一種變徑機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于油氣田儲(chǔ)層改造設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種變徑機(jī)構(gòu)。通過具有變徑區(qū)的滑套、滑套中心管、軌跡管配合，可實(shí)現(xiàn)滑套中心管的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，滑套中心管往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)由軌跡板上軌跡槽確定。該變徑機(jī)構(gòu)用于壓裂施工的套管滑套中，通過設(shè)計(jì)軌跡管的軌跡槽及銷釘在軌跡管中的位置，設(shè)置每一級滑套開關(guān)可以通過的鋼球數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)滑套開關(guān)的逐級開啟。
【專利說明】一種變徑機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及油氣田儲(chǔ)層改造設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種變徑機(jī)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]小井眼套管滑套完井工藝具有建井成本低、周期短、壓裂規(guī)模大等諸多優(yōu)點(diǎn)可能會(huì)成為國內(nèi)超低滲透油田氣井油如氣井直井、定向井的主要完井方式。
[0003]目前適用于小井眼的套管滑套主要有級數(shù)有限的投球式套管閥和投飛鏢式的“無限”級套管閥。投飛鏢式的“無限”級套管滑套具有級數(shù)多的優(yōu)點(diǎn)，但是這種套管滑套結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工具成本高，開啟成功率底。斯倫貝謝和安東石油飛鏢式無限級套管滑套目前還不具備規(guī)模使用條件。
[0004]投球式開啟的套管閥具有開啟成功率高、工具成本低等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。已使用的套管滑套為變徑投球，即投不同規(guī)格的球自下而上逐級開啟多級滑套，多級滑套的內(nèi)徑需要逐級增大。但是，目前套管滑套完井主要使用3.5英寸套管，受內(nèi)外徑尺寸限制較大，此種套管閥受管柱內(nèi)通徑的限制，在滿足固井條件下目前針對3.5寸的套管只能做到2級，實(shí)現(xiàn)3層壓裂施工，很難適應(yīng)多層系的開發(fā)。但是，氣田氣層的分布呈多層系分布，此種套管滑套不能滿足工程的需要，需要向更多級數(shù)突破。
[0005]套管閥技術(shù)的落后一定程度上阻礙了油氣資源更好的開采。因此，有必要設(shè)計(jì)開發(fā)投球式多層系套管滑套和機(jī)械式“無限”級套管滑套的開發(fā)。其技術(shù)難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)通過投一個(gè)規(guī)格的球?qū)崿F(xiàn)逐級開啟級滑套。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決目前套管滑套完井使用的3.5英寸套管，受內(nèi)外徑尺寸限制較大，對于變徑投球的套管滑套，最多只能接兩級改造3層，很難適應(yīng)多層系的開發(fā)的技術(shù)問題，本實(shí)用新型針對小直徑井眼的套管滑套設(shè)計(jì)了一種具有變徑區(qū)的滑套、軌跡板及變徑機(jī)構(gòu)。
[0007]本實(shí)用新型的目的之一是提供一種具有變徑區(qū)的滑套及滑套中心管，球座在該滑套的變徑區(qū)可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)徑。
[0008]本實(shí)用新型的目的之二是提供一種軌跡管，該軌跡板可導(dǎo)向沿其軌跡槽運(yùn)動(dòng)的部件單向內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
[0009]本實(shí)用新型的目的之三是提供一種變徑機(jī)構(gòu)，通過變徑區(qū)的滑套與軌跡管配合，可實(shí)現(xiàn)滑套的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。包含該變徑機(jī)構(gòu)的多級滑套開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)從井口依次投放多個(gè)一種規(guī)格的球，實(shí)現(xiàn)自下而上逐級開啟多個(gè)井下滑套開關(guān)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自下而上分層逐層壓裂施工。
