本发明涉及油田固井工具技术领域，是一种机械式免钻分级箍及其使用方法。
背景技术：
目前市面上使用的分级箍在固井过程中，基本都需要钻除分级箍内部的部分结构以实现分级箍的通径与套管的通径一致，但是在钻除分级箍的内部结构的过程中，很容易会损伤到分级箍的本体，对分级箍的整体强度及密封效果造成严重的影响，而且会造成开关循环孔不可靠，对分级箍的固井质量埋下很大的隐患，这样不仅浪费工时，而且分级箍无法继续使用，钻井作业的费用高昂。
技术实现要素：
本发明提供了一种机械式免钻分级箍及其使用方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决钻除分级箍的内部结构的过程中，很容易会损伤到分级箍的本体，对分级箍的整体强度及密封效果造成严重的影响，而且会造成开关循环孔不可靠，对分级箍的固井质量埋下很大的隐患，这样不仅浪费工时，而且分级箍无法继续使用，钻井作业的费用高昂的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种机械式免钻分级箍，包括上接头和内滑套筒，上接头的下部固定连接有固定套筒，固定套筒的下端固定连接有下接头，固定套筒的上部内侧从上向下分别间隔设有第一卡槽、第二卡槽和第三卡槽，固定套筒的中部沿圆周方向均布设有至少两个的流通孔，固定套筒的右侧中部设有销孔，内滑套筒安装在固定套筒内，内滑套筒的上部从上向下分别间隔设有可向外扩张的第一卡爪和第二卡爪，第一卡爪和第二卡爪均为弹性卡爪，第一卡爪在第一卡槽的上方，第二卡爪与第二卡槽相配合，内滑套筒的中部对应固定套筒销孔的位置设有竖直方向的导向槽，内滑套筒的下部设有与流通孔相对应的循环孔，循环孔位于流通孔之上，循环孔和流通孔之间的距离等于第一卡爪和第一卡槽之间的距离，固定套筒的销孔上固定安装有销钉，销钉的内侧位于内滑套筒的导向槽内。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述第一卡爪和第二卡爪的上端外侧均设有凸缘，第一卡爪的凸缘厚度大于第二卡爪的凸缘厚度；或/和，第二卡槽和第三卡槽之间的距离等于第一卡爪和第二卡爪之间的距离，导向槽的长度大于第一卡爪到第二卡槽的距离。
上述上接头、固定套筒和下接头的外径和内径均保持一致；或/和，循环孔和流通孔的数量为四个至六个，循环孔的直径大于流通孔的直径。
上述上接头上部设有内螺纹，上接头的下部设有外螺纹，固定套筒的上端和下端分别设有内螺纹，下接头的上部设有外螺纹，下接头的下部设有内螺纹，上接头的下部和固定套筒的上端通过螺纹固定连接在一起，固定套筒的下端和下接头的上部通过螺纹固定连接在一起。
上述流通孔上方和下方的固定套筒和内滑套筒之间分别安装有密封圈。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种机械式免钻分级箍的使用方法，，包括步骤如下：
第一步，在半程固井作业中，套管串的下端与机械式免钻分级箍的上接头固定连接，机械式免钻分级箍的下接头以下依次固定连接有封隔器、可溶解循环盲板和筛管串，随后将管串全部放入井中，当管串下入到合适深度时，封隔器完成坐封；
第二步，从井口投可溶解压力球，可溶解压力球的直径大于第一卡爪的凸缘形成的收缩端面的直径，可溶解压力球的直径小于第二卡爪的凸缘形成的收缩端面的直径，可溶解压力球被卡在第一卡爪的上端，使流体阻力增大，此时提高井口输送泵的送排量和排出压力，迫使第二卡爪的凸缘与第二卡槽分离，可溶解压力球推动内滑套筒下行，当第一卡爪的凸缘与第一卡槽配合时，第一卡爪的凸缘向外扩张，第一卡爪的凸缘形成的收缩端面消失，可溶解压力球可以通过第一卡爪继续下行，因第二卡爪的凸缘收形成的收缩端面直径大于可溶解压力球的直径，所以可溶解压力球可以通过第二卡爪，当可溶解压力球下行至可循环盲板时，便可与可循环盲板形成密封，此时内滑套筒的循环孔与固定套筒的流通孔重合，即机械式免钻分级箍实现开孔，第一卡爪的凸缘和第一卡槽相配合，机械式免钻分级箍实现自锁，随后进行注水泥固井作业；
