一种滑套式压裂装置的制作方法

文档序号:11226156阅读:561来源:国知局
一种滑套式压裂装置的制造方法

本发明属于石油天然气开采设备领域,具体涉及一种滑套式压裂装置。



背景技术:

在石油天然气开采过程中,压裂作业是一种非常有效的增产方法。压裂装置是一种在水平井裸眼开采或压裂作业中用于将压裂液等流体喷射到储层中以提高储层渗透率的工具。现有的压裂装置主要包括在侧壁上设有通孔(压裂孔)的基管、设置在基管内的滑套以及驱动组件。驱动组件能够驱动滑套从关闭通孔的状态运动到打开通孔的状态,使得压裂液等流体通过压裂孔喷射入储层。但是,现有技术中的压裂装置在打开压裂孔后就无法再将其关闭。对于井口较小且深度较深的油气井而言,如果压裂孔无法关闭,就无法再进行后续的分层开采或者分段调流控水开采,从而影响该类油气井的采收率。



技术实现要素:

基于上述问题,本发明的目的是提供一种滑套式压裂装置,其能够在压裂作业开始时打开压裂孔,在压裂作业结束后自动关闭压裂孔。

本发明提供一种滑套式压裂装置,包括:具有内腔的基管,在所述基管的周壁上设有沿径向延伸的通孔,而在所述基管的内壁上设有容纳槽;滑套,所述滑套设于所述基管的内腔中且能够沿着所述基管的轴向往复运动,在所述滑套的外周上固定设有能够进入所述容纳槽内的凸起;弹性复位构件,所述弹性复位构件设于所述容纳槽内,其一端与所述凸起相抵靠,而另一端与所述容纳槽的远离所述通孔的端部相抵靠;用于驱动所述滑套的憋压式驱动组件;其中,当所述憋压式驱动组件带动所述滑套朝向压缩所述弹性复位构件的方向运动时,所述滑套将从关闭所述通孔的位置移动到打开所述通孔的位置;当所述憋压式驱动组件不再对所述滑套施加作用力时,被压缩的所述弹性复位构件能够将所述滑套从打开所述通孔的位置推动到关闭所述通孔的位置。

优选地,所述容纳槽是环绕在所述滑套外的环形凹槽,所述弹性复位构件是套在所述滑套外且设于所述环形凹槽内的压缩弹簧,所述凸起是沿着所述滑套的周向间隔开的多个凸起或固定式套设在所述滑套外的环形凸起。

优选地,在所述滑套从关闭所述通孔的位置移动到打开所述通孔的位置的过程中,所述滑套的外周壁全程封闭所述容纳槽。

优选地,所述憋压式驱动组件包括设置在所述滑套内的憋压球座,以及能够封堵所述憋压球座的内孔的憋压球。

优选地,当所述憋压式驱动组件还未带动所述滑套运动时,位于关闭所述通孔的位置的所述滑套通过剪切构件固定在所述基管的内壁上。

优选地,所述通孔的数量是多个,多个所述通孔沿着所述基管的周向等距地间隔开。

优选地,所述通孔是沿着所述基管的轴向延伸的腰型孔。

优选地,在所述基管的内壁上设有限位凸台,所述限位凸台能够阻止所述滑套的远离所述通孔的端部滑出所述基管。

优选地,所述基管包括带有所述通孔的主体部和与所述主体部的远离所述通孔的端部相连的接头部,所述容纳槽由主体部与接头部共同限定而成,使得所述弹性复位构件和滑套能够在所述主体部与接头部未装配前装入所述主体部。

优选地,在所述主体部和接头部的接合面上设有密封构件。

根据本发明的滑套式压裂装置,在压裂作业开始之前,滑套位于关闭通孔(压裂孔)的位置,随后在憋压式驱动组件的作用下,滑套压缩弹性复位构件,并最终运动到打开通孔的位置,使得从油管输送到内腔中的压裂液等流体能够从打开的通孔喷射到储层中;当压裂作业结束后,憋压式驱动组件因无法再憋压而不再对滑套施加作用力,在被压缩的弹性复位构件的回复力的作用下,滑套就能被推回到关闭通孔的位置。对于井口较小且深度较深的油气井而言,当基管上的通孔(即压裂孔)处于关闭状态后,就可以进行后续的分层开采或者分段调流控水开采,从而提高油气井的采油率。此外,将弹性复位构件设置在基管的容纳槽内,在滑套的保护作用下,基管的内腔中流过的流体不会对弹性复位构件造成冲击,也能够减少弹性复位构件与内腔中流过的流体的接触,能够延长弹性复位构件的使用寿命。且本发明的滑套式压裂装置制造成本低、结构简单、操作方便,便于广泛地推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例的滑套式压裂装置在滑套位于关闭通孔位置时的示意图;