[0010]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種變徑機(jī)構(gòu)，包括套管，所述套管內(nèi)套裝有具有變徑區(qū)滑套，所述滑套內(nèi)還套設(shè)有滑套中心管，所述滑套中心管上設(shè)置有一沿管壁徑向延伸的限位銷釘；滑套中心管上端置于滑套的變徑區(qū)內(nèi)；
[0011]所述滑套下端還套設(shè)有滑套座，滑套中心管的下端末端置于滑套座內(nèi)，滑套下端與滑套中心管之間形成空腔；
[0012]所述空腔內(nèi)套設(shè)有軌跡管，所述軌跡管的管體上開設(shè)有繞管體周向曲折延伸的軌跡槽，限位銷釘?shù)淖杂啥酥糜谲壽E管的軌跡槽內(nèi)；
[0013]所述滑套中心管與軌跡管管壁之間沿軸向放置有彈簧。
[0014]一種具有變徑區(qū)的滑套，包括滑套本體，該滑套本體的進(jìn)入端端口內(nèi)設(shè)置有環(huán)形凸出部；
[0015]該凸出部沿滑套本體的軸向向內(nèi)延伸的末端、為向滑套本體徑向外凹陷的環(huán)形擴(kuò)徑區(qū)，該環(huán)形擴(kuò)徑區(qū)的內(nèi)表面為弧形凹面或弧形球面。
[0016]一種滑套中心管，所述滑套中心管管壁外壁上設(shè)置有一凸塊，該凸塊外側(cè)面上設(shè)置有一沿管壁徑向延伸的限位銷釘。
[0017]一種軌跡管，包括管體，其特征在于:所述管體上開設(shè)有繞管體周向曲折延伸的軌跡槽，所述軌跡槽包括多個(gè)平行于管體軸向的上下交錯(cuò)的軸向軌跡段，相鄰的軸向軌跡段通過第一斜向軌跡段連通；
[0018]相鄰的第一斜向軌跡段的內(nèi)側(cè)邊相接從而構(gòu)成“V”字形軌跡槽段，且各第一斜向軌跡段與管體軸線的夾角相等；
[0019]所述多個(gè)軸向軌跡段包括起始軸向軌跡段、末尾軸向軌跡段和置于該起始軸向軌跡段、末尾軸向軌跡段之間的多個(gè)中間軸向軌跡段；
[0020]起始軸向軌跡段沿管體軸向直線延伸，且其兩側(cè)邊平行，兩側(cè)邊朝向軌跡管端部一側(cè)通過外圓弧段連接；中間軸向軌跡段及末尾軸向軌段包括與第一斜向軌跡段的側(cè)邊平行對接的斜邊和與管體軸向平行的直邊，且該直邊臨近末尾軸向軌跡段一側(cè)，直邊與斜邊連接部通過外圓弧段連接；所述末尾軸向軌段的直邊與相鄰第一斜向軌跡段的外側(cè)邊連接部通過外圓弧段連接；
[0021]相鄰的第一斜向軌跡段的內(nèi)側(cè)邊的連接部通過內(nèi)圓弧段連接，所述內(nèi)圓弧段的中線與各軸向軌跡段的中線不共線且偏向起始軸向軌跡段。
[0022]一種軌跡管中，進(jìn)一步，所述末尾軸向軌跡段的直邊與第二斜向軌跡段的外側(cè)邊平行相接，第二斜向軌跡段的內(nèi)側(cè)邊側(cè)邊與相鄰第一斜向軌跡段的外側(cè)邊相接，且第二斜向軌跡段長度小于第一斜向軌跡段。
[0023]一種變徑機(jī)構(gòu)中，進(jìn)一步，所述變徑機(jī)構(gòu)的變徑次數(shù)由軌跡管的軌跡槽的極限點(diǎn)個(gè)數(shù)確定。
[0024]進(jìn)一步，所述滑套的環(huán)形凸出部內(nèi)還套設(shè)有變徑球座，所述變徑球座位于滑套環(huán)形凸出部上端端部。
[0025]所述變徑球座為“C”環(huán)球座。
[0026]或所述變徑球座為分瓣卡瓦球座。
[0027]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型的一種變徑機(jī)構(gòu)，通過具有變徑區(qū)的滑套、滑套中心管與軌跡管上的軌跡槽配合，可實(shí)現(xiàn)滑套中心管的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，滑套中心管往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)由軌跡板上軌跡槽確定。此變徑機(jī)構(gòu)用于壓裂施工的投球式套管閥中，可以實(shí)現(xiàn)通過從井口依次投放多個(gè)一種規(guī)格的球，實(shí)現(xiàn)自下而上逐級開啟多個(gè)井下滑套開關(guān)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自下而上分層逐層壓裂施工，提高施工效率。球通過的次數(shù)可以預(yù)設(shè)，同一管柱中自下而上的滑套開關(guān)的遇球通過次數(shù)分別為0、1、2、3…次，當(dāng)滑套開關(guān)遇球通過次數(shù)為0時(shí)，即可開啟滑套開關(guān)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明，但它們不對本實(shí)用新型構(gòu)成限定。
[0029]圖1為具有變徑區(qū)的滑套結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為滑套中心管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖3為軌跡管軸側(cè)面展開局部圖。
