分段压裂滑套的制作方法

本实用新型涉及压裂设备领域，特别是一种分段压裂滑套。

背景技术：

目前，传统的分段压裂油管存在以下不足：

1、油管压裂的级数由接入其中的滑套装置的数量决定。为使各种尺寸的憋压球到达对应滑套并与滑套球座形成密封承受高压，名级滑套的通径是逐级递减的。但油管的通径不能无限减小，油管能接入滑套装置的数量有限，因此油管可压裂的层位数必将受到限制。目前，采用这种压裂油管国内能完成10级层位压裂，而国外最多也只能达到40级层位压裂。

2、由于滑套的通径是递减的，因此各级滑套和小球的尺寸存在级差，不具备互换性，现场修理维护难度较大。

3、憋压球以及其配套的球座按照一定的尺寸差制作，为实现更多的压裂层位数，只能将憋压球的尺寸差减小，从而对憋压球以及其球座的材料性能和加工精度均提出更高要求。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种分段压裂滑套，其无需憋压球以及与该憋压球配套的球座，且具有全通径、无限级的优点，能很好的满足油气藏储层压裂改造的施工需求，不仅能适用于油气藏储层压裂，同样也适用于天气然气等储层的压裂。

本实用新型采用的技术方案是：

一种分段压裂滑套，包括压裂管体，所述压裂管体包括内管体和外管体，所述内管体和所述外管体之间形成腔体，所述压裂管体的两端分别设有用于密封该腔体的第一接头、第二接头；所述腔体靠近所述第二接头的一端设有开关活塞，所述开关活塞可沿所述内管体的轴心往复运动，所述腔体靠近所述第一接头的一端设有用于感知压力并根据该压力控制所述开关活塞往复运动的活塞开启机构，所述开关活塞和所述活塞开启机构均套设于所述内管体外；所述内管体位于所述开关活塞一端的侧壁上设有第一开关孔，所述外管体位于所述开关活塞一端的侧壁上设有与所述第一开关孔相对应的第三开关孔，所述开关活塞上沿其轴向依次设有第二开关孔和第四开关孔，所述第四开关孔位于所述第二开关孔靠近所述第二接头的一侧；所述开关活塞与所述第二接头之间设有回压弹簧。

使用时，从第一接头向压裂管体内输入液体或气体等流体，由活塞开启机构根据输入流体的压力大小控制开关活塞的行程，从而改变第二开关孔和第四开关孔的位置，进行改变第二开关孔、第四开关孔与第一开关孔、第三开关孔之间的对应关系，形成不同的开闭状态，达到多级压裂的目的。

优选地，所述开关活塞靠近所述第二接头的一侧设有回压套筒，所述回压套筒靠近所述第二接头的一侧设有回压套筒垫片，所述回压弹簧设于所述回压套筒垫片和第二接头之间。

优选地，所述内管体上设有供所述开关活塞往复运动的轨道，所述开关活塞上设有与该轨道配合的轨道销钉；所述轨道环绕所述内管体的轴心设置，所述轨道包括分别设于所述内管体一径面两侧的第一轨道和第二轨道，所述第一轨道包括用于容纳所述轨道销钉的第一凹槽、第三凹槽、第五凹槽和第七凹槽，所述第二轨道包括用于容纳所述轨道销钉的第二凹槽、第四凹槽、第六凹槽和第八凹槽，所述第一轨道上凹槽的开口与所述第二轨道上凹槽的开口朝相对的方向设置，所述第一轨道上的凹槽和所述第二轨道上的凹槽均沿所述内管体的轴向设置，且第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽、第五凹槽、第六凹槽、第七凹槽和第八凹槽依次交错设置，其中，第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽、第五凹槽和第八凹槽的长度相等，第七凹槽的长度大于第一凹槽的长度，第六凹槽的长度大于第七凹槽的长度，第一凹槽、第三凹槽和第五凹槽的开口对齐，第七凹槽的开口位于第一凹槽的底部靠近所述活塞开启机构的一侧，第二凹槽、第四凹槽、第六凹槽和第八凹槽的开口对齐；所述第一轨道和所述第二轨道之间设有供所述轨道销钉运行的倾斜通道。

