滑套開關(guān)管柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣井領(lǐng)域，特別涉及一種滑套開關(guān)管柱。
【背景技術(shù)】
[0002]水平井多級滑套分段壓裂技術(shù)是非常規(guī)油氣資源開采的一種重要手段，具有結(jié)構(gòu)簡單、施工可靠性高等特點。這種壓裂技術(shù)廣泛應(yīng)用于頁巖氣、低滲透產(chǎn)層、薄油層的壓裂增產(chǎn)改造。在油氣井開采后期，如遇到產(chǎn)層出水、選擇性開采和再次壓裂等情況，則需下入滑套開關(guān)管柱進(jìn)行滑套開關(guān)作業(yè)，對滑套選擇性關(guān)閉，達(dá)到實現(xiàn)封堵底水、分層封堵測試、求產(chǎn)等目的。
[0003]在下入開關(guān)管柱對水平段滑套進(jìn)行開關(guān)操作時，由于開關(guān)管柱的剛度低、柔性大，鉆壓傳遞非常困難，驅(qū)動力不能夠有效傳遞給滑套，難以實現(xiàn)滑套的開關(guān)操作。因此，需要一種能將驅(qū)動力有效傳遞給滑套的開關(guān)管柱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明提出了一種滑套開關(guān)管柱。本發(fā)明的滑套開關(guān)管柱能夠有效地將開關(guān)驅(qū)動力有效傳遞給滑套，從而提高滑套開關(guān)施工的可靠性。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，提出了一種滑套開關(guān)管柱，包括連續(xù)油管，在連續(xù)油管上設(shè)置有能在第三液壓力下與滑套接合的開關(guān)短節(jié)，設(shè)置在開關(guān)短節(jié)上游并在第一液壓力下驅(qū)動開關(guān)短節(jié)軸向運動的液壓短節(jié)，以及錨定短節(jié)，錨定短節(jié)包括能在第二液壓力下徑向向外凸出而與滑套固定連接的錨定件，在撤去第二液壓力后錨定件復(fù)位；第一液壓力大于第二液壓力，第二液壓力大于第三液壓力，在使用時，將開關(guān)管柱下入壓裂管柱內(nèi)，向連續(xù)油管內(nèi)充入液體并加壓到第三液壓力，使開關(guān)短節(jié)與滑套接合；將液體加壓到第二液壓力，使錨定件與滑套固定連接；將液體加壓到第一液壓力，使液壓短節(jié)驅(qū)動開關(guān)短節(jié)軸向運動而實現(xiàn)打開或關(guān)閉滑套。
[0006]如本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知，“壓裂管柱”是由多個滑套連接而成，因此本發(fā)明的滑套開關(guān)管柱可用于打開或關(guān)閉壓裂管柱中的某一個或某一些滑套。根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)管柱，在錨定短節(jié)與滑套固定連接后滑套開關(guān)管柱整體就不能相對于壓裂管柱(或滑套)而運動，除開關(guān)短節(jié)之外。在滑套開關(guān)管柱整體不動的情況下，液壓短節(jié)可有效地驅(qū)動開關(guān)短節(jié)軸向運動以打開或關(guān)閉相應(yīng)的滑套。這對于水平井的處于地層深處的水平段是特別有利的，這是由于目前所使用的普通滑套開關(guān)管柱的剛度很低(以適應(yīng)水平井的方向)，在上提或下放這種普通滑套開關(guān)管柱時，難以有效地將開關(guān)驅(qū)動力傳遞給滑套，從而難以實現(xiàn)打開或關(guān)閉滑套。此外，本發(fā)明的滑套開關(guān)管柱可實現(xiàn)一趟打開、關(guān)閉多個滑套，顯著提高了施工效率。
[0007]在一個實施例中，錨定短節(jié)相鄰地設(shè)置在液壓短節(jié)的上游。這樣，錨定短節(jié)與滑套的固定連接不會影響開關(guān)短節(jié)的運動。
[0008]在一個實施例中，開關(guān)短節(jié)包括:上游端部與液壓短節(jié)相連的筒狀本體，在筒狀本體的外表面上游部設(shè)置有凹槽，接合工具，其包括設(shè)置在凹槽內(nèi)的鎖塊，鎖塊包括處于其下游區(qū)的引導(dǎo)斜面，在鎖塊與凹槽之間設(shè)置有第一彈性件，套設(shè)在筒狀本體的中部的引導(dǎo)殼體，引導(dǎo)殼體包括處于其上游部的與引導(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三液壓力或朝向上游的第一驅(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，接合工具凸出而與滑套接合；當(dāng)引導(dǎo)端朝向上游運動時，接合工具縮回而與滑套分開。