[0032]圖4為軌跡管另一種實(shí)施方式的軸側(cè)面展開局部圖。
[0033]圖5為變徑機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖6為變徑機(jī)構(gòu)用于套管閥中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖7為鋼球通過縮徑區(qū)的示意圖。
[0036]圖8為鋼球通過擴(kuò)徑區(qū)的示意圖。
[0037]圖9為多級滑套結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖10為第三級滑套軌跡管軸側(cè)面展開局部圖。
[0039]圖11為第二級滑套軌跡管軸側(cè)面展開局部圖。
[0040]圖12為第一級滑套軌跡管軸側(cè)面展開局部圖。
[0041]圖中:1、上接頭；2、套管；3、變徑球座；4、滑套5、滑套中心管；6、滑套剪釘；7、限位銷釘；8、軌跡管；9、彈黃；10、滑套座；11、中心管到釘；12、下接頭；13、鋼球；14縮徑區(qū)；15擴(kuò)徑區(qū)；16軸向軌跡段；17、斜向軌跡段；18、起始軸向軌跡段；19、中間軸向軌跡段；20、末尾軸向軌跡段；21、外圓弧段；22、斜邊；23、直邊；24、內(nèi)圓弧段；25、第二斜向軌跡段；26、內(nèi)側(cè)邊；27、外側(cè)邊。

【具體實(shí)施方式】
[0042]實(shí)施例方式中所述的上、下，向井口方向?yàn)樯?、向井底方向?yàn)橄?，所述前端，靠近上端方向?yàn)榍?，所述末端為下端末，除軌跡管8外,所述內(nèi)、外,沿套管徑向向管壁方向?yàn)橥?，沿套管徑向向管壁相反方向?yàn)閮?nèi)。
[0043]為實(shí)現(xiàn)壓裂施工中，投球式套管閥可以投同一規(guī)格的球?qū)崿F(xiàn)自下而上逐級開啟多個(gè)井下滑套開關(guān)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自下而上分層逐層壓裂施工，提供了一種用于套管閥中的一種變徑機(jī)構(gòu)。分別由實(shí)施例1至5進(jìn)行具體說明。
[0044]實(shí)施例1
[0045]一種變徑機(jī)構(gòu)，包括套管，所述套管2內(nèi)套裝有具有變徑區(qū)滑套4，所述滑套4內(nèi)還套設(shè)有滑套中心管5，所述滑套中心管5上設(shè)置有一沿管壁徑向延伸的限位銷釘7 ;滑套中心管5上端置于滑套4的變徑區(qū)內(nèi)；
[0046]所述滑套4下端還套設(shè)有滑套座10，滑套中心管5的下端末端置于滑套座10內(nèi)，滑套4下端與滑套中心管5之間形成空腔；
[0047]所述空腔內(nèi)套設(shè)有軌跡管8，所述軌跡管8的管體上開設(shè)有繞管體周向曲折延伸的軌跡槽，限位銷釘7的自由端置于軌跡管8的軌跡槽內(nèi)；
[0048]所述滑套中心管5與軌跡管8管壁之間沿軸向放置有彈簧9。
[0049]其一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。
[0050]實(shí)施例2
[0051]作為實(shí)施例1的一種優(yōu)選方案，一種變徑機(jī)構(gòu)中的具有變徑區(qū)的滑套4，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。包括滑套4本體，該滑套4本體的朝向進(jìn)入端端口內(nèi)設(shè)置有環(huán)形凸出部；
[0052]該凸出部沿滑套4本體的軸向向內(nèi)延伸的末端、為向滑套4本體徑向外凹陷的環(huán)形擴(kuò)徑區(qū)15，該環(huán)形擴(kuò)徑區(qū)15的內(nèi)表面為弧形凹面或弧形球面。
[0053]所述滑套4的環(huán)形凸出部為變徑區(qū)，變徑區(qū)前端為環(huán)形縮徑區(qū)14，末端為環(huán)形擴(kuò)徑區(qū)15，縮徑區(qū)14直徑小于擴(kuò)徑區(qū)15直徑。本實(shí)施例中，鋼球13的直徑大于滑套4縮徑區(qū)14的直徑且小于滑套4擴(kuò)徑區(qū)15的直徑。
[0054]實(shí)施例3
[0055]作為實(shí)施例1的一種優(yōu)選方案，一種變徑機(jī)構(gòu)中的滑套中心管5，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，所述滑套中心管5包括管壁，所述管壁外壁上設(shè)置有一凸塊，該凸塊外側(cè)面上設(shè)置有一沿管壁徑向延伸的限位銷7。
[0056]本實(shí)施例的滑套中心管5可套設(shè)于實(shí)施例1的具有變徑區(qū)的滑套4內(nèi)，且可在具有變徑區(qū)的滑套4本體內(nèi)沿軸向上下移動(dòng)。
[0057]實(shí)施例4
[0058]作為實(shí)施例1的一種優(yōu)選方案，一種變徑機(jī)構(gòu)中的軌跡管8，包括管體，所述管體上開設(shè)有繞管體周向曲折延伸的軌跡槽，所述軌跡槽包括多個(gè)平行于管體軸向的上下交錯(cuò)的軸向軌跡段16，相鄰的軸向軌跡段通過第一斜向軌跡段17連通；