活塞开启机构根据输入的流体压力控制开关活塞，由轨道和轨道销钉配合来控制开关活塞的具体行程。

优选地，所述轨道销钉位于所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽、第五凹槽或第八凹槽内时，所述第二开关孔和第四开关孔分别位于第一开关孔、第三开关孔的两侧；所述轨道销钉位于所述第六凹槽内时，所述第二开关孔位于与第一开关孔、第三开关孔对应位置，第四开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第二接头的一侧；所述轨道销钉位于所述第七凹槽内时，所述第二开关孔位于与第一开关孔、第三开关孔靠近第一接头的一侧，第四开关孔位于与第一开关孔、第三开关孔对应位置。

初始时，轨道销钉位于第一凹槽内，此时第二开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第一接头的一侧，第四开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第二接头的一侧，第一开关孔和第三开关孔处于未连通状态，内管体和外管体之间封闭，压裂滑套处于初始状态。

使用时的具体流程如下：

地面第一次打压，激活活塞开启机构并达到一定临界压力后，驱动开关活塞移动，使轨道销钉从第一凹槽内经倾斜通道的引导滑入第二凹槽内，第二开关孔和第四开关孔均向第二接头移动。当轨道销钉进入第二凹槽后，此时第二开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第一接头的一侧，第四开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第二接头的一侧，第一开关孔和第三开关孔处于未连通状态，内管体和外管体之间封闭，压裂滑套处于关闭状态。

地面第一次降压，停止活塞开启机构，开关活塞在加压弹簧的作用下，使轨道销钉从第二凹槽内经倾斜通道的引导滑入第三凹槽内，第二开关孔和第四开关孔均向第一接头移动。当轨道销钉进入第三凹槽后，此时第二开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第一接头的一侧，第四开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第二接头的一侧，第一开关孔和第三开关孔处于未连通状态，内管体和外管体之间封闭，压裂滑套回到初始状态。

地面第二次打压，激活活塞开启机构并达到一定临界压力后，驱动开关活塞移动，使轨道销钉从第三凹槽内经倾斜通道的引导滑入第四凹槽内，第二开关孔和第四开关孔均向第二接头移动。当轨道销钉进入第四凹槽后，此时第二开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第一接头的一侧，第四开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第二接头的一侧，第一开关孔和第三开关孔处于未连通状态，内管体和外管体之间封闭，压裂滑套处于关闭状态。

地面第二次降压，停止活塞开启机构，开关活塞在加压弹簧的作用下，使轨道销钉从第四凹槽内经倾斜通道的引导滑入第五凹槽内，第二开关孔和第四开关孔均向第一接头移动。当轨道销钉进入第五凹槽后，此时第二开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第一接头的一侧，第四开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第二接头的一侧，第一开关孔和第三开关孔处于未连通状态，内管体和外管体之间封闭，压裂滑套回到初始状态。

地面第三次打压，激活活塞开启机构并达到一定临界压力后，驱动开关活塞移动，使轨道销钉从第五凹槽内经倾斜通道的引导滑入第六凹槽内，第二开关孔和第四开关孔均向第二接头移动。当轨道销钉进入第六凹槽后，此时第二开关孔位于第一开关孔和第三开关孔之间，并连通第一开关孔和第三开关孔，第四开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第二接头的一侧，第一开关孔和第三开关孔处于连通状态，内管体和外管体之间导通，压裂滑套处于单开状态。

地面第三次降压，停止活塞开启机构，开关活塞在加压弹簧的作用下，使轨道销钉从第六凹槽内经倾斜通道的引导滑入第七凹槽内，第二开关孔和第四开关孔均向第一接头移动。当轨道销钉进入第七凹槽后，此时第二开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第一接头的一侧，第四开关孔位于第一开关孔和第三开关孔之间，并连通第一开关孔和第三开关孔，第一开关孔和第三开关孔处于连通状态，内管体和外管体之间导通，压裂滑套处于全开状态。

