本發(fā)明屬于石油天然氣開采設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種滑套式壓裂裝置。

背景技術(shù)：

在石油天然氣開采過程中，壓裂作業(yè)是一種非常有效的增產(chǎn)方法。壓裂裝置是一種在水平井裸眼開采或壓裂作業(yè)中用于將壓裂液等流體噴射到儲層中以提高儲層滲透率的工具?，F(xiàn)有的壓裂裝置主要包括在側(cè)壁上設(shè)有通孔(壓裂孔)的基管、設(shè)置在基管內(nèi)的滑套以及驅(qū)動組件。驅(qū)動組件能夠驅(qū)動滑套從關(guān)閉通孔的狀態(tài)運動到打開通孔的狀態(tài)，使得壓裂液等流體通過壓裂孔噴射入儲層。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的壓裂裝置在打開壓裂孔后就無法再將其關(guān)閉。對于井口較小且深度較深的油氣井而言，如果壓裂孔無法關(guān)閉，就無法再進行后續(xù)的分層開采或者分段調(diào)流控水開采，從而影響該類油氣井的采收率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種滑套式壓裂裝置，其能夠在壓裂作業(yè)開始時打開壓裂孔，在壓裂作業(yè)結(jié)束后自動關(guān)閉壓裂孔。

本發(fā)明提供一種滑套式壓裂裝置，包括：具有內(nèi)腔的基管，在所述基管的周壁上設(shè)有沿徑向延伸的通孔，而在所述基管的內(nèi)壁上設(shè)有容納槽；滑套，所述滑套設(shè)于所述基管的內(nèi)腔中且能夠沿著所述基管的軸向往復運動，在所述滑套的外周上固定設(shè)有能夠進入所述容納槽內(nèi)的凸起；彈性復位構(gòu)件，所述彈性復位構(gòu)件設(shè)于所述容納槽內(nèi)，其一端與所述凸起相抵靠，而另一端與所述容納槽的遠離所述通孔的端部相抵靠；用于驅(qū)動所述滑套的憋壓式驅(qū)動組件；其中，當所述憋壓式驅(qū)動組件帶動所述滑套朝向壓縮所述彈性復位構(gòu)件的方向運動時，所述滑套將從關(guān)閉所述通孔的位置移動到打開所述通孔的位置；當所述憋壓式驅(qū)動組件不再對所述滑套施加作用力時，被壓縮的所述彈性復位構(gòu)件能夠?qū)⑺龌讖拇蜷_所述通孔的位置推動到關(guān)閉所述通孔的位置。

優(yōu)選地，所述容納槽是環(huán)繞在所述滑套外的環(huán)形凹槽，所述彈性復位構(gòu)件是套在所述滑套外且設(shè)于所述環(huán)形凹槽內(nèi)的壓縮彈簧，所述凸起是沿著所述滑套的周向間隔開的多個凸起或固定式套設(shè)在所述滑套外的環(huán)形凸起。

優(yōu)選地，在所述滑套從關(guān)閉所述通孔的位置移動到打開所述通孔的位置的過程中，所述滑套的外周壁全程封閉所述容納槽。

優(yōu)選地，所述憋壓式驅(qū)動組件包括設(shè)置在所述滑套內(nèi)的憋壓球座，以及能夠封堵所述憋壓球座的內(nèi)孔的憋壓球。

優(yōu)選地，當所述憋壓式驅(qū)動組件還未帶動所述滑套運動時，位于關(guān)閉所述通孔的位置的所述滑套通過剪切構(gòu)件固定在所述基管的內(nèi)壁上。

優(yōu)選地，所述通孔的數(shù)量是多個，多個所述通孔沿著所述基管的周向等距地間隔開。

優(yōu)選地，所述通孔是沿著所述基管的軸向延伸的腰型孔。

優(yōu)選地，在所述基管的內(nèi)壁上設(shè)有限位凸臺，所述限位凸臺能夠阻止所述滑套的遠離所述通孔的端部滑出所述基管。

優(yōu)選地，所述基管包括帶有所述通孔的主體部和與所述主體部的遠離所述通孔的端部相連的接頭部，所述容納槽由主體部與接頭部共同限定而成，使得所述彈性復位構(gòu)件和滑套能夠在所述主體部與接頭部未裝配前裝入所述主體部。

