滑爪之間的凹陷部分，活塞12及推套14也將恢復(fù)初始位置，如圖14D所示。
[0063]旋套15左旋向上運(yùn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)了旋轉(zhuǎn)套17的周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因轉(zhuǎn)動(dòng)肋17-1可在限位槽15-1內(nèi)做軸向運(yùn)動(dòng)，消除了旋轉(zhuǎn)套17的軸向運(yùn)動(dòng)，最終旋轉(zhuǎn)套內(nèi)壓裂孔17-2轉(zhuǎn)過了 45°，使內(nèi)壓裂孔17-2與外壓裂孔13-4重合或交錯(cuò)，即實(shí)現(xiàn)了壓裂通道的打開與關(guān)閉。
[0064]該旋轉(zhuǎn)滑套組件優(yōu)點(diǎn)在于，凸軸開關(guān)器1每控制旋轉(zhuǎn)滑套組件運(yùn)動(dòng)一次，旋轉(zhuǎn)套17均旋轉(zhuǎn)45°，最終旋轉(zhuǎn)滑套組件均恢復(fù)初始位置，為下一次打開或關(guān)閉壓裂通道做好準(zhǔn)備。
[0065]當(dāng)凸軸開關(guān)器1完成打開或關(guān)閉壓裂層段的任務(wù)時(shí)，從地面繼續(xù)以小排量栗送凸軸開關(guān)器1至人工井底，這樣將不影響后面對(duì)其他待壓裂或已壓裂層段的壓裂通道的控制。
[0066]二、凸軸開關(guān)器控制不同層段壓裂通道的開啟與關(guān)閉
凸軸開關(guān)器1想打開目的層段的壓裂通道，應(yīng)滿足的條件是:凸軸開關(guān)器上凸臺(tái)l-ι和下凸臺(tái)1-2之間的距離與上鎖塊4和下鎖塊5之的距離應(yīng)相等，才可打開傳壓孔道2-1，進(jìn)而最終打開壓裂通道。若兩距離不相等，傳壓孔道2-1將不能形成通路，即:一個(gè)鎖塊傳壓孔5-5打開，另一個(gè)鎖塊傳壓孔道5-5關(guān)閉，則傳壓孔道2-1始終被一個(gè)鎖塊關(guān)閉，流體壓力不能作用于活塞腔11內(nèi)，此時(shí)活塞12始終沒有軸向推力。
[0067]從以上敘述可知，預(yù)控制不同層段壓裂通道的開關(guān)，需將不同層段的液壓開關(guān)組件中的上鎖塊4和下鎖塊5之間距離設(shè)置為不相等。當(dāng)我們想打開某一層段壓裂孔道時(shí)，只需投入的凸軸開關(guān)器的兩凸臺(tái)間距離與該層段鎖塊間距離相等即可，而此凸軸開關(guān)器1凸臺(tái)間距離與其他層段液壓開關(guān)組件鎖塊間距離不相等，也就不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生壓裂通道開啟與關(guān)閉的動(dòng)作(因?yàn)樯湘i塊4和下鎖塊5沒有同時(shí)運(yùn)動(dòng))。控制同一層段壓裂通道的開啟或關(guān)閉，需兩次投入相同的凸軸開關(guān)器1，若要重復(fù)開關(guān)同一層段壓裂通道，需多次投入相同的凸軸開關(guān)器1，壓裂通道將循環(huán)開啟與關(guān)閉。
[0068]三、同時(shí)壓裂多個(gè)層段的施工過程
若要實(shí)現(xiàn)同時(shí)壓裂多個(gè)層段的施工過程，需分別向井筒內(nèi)投入與待壓裂層段液壓開關(guān)組件相匹配的凸軸開關(guān)器1，打開待壓裂層段的壓裂通道。當(dāng)所有待壓裂層段的壓裂通道全部打開時(shí)，進(jìn)行一次性的籠統(tǒng)壓裂。