[0009]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，從而方便了后續(xù)取出滑套開關(guān)管柱。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。另外，這種使用液壓力操作的開關(guān)短節(jié)的結(jié)構(gòu)也較為緊湊，易損件較少因而使用壽命較長。施加液壓力的源頭在地面上，易于控制液壓力的大小。
[0010]在一個實施例中，接合工具還包括設(shè)置在凹槽內(nèi)的擋槽，擋槽通過剪釘與筒狀本體相連，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。通過這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)滑套開關(guān)管柱不能順利脫離滑套時，通過上提滑套開關(guān)管柱并剪斷剪釘可以將鎖塊強行壓回?fù)醪蹆?nèi)，實現(xiàn)滑套開關(guān)管柱的安全回收。
[0011]在一個實施例中，在筒狀本體的側(cè)壁上處于凹槽的下游設(shè)置有貫穿的液孔，受力結(jié)構(gòu)體包括位于液孔下游并與筒狀本體的外壁滑動配合的第一凸起，第一凸起的上游受力面與液孔連通以承受第三液壓力，下游受力面與設(shè)置在筒狀本體的下游部上的第二彈性件接觸而承受第一驅(qū)動力。在一個實施例中，筒狀本體包括位于液孔上游并與引導(dǎo)殼體的內(nèi)壁滑動配合的第二凸起，第一凸起和第二凸起圍成液壓腔。液壓腔有助于向受力結(jié)構(gòu)體施加第三液壓力以驅(qū)動弓I導(dǎo)殼體運動。
[0012]在一個實施例中，引導(dǎo)殼體還包括處于受力結(jié)構(gòu)體下游的延伸部，延伸部與筒狀本體的下游部一起形成第二彈性件腔，第二彈性件處于所述第二彈性件腔內(nèi)。第二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。
[0013]在一個實施例中，液壓短節(jié)包括:固定的殼體，從殼體內(nèi)延伸穿出殼體下游端面的中空的活塞桿，活塞桿包括接收第一液壓力并與殼體滑動式配合的上游部，延伸到殼體下游端面之外并且與開關(guān)短節(jié)的筒狀本體相連的下游部，以及處于上游部和下游部之間的中部，在上游部和殼體的配合面上設(shè)置有卡簧，在活塞桿的中部上設(shè)置有與上游部接觸的復(fù)位彈性件；在初始狀態(tài)中，活塞桿與殼體通過卡簧相連，在上游部受到第一液壓力時，活塞桿相對于殼體向下游運動而驅(qū)動開關(guān)短節(jié)向下游運動并擠壓復(fù)位彈性件；在撤去第一液壓力后，復(fù)位彈性件驅(qū)動活塞桿相對于殼體向上游運動并回復(fù)到初始狀態(tài)。這種液壓短節(jié)的控制件僅包括卡簧和復(fù)位彈性件，結(jié)構(gòu)簡單、可靠，便于制造和維護。
[0014]在一個實施例中，活塞桿的中部與殼體一起形成液壓復(fù)位腔，復(fù)位彈性件設(shè)置在液壓復(fù)位腔內(nèi)。液壓復(fù)位腔會對復(fù)位彈性件起到保護作用，延長滑套開關(guān)工具的使用壽命。
[0015]在一個實施例中，在殼體上設(shè)置有將液壓復(fù)位腔與外界環(huán)境連通的過流孔。通過設(shè)置過流孔，液壓復(fù)位腔不為死腔而是與外界環(huán)境連通。在活塞桿運動期間，液壓復(fù)位腔內(nèi)的空氣可經(jīng)過流孔流入或流出液壓復(fù)位腔，這降低了活塞桿的運動阻力。
[0016]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(yuǎn)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。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:(1)本發(fā)明的滑套開關(guān)管柱能夠有效地將驅(qū)動力有效傳遞給滑套，滑套開關(guān)施工的可靠性高，并且特別適用于水平井。(2)本發(fā)明的滑套開關(guān)管柱可實現(xiàn)在地面上控制井下滑套的開關(guān)，極大地方便了操作。
【附圖說明】
[0018]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中:
[0019]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)管柱的示意圖。
[0020]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)管柱的開關(guān)短節(jié)的示意圖。
[0021]圖3是圖2中I部分的放大視圖。
[0022]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)管柱的液壓短節(jié)的示意圖。
[0023]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】
[0024]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025]圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的滑套開關(guān)管柱100的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，滑套開關(guān)管柱100包括連續(xù)油管I，在連續(xù)油管I上設(shè)置有錨定短節(jié)2、液壓短節(jié)3和開關(guān)短節(jié)
4。錨定短節(jié)2用于與滑套(未示出)固定連接；開關(guān)短節(jié)4可以與滑套接合或分開；在開關(guān)短節(jié)4與滑套接合時，液壓短節(jié)3會驅(qū)動開關(guān)短節(jié)4軸向運動以打開或關(guān)閉滑套。在一個實施例中，錨定短節(jié)2相鄰地設(shè)置在液壓短節(jié)3的上游，開關(guān)短節(jié)4相鄰地設(shè)置在液壓短節(jié)3的下游，這樣在錨定短節(jié)2與滑套固定連接之后，不會影響開關(guān)短節(jié)4的運動。此外，在滑套開關(guān)管柱100的末端端部還設(shè)置有壓差式打開機構(gòu)5，壓差式打開機構(gòu)5的結(jié)構(gòu)和功能是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，這里不再贅述。下面，分別詳細(xì)描述錨定短節(jié)2、液壓短節(jié)3和開關(guān)短節(jié)4。
[0026]如圖1所示，錨定短節(jié)2包括錨定件21，錨定件21可在錨定短節(jié)2內(nèi)的第二液壓力作用下徑向向外凸出并與壓裂管柱或滑套固定連接。在一個實施例中，錨定件21可為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的水力錨，這里不再贅述。
[0027]圖2顯示了開關(guān)短節(jié)4的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，開關(guān)短節(jié)4包括筒狀本體22，筒狀本體22的上游端部與液壓短節(jié)3的活塞桿11 (如圖3所示)相連，在筒狀本體22的外表面上游部設(shè)置有凹槽30。
[0028]開關(guān)短節(jié)4還包括接合工具，接合工具包括設(shè)置在凹槽30內(nèi)的鎖塊17，在鎖塊17與凹槽30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。
[0029]開關(guān)短節(jié)4還包括引導(dǎo)殼體19。引導(dǎo)殼體19套設(shè)在筒狀本體22的中部，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3詳細(xì)顯示了受力結(jié)構(gòu)體34的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在筒狀本體22的側(cè)壁上在凹槽30的下游設(shè)置有貫穿的液孔
20。受力結(jié)構(gòu)體34包括位于液孔20下游的第一凸起47，第一凸起47從引導(dǎo)殼體19朝向筒狀本體22而凸出。在液孔20的上游還存在有從筒狀本體22徑向向外凸出的第二凸起48。第一凸起47與筒狀本體22的外壁滑動配合，第二凸起48與引導(dǎo)殼體19的內(nèi)壁滑動配，從而第一凸起47和第二凸起48圍成了液壓腔35，并且液孔20處于液壓腔35的范圍內(nèi)。由此，第一凸起47的上游受力面50可接受第三液壓力。在筒狀本體22的下游部上設(shè)置有第二彈性件21，例如纏繞在筒狀本體22的下游部上的螺旋彈簧。第二彈性件21與第一凸起47的下游受力面51