優(yōu)選地，在所述主體部和接頭部的接合面上設(shè)有密封構(gòu)件。

根據(jù)本發(fā)明的滑套式壓裂裝置，在壓裂作業(yè)開始之前，滑套位于關(guān)閉通孔(壓裂孔)的位置，隨后在憋壓式驅(qū)動組件的作用下，滑套壓縮彈性復位構(gòu)件，并最終運動到打開通孔的位置，使得從油管輸送到內(nèi)腔中的壓裂液等流體能夠從打開的通孔噴射到儲層中；當壓裂作業(yè)結(jié)束后，憋壓式驅(qū)動組件因無法再憋壓而不再對滑套施加作用力，在被壓縮的彈性復位構(gòu)件的回復力的作用下，滑套就能被推回到關(guān)閉通孔的位置。對于井口較小且深度較深的油氣井而言，當基管上的通孔(即壓裂孔)處于關(guān)閉狀態(tài)后，就可以進行后續(xù)的分層開采或者分段調(diào)流控水開采，從而提高油氣井的采油率。此外，將彈性復位構(gòu)件設(shè)置在基管的容納槽內(nèi)，在滑套的保護作用下，基管的內(nèi)腔中流過的流體不會對彈性復位構(gòu)件造成沖擊，也能夠減少彈性復位構(gòu)件與內(nèi)腔中流過的流體的接觸，能夠延長彈性復位構(gòu)件的使用壽命。且本發(fā)明的滑套式壓裂裝置制造成本低、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，便于廣泛地推廣應(yīng)用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1為本發(fā)明實施例的滑套式壓裂裝置在滑套位于關(guān)閉通孔位置時的示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的滑套式壓裂裝置在滑套位于打開通孔位置時的示意圖。

附圖標記說明：1、基管；2、滑套；3、彈性復位構(gòu)件；4、憋壓式驅(qū)動組件；5、剪切構(gòu)件；11、主體部；12、接頭部；13、密封構(gòu)件；101、內(nèi)腔；102、通孔；103、容納槽；104、限位凸臺；201、凸起；401、憋壓球座；402、憋壓球。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步詳細描述。

圖1為本發(fā)明實施例的滑套式壓裂裝置在滑套位于關(guān)閉通孔位置時的示意圖，圖2為本發(fā)明實施例的滑套式壓裂裝置在滑套位于打開通孔位置時的示意圖。如圖1所示，該滑套式壓裂裝置包括基管1、滑套2、彈性復位構(gòu)件3和憋壓式驅(qū)動組件4?；?具有內(nèi)腔101，在基管1的周壁上設(shè)有沿徑向延伸的通孔102，而在基管1的內(nèi)壁上設(shè)有容納槽103。上述通孔102也就是用于將壓裂液等流體噴射到儲層中的壓裂孔?；?設(shè)于基管1的內(nèi)腔101中且能夠沿著基管1的軸向往復運動，在滑套2的外周上固定設(shè)有能夠進入容納槽103內(nèi)的凸起201。彈性復位構(gòu)件3設(shè)于容納槽103內(nèi)，其一端與凸起201相抵靠，而另一端與容納槽103的遠離通孔102的端部相抵靠。另外，憋壓式驅(qū)動組件4用于驅(qū)動滑套2，憋壓式驅(qū)動組件4是指能夠使內(nèi)腔101憋壓并利用該壓力來驅(qū)動滑套運動的裝置。基管1的上端和下端均與油管相連，以將整個滑套式壓裂裝置可拆卸地連接到油管上，使得基管1的內(nèi)腔101與油管相導通，具體可以是螺紋連接或鍵連接。其中，當憋壓式驅(qū)動組件4帶動滑套2朝向壓縮彈性復位構(gòu)件3的方向運動時，滑套2將從如圖1所示的關(guān)閉通孔102的位置移動到如圖2所示的打開通孔102的位置；當憋壓式驅(qū)動組件4對滑套2的作用力被撤銷時，被壓縮的所彈性復位構(gòu)件3能夠?qū)⒒?從打開通孔102的位置推動到關(guān)閉通孔102的位置。通過滑套2沿著基管1的軸向的往復運動，實現(xiàn)滑套2打開通孔102和關(guān)閉通孔102的切換，當通孔102被打開時，即可將從油管輸送到內(nèi)腔101中的壓裂液等流體噴射到儲層中。

