這種先清潔后將鎖塊工具與滑套接合的分步驟操作，有利于減少流體的使用量，從而降低成本。在一個優(yōu)選的實施例中，在步驟二中，滑套開關(guān)管柱內(nèi)流體的流量為0.5m3/分鐘，在步驟三中，滑套開關(guān)管柱內(nèi)流體的流量為1.0m3/分鐘。這種設(shè)計的流量能保證在清潔滑套內(nèi)部時，鎖塊工具不會凸出連續(xù)油管的表面，從而方便了滑套開關(guān)管柱的控制和使用。
[0021]在本申請中，用語“初始狀態(tài)”是指未使用打開工具時的狀態(tài)。用語“下游”、“上游”規(guī)定為靠近井口為上游，遠離井口為下游。用語“直面”規(guī)定為與筒狀本體的徑向平行的面為直面，與筒狀本體的徑向成一定角度的面為斜面。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于，在將鎖塊工具與滑套接合之前，先通過清潔裝置清潔滑套內(nèi)部的污垢，從而能大大提高鎖塊工具與滑套的配合牢固度，從而提高滑套開關(guān)工具管柱的可靠性。在滑套開關(guān)工具管柱的入井、上提、下放過程中遇阻、砂堵時，清潔裝置也能夠?qū)⑦@些阻礙物除去，從而緩解滑套開關(guān)工具管柱的井下遇阻、砂堵問題。通過發(fā)明的方法，能夠?qū)⑶鍧嵅襟E和將鎖塊工具與滑套接合分開操作，能夠減小流體的使用量，節(jié)約了成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中:
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具管柱的示意圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具管柱的清潔裝置的剖視圖；
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具管柱上的用于關(guān)閉操作的鎖塊工具的示意圖；
[0027]圖4是根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具管柱上的用于打開操作的鎖塊工具的示意圖；
[0028]圖5是使用根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具管柱清潔滑套的示意圖；
[0029]圖6是使用根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具管柱進行滑套打開操作的示意圖；
[0030]圖7是使用根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具管柱進行滑套關(guān)閉操作的示意圖。
[0031]在圖中，相同的構(gòu)件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示。附圖并未按照實際的比例繪制。

【具體實施方式】
[0032]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0033]圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具管柱10?；组_關(guān)工具管柱10包括連續(xù)油管11，在連續(xù)油管11上布置有一對鎖塊工具13和14。鎖塊工具13和14能凸出連續(xù)油管11的表面從而分別用于打開滑套39 (如圖5所示)和關(guān)閉滑套39，例如鎖塊工具13用于關(guān)閉滑套39，而鎖塊工具14用于打開滑套39。在圖1所示的實施例中，用于關(guān)閉滑套39的鎖塊工具13設(shè)置在用于打開滑套39的鎖塊工具14的上游。在連續(xù)油管11的內(nèi)部，鎖塊工具的下游設(shè)置有清潔裝置20。清潔裝置20包括能凸出連續(xù)油管11的表面的清潔器21和驅(qū)動清潔器21的驅(qū)動器。這樣，通過根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具管柱10能夠先清潔滑套39內(nèi)部的污垢，然后再使鎖塊工具13或14與滑套39接合從而能夠能大大提高鎖塊工具13或14與滑套39的配合牢固度。應(yīng)理解地是，在連續(xù)油管11上還布置有丟手短節(jié)、扶正器、節(jié)流裝置等部件，這些部件以及其布置方式均是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，為了簡單起見，這里不再贅述。