[0059]相鄰的第一斜向軌跡段17的內(nèi)側(cè)邊26相接從而構(gòu)成“V”字形軌跡槽段，且各第一斜向軌跡段17與管體軸線的夾角相等；
[0060]所述多個(gè)軸向軌跡段16包括起始軸向軌跡段18、末尾軸向軌跡段20和置于該起始軸向軌跡段18、末尾軸向軌跡段20之間的多個(gè)中間軸向軌跡段19 ；
[0061]起始軸向軌跡段18沿管體軸向直線延伸，且其兩側(cè)邊平行，兩側(cè)邊朝向軌跡管8端部一側(cè)通過外圓弧段21連接；中間軸向軌跡段19及末尾軸向軌段20包括與第一斜向軌跡段17的側(cè)邊平行對接的斜邊22和與管體軸向平行的直邊23，且該直邊23臨近末尾軸向軌跡段20 —側(cè)，直邊23與斜邊22連接部通過外圓弧段21連接；所述末尾軸向軌段20的直邊23與相鄰第一斜向軌跡段17的外側(cè)邊27連接部通過外圓弧段21連接；
[0062]相鄰的第一斜向軌跡段17的內(nèi)側(cè)邊26的連接部通過內(nèi)圓弧段24連接，所述內(nèi)圓弧段24的中線與各軸向軌跡段16的中線不共線且偏向起始軸向軌跡段18。
[0063]軌跡管8的部分軸側(cè)面展開圖如圖3所示。
[0064]作為另一種優(yōu)選，本實(shí)施例的軌跡管8的軌跡槽的末尾軸向軌跡段還可以為，所述末尾軸向軌跡段20的直邊23與第二斜向軌跡段25的外側(cè)邊27平行相接，第二斜向軌跡段25的內(nèi)側(cè)邊26與相鄰第一斜向軌跡段17的外側(cè)邊27相接，且第二斜向軌跡段25長度小于第一斜向軌跡段17，本優(yōu)選方案的軌跡管8的部分軸側(cè)面展開圖如圖4所示。
[0065]本實(shí)施例的軌跡管8的軌跡槽，可約束實(shí)施例2的置于滑套中心管5的凸塊內(nèi)的限位銷7沿滑套4的軸向做單向運(yùn)動(dòng)。
[0066]實(shí)施例5
[0067]本實(shí)施例在實(shí)施例1?4的基礎(chǔ)上，作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，提供了一種包含上述具有變徑區(qū)的滑套、滑套中心管、軌跡管的變徑機(jī)構(gòu)，包括套管2，所述套管2內(nèi)套裝有具有變徑區(qū)滑套4，所述滑套4本體的朝向進(jìn)入端端口內(nèi)設(shè)置有環(huán)形凸出部；該凸出部沿滑套本體4的軸向向內(nèi)延伸的末端、為向滑套本體4徑向外凹陷的環(huán)形擴(kuò)徑區(qū)15，該環(huán)形擴(kuò)徑區(qū)15的內(nèi)表面為弧形凹面或弧形球面；
[0068]所述滑套4內(nèi)還套設(shè)有滑套中心管5，所述滑套中心管5的管壁外壁上設(shè)置有一凸塊，該凸塊外側(cè)面上設(shè)置有一沿管壁徑向延伸的限位銷7 ;滑套中心管5上端置于滑套4的環(huán)形凸出部內(nèi)，其凸塊緊鄰滑套4環(huán)形凸出部下端面；
[0069]所述滑套4下端還套設(shè)有滑套座10，滑套中心管5的下端末端置于滑套座10內(nèi)，滑套4下端與滑套中心管5之間形成空腔；
[0070]所述空腔內(nèi)套設(shè)有軌跡管8，所述軌跡管8的管體上開設(shè)有繞管體周向曲折延伸的軌跡槽，限位銷7的自由端置于軌跡管8的軌跡槽內(nèi)；
[0071]所述軌跡槽包括多個(gè)平行于管體軸向的上下交錯(cuò)的軸向軌跡段16，相鄰的軸向軌跡段通過第一斜向軌跡段17連通；
[0072]相鄰的第一斜向軌跡段17的內(nèi)側(cè)邊26相接從而構(gòu)成“V”字形軌跡槽段，且各第一斜向軌跡段17與管體軸線的夾角相等；
[0073]所述多個(gè)軸向軌跡段16包括起始軸向軌跡段18、末尾軸向軌跡段20和置于該起始軸向軌跡段18、末尾軸向軌跡段20之間的多個(gè)中間軸向軌跡段19 ；
[0074]起始軸向軌跡段18沿管體軸向直線延伸，且其兩側(cè)邊平行，兩側(cè)邊朝向軌跡管8端部一側(cè)通過外圓弧段21連接；中間軸向軌跡段19及末尾軸向軌段20包括與第一斜向軌跡段17的側(cè)邊平行對接的斜邊22和與管體軸向平行的直邊23，且該直邊23臨近末尾軸向軌跡段20 —側(cè)，直邊23與斜邊22連接部通過外圓弧段21連接；所述末尾軸向軌段20的直邊23與相鄰第一斜向軌跡段17的外側(cè)邊27連接部通過外圓弧段21連接；
[0075]相鄰的第一斜向軌跡段17的內(nèi)側(cè)邊26的連接部通過內(nèi)圓弧段24連接，所述內(nèi)圓弧段24的中線與各軸向軌跡段16的中線不共線且偏向起始軸向軌跡段18。
[0076]所述滑套中心管5與軌跡管8管壁之間沿軸向放置有彈簧9。
[0077]其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，其軌跡管8的部分軸側(cè)面展開圖如圖3所示。
