一種水平井分段壓裂滑套開關工具制造技術

本發明專利技術涉及一種水平井分段壓裂滑套開關工具，主要包括上下接頭、壓縮彈簧、彈簧套、連接套、芯軸、護套、滑塊、卡爪、噴頭等。芯軸兩端分別與上下接頭相接，上下接頭可以與連續油管通過螺紋連接，上下接頭還可以與噴頭相互連接。本工具可以借助液壓力使卡爪支撐張開，通過卡爪對開關式壓裂滑套進行開啟與關閉操作，完成開啟和關閉動作后，利用彈簧恢復力可使卡爪收回，即便在出現砂卡或彈簧失效等情況導致卡爪無法正常收回時，也可利用液壓力強制剪斷安全銷釘將其強制收回，大大提高了本工具的可靠性。另外，本發明專利技術通過旋轉噴頭可以對壓裂滑套內部沉砂進行清洗，可以有效防止砂礫等異物限制滑套的滑動，提高了作業的成功率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于油氣田壓裂
，涉及一種水平井分段壓裂滑套開關工具。
技術介紹
目前，在水平井分段多級壓裂工藝中，要使用各種油套連通的井下滑套工具，其方法是根據儲層開發的需要使用封隔器和滑套將水平井段封隔成若干段，壓裂施工時通過投球打開滑套，進行有針對性的施工；壓裂施工完畢后，打開的滑套出口作為后期開采油氣進入的通道。該方法在壓裂作業完成后滑套一直保持打開狀態，然而水平井在開采中容易出現井筒過早見水、見氣、出砂等情況，造成油氣田產能降低等嚴重問題。同時，目前國內的開關工具存在無法實現精確定位以及遇到出砂層段無法關閉滑套等問題。為了克服這一油氣開采中的難題，急需一種性能穩定可靠的開關工具。
技術實現思路
為克服現有技術的缺陷，本專利技術提供一種水平井分段壓裂滑套開關工具，可以對滑套進行開啟與關閉，同時能對滑套內部沉砂進行沖洗，大大提高了滑套啟閉的成功率。為實現上述目的，本專利技術采用下述技術方案：中空的芯軸上部接上接頭，下部接下接頭；上接頭與上聯接套連接，下接頭與下聯接套連接；上接頭與彈簧套連接，護套上部與彈簧套連接，下部與下聯接套連接，從而形成一個整體。芯軸位于最內側，芯軸外側裝有滑套、上滑筒，滑套與上滑筒通過銷釘固定在一起，它們可以在芯軸上進行滑動；下滑套通過銷釘與芯軸固定在一起，上滑套與下滑套與推桿、卡爪之間通過鉸鏈連接，
通過推動滑套可以完成卡爪的支撐與收回。下接頭下部與噴頭部分相連接，噴頭內部裝有閥體、閥芯及彈簧，噴頭最下部是旋轉噴頭，旋轉噴頭內部裝有旋轉芯軸及軸承，旋轉噴頭可以在芯軸上旋轉，旋轉噴頭底部及側面分別具有傾斜的噴孔，液體經過噴頭內部從噴孔噴出，可以完成對滑套內部的清洗工作，并且借助噴液的作用力，旋轉噴頭可以自動旋轉，使其對滑套的清洗更加徹底。該工具作業時，先打壓至設定的噴頭閥芯開啟值，克服噴頭內部閥芯彈簧力，從而使閥芯打開，液體經過旋轉噴頭對滑套進行旋轉清洗；清洗完畢后，當工具下放至其卡爪位于滑套卡槽處，繼續增大液壓力使下方噴頭的閥芯完全關閉，同時，液體經過芯軸上部的出液孔A流入滑套上部，液壓力克服壓縮彈簧推動滑套及上滑筒下移，從而使卡爪外撐，卡住滑套內部卡槽，對滑套進行開啟；滑套開啟后，將液壓力釋放，卡爪在壓縮彈簧恢復力作用下，自動收回。當遇到砂卡等特殊情況使上滑套卡住，靠彈簧力無法使卡爪收回時，可以通過液壓力迫使卡爪收回，其具體過程為：打壓使液壓力達到設定的銷釘剪斷壓力值，液壓力通過芯軸下方的出液孔B進入，推動下滑筒，強行將下滑筒與芯軸之間的銷釘剪斷，使下滑筒下滑，將卡爪收回。