一种滑套关闭装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出一种滑套关闭装置，其包括：基筒，包括第一端部、与第一端部相对的第二端部以及开口设置在第一端部的端面上的容纳孔；止挡件，与第一端部相连接，设置有与容纳孔同轴的轴孔；中心杆，包括设置在容纳孔内的头部以及从头部延伸并穿出轴孔的尾部，头部与基筒相连接；下接头，与第二端部相连接；锁止环，套设在基筒的第二端部，设置在基筒与下接头之间，包括第一锁止部；关闭齿形件，与下接头相连接，设置有与第一锁止部相配合的第二锁止部；其中，在关闭滑套时，关闭齿形件与滑套处于卡挂状态，第一锁止部与第二锁止部锁止，中心杆能够锚定关闭齿形件以使得关闭齿形件与滑套保持卡挂状态。
【专利说明】
一种滑套关闭装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及油气田储层改造技术领域，特别是涉及一种滑套关闭装置。
【背景技术】
[0002]压裂是提高油气井产能的重要技术手段，目前已经投入实际应用的压裂滑套具备可开关功能。中国专利CN102261231A公开了一种多次开关滑套装置。该专利公开的滑套装置包括开关滑套以及开关工具。开关工具包括依次连接的开关上接头、芯轴、弹簧、限位套和引锥。开关工具可以放到滑套内用来控制滑套的开启和关闭。
[0003]然而，该专利公开的开关滑套在每次开或关滑套时需要下入小油管带开关工具和定位工具，每趟都需要先定位后再开关作业，工序较复杂，若定位失效，容易出现滑套的误开启或误关闭，因此开关滑套装置工作过程可靠性和稳定性差。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是为了克服现有技术中开关滑套工作过程可靠性和稳定性差的不足。
[0005]针对上述问题，本实用新型提出了一种滑套关闭装置，其包括:基筒，包括第一端部、与所述第一端部相对的第二端部以及开口设置在所述第一端部的端面上的容纳孔;止挡件，与所述第一端部相连接，设置有与所述容纳孔同轴的轴孔；中心杆，包括设置在所述容纳孔内的头部以及从所述头部延伸并穿出所述轴孔的尾部，所述头部与所述基筒相连接;下接头，与所述第二端部相连接;锁止环，套设在所述基筒的第二端部，设置在所述基筒与下接头之间，包括第一锁止部;关闭齿形件，与所述下接头相连接，设置有与所述第一锁止部相配合的第二锁止部；其中，在关闭所述滑套时，所述关闭齿形件与滑套处于卡挂状态，所述第一锁止部与第二锁止部锁止，所述中心杆能够锚定所述关闭齿形件以使得所述关闭齿形件与滑套保持所述卡挂状态。
[0006]根据本实用新型实施例的滑套关闭装置，只需通过使用连续油管携带关闭装置下放到井筒中，下放工作操作简单。下放到预定位置后，关闭齿形件自动完成与滑套的卡挂工作，自动化程度高，操作过程简单可靠。由于关闭齿形件设置的只能够与相对应的滑套完成卡挂，因此关闭装置可以实现自定位，定位精度高，避免误关闭操作。通过下放和上提关闭装置即可完成滑套的关闭工作，工序简单，操作便捷，提高了工作效率，降低了工作强度。
[0007]在一个实施例中，所述滑套关闭装置还包括与所述中心杆的尾部相连接的上接头。
[0008]在一个实施例中，所述中心杆的头部与基筒之间通过剪切销钉相连接。
[0009]在一个实施例中，所述关闭齿形件包括与所述下接头相连接的基环，所述基环与下接头之间通过剪切销钉相连接。
[0010]在一个实施例中，所述关闭齿形件还包括至少两个从所述基环的端面上沿所述基环的轴向延伸的弹性卡爪，每个所述弹性卡爪上均设置有卡挂部。
[0011]在一个实施例中，所述卡挂部包括设置在所述弹性卡爪的外周面上并沿所述弹性卡爪的延伸方向并排设置的多个凸起，其中，位于两端的两个所述凸起均设置有朝向所述弹性卡爪顶部以及底部的引导斜面。
[0012]在一个实施例中，所述基筒上设置有能够容置所述弹性卡爪的容置槽，所述容置槽沿所述基筒的轴向延伸并与所述容纳孔相连通，所述弹性卡爪插装到所述容置槽内并能够沿所述容置槽的延伸方向和/或沿所述基筒的径向方向移动。
[0013]在一个实施例中，所述第一锁止部包括设置在所述锁止环的外周面上的第一棘齿组，所述第二锁止部包括设置在所述基环的内周面上的第二棘齿组。
