計數(shù)式無限級多簇全通徑分段壓裂滑套的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石油開采工具領(lǐng)域的一種壓裂工具，尤其是水平井分段壓裂用的計數(shù)式無限級多簇全通徑分段壓裂滑套。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，國內(nèi)原油新增儲量的70%屬于低滲透油藏，開采方式、油井生產(chǎn)動態(tài)表現(xiàn)出特殊性。實現(xiàn)儲量的有效動用，大幅提高單井產(chǎn)量是開發(fā)低滲透油田急需解決的問題。多簇分段壓裂工具及工藝技術(shù)可應(yīng)用于低滲油氣藏、薄油藏、頁巖氣以及煤層氣等非常規(guī)油氣藏的增產(chǎn)改造，具有廣闊的應(yīng)用前景。該技術(shù)不但壓裂規(guī)模大、施工排量大，大大降低了開發(fā)成本，提高了作業(yè)效率，成為世界各大油田服務(wù)公司的重點研發(fā)對象。
[0003]目前，現(xiàn)有多簇分段壓裂滑套打開方式主要有投球打開式、飛鏢打開式、液壓打開式以及機(jī)械開關(guān)式。對于投球式滑套，由于壓裂球和球座存在尺寸限制，壓裂級數(shù)有限。施工過程中，球必須按照從小到大的順序依次投放，完井管柱結(jié)構(gòu)及滑套操作不夠靈活，加大了多級滑套分段壓裂施工的難度和風(fēng)險。壓裂球與球座機(jī)械接觸形成密封，后期為實現(xiàn)全通徑還需磨銑鉆除所有球座。飛鏢打開式滑套同樣壓裂級數(shù)有限，而且如果支撐劑發(fā)生沉積堵塞控制管線造成一級失效，則后續(xù)滑套全部失效，后期為實現(xiàn)全通徑還需磨銑鉆除所有C環(huán)。液壓打開式滑套存在連續(xù)管管串連接工具較多，施工復(fù)雜，滑套不能關(guān)閉，且滑套要對封隔器的坐封位置精確定位等問題。機(jī)械開關(guān)式滑套在施工過程中需多次起下管柱，延長了施工周期，增加了施工難度。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有多簇分段壓裂滑套在不下入油管或連續(xù)油管進(jìn)行作業(yè)的情況下，不能同時實現(xiàn)多簇、無限級及全通徑壓裂的問題，本實用新型提供一種計數(shù)式無限級多簇全通徑分段壓裂滑套。該滑套具有施工壓裂級數(shù)不受限制、管柱內(nèi)全通徑、無需鉆除作業(yè)、利于后期液體返排及后續(xù)工具下入等優(yōu)點，能很好地彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，為低滲透及非常規(guī)油氣資源的開采提供了又一利器。
[0005]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種計數(shù)式無限級多簇全通徑分段壓裂滑套，其特征是包括壓裂段和球座段；所述壓裂段是由外滑套總成和內(nèi)滑套總成、開關(guān)6套裝組成，其中，外滑套總成是在外滑套3上連接上接頭I組成的外筒體，在外滑套總成內(nèi)壁軸向間隔開設(shè)3個或3個以上環(huán)形凹槽14，在環(huán)形凹槽14以下的外滑套3壁周向開設(shè)數(shù)個壓裂孔；內(nèi)滑套總成由上卡爪2、卡爪連接器4和下卡爪5依次連接組成，且上卡爪2和下卡爪5為高彈性材料制成的相同結(jié)構(gòu)，上卡爪2的下端和下卡爪5的上端有爪頭a，爪頭a與環(huán)形凹槽14構(gòu)成配合，卡爪連接器4的兩端分別與上卡爪2的上端和下卡爪5的下端固定連接在一起；開關(guān)6與卡爪連接器4的下端連接，開關(guān)6上均布有若干個通孔，與外滑套3上的壓裂孔大小、數(shù)量相同；所述球座段是在帶有延伸筒體的下接頭12內(nèi)設(shè)置球座組件，球座組件包括可復(fù)位球座9、彈簧7、支撐筒8、支撐座11和活塞10 ;其中，可復(fù)位球座9由高彈性材料制成，其上端外設(shè)凸沿，凸沿與外滑套3接觸限位配合，下端開槽并被均分8-16等份的凸頭；彈簧7套在可復(fù)位球座9的外部，其上端與可復(fù)位球座9的凸沿接觸，下端通過支撐筒8接觸；支撐筒8下部與支撐座11對接，支撐座11與下接頭12內(nèi)筒壁連接，支撐座11沿軸向開設(shè)矩形槽13，矩形槽13與可復(fù)位球座9的凸頭構(gòu)成滑動限位配合；活塞10套在支撐座11內(nèi)，其上端與可復(fù)位球座9的凸頭接觸，下端與下接頭12的內(nèi)凸沿間隔限位配合；所述壓裂段和球座段通過外滑套3與下接頭12連接，并保持開關(guān)6與可復(fù)位球座9頂部構(gòu)成間隔作用配合。
[0007]上述方案進(jìn)一步包括:
[0008]由η個計數(shù)式無限級多簇全通徑分段壓裂滑套按照所在層段串接組成，且滿足從井底往上數(shù)第十?dāng)?shù)式無限級多簇全通徑分段壓裂滑套的凹槽14數(shù)為講2，/7為正整數(shù)。
[0009]每個計數(shù)式無限級多簇全通徑分段壓裂滑套由多個壓裂段依次通過多簇接頭15串聯(lián)后與球座段連接構(gòu)成。