地面第四次打压，激活活塞开启机构并达到一定临界压力后，驱动开关活塞移动，使轨道销钉从第七凹槽内经倾斜通道的引导滑入第八凹槽内，第二开关孔和第四开关孔均向第二接头移动。当轨道销钉进入第八凹槽后，此时第二开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第一接头的一侧，第四开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第二接头的一侧，第一开关孔和第三开关孔处于未连通状态，内管体和外管体之间封闭，压裂滑套处于关闭状态。

地面第四次降压，停止活塞开启机构，开关活塞在加压弹簧的作用下，使轨道销钉从第八凹槽内经倾斜通道的引导回到第一凹槽内，第二开关孔和第四开关孔均向第一接头移动。当轨道销钉回到第一凹槽后，此时第二开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第一接头的一侧，第四开关孔位于第一开关孔、第三开关孔靠近第二接头的一侧，第一开关孔和第三开关孔处于未连通状态，内管体和外管体之间封闭，压裂滑套回到初始状态。

通过地面的打压、降压，轨道销钉在轨道上循环进行上述移动，使得第一开关孔、第二开关孔、第三开关孔、第四开关孔之间的相互位置关系也按上述描述循环，达到多级压裂的目的。

优选地，所述活塞开启机构包括设于所述内管体一侧的开启活塞、平衡活塞以及设于所述内管体另一侧的开启球、开启球座和平衡活塞接头；所述内管体靠近所述第一接头的一端管壁上设有第一开启孔，所述开启活塞与所述第一接头之间具有第一中空区域，所述内管体的外侧壁上设有连通所述第一开启孔和所述第一中空区域的环形凹槽，所述平衡活塞设于所述开启活塞靠近所述第二接头的一侧，且该平衡活塞和所述开关活塞之间设有隔离块，所述平衡活塞和所述隔离块之间具有第二中空区域，所述开关活塞和所述隔离块之间具有第三中空区域；所述开启球座与所述开启活塞、所述平衡活塞固定连接，所述开启球座靠近所述第一接头的一端设有斜面，该斜面设于开启球座靠近所述内管体的一侧，且该斜面沿所述第一接头至所述第二接头的方向逐渐靠近所述内管体，所述内管体的管壁上设有第二开启孔，所述第二开启孔设于所述斜面与所述内管体距离最近的位置，所述开启球设于所述第二开启孔内，所述第二开启孔的开口处设有防止所述开启球掉落的挡板；所述平衡活塞接头固定设于所述开启球座靠近所述第二接头的一侧，且该平衡活塞接头与该开启球座之间设有开启活塞回压弹簧；所述开启球座上设有贯穿其两端面的通道，所述平衡活塞接头上设有贯穿其两端面的通道，所述开启球座的通道和所述平衡活塞的通道相互对应；所述平衡活塞接头与所述开关活塞之间具有第四中空区域。

加压时，高压流体从第一接头输入压裂管体内，经第一开启孔后、环形凹槽后进入第一中空区域内，并在第一中空区域内对开启活塞施压。流体推动开启活塞向第二接头移动，带动开启球座也向第二接头移动，在与第二开启孔相对应的位置，斜面与内管体之间的距离逐渐增大，而开启球又在流体压力下向斜面靠紧。当液体的压力足够大，使得在与第二开启孔相对应的位置，斜面与内管体之间的距离足够大，开启球与第二开启孔之间出现足够大的间隙，流体得以从内管体中经第二开启孔、开启球座上的通道、平衡活塞接头上的通道进入第三、第四中空区域，并对开关活塞施压，驱动开关活塞向第二接头方向移动，从而带动轨道销钉进入第二轨道中相应凹槽内。