[0014]在一个实施例中，所述基筒、止挡件以及中心杆之间形成有间隙，所述基筒上设置有与所述间隙相连通的通气孔。
[0015]在一个实施例中，所述上接头、中心杆、基筒以及下接头上均设置有与所述容纳孔相连通的过流孔。
【附图说明】
[0016]在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。
[0017]图1是本实用新型实施例的滑套关闭装置的剖视结构示意图。
[0018]图2是图1中A处的局部放大图。
[0019]图3是图1中B-B向结构示意图。
[0020]图4是图1中C-C向结构示意图。
[0021 ]图5是本实用新型实施例的基筒的结构示意图。
[0022]图6是图5中D-D向结构示意图。
[0023]图7是本实用新型实施例的基筒的剖视结构示意图。
[0024]图8是图7中E-E向结构示意图。
[0025]图9是本实用新型实施例的关闭齿形件的结构示意图。
[0026]图10是图9中F-F向结构示意图。
[0027]图11是本实用新型实施例的关闭装置处于具备关闭滑套的工作状态示意图。
[0028]图12是本实用新型实施例的关闭装置处于上提状态示意图。
[0029]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0031]如图1、图2所示，本实用新型实施例的滑套关闭装置10，包括基筒11、中心杆12、止挡件13、上接头14、下接头15、锁止环16以及关闭齿形件17。
[0032]如图5、图6所示，基筒11包括大直径段Ila和小直径段lib。基筒11的第一端部111为大直径段Ila的端部。基筒11的第二端部112为小直径段Ilb的端部。如图7、图8所示，基筒11还包括设置在大直径段Ila的容纳孔115。容纳孔115的开口设置在第一端部111的端面上。如图1、图3所示，中心杆12从该开口处插入到容纳孔115中。中心杆12包括设置在容纳孔115内且直径较大的头部123以及从头部123的端面延伸出且直径较小的尾部122。止挡件13上设置有轴孔，从而能够套装到中心杆12的尾部122上。止挡件13与基筒11的第一端部111螺纹连接。止挡件13的轴孔与容纳孔115同轴设置。中心杆12的尾部122与轴孔可以是间隙配合，或者，在轴孔与中心杆12的尾部122之间设置有密封件，从而保证中心杆12的头部123与容纳孔115的同轴度。中心杆12的头部123与容纳孔115可以是间隙配合，或者，在容纳孔115与中心杆12的头部123之间设置有密封件，从而进一步保证中心杆12的头部123与容纳孔115的同轴度。
[0033]如图1所示，中心杆12的头部123与基筒11之间通过剪切销钉98相连接。剪切销钉98未被剪断之前，中心杆12与基筒11形成为一个整体，运动同步。当剪切销钉98被剪断之后，中心杆12能够在外力的作用下沿容纳孔115的轴向进行移动。
[0034]由于中心杆12的尾部122较头部123的直径小，因此，止挡件13的端面、中心杆12的尾部122的外周面以及容纳孔115的孔壁之间形成有间隙。基筒11上设置有与该间隙相连通的通气孔113。当中心杆12的头部123朝向或者远离止挡件13在容纳孔115中移动时，该间隙的体积会逐渐变小或增大，间隙通过该通气孔113与基筒11的外部环境连通以保持压力平衡，有利于减小中心杆12在容纳孔115中移动时的阻力。
[0035]上接头14与中心杆12的尾部122螺纹连接。滑套关闭装置10通过上接头14与外部的结构件相连接，而不是通过中心杆12的尾部122与外部的结构件相连接。在滑套关闭装置10下放过程中，上接头14与止挡件13相互抵靠，从而保证销钉98不受到剪切力的作用，另外也能够降低中心杆12尾部122的磨损率，延长中心杆12的使用寿命。上接头14磨损后，只需更换上接头14，从而避免拆装中心杆12这种相对复杂且劳动强度大的零件更换工作。
[0036]在基筒11的第二端部112上套装上锁止环16。可选地，锁止环16为C形开口环，具备弹性变形能力，与基筒11的第二端部112的外周面之间形成有间隙，从而当锁止环16在受到外力作用时能够发生径向收缩变形。在将锁止环16套装到基筒11的第二端部112后，下接头15与基筒11的第二端部112螺纹连接，下接头15与基筒11的大直径段Ila共同对锁止环16形成轴向限位，避免锁止环16从基筒11的第二端部112上脱落。