該工具考慮到壓裂滑套可能因砂礫等雜物堵塞卡槽，難以滑動，設計有專用噴頭對積砂等物質進行清洗，并克服卡爪因特殊情況無法收回的困難，大大提高了開關工具使用時的可靠性。附圖說明圖1是水平井分段壓裂滑套開關工具結構示意圖；圖2是水平井分段壓裂滑套開關工具噴頭部分結構圖；圖3是水平井分段壓裂滑套開關工具噴頭部分截面圖；圖中，1-上接頭，2-上聯接套，3-滑套，4-彈簧套，5-芯軸，6-護套，7-上滑筒，8-推桿，9-卡爪，10-下滑筒，11-下聯接套，12-下接頭，13-噴頭接頭，14-閥體，15-聯接頭，16-旋轉噴頭，17-出液孔A，18-壓縮彈簧，19-出液孔B，20-銷釘，21-上閥芯，22-下閥芯，23-閥芯彈簧，24-旋轉芯軸，25-過流孔B，26-軸承；27-過流孔A，28-底部噴孔，29-側面噴孔。具體實施方式下面將結合附圖對本專利技術進一步說明。如圖1所示，芯軸5與上接頭1及下接頭12連接，上接頭1與下接頭12分別又與上聯接套2、下聯接套11連接，上接頭1與上聯接套2連接，上聯接套2又與彈簧套4連接，護套6上下兩端分別與彈簧套4、下聯接套11連接從而構成一個相對固定的整體，上下接頭1，12可以通過管螺紋與連續管連接。滑套3與上滑筒7連接，滑套3與上滑筒7可以在芯軸5上滑動，在彈簧套4與滑套3之間安裝有壓縮彈簧18，在自然狀態下，壓縮彈簧18將滑套3推至最上方。下滑筒10通過銷釘20固定在芯軸5上，上滑筒7與下滑筒10以及推桿8、卡爪9之間通過鉸鏈連接，形成滑塊連桿結構；推桿8及卡爪9共有3對，沿圓周方向均勻分布；護套6上開有3個槽，可以使卡爪從槽中伸出；在自然狀態下3個卡爪9是收回狀態，位于護套6內部。下接頭12下方連接有噴頭部分，噴頭部分如圖2所示。噴頭接頭13內部具有閥體14與上閥芯21、下閥芯22，上閥芯21與下閥芯22固定在一起作為一個整體；噴頭接頭13下方連接有聯接頭15，聯接頭15與下閥芯22之間裝有閥芯彈簧23，閥芯彈簧23使閥芯位于最上方，此時閥處于關閉狀態；上閥芯21與下閥芯22內部具有過流孔A、過流孔B，可以使上方的液體流至下方。聯
接頭15下方與旋轉芯軸24連接，旋轉芯軸24與旋轉噴頭16之間裝有軸承26，旋轉噴頭16可以在旋轉芯軸24上旋轉；旋轉噴頭16底部及側面分別開有底部噴孔28、側面噴孔29，從上方流入的流體從噴孔噴出對滑套進行清洗，側方噴孔29不僅可以清洗壓裂滑套，它所提供的反向作用力可以推動旋轉噴頭16旋轉，旋轉噴頭16進行旋轉清洗。作業時，先對該工具打壓至噴頭閥芯的開啟壓力值，此時的壓力還不足以克服壓縮彈簧18的彈力，因此卡爪9并不能撐開，但是在此壓力下，閥芯彈簧23被壓縮使閥芯21下移，閥被打開，上方的液體通過上閥芯21內部過流孔A、閥腔、下閥芯22內部過流孔B、聯接頭15、旋轉芯軸24流至旋轉噴頭16，在從旋轉噴頭16的底部噴孔28及側面噴孔29中噴出對壓裂滑套內部進行沖洗。待該工具下放至預定位置時，將壓力升至超過噴頭閥芯完全關閉所需壓力值，此時的壓力使閥芯彈簧23繼續被壓縮，閥芯21位于最下方，將閥關閉；液體經過芯軸5上部的出液孔A到達滑套3上部，液壓力克服壓縮彈簧18作用力，推動滑套3及上滑筒向下運動，從而推動卡爪9外撐，卡爪9將會卡住外部的壓裂滑套內部的上卡槽，再通過連續油管往回上提工具便可完成壓裂滑套的關閉。壓裂滑套關閉后，將液壓力釋放，在壓縮彈簧18的作用下，卡爪9將會自動收回；如果因環境等原因使卡爪9無法在壓縮彈簧18的作用下收回，可以向工具內部打壓至銷釘被剪斷所需壓力值，此時液壓力經過出液孔B至下滑套10上方，此時的壓力可以將下滑套10與芯軸5之間的銷釘20剪斷，下滑套10下移，從而使卡爪9收回。重新開啟壓裂滑套時，僅需將開關工具上下接頭顛倒，噴頭接頭13與上接頭1連接，下接頭12與上方連續管連接，其余作業流程與關閉壓裂滑套時一致。