[0034]圖2詳細地顯示了清潔裝置20的結(jié)構(gòu)。清潔裝置20包括驅(qū)動器30和與驅(qū)動器30配合在一起的清潔器26。如圖所示，驅(qū)動器30包括固定連接于連續(xù)油管11下游端的驅(qū)動器主體27，在驅(qū)動器主體27內(nèi)設(shè)置有用于驅(qū)動清潔器26的渦輪件22和供流體流過的液流通道28。清潔器21則包括與渦輪件22的轉(zhuǎn)子25嚙合配合的芯體23，在芯體23的周向表面上設(shè)置有刷子24，刷子24例如通過彈簧29與芯體23相連。在初始狀態(tài)中，彈簧29處于自由狀態(tài)，當(dāng)芯體23轉(zhuǎn)動起來后，彈簧29處于拉伸狀態(tài)。為了實現(xiàn)渦輪件22的轉(zhuǎn)子25與芯體23的嚙合，可將芯體23構(gòu)造為圓柱形并且在其表面設(shè)置多個沿母線的嚙合槽，即從側(cè)面來看，芯體23實際上為花鍵形式，轉(zhuǎn)子25的表面也相應(yīng)地設(shè)置有與芯體23表面的嚙合槽相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
[0035]當(dāng)流體流過渦輪件22而使渦輪件22轉(zhuǎn)動時，通過轉(zhuǎn)子25與芯體23的嚙合，清潔器11也會相應(yīng)地轉(zhuǎn)動起來。當(dāng)清潔器11的轉(zhuǎn)動速度到達一定閾值后，刷子24會在離心力的作用下凸出連續(xù)油管11的表面而清潔滑套39內(nèi)部。這種清潔裝置20的結(jié)構(gòu)比較緊湊能夠完全安裝在連續(xù)油管11內(nèi)部，受外界環(huán)境影響較小，因此清潔裝置20的使用壽命也較長。在一個具體的實施例中，刷子24為鋼絲刷。鋼絲刷的強度較大，能夠刷除較硬的物質(zhì)，并且使用壽命也較長。在另一個實施例中，還可以在芯體23的周向上均勻設(shè)置多個驅(qū)動器30。這樣能夠在周向方向上均勻地對芯體23施加作用力，不但增大的芯體23的驅(qū)動力，而且使得芯體23的每個驅(qū)動器30的使用壽命更長。
[0036]如圖3和4所示，滑套開關(guān)工具管柱10上的鎖塊工具13和14構(gòu)造為能夠在液壓力下凸出連續(xù)油管11的表面，而在連續(xù)油管11內(nèi)卸壓后縮回到連續(xù)油管11的內(nèi)部。在一個實施例中，鎖塊工具13和14上均設(shè)置有彈簧15和16以及其他相適應(yīng)的機械結(jié)構(gòu)(未示出)，如圖3和4所示。為了便于使用滑套開關(guān)工具管柱10對滑套39進行打開和關(guān)閉操作，用于關(guān)閉操作的鎖塊工具13和用于打開操作的鎖塊工具14均構(gòu)造有直角臺肩，并且鎖塊工具13的直角臺肩的直面17朝向下游，而鎖塊工具14的直角臺肩的直面18朝向上游。鎖塊工具13和14的直面可使得滑套開關(guān)工具管柱10能夠與滑套39可靠地接合，在操作中滑套開關(guān)工具管柱10不會容易地與滑套39脫開。以上技術(shù)均是本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解地，為了簡單起見，這里不再贅述。
[0037]下面將根據(jù)圖5到7來描述使用上文所述的滑套開關(guān)工具管柱10的方法。首先，將滑套開關(guān)管柱10下入井內(nèi)(未示出)到適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｔ谙氯牖组_關(guān)管柱10前，首先需要固井結(jié)束。接著，向連續(xù)油管11內(nèi)充入流體。在一個實施例中，該流體為完井液。為了保證在清潔套管內(nèi)部時，鎖塊工具13和14不凸出以避免造成滑套開關(guān)管柱10的運動卡阻，將驅(qū)動清潔裝置20所需要的流體流量設(shè)置為小于使鎖塊工具13和14凸出所需要的流體流量。在一個實施例中，首先將連續(xù)油管11內(nèi)流體的流量設(shè)置為0.5m3/分鐘。在該流體流量下，渦輪件22會轉(zhuǎn)動起來，并帶動清潔器21轉(zhuǎn)動。在離心力的作用下，刷子24會凸出連續(xù)油管11的表面并與滑套39的內(nèi)壁接觸，并對滑套39的內(nèi)壁進行清潔，如圖5所示。在清潔結(jié)束之后，將連續(xù)油管11內(nèi)流體的流量設(shè)置為1.0m3/分鐘，由于在連續(xù)油管11下游末端設(shè)置的節(jié)流裝置(未示出)而在渦輪件22處產(chǎn)生4-6MPa的節(jié)流壓差。在這種壓差的作用下，鎖塊工具13和14會凸出連續(xù)油管11的表面，并且鎖塊工具13或14會與滑套39接合，如圖6和7所示。接著，拖動連續(xù)油管11以打開或關(guān)閉滑套39。當(dāng)需要取出滑套開關(guān)管柱10時，將連續(xù)油管11內(nèi)卸壓，清潔器21和鎖塊工具13和14縮回到連續(xù)油管11的內(nèi)部，然后即可取出滑套開關(guān)管柱10。