[0078]作為另一種優(yōu)選，本實(shí)施例中軌跡管8的的軌跡槽的末尾軸向軌跡段還可以為，所述末尾軸向軌跡段20的直邊23與第二斜向軌跡段25的外側(cè)邊27平行相接，第二斜向軌跡段25的內(nèi)側(cè)邊26與相鄰第一斜向軌跡段17的外側(cè)邊27相接，且第二斜向軌跡段25長度小于第一斜向軌跡段17，其軌跡管8的部分軸側(cè)面展開圖如圖4所示。
[0079]本實(shí)施例中的變徑機(jī)構(gòu)，限位銷釘7約束于軌跡管8的軌跡槽中，在施加先向下再向上的力時(shí)，限位銷釘7沿軸向單向運(yùn)動(dòng)，軌跡管8同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。通過具有變徑區(qū)的滑套
4、滑套中心管5與軌跡管8上的軌跡槽配合，可實(shí)現(xiàn)滑套中心管5的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述變徑機(jī)構(gòu)的變徑次數(shù)由軌跡管8的軌跡槽的極限點(diǎn)個(gè)數(shù)確定，即滑套中心管5往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)由軌跡板上軌跡槽確定。
[0080]實(shí)施例6
[0081]本實(shí)施例在實(shí)施例5的變徑機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，所述滑套4的環(huán)形凸出部內(nèi)還套設(shè)有變徑球座3，所述變徑球座3位于滑套4環(huán)形凸出部上端端部。
[0082]本實(shí)施例中，所述變徑球座3為“C”環(huán)球座或分瓣卡瓦球座。
[0083]本實(shí)施例的變徑機(jī)構(gòu)的變徑球座3位于滑套4的縮徑區(qū)14內(nèi)，當(dāng)變徑球座3運(yùn)動(dòng)到滑套4的擴(kuò)徑區(qū)15內(nèi)時(shí)，變徑球座3在擴(kuò)徑區(qū)內(nèi)擴(kuò)張實(shí)現(xiàn)變徑。
[0084]實(shí)施例7
[0085]實(shí)施例1、5或6中的變徑機(jī)構(gòu)用于套管滑套時(shí)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。包括上接頭1，上接頭1下端連接有套管2，所述套管2下端連接有下接頭12，所述套管2上端管壁上開設(shè)有出液孔，還包括變徑球座及其控制機(jī)構(gòu)，所述變徑球座緊鄰上接頭1下端面且套設(shè)在滑套4內(nèi)；所述控制機(jī)構(gòu)包括滑套4，滑套中心管5、剪釘6、限位銷釘7、軌跡管8及彈黃9 ；
[0086]所述滑套4緊鄰上接頭1下端且套裝在套管2內(nèi)，滑套4與套管2之間穿設(shè)有第一剪釘6，所述第一剪釘6位于套管2的出液孔下端；所述滑套4所述滑套4本體的朝向進(jìn)入端端口內(nèi)設(shè)置有環(huán)形凸出部；該凸出部沿滑套本體4的軸向向內(nèi)延伸的末端、為向滑套本體4徑向外凹陷的環(huán)形擴(kuò)徑區(qū)15，該環(huán)形擴(kuò)徑區(qū)15的內(nèi)表面為弧形凹面或弧形球面；
[0087]所述滑套4內(nèi)還套設(shè)有滑套中心管5，所述滑套中心管5的管壁外壁上設(shè)置有一凸塊，該凸塊外側(cè)面上設(shè)置有一沿管壁徑向延伸的限位銷7 ;滑套中心管5上端置于滑套4的環(huán)形凸出部內(nèi)，其凸塊緊鄰滑套4環(huán)形凸出部下端面；
[0088]所述滑套4下端還套設(shè)有滑套座10，滑套中心管5的下端末端置于滑套座10內(nèi)，滑套4下端與滑套中心管5之間形成空腔；
[0089]所述空腔內(nèi)還套設(shè)有軌跡管8，所述軌跡管8的管體上開設(shè)有繞管體周向曲折延伸的軌跡槽，限位銷7的自由端置于軌跡管8的軌跡槽內(nèi)；
[0090]所述軌跡槽包括多個(gè)平行于管體軸向的上下交錯(cuò)的軸向軌跡段16，相鄰的軸向軌跡段通過第一斜向軌跡段17連通；
[0091]相鄰的第一斜向軌跡段17的內(nèi)側(cè)邊26相接從而構(gòu)成“V”字形軌跡槽段，且各第一斜向軌跡段17與管體軸線的夾角相等；
[0092]所述多個(gè)軸向軌跡段16包括起始軸向軌跡段18、末尾軸向軌跡段20和置于該起始軸向軌跡段18、末尾軸向軌跡段20之間的多個(gè)中間軸向軌跡段19 ；
[0093]起始軸向軌跡段18沿管體軸向直線延伸，且其兩側(cè)邊平行，兩側(cè)邊朝向軌跡管8端部一側(cè)通過外圓弧段21連接；中間軸向軌跡段19及末尾軸向軌段20包括與第一斜向軌跡段17的側(cè)邊平行對接的斜邊22和與管體軸向平行的直邊23，且該直邊23臨近末尾軸向軌跡段20 —側(cè)，直邊23與斜邊22連接部通過外圓弧段21連接；所述末尾軸向軌段20的直邊23與相鄰第一斜向軌跡段17的外側(cè)邊27連接部通過外圓弧段21連接；
[0094]相鄰的第一斜向軌跡段17的內(nèi)側(cè)邊26的連接部通過內(nèi)圓弧段24連接，所述內(nèi)圓弧段24的中線與各軸向軌跡段16的中線不共線且偏向起始軸向軌跡段18。所述軌跡槽包括多個(gè)平行于管體軸向的上下交錯(cuò)的軸向軌跡段，相鄰的軸向軌跡段通過第一斜向軌跡段連通；相鄰的第一斜向軌跡段的內(nèi)側(cè)邊相接從而構(gòu)成“V”字形軌跡槽段，且各第一斜向軌跡段與管體軸線的夾角相等。
