本發(fā)明涉及石油勘探開發(fā)領(lǐng)域，更具體地涉及一種滑套開關(guān)工具。

背景技術(shù)：

在石油開采技術(shù)中，開關(guān)式滑套是油氣井分段壓裂完井、分層開采、防砂領(lǐng)域常用的井下工具。這種滑套需要使用相應(yīng)的開關(guān)工具實現(xiàn)打開和關(guān)閉，由此根據(jù)產(chǎn)層出液情況，對壓裂孔選擇性關(guān)閉，達到分層封堵測試、求產(chǎn)的目的，提高了壓裂工藝的實用性。特別地，對于水平井而言，例如出現(xiàn)產(chǎn)層出水，可以對出水層段所在的滑套或多個滑套實施關(guān)閉，減少底水對油氣生產(chǎn)的影響。因此，滑套開關(guān)工具是開關(guān)式滑套分段作業(yè)中的關(guān)鍵裝置。

在現(xiàn)有技術(shù)中，滑套開關(guān)工具可通常為機械式開關(guān)工具。機械式開關(guān)工具的鎖塊一直處于彈開狀態(tài)。在向管內(nèi)下入過程中，鎖塊會與套管內(nèi)壁接觸，在到達滑套位置后會彈入滑套的配合槽內(nèi)，由此來進行滑套開關(guān)作業(yè)。這種類型的機械式開關(guān)工具的下入阻力較大，影響了使用壽命。

由此，需要一種新的滑套開關(guān)工具。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種滑套開關(guān)工具。在使用本發(fā)明的滑套開關(guān)工具的過程中，通過控制液壓力，就能夠?qū)崿F(xiàn)將滑套開關(guān)工具的鎖塊的凸出和縮回。這樣，就避免了滑套開關(guān)工具在下入井內(nèi)時受阻，延長使用壽命。

根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具，包括：筒狀本體，筒狀本體內(nèi)能容納液壓流體，在筒狀本體的外表面上設(shè)置有徑向向外凸起的臺肩，以將筒狀本體分為上游部和下游部，在上游部內(nèi)安裝有鎖塊，鎖塊包括處于其下游區(qū)的引導(dǎo)斜面，在鎖塊與上游部之間設(shè)置有第一彈性件，套設(shè)在下游部的引導(dǎo)殼體，引導(dǎo)殼體包括處于其上游區(qū)的與引導(dǎo)斜面相互作用的引導(dǎo)端和處于引導(dǎo)端下游的受力結(jié)構(gòu)體，受力結(jié)構(gòu)體能承受朝向下游的第一液壓力或朝向上游的驅(qū)動力而使引導(dǎo)殼體軸向運動， 當(dāng)引導(dǎo)端朝向下游運動時，鎖塊凸出；當(dāng)引導(dǎo)端朝向上游運動時，凸出縮回。

在將本發(fā)明的滑套開關(guān)工具下入井內(nèi)的過程中，引導(dǎo)殼體會將鎖塊壓到縮回狀態(tài)，這樣能防止鎖塊受到阻擋，滑套開關(guān)工具也就不會受阻。在將滑套開關(guān)工具下入到預(yù)定位置后，向筒狀本體內(nèi)充入液壓流體并加壓。在液壓力下，引導(dǎo)殼體會朝向下游運動時，鎖塊就會在第一彈性件的作用下凸出，以與滑套結(jié)合。在將滑套開關(guān)工具從井內(nèi)取出時，將筒狀本體內(nèi)的液壓流體泄壓，引導(dǎo)殼體會朝向上游運動時，鎖塊就會被再次壓到縮回位置而與滑套脫開。這樣，通過控制液壓力就能夠?qū)崿F(xiàn)將滑套開關(guān)工具自動與滑套接合或分開，從而方便了操作。液壓力的傳遞不借助于任何其他的物理部件，因此有助于實現(xiàn)長距離傳遞液壓力。

在一個實施例中，筒狀本體的上游部與上接頭相連，在上接頭和臺肩之間設(shè)置有能沿軸向滑動的擋槽，鎖塊設(shè)置在擋槽內(nèi)并且第一彈性件處于鎖塊與擋槽之間，擋槽通過剪釘與上接頭相連，剪釘能在第二液壓力下被剪斷，使得擋槽能沿軸向向下游運動，第二液壓力大于所述第一液壓力。這樣，就可以僅通過在地面上控制液壓力的大小，來控制井下滑套開關(guān)工具的狀態(tài)。特別是在引導(dǎo)殼體受阻不能向上游運動以將鎖塊壓到縮回位置時，通過緩慢增加液壓力到第二液壓力，以使得擋槽攜帶鎖塊向下游運動而迫使引導(dǎo)殼體將鎖塊壓到縮回位置，這可實現(xiàn)滑套開關(guān)工具的安全回收。由此，施工人員可方便地記錄第二液壓力的大小以便于推測地層內(nèi)的狀況，滑套開關(guān)工具也不會因受到的外力過大而受損。