降压时，当开启活塞回压弹簧的弹力与第二中空区域中的气体压力，大于开启活塞靠近第一接头的端面所受压力时，开启活塞、平衡活塞、开启球座均向第一接头方向移动，在与第二开启孔相对应的位置，斜面与内管体之间的距离逐渐减小，开启球逐渐回落进第二开启孔中，第二开启孔封闭，从而使得第三、第四中空区域内压力下降，开关活塞在加压弹簧的弹力作用下向第一接头方向移动，从而带动轨道销钉进入第一轨道中相应凹槽内。

通过压力大小改变开启活塞、平衡活塞、开启球座的位置，控制通道的导通和阻断，来控制开关活塞所受流体压力大小，使轨道销钉处于轨道上不同的凹槽内，形成不同的状态，达到多级压裂的目的。

优选地，所述外管体上设有与所述平衡活塞对应的平衡孔。

平衡孔可避免施压时，由于第二中空区域密封，导致压力增大，使活塞两端压差不稳定，造成活塞频繁地往复运动，可增加滑套稳定性。

本实用新型的有益效果是：

1、开关活塞通过轨道和轨道销钉的配合，在压力作用下可旋转的往复运动，形成第一开关孔、第二开关孔、第三开关孔和第四开关孔之间不同位置的配合，达到分段多级压裂的目的；

2、在压裂过程中可取代常规投球开启滑套分段压裂系统，仅需地面泵组打压即可控制滑套,无需投球、无需连续油管钻磨球座，压裂后形成全通径，可立即返排，节约成本、节省作业时间，完全消除连续油管作业风险；

3、平衡孔可避免施压时，由于平衡活塞远离开启活塞的一端腔体因为密封，导致压力增大，使活塞两端压差不稳定，造成活塞频繁地往复运动，可增加滑套稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中轨道的轴向展示示意图；

附图标记：10-外管体，11-第三开关孔，12-平衡孔，20-内管体，21-第一开启孔，22-第二开启孔，23-第一开关孔，240-轨道，241-第一凹槽，242-第二凹槽，243-第三凹槽，244-第四凹槽，245-第五凹槽，246-第六凹槽，247-第七凹槽，248-第八凹槽，30-开启活塞，31-平衡活塞，32-开启球座，33-开启球，34-平衡活塞接头，35-开启活塞回压弹簧，40-开关活塞，41-第二开关孔，42-第四开关孔，43-轨道销钉，44-回压套筒，45-回压套筒垫片，46-回压弹簧，50-第一接头，51-第二接头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种分段压裂滑套，包括压裂管体，所述压裂管体包括内管体20和外管体10，所述内管体20和所述外管体10之间形成腔体，所述压裂管体的两端分别设有用于密封该腔体的第一接头50、第二接头51；所述腔体靠近所述第二接头51的一端设有开关活塞40，所述开关活塞40可沿所述内管体20的轴心往复运动，所述腔体靠近所述第一接头50的一端设有用于感知压力并根据该压力控制所述开关活塞40往复运动的活塞开启机构，所述开关活塞40和所述活塞开启机构均套设于所述内管体20外；所述内管体20位于所述开关活塞40一端的侧壁上设有第一开关孔23，所述外管体10位于所述开关活塞40一端的侧壁上设有与所述第一开关孔23相对应的第三开关孔11，所述开关活塞40上沿其轴向依次设有第二开关孔41和第四开关孔42，所述第四开关孔42位于所述第二开关孔41靠近所述第二接头51的一侧；所述开关活塞40与所述第二接头51之间设有回压弹簧46。

在其中一个实施例中，所述开关活塞40靠近所述第二接头51的一侧设有回压套筒44，所述回压套筒44靠近所述第二接头51的一侧设有回压套筒垫片45，所述回压弹簧46设于所述回压套筒垫片45和第二接头51之间。