第三步，当注水泥结束，进行压塞替浆，替浆胶塞的直径大于第二卡爪的凸缘形成收缩面的直径小于第一卡爪在第一卡槽时的直径，当替浆胶塞运行至机械式免钻分级箍的位置时，先通过第一卡爪的位置，由于第二卡爪的凸缘形成收缩端面的直径小于替浆胶塞的直径，第二卡爪阻挡了替浆胶塞下行，井口输送泵的出口压力继续升高，在替浆胶塞向下的作用力下，替浆胶塞迫使第二卡爪向下运动，使第一卡爪的凸缘与第一卡槽分离，内滑套筒下行，当第二卡爪滑至第三卡槽时，第一卡爪刚好运行至第二卡槽处，此时第一卡爪的凸缘和第二卡爪的凸缘同时向外扩张，第二卡爪的凸缘形成的收缩端面消失，替浆胶塞通过第二卡爪，此时内滑套筒的循环孔与固定套筒的流通孔相错开，固井工作结束。
下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：
上述可溶解压力球的材质为镁铝合金，强度保证时间大于5小时，完全溶解时间为10至15小时。
本发明结构合理而紧凑，通过安装可以与固定套筒发生相对移动的内滑套筒，在可溶解压力球和井口输送泵的共同作用下，实现开孔过程，然后再通过替浆胶塞和井口输送泵的共同作用，完成关孔自锁，简化了施工操作，免去了固井后下钻钻除胶塞的过程，提高了工作效率，降低了生产成本，保证了整体强度和密封效果，提高了工作的可靠性。
附图说明
附图1为本发明实施例1的主视剖视结构示意图。
附图2为附图1中内滑套筒的放大主视结构示意图。
附图3为本发明实施例2的可溶解压力球推动第一卡爪与第一卡槽匹配的主视剖视结构示意图。
附图4为本发明实施例2的替浆胶塞推动第二卡爪与第三卡槽匹配的主视剖视结构示意图。
附图中的编码分别为：1为上接头，2为固定套筒，3为内滑套筒，4为下接头，5为第一卡槽，6为第二卡槽，7为第三卡槽，8为流通孔，9为第一卡爪，10为第二卡爪，11为导向槽，12为循环孔，13为销钉，14为凸缘，15为可溶解压力球，16为替浆胶塞。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
实施例1：如附图1、2所示，该机械式免钻分级箍，包括上接头1和内滑套筒3，上接头1的下部固定连接有固定套筒2，固定套筒2的下端固定连接有下接头4，固定套筒2的上部内侧从上向下分别间隔设有第一卡槽5、第二卡槽6和第三卡槽7，固定套筒2的中部沿圆周方向均布设有至少两个的流通孔8，固定套筒2的右侧中部设有销孔，内滑套筒3安装在固定套筒2内，内滑套筒3的上部从上向下分别间隔设有可向外扩张的第一卡爪9和第二卡爪10，第一卡爪9和第二卡爪10均为弹性卡爪，第一卡爪9在第一卡槽5的上方，第二卡爪10与第二卡槽6相配合，内滑套筒3的中部对应固定套筒2销孔的位置设有竖直方向的导向槽11，内滑套筒3的下部设有与流通孔8相对应的循环孔12，循环孔12位于流通孔8之上，循环孔12和流通孔8之间的距离等于第一卡爪9和第一卡槽5之间的距离，固定套筒2的销孔上固定安装有销钉13，销钉13的内侧位于内滑套筒2的导向槽11内。这样，在初始状态时，第一卡爪9紧贴在内滑套筒3的内壁上，第一卡爪9的上端被挤压收缩形成收缩端面，当第一卡爪9移动到第一卡槽5处并与第一卡槽5相配合时，第一卡爪9形成的收缩端面消失，第二卡爪10在第二卡槽6和第三卡槽7之间并紧贴在内滑套筒3的内壁上，第二卡爪10的上端被挤压收缩形成收缩端面，此时流通孔8与循环孔12相重合，当第一卡爪9移动到第二卡槽6处并与第二卡槽6相配合时，循环孔12位于流通孔8之下。
可根据实际需要，对上述实施例1作进一步优化或/和改进：
如附图1、2所示，第一卡爪9和第二卡爪10的上端外侧均设有凸缘14，第一卡爪9的凸缘14厚度大于第二卡爪10的凸缘厚度14；或/和，第二卡槽6和第三卡槽7之间的距离等于第一卡爪9和第二卡爪10之间的距离，导向槽11的长度大于第一卡爪5和第二卡槽6之间的距离。这样，凸缘14可以有效与第一卡槽5、第二卡槽6和第三卡槽7相配合，保证内滑套筒3在固定套筒2不同位置时的轴向位置，当凸缘14位于内滑套筒3的其它位置时，可以有效收缩形成收缩端面，第一卡爪9的凸缘14厚度大于第二卡爪10的凸缘厚度14，可以使第一卡爪9的凸缘14形成的收缩端面直径小于第二卡爪10的凸缘14形成的收缩端面直径，当第一卡爪9移动到第二卡槽6处并与第二卡槽6相配合时，第二卡爪9可以与第三卡槽7相配合，进一步加强内滑套筒3与固定套筒2之间的牢固程度，此时循环孔12位于流通孔8之下，导向槽11与销钉13配合使用，可以防止内滑套筒3与固定套筒2之间发生相对转动，导向槽11的长度可以保证第一卡爪9可以移动到第二卡槽6的位置。