图2为本发明实施例的滑套式压裂装置在滑套位于打开通孔位置时的示意图。

附图标记说明:1、基管;2、滑套;3、弹性复位构件;4、憋压式驱动组件;5、剪切构件;11、主体部;12、接头部;13、密封构件;101、内腔;102、通孔;103、容纳槽;104、限位凸台;201、凸起;401、憋压球座;402、憋压球。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。

为了使本发明的目的、技术方案和效果更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步详细描述。

图1为本发明实施例的滑套式压裂装置在滑套位于关闭通孔位置时的示意图,图2为本发明实施例的滑套式压裂装置在滑套位于打开通孔位置时的示意图。如图1所示,该滑套式压裂装置包括基管1、滑套2、弹性复位构件3和憋压式驱动组件4。基管1具有内腔101,在基管1的周壁上设有沿径向延伸的通孔102,而在基管1的内壁上设有容纳槽103。上述通孔102也就是用于将压裂液等流体喷射到储层中的压裂孔。滑套2设于基管1的内腔101中且能够沿着基管1的轴向往复运动,在滑套2的外周上固定设有能够进入容纳槽103内的凸起201。弹性复位构件3设于容纳槽103内,其一端与凸起201相抵靠,而另一端与容纳槽103的远离通孔102的端部相抵靠。另外,憋压式驱动组件4用于驱动滑套2,憋压式驱动组件4是指能够使内腔101憋压并利用该压力来驱动滑套运动的装置。基管1的上端和下端均与油管相连,以将整个滑套式压裂装置可拆卸地连接到油管上,使得基管1的内腔101与油管相导通,具体可以是螺纹连接或键连接。其中,当憋压式驱动组件4带动滑套2朝向压缩弹性复位构件3的方向运动时,滑套2将从如图1所示的关闭通孔102的位置移动到如图2所示的打开通孔102的位置;当憋压式驱动组件4对滑套2的作用力被撤销时,被压缩的所弹性复位构件3能够将滑套2从打开通孔102的位置推动到关闭通孔102的位置。通过滑套2沿着基管1的轴向的往复运动,实现滑套2打开通孔102和关闭通孔102的切换,当通孔102被打开时,即可将从油管输送到内腔101中的压裂液等流体喷射到储层中。

根据本发明的滑套式压裂装置,在压裂作业开始之前,滑套2位于关闭通孔102(压裂孔)的位置,随后在憋压式驱动组件4的作用下,滑套2压缩弹性复位构件3,并最终运动到打开通孔102的位置,使得从油管输送到内腔中的压裂液等流体能够从打开的通孔喷射到储层中;当压裂作业结束后,憋压式驱动组件4因无法再憋压而不再对滑套2施加作用力,在被压缩的弹性复位构件3的回复力的作用下,滑套2被能被推回到关闭通孔102的位置。对于井筒较小且深度较深的油气井而言,当基管1上的通孔102(即压裂孔)处于关闭状态后,就可以进行后续的分层开采或者分段调流控水开采,从而提高油气井的采油率。此外,将弹性复位构件3设置在基管1的容纳槽103内,在滑套2的保护作用下,基管1的内腔101中流过的流体不会对弹性复位构件3造成冲击,也能够减少弹性复位构件3与内腔101中流过的流体的接触,能够延长弹性复位构件3的使用寿命。且本发明的滑套式压裂装置制造成本低、结构简单、操作方便,便于广泛地推广应用。

在一个实施例中,容纳槽103可以是沿着基管1的内侧壁周向间隔设置的多个凹槽,每个凹槽均沿轴向延伸;凸起201也沿着滑套2周向间隔设置多个,各个凸起201能够分别进入各个凹槽内;弹性复位构件3是分别设置在各个凹槽中的多个压缩弹簧。在另一个优选的实施例中,为了便于加工、降低生产成本,容纳槽103是环绕在滑套2外的环形凹槽,弹性复位构件3是套在滑套2外且设于环形凹槽内的压缩弹簧,凸起201是沿着滑套2的周向间隔开的多个凸起201。另外,为了进一步减少凸起201的加工工序,该凸起201优选为设置成固定式套设在滑套2外的环形凸起。