根據(jù)本發(fā)明的滑套式壓裂裝置，在壓裂作業(yè)開始之前，滑套2位于關(guān)閉通孔102(壓裂孔)的位置，隨后在憋壓式驅(qū)動組件4的作用下，滑套2壓縮彈性復位構(gòu)件3，并最終運動到打開通孔102的位置，使得從油管輸送到內(nèi)腔中的壓裂液等流體能夠從打開的通孔噴射到儲層中；當壓裂作業(yè)結(jié)束后，憋壓式驅(qū)動組件4因無法再憋壓而不再對滑套2施加作用力，在被壓縮的彈性復位構(gòu)件3的回復力的作用下，滑套2被能被推回到關(guān)閉通孔102的位置。對于井筒較小且深度較深的油氣井而言，當基管1上的通孔102(即壓裂孔)處于關(guān)閉狀態(tài)后，就可以進行后續(xù)的分層開采或者分段調(diào)流控水開采，從而提高油氣井的采油率。此外，將彈性復位構(gòu)件3設(shè)置在基管1的容納槽103內(nèi)，在滑套2的保護作用下，基管1的內(nèi)腔101中流過的流體不會對彈性復位構(gòu)件3造成沖擊，也能夠減少彈性復位構(gòu)件3與內(nèi)腔101中流過的流體的接觸，能夠延長彈性復位構(gòu)件3的使用壽命。且本發(fā)明的滑套式壓裂裝置制造成本低、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，便于廣泛地推廣應(yīng)用。

在一個實施例中，容納槽103可以是沿著基管1的內(nèi)側(cè)壁周向間隔設(shè)置的多個凹槽，每個凹槽均沿軸向延伸；凸起201也沿著滑套2周向間隔設(shè)置多個，各個凸起201能夠分別進入各個凹槽內(nèi)；彈性復位構(gòu)件3是分別設(shè)置在各個凹槽中的多個壓縮彈簧。在另一個優(yōu)選的實施例中，為了便于加工、降低生產(chǎn)成本，容納槽103是環(huán)繞在滑套2外的環(huán)形凹槽，彈性復位構(gòu)件3是套在滑套2外且設(shè)于環(huán)形凹槽內(nèi)的壓縮彈簧，凸起201是沿著滑套2的周向間隔開的多個凸起201。另外，為了進一步減少凸起201的加工工序，該凸起201優(yōu)選為設(shè)置成固定式套設(shè)在滑套2外的環(huán)形凸起。

在滑套2從關(guān)閉通孔102的位置移動到打開通孔102的位置的過程中，滑套2的外周壁全程封閉容納槽103。通過這樣的設(shè)置能夠避免壓裂液等流體進入到容納槽103內(nèi)，避免壓裂液等流體對彈性復位構(gòu)件3造成腐蝕。另外，在基管1的內(nèi)壁上還設(shè)有限位凸臺104，通過合理設(shè)計限位凸臺104的位置，使得限位凸臺104能夠確保當通孔102被打開的時候，滑套2依舊能夠封閉容納槽103，而且該限位凸臺104也能夠阻止滑套2的遠離通孔102的端部滑出基管1，保證本發(fā)明的滑套式壓裂裝置能夠可靠而穩(wěn)定地工作。