[0037]如图9、图10所示，关闭齿形件17包括基环171以及从基环171的端面上轴向延伸出的弹性卡爪172。关闭齿形件17的基环171与下接头15之间通过剪切销钉99相连接。当剪切销钉99未被剪断时，关闭齿形件17与下接头15连接成一个整体，运动同步。当剪切销钉99被剪断后，关闭齿形件17能够相对下接头15沿下接头15的轴向移动。基环171上设置至少两个弹性卡爪172，从而弹性卡爪172具备弹性变形能力，能够在外力作用下发生径向收缩变形。优选地，基环171上设置四个弹性卡爪172，四个弹性卡爪172周向均匀分布。
[0038]每个弹性卡爪172上设置有用于与滑套相配合的卡挂部。当弹性卡爪172的卡挂部与滑套配合处于卡挂状态后，弹性卡爪172与滑套连接成一个整体，通过对弹性卡爪172施加外力作用就能够驱动滑套进行关闭工作。在一个实施例中，如图2、图9所示，卡挂部包括设置在弹性卡爪172的外周面上的多个凸起174。多个凸起174沿弹性卡爪172的延伸方向并排设置，滑套的内壁上设置有与凸起174相配合的槽。位于两端的两个凸起174均设置有朝向弹性卡爪172顶部以及底部的引导斜面174a，滑套上设置的槽也具有与引导斜面174a相配合的斜面。设置引导斜面174a的凸起174能够顺利地进入滑套上设置的槽或者从滑套上设置的槽中脱出。
[0039]如图2所示，锁止环16的外周面上设置有第一锁止部161。关闭齿形件17的基环171的内表面上设置有与第一锁止部161相配合的第二锁止部173。当关闭齿形件17与下接头15之间的剪切销钉99被剪断后，关闭齿形件17能够沿下接头15的轴向发生移动。当基环171与锁止环16接触后，基环171会对锁止环16施加径向作用力以使得锁止环16发生径向收缩变形。如图11、图12所示，锁止环16收缩后能够进入到基环171的孔内，最终基环171的第二锁止部173与锁止环16的第一锁止部161相锁止配合。基环171的第二锁止部173与锁止环16的第一锁止部161进入锁止状态后，关闭齿形件17与锁止环16形成一个整体，基环171的端面抵压到基筒11的大直径段Ila的端面上，关闭齿形件17受到限位而不再能够继续移动。在一个实施例中，第一锁止部161包括设置在锁止环16外周面上的第一棘齿组，第二锁止部173包括设置在基环171的孔壁上的第二棘齿组，棘齿连接锁止稳定性好，防脱离效果好。第一棘齿组与第二棘齿组完成咬合锁止后，关闭齿形件17不再能够与锁止环16发生分离，保证关闭齿形件17与锁止环16的锁止连接可靠性。
[0040]如图1、图4以及图5所示，基筒11上设置有能够容置弹性卡爪172的容置槽114。加工过程可以是，通过铣削方式从基筒11的大直径段Ila朝向第二端部112的端面上开始铣削并沿基筒11的轴向朝第一端部111方向进给，最终铣削加工出该容置槽114。容置槽114靠近第一端部111的一部分与容纳孔115相连通，靠近第二端部112的一部分的槽底与基筒11的小直径段Ilb的外周面相齐平。中心杆12的头部123的一部分与容置槽114的一部分相对应。关闭齿形件17的弹性卡爪172的顶部一一对应地插装到基筒11的容置槽114内。弹性卡爪172围合成的笼形空间的直径大于基筒11的小直径段Ilb的直径，从而弹性卡爪172与基筒11的小直径段Ilb之间形成有活动空间。弹性卡爪172围合成的笼形空间的直径等于容纳孔115的直径。当将本实用新型实施例的滑套关闭装置10下放到管道内时，弹性卡爪172会在容置槽114内发生径向收缩，卡挂部退到容置槽114中，以使得关闭装置10顺利下放到预定位置。在关闭装置10下放到位后，弹性卡爪172从活动空间中弹出，其上设置的卡挂部卡挂到滑套上。
[0041]当关闭齿形件17与下接头15之间的剪切销钉99被剪断后，关闭齿形件17沿下接头15的轴向发生移动，锁止环16的第一锁止部161与基环171的第二锁止部173进入锁止状态过程中，弹性卡爪172能够相对地在容置槽114中沿容置槽114的延伸方向移动，弹性卡爪172插入到容置槽114的部分增多。