[0095]所述滑套中心管5與軌跡管8管壁之間沿軸向放置有彈簧9。
[0096]所述滑套座10末端與滑套中心管5末端還穿設(shè)有第二剪釘11。
[0097]第二剪釘11用于防治在無球狀態(tài)下滑套向下滑動(dòng)。
[0098]本實(shí)施例針對小直徑井眼的套管滑套，將實(shí)施例1、5或6的變徑機(jī)構(gòu)應(yīng)用于套管滑套中，設(shè)計(jì)了一種“一球多開”式滑套開關(guān)，此滑套開關(guān)內(nèi)部設(shè)計(jì)有“遇球通過”機(jī)構(gòu)，遇球通過的次數(shù)可以預(yù)設(shè)，同一管柱中自下而上的滑套開關(guān)的遇球通過次數(shù)分別為0、1、2、3...次，當(dāng)滑套開關(guān)遇球通過次數(shù)為O時(shí)，即可開啟滑套開關(guān)。此滑套開關(guān)通過從井口依次投放多個(gè)一種規(guī)格的球，實(shí)現(xiàn)自下而上逐級開啟多個(gè)井下滑套開關(guān)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自下而上分層逐層壓裂施工。
[0099]實(shí)施例8
[0100]實(shí)施例7的滑套開關(guān)，其具體工作原理為:如圖7所示，鋼球13的直徑大于滑套4縮徑區(qū)14直徑且小于擴(kuò)徑區(qū)15直徑，變徑球座3套設(shè)于滑套4的縮徑區(qū)14內(nèi)，滑套4對變徑球座3施加徑向約束，使變徑球座3不能徑向擴(kuò)張，同時(shí)變徑球座3儲(chǔ)存有徑向擴(kuò)張的彈性勢能。當(dāng)鋼球13坐落在變徑球座3上，施加一定的壓力時(shí)，鋼球13、變徑球座3隨同滑套中心管5 —起下行至滑套4的內(nèi)徑擴(kuò)徑位置，即縮徑區(qū)14末端的的擴(kuò)徑區(qū)15，此段行程為鋼球13通過行程，標(biāo)記為Laa，即Laa為球座到滑套4的擴(kuò)徑區(qū)14的入口處的距離。如附圖8所示，變徑球座3失去了滑套4的徑向約束后，在自身的彈性勢能作用下徑向擴(kuò)張，變徑球座3內(nèi)徑變大使得鋼球13通過變徑球座3，此時(shí)鋼球13通過滑套開關(guān)進(jìn)入下面的工具串。當(dāng)鋼球13通過變徑球座3后，在彈簧9的作用下使得變徑球座3和滑套中心管5上行至初始位置，變徑球座3重新閉合恢復(fù)原來的內(nèi)徑。
[0101]實(shí)施例9
[0102]實(shí)施例7的滑套開關(guān)，該滑套開關(guān)設(shè)計(jì)有“遇球通過”控制機(jī)構(gòu)，下面結(jié)合附圖3、4及6進(jìn)行闡述。變徑球座3在滑套4中軸向移動(dòng)的距離由銷釘7在軌跡管8中軸向移動(dòng)距離而定。如附圖6所示，銷釘7穿過軌跡管8的軌跡槽，并固定于滑套中心管5的孔中，即銷釘7的一端放置于軌跡管8的軌跡槽中，軌跡槽如圖3、圖4所示，另一端固定于滑套中心管5的小孔中。銷釘7隨著滑套中心管5的軸向移動(dòng)而移動(dòng)，銷釘7在軌跡管8的軌跡槽中移動(dòng)，軌跡管8可以軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。滑套開關(guān)可通過的鋼球數(shù)由軌跡管8的軌跡槽的極限點(diǎn)個(gè)數(shù)確定，具體數(shù)目根據(jù)需要壓裂的級數(shù)而定，同時(shí)軌跡管8極限點(diǎn)的個(gè)數(shù)受套管2外徑的限制。
[0103]本實(shí)施例中，以一球開啟三級滑套為例，所示軌跡槽中分布有A、B、C、D、E、F等多個(gè)極限點(diǎn)。假設(shè)銷釘7的初始位置在軌跡槽的C點(diǎn)，如圖11所示，鋼球13坐落在變徑3上，在壓力的作用下，變徑球座3帶動(dòng)滑套中心管5向下移動(dòng)，滑套中心管5帶動(dòng)銷釘7在軌跡槽中移動(dòng)，由C點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn)。此時(shí)從上接頭I處看，軌跡管8為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。由銷釘7由C-D點(diǎn)產(chǎn)生軸向行程LI，并且Ll=LMa(LMa為變徑球座3到滑套4的擴(kuò)徑區(qū)15的入口處的距離)，如圖3所示。即銷釘7從C — D點(diǎn)，變徑球座3進(jìn)入滑套4的擴(kuò)徑區(qū)15擴(kuò)徑，可以使球通過滑套開關(guān)。
[0104]當(dāng)鋼球13通過滑套開關(guān)后，在彈簧9的彈性勢能作用下，彈簧9推動(dòng)滑套中心管