如附图1所示，上接头1、固定套筒2和下接头4的外径和内径均保持一致；或/和，循环孔12和流通孔8的数量为四个至六个，循环孔12的直径大于流通孔8的直径。这样，上接头1、固定套筒2和下接头4的外径和内径分别保持一致，可以便于与套管连接，在井内的下入过程更加的通畅，四至六个循环孔12和流通孔8可以使液体更加快速的通过。
如附图1所示，上接头1上部设有内螺纹，上接头1的下部设有外螺纹，固定套筒2的上端和下端分别设有内螺纹，下接头4的上部设有外螺纹，下接头4的下部设有内螺纹，上接头1的下部和固定套筒2的上端通过螺纹固定连接在一起，固定套筒2的下端和下接头4的上部通过螺纹固定连接在一起。这样，上接头1与固定套筒2的螺纹连接处涂抹有螺纹密封胶，固定套筒2与下接头4的螺纹连接处涂抹有螺纹密封胶，可以保证本发明的密封效果。
如附图1所示，流通孔6上方和下方的固定套筒2和内滑套筒3之间分别安装有密封圈。这样，密封圈可以保证本发明的密封效果。
实施例2：如附图3、4所示，该机械式免钻分级箍的使用方法，包括步骤如下：
第一步，在半程固井作业中，套管串的下端与机械式免钻分级箍的上接头1固定连接，机械式免钻分级箍的下接头4以下依次固定连接有封隔器、可溶解循环盲板和筛管串，随后将管串全部放入井中，当管串下入到合适深度时，封隔器完成坐封；
第二步，从井口投可溶解压力球15，可溶解压力球15的直径大于第一卡爪9的凸缘14形成的收缩端面的直径，可溶解压力球15的直径小于第二卡爪10的凸缘14形成的收缩端面的直径，可溶解压力球15被卡在第一卡爪9的上端，使流体阻力增大，此时提高井口输送泵的送排量和排出压力，迫使第二卡爪10的凸缘14与第二卡槽6分离，可溶解压力球15推动内滑套筒3下行，当第一卡爪9的凸缘14与第一卡槽5配合时，第一卡爪9的凸缘14向外扩张，第一卡爪9的凸缘14形成的收缩端面消失，可溶解压力球15可以通过第一卡爪9继续下行，因第二卡爪10的凸缘14收形成的收缩端面直径大于可溶解压力球15的直径，所以可溶解压力球15可以通过第二卡爪10，当可溶解压力球15下行至可循环盲板时，便可与可循环盲板形成密封，此时内滑套筒3的循环孔12与固定套筒2的流通孔8重合，即机械式免钻分级箍实现开孔，第一卡爪9的凸缘14和第一卡槽5相配合，机械式免钻分级箍实现自锁，随后进行注水泥固井作业；
第三步，当注水泥结束，进行压塞替浆，替浆胶塞16的直径大于第二卡爪10的凸缘形成收缩面的直径小于第一卡爪9在第一卡槽5时的直径，当替浆胶塞16运行至机械式免钻分级箍的位置时，先通过第一卡爪9的位置，由于第二卡爪10的凸缘形成收缩端面的直径小于替浆胶塞16的直径，第二卡爪10阻挡了替浆胶塞16下行，井口输送泵的出口压力继续升高，在替浆胶塞16向下的作用力下，替浆胶塞16迫使第二卡爪10向下运动，使第一卡爪9的凸缘14与第一卡槽5分离，内滑套筒3下行，当第二卡爪10滑至第三卡槽7时，第一卡爪9刚好运行至第二卡槽6处，此时第一卡爪9的凸缘14和第二卡爪10的凸缘14同时向外扩张，第二卡爪10的凸缘14形成的收缩端面消失，替浆胶塞16通过第二卡爪10，此时内滑套筒3的循环孔12与固定套筒2的流通孔8相错开，固井工作结束。根据需要，可溶解压力球15的外径略大于第二卡爪10收缩形成的收缩端面直径3-5mm，随着时间推移，可溶解循环盲板及可溶解压力球15完全溶解，此时侯凝结束，即可下钻扫灰塞、洗井、采油。
可根据实际需要，对上述实施例2作进一步优化或/和改进：
根据需要，可溶解压力球15的材质为镁铝合金，强度保证时间大于5小时，完全溶解时间为10至15小时。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。