在本實施例中，憋壓式驅(qū)動組件4包括設(shè)置在滑套2內(nèi)的憋壓球座401，以及能夠封堵憋壓球座401的內(nèi)孔的憋壓球402。在開始進行壓裂作業(yè)之前，將憋壓球402從油管中投入，當憋壓球402向下運動到憋壓球座401位置時，即可將內(nèi)腔101的下部完全封堵，使得內(nèi)腔101中的壓力逐漸增大，在壓力作用下使得滑套2開始壓縮彈性復位構(gòu)件3運動，通孔102被打開。當壓裂作業(yè)結(jié)束后，內(nèi)腔101中的壓力減小，滑套2就能夠在彈性復位構(gòu)件3的作用下回復到關(guān)閉通孔102的位置。另外，在實際的應(yīng)用過程中，利用憋壓球座和憋壓球配合可以實現(xiàn)多級壓裂。具體地，沿著油管安裝多個滑套式壓裂裝置，沿著油管由上至下每個滑套式壓裂裝置中的憋壓球的外徑逐漸減小，憋壓球座的內(nèi)孔孔徑也逐漸減小。在向油管中投入憋壓球時，先投下內(nèi)徑小的憋壓球來封堵下部的滑套式壓裂裝置的憋壓球座，再依次投入內(nèi)徑更大的憋壓球，就可以實現(xiàn)分級壓裂。當然，憋壓式驅(qū)動組件4也可以是能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)腔101憋壓的其他結(jié)構(gòu)形式。

此外，為了使從通孔102中噴射出的壓裂液等流體具有較大的動能，需控制滑套式壓裂裝置的開啟壓力，當憋壓式驅(qū)動組件還未帶動滑套運動時，也就是滑套2在初始狀態(tài)下位于關(guān)閉通孔102的位置時，將滑套2通過剪切構(gòu)件5固定在基管1的內(nèi)壁上。當憋壓式驅(qū)動組件4開始憋壓，使滑套2具有壓縮彈簧運動的趨勢時，剪切構(gòu)件5開始承受一定的剪切應(yīng)力。隨著剪切應(yīng)力的逐步增大，當其超過剪切構(gòu)件5的承受限度時，剪切構(gòu)件5被剪斷，剪切構(gòu)件在被剪斷后及永久失效，滑套2開始向下運動。該剪切構(gòu)件5可選為剪切銷釘?？梢愿鶕?jù)設(shè)定的滑套式壓裂裝置的開啟壓力，來選擇剪切銷釘?shù)囊?guī)格。通過這種方式使得內(nèi)腔101中的壓力需要達到設(shè)定的開啟壓力后，滑套2才開始向下運動，該設(shè)定的開啟壓力越大，壓裂液等流體從通孔102中噴射出時的動能就越大。在沒有剪切構(gòu)件5的情況下，如果想要控制滑套式壓裂裝置的開啟壓力，就需要根據(jù)該設(shè)定的開啟壓力來選擇彈力適合的彈性復位構(gòu)件3，這樣勢必需要彈力更大的彈性復位構(gòu)件3，從而增加滑套式壓裂裝置的生產(chǎn)制造成本。

優(yōu)選地，通孔102的數(shù)量是多個，多個通孔102沿著基管1的周向等距地間隔開。當通孔102被打開后，壓裂液等流體能夠從基管1的各個方向均勻地噴射到儲層中。優(yōu)選地，通孔102是沿著基管1的軸向延伸的腰型孔?；蛘哒f通孔的形狀是條形通孔，條形通孔的長度方向與基管的軸向相平行。根據(jù)實際的工況，通孔的形狀也可以設(shè)置為圓形、菱形、矩形等其他各種形狀。

在本實施例中，基管1包括帶有通孔102的主體部11和與主體部11的遠離通孔102的端部相連的接頭部12，容納槽103由主體部11與接頭部12共同限定而成。由于基管1中設(shè)置有容納槽103，為便于滑套2和彈性復位構(gòu)件3的安裝，故將基管1設(shè)置為兩部分。在裝配的過程中，先將彈性復位構(gòu)件3和滑套2從主體部11遠離通孔102的一端裝入容納槽103中，再將接頭部12裝配到主體部11上。在接頭部12與主體部11的共同作用下，限定彈性復位構(gòu)件3和滑套2的位置。優(yōu)選地，為了保證主體部11與接頭部12連接處的密封性，防止內(nèi)腔101中的流體從二者的連接處漏出，在主體部11和接頭部12的接合面上設(shè)有密封構(gòu)件13。該密封構(gòu)件13可以是密封膠或橡膠。

在本申請的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當中。