5、變徑球座3和銷釘7復(fù)位，銷釘7在復(fù)位的時(shí)候由D — E點(diǎn)。此時(shí)從上接頭I處看，軌跡管8為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)銷釘7在E點(diǎn)時(shí)，由E —F點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生軸向行程L2。由于L2〈Laa，此時(shí)變徑球座3無法到達(dá)滑套4的擴(kuò)徑區(qū)15，不能徑向擴(kuò)張，鋼球13不能通過滑套開關(guān)。
[0105]實(shí)施例10
[0106]實(shí)施例7的滑套開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)投多個(gè)同一規(guī)格的鋼球13自下而上逐級開啟多個(gè)同一規(guī)格的滑套開關(guān)(同一規(guī)格的滑套開關(guān)是指球座的幾何尺寸一樣)。在實(shí)施例Γ9的基礎(chǔ)上，結(jié)合套管滑套實(shí)例加以闡述，以一個(gè)規(guī)格的球開啟3個(gè)同一規(guī)格的滑套開關(guān)為例進(jìn)行闡述，管路逐級開啟時(shí)銷釘7在軌跡管8中移動(dòng)的示意圖如圖10、11、12所示。
[0107]在井下管柱中，同一規(guī)格的滑套開關(guān)自下而上分別標(biāo)記為I級、II級和III級，如圖9所示。將井下I級、II級和III級滑套開關(guān)的銷釘7的初始位置設(shè)置在E、C、A點(diǎn)，如圖10、11、12所示。
[0108]當(dāng)從井口投第一個(gè)鋼球14時(shí):鋼球14首先到達(dá)III級滑套開關(guān)的變徑3球座上，力口壓鋼球13通過III級滑套開關(guān)，同時(shí)III級滑套開關(guān)的銷釘7由A — B — C點(diǎn)；鋼球13然后達(dá)到II級滑套開關(guān)的變徑球座3，加壓鋼球13通過II級滑套開關(guān)，同時(shí)II級滑套開關(guān)的銷釘7由C — D — E ;鋼球13下落至I級滑套開關(guān)的變徑球座上，加壓時(shí)銷釘只能由E — F，由于銷釘?shù)妮S向行程小于鋼球13所需的通過行程，鋼球13不能通過I級滑套開關(guān)，繼續(xù)加壓，剪斷剪釘6，滑套4、滑套中心管5、銷釘7、軌跡管8、彈簧9、滑套座10—起下落封堵I級套管下端的出液孔，開啟套管2的出液孔，I級滑套開關(guān)開啟。
[0109]當(dāng)從井口投第二個(gè)鋼球13時(shí):鋼球13首先到達(dá)III級滑套開關(guān)的變徑球座3上，力口壓鋼球13通過III級滑套開關(guān)，同時(shí)III級滑套開關(guān)的銷釘7由C — D — E點(diǎn)；II鋼球13然后達(dá)到II級滑套開關(guān)的變徑球座3，加壓，銷釘只能由E — F，由于銷釘?shù)妮S向行程小于鋼球13所需的通過行程，鋼球13不能通過II級滑套開關(guān)，繼續(xù)加壓，剪斷剪釘6，滑套4、滑套中心管5、銷釘7、軌跡管8、彈簧9、滑套座10 —起下落封堵II級套管下端的出液孔，開啟套管2的出液孔，II級滑套開關(guān)開啟。
[0110]當(dāng)從井口投第3個(gè)鋼球13時(shí):鋼球13首先到達(dá)III級滑套開關(guān)的變徑球座3上，力口壓，銷釘只能由E — F，由于銷釘?shù)妮S向行程小于鋼球13所需的通過行程，鋼球13不能通過III級滑套開關(guān)，繼續(xù)加壓，剪斷剪釘6，滑套4、滑套中心管5、銷釘7、軌跡管8、彈簧9、滑套座10—起下落封堵III級套管下端的出液孔，開啟套管2的出液孔，III級滑套開關(guān)開啟；此時(shí)即可對該滑套開關(guān)對應(yīng)的層段進(jìn)行壓裂施工。
[0111]本實(shí)施例解決了目前套管滑套完井使用的3.5英寸套管，受內(nèi)外徑尺寸限制較大，對于變徑投球的套管滑套，最多只能接兩級改造3層，很難適應(yīng)多層系的開發(fā)的技術(shù)問題，通過從井口依次投放多個(gè)一種規(guī)格的球，實(shí)現(xiàn)自下而上逐級開啟多個(gè)井下滑套開關(guān)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自下而上分層逐層壓裂施工。
[0112]以上實(shí)施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬于本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