[0010]本實用新型的計數(shù)式無限級多簇全通徑分段壓裂滑套采用投壓裂球打開滑套的方式，所投球個數(shù)與壓裂段數(shù)相同，所有球的尺寸一致。上卡爪和下卡爪的爪頭均可沿徑向聚攏以封堵壓裂球，也可在自身彈性力的作用下恢復(fù)初始狀態(tài)以釋放壓裂球。上接頭及外滑套內(nèi)壁上有凹槽，內(nèi)滑套與凹槽配合可實現(xiàn)計數(shù)功能，即每投一個球，內(nèi)滑套都會向下移動一個凹槽。當(dāng)投第I個球時，只有第一級的內(nèi)滑套向下移動推動開關(guān)打開滑套，同時可復(fù)位球座的下端沿徑向閉合并成為一個完整球座，壓裂球坐封，此時可壓裂第一段，其他級的內(nèi)滑套均向下移動一個凹槽；當(dāng)投第2個球時，只可壓裂第二段，同樣其他級的內(nèi)滑套會再向下移動一個凹槽。投到最后一個球時，最后一段壓裂。當(dāng)所有層段壓裂完成后，井口泄壓，在彈簧作用下，可復(fù)位球座復(fù)位，壓裂球返排或落到井底，整個管柱可實現(xiàn)全通徑。同一級中，多個上接頭、內(nèi)滑套、開關(guān)及外滑套通過多簇接頭串聯(lián)可實現(xiàn)多簇壓裂。
[0011]本實用新型的有益效果是:①模塊化程度高，每個層段可根據(jù)需要配置不同簇數(shù)，配置靈活；②所有層段壓裂完成后，無需鉆除作業(yè)，整個管柱即為全通徑，利于后期生產(chǎn)管理；③無液控管線、內(nèi)封隔器及專門的開滑套工具，只需投入多個同一尺寸的壓裂球即可打開所有滑套，工藝簡單，效率高；④壓裂球和可復(fù)位球座不存在級差，只要增加凹槽個數(shù)就可實現(xiàn)無限級；⑤依靠精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計即可同時滿足多簇、無限級及全通徑壓裂要求，工具整體可靠性較高。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型所述的壓裂滑套結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是圖1中上卡爪和卡爪連接器的A-A剖視圖；
[0014]圖3是圖1中下卡爪和卡爪連接器的B-B剖視圖；
[0015]圖4是圖1中開關(guān)和外滑套的C-C斷面圖；
[0016]圖5是圖1中可復(fù)位球座的D-D剖視圖；
[0017]圖6是圖1的E-E斷面圖；
[0018]圖7是第一級本壓裂滑套下卡爪爪頭的裝配位置示意圖；
[0019]圖8是第一級本壓裂滑套的全通徑結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖9是本壓裂滑套用于多簇壓裂時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]為了清楚反應(yīng)圖中結(jié)構(gòu)，圖7-9進(jìn)行了橫向拓寬處理，特此說明。
[0022]圖1-9中，1.上接頭，2.上卡爪，3.外滑套，4.卡爪連接器，5.下卡爪，6.開關(guān)，
7.彈簧，8.支撐筒，9.可復(fù)位球座，10.活塞，11.支撐座，12.下接頭，13.矩形槽，14.凹槽，15.多簇接頭，a.爪頭。
[0023]圖1中，F(xiàn)為壓裂段，包括1.上接頭，2.上卡爪，3.外滑套，4.卡爪連接器，5.下卡爪，6.開關(guān)。
【具體實施方式】
[0024]圖1為計數(shù)式無限級多簇全通徑分段壓裂滑套結(jié)構(gòu)示意圖，由上接頭(1)，上卡爪(2)，外滑套(3)，卡爪連接器(4)，下卡爪(5)，開關(guān)(6)，彈簧(7)，可復(fù)位球座(9)，活塞
(10)，支撐座(11)，下接頭(12)組成。上接頭(I)通過螺紋與外滑套(3)聯(lián)接。上接頭(I)和外滑套(3)內(nèi)壁有凹槽(14)，凹槽(14)個數(shù)與壓裂滑套所在層段有關(guān)，即從井底往上數(shù)第#壓裂滑套的凹槽(14)數(shù)為狀2 U為正整數(shù))。內(nèi)滑套由上卡爪(2)、卡爪連接器(4)和下卡爪(5)組成，上卡爪(2)和下卡爪(5)結(jié)構(gòu)相同，由高彈性材料制成，上卡爪(2)的下端和下卡爪(5)的上端有爪頭(a)，爪頭(a)可沿徑向聚攏，也可在自身彈性力的作用下恢復(fù)初始狀態(tài)。卡爪連接器(4)的兩端分別與上卡爪(2)和下卡爪(5)固定連接在一起。初始狀態(tài)下，上卡爪(2)的爪頭(a)不在凹槽(14)中，而位于兩個凹槽(14)之間；下卡爪(5)的爪頭(a)所在凹槽(14)與壓裂層段嚴(yán)格對應(yīng):從井底往上數(shù)，第#壓裂滑套下卡爪(5)的爪頭(a)在第講1個凹槽(14)中，圖1所示的是下卡爪(5)的爪頭(a)在第3個凹槽(14)中。開關(guān)(6)上均布有若干個通孔，與外滑套(3)上的壓裂孔(圖4)大小相同、個數(shù)相同?？蓮?fù)位球座(9 )由高彈性材料制成，其上端與外滑套(3 )接觸，下端與支撐座(11)接觸。其下端可沿徑向閉合為一個完整的球座，也可在自身彈性力的作用下恢復(fù)初始狀態(tài)?？蓮?fù)位球座(9)與外滑套(3)構(gòu)成的環(huán)形空間中有彈簧