在一個具體的實施例中，在擋槽和上接頭之間存在有間隙，在筒狀本體的上游部上設(shè)置有與間隙連通的第一液孔，以向剪釘施加第二液壓力。在另一個實施例中，擋槽包括用于承載鎖塊和第一彈性件的槽體和與上接頭相連的柄部，在柄部、上接頭的下游端和槽體之間形成間隙。

在一個實施例中，在筒狀本體的側(cè)壁上處于臺肩的下游設(shè)置有貫穿的二液孔，受力結(jié)構(gòu)體包括位于第二液孔的下游并與筒狀本體的外壁滑動配合的凸起。

在一個實施例中，筒狀本體的下游部與下接頭相連，引導(dǎo)殼體還包括處于受力結(jié)構(gòu)體下游的軸向延伸部，下接頭、軸向延伸部和筒狀本體的下游部一起形成彈性件腔，在彈性件腔內(nèi)設(shè)置有施加朝向上游的驅(qū)動力的第二彈性件。在一個具體的實施例中，第二彈性件為螺旋彈簧。彈性件腔會對第二彈性件起到保護作用，延長滑套開關(guān)工具的使用壽命。

在一個實施例中，鎖塊構(gòu)造為中間凹下，兩端凸起的結(jié)構(gòu)，其中引導(dǎo)斜面形 成下游凸起的下游面。

在本申請中，用語“初始狀態(tài)”是指滑套開關(guān)管柱操作之前的狀態(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“斜面”規(guī)定為與筒狀本體的徑向成一定角度的面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：(1)在使用本發(fā)明的滑套開關(guān)工具的過程中，通過控制液壓力，就能夠?qū)崿F(xiàn)將滑套開關(guān)工具的鎖塊的凸出和縮回。這樣，就避免了滑套開關(guān)工具在下入井內(nèi)時受阻，延長使用壽命。(2)在滑套開關(guān)工具于井下受阻時，可通過緩慢增加液壓力到第二液壓力，實現(xiàn)滑套開關(guān)工具的安全回收。施工人員也可方便地記錄第二液壓力的大小以便于推測地層內(nèi)的狀況，

附圖說明

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：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)圖1的滑套開關(guān)工具的鎖塊凸出狀態(tài)的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖1中I部分的放大視圖。

圖5是圖3中II部分的放大視圖。

圖6是根據(jù)圖4的滑套開關(guān)工具的強制縮回鎖塊的示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具的滑套開關(guān)工具與滑套配合狀態(tài)的示意圖。

圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)工具的第二實施例的擋槽的結(jié)構(gòu)。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實際的比例。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的滑套開關(guān)工具1的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，滑套開關(guān)工具1包括筒狀本體22，在筒狀本體22的外表面上設(shè)置有徑向向外凸起的臺肩48。由此，筒狀本體22被分為上游部4和下游部5。筒狀本體22的上游部4的端部與上接頭2相連，下游部5的端部與下接頭3相連。 筒狀本體22、上接頭2、下接頭3均為中空結(jié)構(gòu)，由此可向筒狀本體22的內(nèi)部充入液壓流體。

滑套開關(guān)工具1還包括用于實現(xiàn)與滑套60(見圖7)接合的鎖塊17。如圖1所示，鎖塊17安裝在上游部4內(nèi)，并且鎖塊17的兩端分別頂靠著上接頭2和臺肩48。在鎖塊17與筒狀本體22(或上游部4)之間設(shè)置第一彈性件18，例如彈簧。在鎖塊17上設(shè)置有與滑套接合的咬合體31，咬合體31的下游緣的外表面構(gòu)造成引導(dǎo)斜面32。在一個具體的實施例中，鎖塊17構(gòu)造為中間凹下，兩端凸起的結(jié)構(gòu)，其中引導(dǎo)斜面32形成下游凸起的下游面。這種結(jié)構(gòu)的鎖塊17能夠與滑套60上的凸起穩(wěn)定地接合在一起，在上提和下放滑套開關(guān)工具1時也不會意外脫開，由此提高了操作的穩(wěn)定性。