在其中一个实施例中，所述内管体20上设有供所述开关活塞40往复运动的轨道240，所述开关活塞40上设有与该轨道240配合的轨道销钉43；所述轨道240环绕所述内管体20的轴心设置，所述轨道240包括分别设于所述内管体20一径面两侧的第一轨道240和第二轨道240，所述第一轨道240包括用于容纳所述轨道销钉43的第一凹槽241、第三凹槽243、第五凹槽245和第七凹槽247，所述第二轨道240包括用于容纳所述轨道销钉43的第二凹槽242、第四凹槽244、第六凹槽246和第八凹槽248，所述第一轨道240上凹槽的开口与所述第二轨道240上凹槽的开口朝相对的方向设置，所述第一轨道240上的凹槽和所述第二轨道240上的凹槽均沿所述内管体20的轴向设置，且第一凹槽241、第二凹槽242、第三凹槽243、第四凹槽244、第五凹槽245、第六凹槽246、第七凹槽247和第八凹槽248依次交错设置，其中，第一凹槽241、第二凹槽242、第三凹槽243、第四凹槽244、第五凹槽245和第八凹槽248的长度相等，第七凹槽247的长度大于第一凹槽241的长度，第六凹槽246的长度大于第七凹槽247的长度，第一凹槽241、第三凹槽243和第五凹槽245的开口对齐，第七凹槽247的开口位于第一凹槽241的底部靠近所述活塞开启机构的一侧，第二凹槽242、第四凹槽244、第六凹槽246和第八凹槽248的开口对齐；所述第一轨道240和所述第二轨道240之间设有供所述轨道销钉43运行的倾斜通道。

在其中一个实施例中，所述轨道销钉43位于所述第一凹槽241、第二凹槽242、第三凹槽243、第四凹槽244、第五凹槽245或第八凹槽248内时，所述第二开关孔41和第四开关孔42分别位于第一开关孔23、第三开关孔11的两侧；所述轨道销钉43位于所述第六凹槽246内时，所述第二开关孔41位于与第一开关孔23、第三开关孔11对应位置，第四开关孔42位于第一开关孔23、第三开关孔11靠近第二接头51的一侧；所述轨道销钉43位于所述第七凹槽247内时，所述第二开关孔41位于与第一开关孔23、第三开关孔11靠近第一接头50的一侧，第四开关孔42位于与第一开关孔23、第三开关孔11对应位置。

在其中一个实施例中，所述活塞开启机构包括设于所述内管体20一侧的开启活塞30、平衡活塞31以及设于所述内管体20另一侧的开启球33、开启球座32和平衡活塞接头34；所述内管体20靠近所述第一接头50的一端管壁上设有第一开启孔21，所述开启活塞30与所述第一接头50之间具有第一中空区域，所述内管体20的外侧壁上设有连通所述第一开启孔21和所述第一中空区域的环形凹槽，所述平衡活塞31设于所述开启活塞30靠近所述第二接头51的一侧，且该平衡活塞31和所述开关活塞40之间设有隔离块，所述平衡活塞31和所述隔离块之间具有第二中空区域，所述开关活塞40和所述隔离块之间具有第三中空区域；所述开启球座32与所述开启活塞30、所述平衡活塞31固定连接，所述开启球座32靠近所述第一接头50的一端设有斜面，该斜面设于开启球座32靠近所述内管体20的一侧，且该斜面沿所述第一接头50至所述第二接头51的方向逐渐靠近所述内管体20，所述内管体20的管壁上设有第一开启孔22，所述第一开启孔22设于所述斜面与所述内管体20距离最近的位置，所述开启球33设于所述第一开启孔22内，所述第一开启孔22的开口处设有防止所述开启球33掉落的挡板；所述平衡活塞接头34固定设于所述开启球座32靠近所述第二接头51的一侧，且该平衡活塞接头34与该开启球座32之间设有开启活塞回压弹簧35；所述开启球座32上设有贯穿其两端面的通道，所述平衡活塞接头34上设有贯穿其两端面的通道，所述开启球座32的通道和所述平衡活塞31的通道相互对应；所述平衡活塞接头34与所述开关活塞40之间具有第四中空区域。

在其中一个实施例中，所述外管体10上设有与所述平衡活塞31对应的平衡孔12。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。