[0069]四、凸軸開關(guān)器的回收與處理
當(dāng)凸軸開關(guān)器1與目的層段的液壓開關(guān)組件作用完畢，繼續(xù)栗注流體，將其推送至人工井底位置，目的是不影響對(duì)后續(xù)對(duì)已壓裂層段和待壓裂層段進(jìn)行壓裂通道開啟與關(guān)閉的動(dòng)作。當(dāng)所有壓裂施工完畢，將壓裂管柱起出，所有的凸軸開關(guān)器1將同壓裂管柱一起帶到地面，拆卸后可再次下井二次利用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全通徑無限級(jí)凸軸開關(guān)式壓裂滑套，包括凸軸開關(guān)器、液壓開關(guān)組件、旋轉(zhuǎn)滑套組件及下接頭，其特征在于: 所述凸軸開關(guān)器，沿其本體中心軸向設(shè)置節(jié)流通道，并沿本體軸向間隔距離L設(shè)有外徑相同的上凸臺(tái)和下凸臺(tái)，且兩凸臺(tái)的下端面均設(shè)為導(dǎo)向斜面； 所述液壓開關(guān)組件，包括開關(guān)主體、殼體、上鎖塊、下鎖塊、彈性件、單向閥鎖銷、單向閥組件及活塞，其中: 所述開關(guān)主體，其基體為圓環(huán)套狀，上端與上接頭螺紋連接，內(nèi)徑與凸軸開關(guān)器的凸臺(tái)外徑相應(yīng)，其壁內(nèi)設(shè)有傳壓孔道，該傳壓孔道的進(jìn)液口與開關(guān)主體內(nèi)腔連通，其壁上設(shè)有壓力平衡孔及徑向的且與傳壓孔道連通的上鎖槽、下鎖槽、單向閥腔，上鎖槽和下鎖槽的軸向間距為L(zhǎng)，單向閥腔設(shè)在下鎖槽下方，另外，開關(guān)主體壁內(nèi)還設(shè)置連通單向閥腔與下鎖槽的軸向鎖銷腔；開關(guān)主體外螺紋連接殼體，在殼體與開關(guān)主體之間圍成密閉容腔，壓力平衡孔與該密閉容腔相通； 所述上鎖塊和下鎖塊的本體結(jié)構(gòu)相同，均為具有側(cè)斜面及上平面的楔形塊，兩鎖塊本體上分別設(shè)置縱向貫通傳壓孔，下鎖塊的下端面上還設(shè)置鎖銷卡槽，兩鎖塊的側(cè)斜面為連續(xù)的上下兩級(jí)斜面，其中上級(jí)斜面與垂直方向所成夾角小于下級(jí)斜面與垂直方向所成夾角，兩鎖塊分別通過控制鎖塊徑向往復(fù)的彈性件安裝在上鎖槽和下鎖槽內(nèi)，初始狀態(tài)時(shí)，鎖塊的斜面部分探出開關(guān)主體內(nèi)壁，鎖塊上傳壓孔與傳壓通道錯(cuò)開，傳壓孔道為閉路； 所述單向閥組件，由彈簧、彈簧座和鋼球組成，單向閥組件安裝在單向閥腔內(nèi)，單向閥的入口為單向閥腔與傳壓孔道的交接口； 所述單向閥鎖銷，置于鎖銷腔內(nèi)，其上端面為斜面，單向閥鎖銷的上斜尖部插入到下鎖塊的鎖銷卡槽內(nèi)，其下端面亦設(shè)有斜擋面；當(dāng)下鎖塊處于初始狀態(tài)時(shí)，單向閥組件處于工作狀態(tài)；當(dāng)兩鎖塊均受到徑向推力并克服彈性件彈力滑動(dòng)至兩鎖塊的上級(jí)斜面部完全進(jìn)入鎖槽內(nèi)時(shí)，兩鎖塊上傳壓孔與傳壓孔道連通，同時(shí)單向閥鎖銷在鎖銷卡槽下棱邊的推動(dòng)下做軸向向下運(yùn)動(dòng)并最終促使單向閥鎖銷的下斜擋面固定單向閥組件的鋼球封堵單向閥腔與傳壓孔道的交接口； 所述活塞的主體為圓筒狀，其上口插入到開關(guān)主體的下端口內(nèi)，二者之間設(shè)置密封圈，其中部設(shè)有外凸臺(tái)，外凸臺(tái)的側(cè)壁設(shè)置密封件，外凸臺(tái)的上下端面分別為活塞的上承壓面和下承壓面，其下部沿周向設(shè)置梳齒狀活塞推桿； 