[0113]以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行另外詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種變徑機(jī)構(gòu)，包括套管(2)，其特征在于:所述套管(2)內(nèi)套裝有具有變徑區(qū)滑套(4)，所述滑套(4)內(nèi)還套設(shè)有滑套中心管(5)，所述滑套中心管(5)上設(shè)置有一沿管壁徑向延伸的限位銷釘(7);滑套中心管(5)上端置于滑套(4)的變徑區(qū)內(nèi)； 所述滑套(4)下端還套設(shè)有滑套座(10)，滑套中心管(5)的下端末端置于滑套座(10)內(nèi)，滑套(4)下端與滑套中心管(5)之間形成空腔； 所述空腔內(nèi)套設(shè)有軌跡管(8)，所述軌跡管(8)的管體上開設(shè)有繞管體周向曲折延伸的軌跡槽，限位銷釘(7)的自由端置于軌跡管(8)的軌跡槽內(nèi)； 所述滑套中心管(5)與軌跡管(8)管壁之間沿軸向放置有彈簧(9)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種變徑機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述具有變徑區(qū)的滑套(4)包括滑套(4)本體，所述滑套(4)本體的進(jìn)入端端口內(nèi)設(shè)置有環(huán)形凸出部；該凸出部沿滑套(4)本體的軸向向內(nèi)延伸的末端為向滑套(4)本體徑向外凹陷的環(huán)形擴(kuò)徑區(qū)(15)，該環(huán)形擴(kuò)徑區(qū)(15)的內(nèi)表面為弧形凹面或弧形球面。
3.如權(quán)利要求1所述的一種變徑機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述滑套中心管(5)的管壁外壁上設(shè)置有一凸塊，該凸塊外側(cè)面上設(shè)置有一沿管壁徑向延伸的限位銷釘(7)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種變徑機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述軌跡管(8)的管體上開設(shè)有繞管體周向曲折延伸的軌跡槽，所述軌跡槽包括多個(gè)平行于管體軸向的上下交錯(cuò)的軸向軌跡段(16 )，相鄰的軸向軌跡段通過第一斜向軌跡段(17 )連通； 相鄰的第一斜向軌跡段(17)的內(nèi)側(cè)邊(26)相接從而構(gòu)成“V”字形軌跡槽段，且各第一斜向軌跡段(17)與管體軸線的夾角相等； 所述多個(gè)軸向軌跡段(16)包括起始軸向軌跡段(18)、末尾軸向軌跡段(20)和置于該起始軸向軌跡段(18)、末尾軸向軌跡段(20 )之間的多個(gè)中間軸向軌跡段(19); 起始軸向軌跡段(18)沿管體軸向直線延伸，且其兩側(cè)邊平行，兩側(cè)邊朝向軌跡管(8)端部一側(cè)通過外圓弧段(21)連接；中間軸向軌跡段(19)及末尾軸向軌段(20)包括與第一斜向軌跡段(17)的側(cè)邊平行對接的斜邊(22)和與管體軸向平行的直邊(23)，且該直邊(23 )臨近末尾軸向軌跡段(20 ) 一側(cè)，直邊(23 )與斜邊(22 )連接部通過外圓弧段(21)連接；所述末尾軸向軌段(20)的直邊(23)與相鄰第一斜向軌跡段(17)的外側(cè)邊(27)連接部通過外圓弧段(21)連接； 相鄰的第一斜向軌跡段(17)的內(nèi)側(cè)邊(26)的連接部通過內(nèi)圓弧段(24)連接，所述內(nèi)圓弧段(24)的中線與各軸向軌跡段(16)的中線不共線且偏向起始軸向軌跡段(18)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種變徑機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述末尾軸向軌跡段(20)的直邊(23)與第二斜向軌跡段(25)的外側(cè)邊(27)平行相接，第二斜向軌跡段(25)的內(nèi)側(cè)邊(26)與相鄰第一斜向軌跡段(17)的外側(cè)邊(27)相接，且第二斜向軌跡段(25)長度小于第一斜向軌跡段(17)。
6.如權(quán)利要求1所述的變徑機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述滑套(4)的環(huán)形凸出部內(nèi)還套設(shè)有變徑球座(3 )，所述變徑球座(3 )位于滑套(4 )環(huán)形凸出部上端端部。
7.如權(quán)利要求6所述的變徑機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述變徑球座(3)為“C”環(huán)球座。
8.如權(quán)利要求6所述的變徑機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述變徑球座(3)為分瓣卡瓦球座。
【文檔編號】E21B34/14GK204082118SQ201420523122
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】隆世明, 蘇敏文, 鄧小強(qiáng), 寧治軍, 王偉, 張文, 李景彬, 李星星, 田文超, 韓玙, 宮娜娜, 段騰龍, 許祥見 申請人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術(shù)作業(yè)公司