區別在于重新開啟壓裂滑套時，卡爪9將會卡住外部的壓裂滑套內部的下卡槽，再通過往下下放工具推動壓裂滑套下行，露出壓裂滑套的噴砂口，完成壓裂滑套的開啟。本專利技術配合開關式壓裂滑套使用，可以完成對壓裂滑套反復的開啟與關閉，在卡爪無法收回時也可以利用液壓力剪斷銷釘強制使其回收；并且本專利技術還可以對壓裂滑套內部沉砂進行沖洗，通過沖洗可以去除壓裂滑套內部沉積的砂礫等異物，使壓裂滑套開啟與關閉的成功率進一步提高。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水平井分段壓裂滑套開關工具，其特征在于：芯軸5與上接頭1及下接頭12連接，上接頭1與下接頭12分別又與上鏈接套2、下鏈接套11連接，上接頭1與上鏈接套2連接，上鏈接套2又與彈簧套4連接，護套6上下兩端分別與彈簧套4、下鏈接套11連接從而構成一個相對固定的整體；滑套3與上滑筒7連接，在彈簧套4與滑套3之間安裝有壓縮彈簧18，下滑筒10通過銷釘20固定在芯軸5上，上滑筒7與下滑筒10以及推桿8、卡爪9之間通過鉸鏈連接，形成滑塊連桿結構；下接頭12下方連接有噴頭部分，噴頭接頭13內部具有閥體14與上閥芯21、下閥芯22，上閥芯21與下閥芯22固定在一起作為一個整體，噴頭接頭13下方連接有聯接頭15，聯接頭15與下閥芯22之間裝有閥芯彈簧23，聯接頭15下方與旋轉芯軸23連接，旋轉芯軸24與旋轉噴頭16之間裝有軸承26，旋轉噴頭16可以在旋轉芯軸23上旋轉，旋轉噴頭16底部及側面分別開有底部噴孔28及側面噴孔29。

【技術特征摘要】
1.一種水平井分段壓裂滑套開關工具，其特征在于：芯軸5與上接頭1及下接頭12連接，上接頭1與下接頭12分別又與上鏈接套2、下鏈接套11連接，上接頭1與上鏈接套2連接，上鏈接套2又與彈簧套4連接，護套6上下兩端分別與彈簧套4、下鏈接套11連接從而構成一個相對固定的整體；滑套3與上滑筒7連接，在彈簧套4與滑套3之間安裝有壓縮彈簧18，下滑筒10通過銷釘20固定在芯軸5上，上滑筒7與下滑筒10以及推桿8、卡爪9之間通過鉸鏈連接，形成滑塊連桿結構；下接頭12下方連接有噴頭部分，噴頭接頭13內部具有閥體14與上閥芯21、下閥芯22，上閥芯21與下閥芯22固定在一起作為一個整體，噴頭接頭13下方連接有聯接頭15，聯接頭15與下閥芯22之間裝有閥芯彈簧23，聯接頭15下方與旋轉芯軸23連接，旋轉芯軸24與旋轉噴頭16之間裝有軸承26，旋轉噴頭16可以在旋轉芯軸23上旋轉，旋轉噴頭16底部及側面分別開有底部噴孔28及側面噴孔29。2.如權利要求1所述的水平井分段壓裂滑套開關工具，其特征在于：在壓力小于設定的噴頭閥芯的開啟值時，噴頭部分的上閥芯21位于最上方，閥處于關閉狀態，在壓力達到噴頭閥芯的開啟...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉永紅，鄭超，朱恒雨，吳瑛霞，陳誠，秦杰，馬云鵬，
申請(專利權)人：中國石油大學華東，
類型：發明
國別省市：山東;37