滑套開關(guān)工具1還包括引導(dǎo)殼體19。引導(dǎo)殼體19套設(shè)在筒狀本體22的下游部5上，并且包括處于上游的引導(dǎo)端33和處于引導(dǎo)端33下游的受力結(jié)構(gòu)體34。圖4詳細顯示了受力結(jié)構(gòu)體34的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，在筒狀本體22的側(cè)壁上在臺肩48的下游設(shè)置有貫穿的第二液孔20。受力結(jié)構(gòu)體34包括位于第二液孔20下游的凸起47，凸起47從引導(dǎo)殼體19朝向筒狀本體22而凸出。凸起47與筒狀本體22的外壁滑動配合，臺肩48與引導(dǎo)殼體19的內(nèi)壁滑動配，從而凸起47和臺肩48圍成了液壓腔35，并且第二液孔20處于液壓腔35的范圍內(nèi)。由此，凸起47的上游受力面50可接受第一液壓力。在筒狀本體22的下游部5上設(shè)置有第二彈性件21，例如纏繞在筒狀本體22的下游部5上的螺旋彈簧。第二彈性件21與凸起47的下游受力面51相接觸，從而凸起47的下游受力面51可接受由第二彈性件21產(chǎn)生的朝向上游的驅(qū)動力。在一個優(yōu)選的實施例中，引導(dǎo)殼體19還包括處于受力結(jié)構(gòu)體34下游的軸向延伸部36。軸向延伸部36、筒狀本體22的下游部5和下接頭3一起形成彈性件腔37。第二彈性件21安裝在彈性件腔37內(nèi)以保護第二彈性件21不受外界物體的影響。

在初始狀態(tài)中，引導(dǎo)殼體19的引導(dǎo)端33克服第一彈性件18的作用力而將鎖塊17下壓至縮回位置。在向筒狀本體22內(nèi)施加液壓力時，受力結(jié)構(gòu)體34(或凸起47)會承受第一液壓力而使得引導(dǎo)殼體19朝向下游運動。引導(dǎo)端33也會因此而朝向下游運動并離開引導(dǎo)斜面32。鎖塊17在第一彈性件18的作用下徑向向外凸出以與滑套60接合(如圖2所示，圖2中未示出滑套60)。在此過程中，第二彈性件21受到擠壓。當(dāng)撤去液壓力之后，第二彈性件21會對受力結(jié)構(gòu)體34 (或凸起47)施加朝向上游的驅(qū)動力，引導(dǎo)殼體19因此而朝向上游運動并且使引導(dǎo)端33沿著引導(dǎo)斜面32下壓鎖塊17使其徑向向里縮回以與滑套60分開(如圖1所示，圖1中未示出滑套60)。

在異常情況下，在需要將鎖塊17與滑套60分開時，在將筒狀本體22內(nèi)泄壓后，第二彈性件21施加的力不足以使引導(dǎo)殼體19向上游運動以下壓鎖塊17使其徑向向里縮回。這樣，滑套開關(guān)工具1就不能順利地脫離滑套60，造成施工事故。為此申請人創(chuàng)造性地對滑套開關(guān)工具1進行了進一步地改進，如圖2所示。

圖2示意性地顯示了滑套開關(guān)工具1的第二實施例?；组_關(guān)工具1還包括設(shè)置在上接頭2和臺肩48之間的擋槽15。擋槽15通過剪釘16與上接頭2相連。鎖塊17設(shè)置在擋槽15內(nèi)并且第一彈性件18處于鎖塊17與擋槽15之間。在剪釘16被剪斷后，使得擋槽15能沿軸向向下游滑動，這樣就迫使鎖塊17受到引導(dǎo)殼體19的引導(dǎo)端33的擠壓而縮回。

圖8示意性地顯示了擋槽15的結(jié)構(gòu)。擋槽15包括槽體151和柄部152，其中槽體151處于上接頭2和臺肩48之間并承載鎖塊17和第一彈性件18，柄部152延伸到上接頭2上并且設(shè)置有孔156，剪釘16通過孔156與上接頭2相連。

如圖5所示，在柄部152、上接頭2的下游端和槽體151之間形成間隙153，在筒狀本體22的上游部4上設(shè)置有與間隙153連通的第一液孔154。

這樣，在異常情況下，將筒狀本體22內(nèi)的液壓力加大到第二液壓力，剪釘16會被剪斷，并且在第二液壓力的推動下?lián)醪?5會向下游運動，而實現(xiàn)鎖塊17被擠壓縮回。應(yīng)理解地是，第二液壓力大于上文所述的第一液壓力，剪釘16也適合于承受第一液壓力而不被剪斷。這是為了避免在使用第一液壓力驅(qū)動引導(dǎo)殼體19時，剪釘16也被剪斷。施工人員可以在地面上控制液壓力的加載速度，以避免滑套開關(guān)工具1的受力突然增大而受到損壞。此外，施工人員還可方便地記錄第二液壓力的大小和變化情況以便于推測地層內(nèi)部的狀況，從而采取相應(yīng)的處理措施，以避免再次發(fā)生滑套開關(guān)工具1被卡在井下的狀況。

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。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。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。