在滑套2从关闭通孔102的位置移动到打开通孔102的位置的过程中,滑套2的外周壁全程封闭容纳槽103。通过这样的设置能够避免压裂液等流体进入到容纳槽103内,避免压裂液等流体对弹性复位构件3造成腐蚀。另外,在基管1的内壁上还设有限位凸台104,通过合理设计限位凸台104的位置,使得限位凸台104能够确保当通孔102被打开的时候,滑套2依旧能够封闭容纳槽103,而且该限位凸台104也能够阻止滑套2的远离通孔102的端部滑出基管1,保证本发明的滑套式压裂装置能够可靠而稳定地工作。

在本实施例中,憋压式驱动组件4包括设置在滑套2内的憋压球座401,以及能够封堵憋压球座401的内孔的憋压球402。在开始进行压裂作业之前,将憋压球402从油管中投入,当憋压球402向下运动到憋压球座401位置时,即可将内腔101的下部完全封堵,使得内腔101中的压力逐渐增大,在压力作用下使得滑套2开始压缩弹性复位构件3运动,通孔102被打开。当压裂作业结束后,内腔101中的压力减小,滑套2就能够在弹性复位构件3的作用下回复到关闭通孔102的位置。另外,在实际的应用过程中,利用憋压球座和憋压球配合可以实现多级压裂。具体地,沿着油管安装多个滑套式压裂装置,沿着油管由上至下每个滑套式压裂装置中的憋压球的外径逐渐减小,憋压球座的内孔孔径也逐渐减小。在向油管中投入憋压球时,先投下内径小的憋压球来封堵下部的滑套式压裂装置的憋压球座,再依次投入内径更大的憋压球,就可以实现分级压裂。当然,憋压式驱动组件4也可以是能够实现内腔101憋压的其他结构形式。

此外,为了使从通孔102中喷射出的压裂液等流体具有较大的动能,需控制滑套式压裂装置的开启压力,当憋压式驱动组件还未带动滑套运动时,也就是滑套2在初始状态下位于关闭通孔102的位置时,将滑套2通过剪切构件5固定在基管1的内壁上。当憋压式驱动组件4开始憋压,使滑套2具有压缩弹簧运动的趋势时,剪切构件5开始承受一定的剪切应力。随着剪切应力的逐步增大,当其超过剪切构件5的承受限度时,剪切构件5被剪断,剪切构件在被剪断后及永久失效,滑套2开始向下运动。该剪切构件5可选为剪切销钉。可以根据设定的滑套式压裂装置的开启压力,来选择剪切销钉的规格。通过这种方式使得内腔101中的压力需要达到设定的开启压力后,滑套2才开始向下运动,该设定的开启压力越大,压裂液等流体从通孔102中喷射出时的动能就越大。在没有剪切构件5的情况下,如果想要控制滑套式压裂装置的开启压力,就需要根据该设定的开启压力来选择弹力适合的弹性复位构件3,这样势必需要弹力更大的弹性复位构件3,从而增加滑套式压裂装置的生产制造成本。

优选地,通孔102的数量是多个,多个通孔102沿着基管1的周向等距地间隔开。当通孔102被打开后,压裂液等流体能够从基管1的各个方向均匀地喷射到储层中。优选地,通孔102是沿着基管1的轴向延伸的腰型孔。或者说通孔的形状是条形通孔,条形通孔的长度方向与基管的轴向相平行。根据实际的工况,通孔的形状也可以设置为圆形、菱形、矩形等其他各种形状。

在本实施例中,基管1包括带有通孔102的主体部11和与主体部11的远离通孔102的端部相连的接头部12,容纳槽103由主体部11与接头部12共同限定而成。由于基管1中设置有容纳槽103,为便于滑套2和弹性复位构件3的安装,故将基管1设置为两部分。在装配的过程中,先将弹性复位构件3和滑套2从主体部11远离通孔102的一端装入容纳槽103中,再将接头部12装配到主体部11上。在接头部12与主体部11的共同作用下,限定弹性复位构件3和滑套2的位置。优选地,为了保证主体部11与接头部12连接处的密封性,防止内腔101中的流体从二者的连接处漏出,在主体部11和接头部12的接合面上设有密封构件13。该密封构件13可以是密封胶或橡胶。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

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