[0038]雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種滑套開關(guān)管柱,包括， 連續(xù)油管，在所述連續(xù)油管上布置有一對能凸出所述連續(xù)油管表面而分別用于打開和關(guān)閉滑套的鎖塊工具，在所述連續(xù)油管內(nèi)部，所述鎖塊工具的下游設(shè)置有清潔裝置， 所述清潔裝置包括由液體流動驅(qū)動的驅(qū)動器和在所述驅(qū)動器的作用下能凸出所述連續(xù)油管表面的清潔器， 其中，在初始狀態(tài)中，所述鎖塊工具縮在所述連續(xù)油管內(nèi)部，所述清潔器縮在所述連續(xù)油管內(nèi)部；當(dāng)向所述連續(xù)油管內(nèi)充入液體并加壓后，在所述驅(qū)動器作用下，所述清潔器會凸出所述連續(xù)油管表面并轉(zhuǎn)動以清潔所述滑套內(nèi)部，所述鎖塊工具會凸出所述連續(xù)油管表面以與滑套接合；當(dāng)將連續(xù)油管內(nèi)部卸壓后，所述清潔器縮回到所述連續(xù)油管內(nèi)部，所述鎖塊工具縮回到所述連續(xù)油管內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑套開關(guān)工具，其特征在于，所述驅(qū)動器包括固定連接于所述連續(xù)油管下游端的驅(qū)動器主體，在所述驅(qū)動器主體內(nèi)設(shè)置有用于驅(qū)動所述清潔器的渦輪組件和液體流道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑套開關(guān)工具，其特征在于，所述清潔器包括芯體和設(shè)置在所述芯體周向表面上的刷子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滑套開關(guān)工具，其特征在于，所述刷子通過彈性件與所述芯體相連，在初始狀態(tài)中，所述彈性件處于自由狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的滑套開關(guān)工具，其特征在于，所述渦輪件的轉(zhuǎn)子與所述芯體的外表面嚙合以驅(qū)動所述清潔器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3到5中任一項所述的滑套開關(guān)工具，其特征在于，在所述芯體的周向上均勻設(shè)置有多個驅(qū)動器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的滑套開關(guān)工具，其特征在于，所述鎖塊工具均包括一個能與滑套接合的直角臺肩。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滑套開關(guān)工具，其特征在于，所述用于關(guān)閉滑套的鎖塊工具設(shè)置在所述用于打開滑套的鎖塊工具的上游，其中，所述用于關(guān)閉滑套的鎖塊工具的直角臺肩的直面朝向下游，所述用于打開滑套的鎖塊工具的直角臺肩的直面朝向上游。
9.一種使用權(quán)利要求1到8中任一項所述的滑套開關(guān)管柱的方法，包括， 步驟一:將所述滑套開關(guān)管柱下入井內(nèi)到適當(dāng)位置； 步驟二:向所述連續(xù)油管內(nèi)充入流體，所述清潔裝置的清潔器凸出所述連續(xù)油管表面并由所述驅(qū)動器驅(qū)動以清潔滑套內(nèi)部； 步驟三:所述鎖塊工具凸出所述連續(xù)油管表面以與滑套接合； 步驟四:移動所述連續(xù)油管以打開或關(guān)閉滑套； 步驟五:所述連續(xù)油管內(nèi)卸壓，所述清潔器和鎖塊工具縮回到所述連續(xù)油管內(nèi)部，取出所述滑套開關(guān)管柱。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述滑套開關(guān)管柱內(nèi)流體的流量小于在所述步驟三中，所述滑套開關(guān)管柱內(nèi)流體的流量。
【文檔編號】E21B37/00GK104165047SQ201310185698
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月17日
【發(fā)明者】郭朝輝, 魏遼, 馬蘭榮, 朱玉杰, 高原 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院