所述旋轉(zhuǎn)滑套組件，包括控制基體、推套、旋套、彈簧及旋轉(zhuǎn)套，其中: 所述控制基體為圓筒狀，其上端與開關(guān)主體的下端螺紋連接，活塞的上承壓面、開關(guān)主體及控制基體共同圍成密閉的活塞腔，該活塞腔與傳壓孔道相通；其內(nèi)部設(shè)有活塞下行程限位臺(tái)階，限位臺(tái)階下方的內(nèi)壁上沿周向均布若干凸肋，凸肋的上端插入到活塞推桿的縫隙之間，其下部設(shè)置若干外壓裂孔； 所述推套的主體為圓環(huán)套狀，推套的下端口采用棘齒狀分度爪結(jié)構(gòu)，推套的外壁上設(shè)置垂直定向插槽，凸肋的下端嵌于定向插槽內(nèi)，推套的上端面與活塞的下端面相抵； 所述旋套的上端口采用棘齒狀滑爪結(jié)構(gòu)，旋套的外壁上設(shè)有縱向限位槽，推套及滑套上的分度爪結(jié)構(gòu)、滑爪結(jié)構(gòu)、定向插槽、限位槽及控制基體上的凸肋結(jié)構(gòu)共同配合形成了一種單桿插銷式自動(dòng)圓珠筆機(jī)構(gòu)，在該機(jī)構(gòu)的作用下，旋套下行程時(shí)，凸肋嵌于限位槽內(nèi)，旋套僅做軸向向下運(yùn)動(dòng)，旋套上行程時(shí)，凸肋脫離限位槽，旋套做向上左旋運(yùn)動(dòng)； 旋轉(zhuǎn)套的上部設(shè)有與限位槽插接的轉(zhuǎn)動(dòng)肋，轉(zhuǎn)動(dòng)肋根部所在的旋轉(zhuǎn)套水平端面與旋套下端面之間沿軸向還固定若干彈簧，旋轉(zhuǎn)套下部為圓套部分，圓套下部設(shè)有與控制基體上的外壓裂孔相應(yīng)的內(nèi)壓裂孔，內(nèi)壓裂孔與外壓裂孔在同一水平面上，壓裂通道關(guān)閉時(shí)，內(nèi)壓裂孔與外壓裂孔相位上相差的角度與旋套上部的相鄰兩棘齒間的相位角相等；旋轉(zhuǎn)套的下端螺紋連接下接頭。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全通徑無限級(jí)凸軸開關(guān)式壓裂滑套，解決了現(xiàn)有壓裂滑套打開壓裂孔時(shí)需經(jīng)過軸向和旋轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致密封困難等問題。具體包括凸軸開關(guān)器、液壓開關(guān)組件及旋轉(zhuǎn)滑套組件，一方面通過鎖塊軸向間距判別凸軸開關(guān)器與鎖塊是否作用，另一方面通過兩鎖塊是分別獨(dú)立運(yùn)動(dòng)還是同時(shí)運(yùn)動(dòng)來判別液壓活塞傳壓孔道是否開通，以兩重保險(xiǎn)來控制壓裂孔的開關(guān)；旋轉(zhuǎn)滑套組件僅做周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而減小密封位置摩擦力，大大降低因滑套旋轉(zhuǎn)不到位導(dǎo)致的壓裂通道不能及時(shí)打開的概率。
【IPC分類】E21B34/14, E21B43/26
【公開號(hào)】CN105401917
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510701193
【發(fā)明人】劉巨保, 姚利明, 王泉, 岳欠杯, 丁宇奇, 董日治
【申請(qǐng)人】東北石油大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年10月26日