[0042]上接头14、中心杆12、基筒11以及下接头15上均设置有与容纳孔115相连通的过流孔。过流孔为各个构件的中心孔。井筒内的流体可以通过过流孔以及容纳孔115穿过关闭装置10，减小关闭装置10下放的阻力。
[0043]本实用新型实施例的滑套关闭装置10关闭滑套的具体过程如下:
[0044]如图1所示，下井状态，在上接头14上连接上连续油管以携带滑套关闭装置10下入到管道内。关闭装置10进入到管道内后，弹性卡爪172径向收缩缩藏在基筒11的容置槽114中，方便下放关闭装置10。当关闭装置10下放到需要关闭的滑套位置后，关闭齿形件17进入滑套内筒中，弹性卡爪172从容置槽114中弹出并与滑套上设置的槽相配合以完成卡挂工作。
[0045]如图11所示，在弹性卡爪172与滑套处于卡挂状态后，对关闭装置10加载以剪断关闭齿形件17的基环171与下接头15之间的剪切销钉99。关闭齿形件17与滑套相对位置保持不变，下接头15、基筒11、中心杆12以及上接头14继续移动，关闭齿形件17相对基筒11沿基筒11的轴向发生移动，弹性卡爪172沿容置槽114插入的更深。中心杆12的头部123进入到弹性卡爪172围合形成的笼形空间，中心杆12的头部123的外周面与弹性卡爪172的内周面相贴合抵靠以对弹性卡爪172形成径向支撑，使得弹性卡爪172不能在容置槽114中发生径向收缩变形。关闭齿形件17的第二锁止部173与锁止环16的第一锁止部161进入锁止状态，此时，关闭装置10处于能够关闭滑套状态。
[0046]然后，上提钢丝或者小油管以上提关闭装置10，关闭装置10通过关闭齿形件17的弹性卡爪172对滑套施加轴向作用力以同步上提滑套内筒，从而最终将滑套关闭，完成滑套关闭工作。
[0047]如图12所示，完成滑套关闭工作后，增大钢丝或者小油管的上提载荷，由于滑套位置固定，与滑套相卡挂的关闭齿形件17、锁止环16、下接头15以及基筒11位置相对固定，因此上提载荷主要作用到上接头14以及中心杆12上。上提载荷增大到一定程度，中心杆12的头部123与基筒11之间设置的剪切销钉98将被剪断，之后上接头14以及中心杆12发生轴向移动。中心杆12的头部123从弹性卡爪172的笼形空间中退出以让位。中心杆12的头部123最终抵顶在止挡件13的端面上。继续上提，由于弹性卡爪172上设置的凸起174具有引导斜面174a，上提载荷能够在凸起174上分解出径向分力以使得弹性卡爪172发生径向收缩而从滑套的槽中退出。最后，通过上提钢丝或者小油管而将整个关闭装置10提出井筒，完成整个关闭工作。
[0048]本实用新型实施例的滑套关闭装置10，只需通过使用连续油管携带关闭装置10下放到井筒中，下放工作操作简单。下放到预定位置后，弹性卡爪172自动完成与滑套的卡挂工作，自动化程度高，操作过程简单可靠。由于关闭齿形件17的弹性卡爪172设置的卡挂部只能够与相对应的滑套完成卡挂，因此关闭装置10可以实现自定位，定位精度高，避免误关闭操作。通过下放和上提关闭装置10即可完成滑套的关闭工作，工序简单，操作便捷，提高了工作效率，降低了工作强度。
[0049]虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【主权项】
1.一种滑套关闭装置，其特征在于，包括: 基筒，包括第一端部、与所述第一端部相对的第二端部以及开口设置在所述第一端部的端面上的容纳孔； 止挡件，与所述第一端部相连接，设置有与所述容纳孔同轴的轴孔； 中心杆，包括设置在所述容纳孔内的头部以及从所述头部延伸并穿出所述轴孔的尾部，所述头部与所述基筒相连接； 下接头，与所述第二端部相连接； 锁止环，套设在所述基筒的第二端部，设置在所述基筒与下接头之间，包括第一锁止部； 关闭齿形件，与所述下接头相连接，设置有与所述第一锁止部相配合的第二锁止部； 其中，在关闭所述滑套时，所述关闭齿形件与滑套处于卡挂状态，所述第一锁止部与第二锁止部锁止，所述中心杆能够锚定所述关闭齿形件以使得所述关闭齿形件与滑套保持所述卡挂状态。2.根据权利要求1所述的滑套关闭装置，其特征在于，所述滑套关闭装置还包括与所述中心杆的尾部相连接的上接头。3.根据权利要求1所述的滑套关闭装置，其特征在于，所述中心杆的头部与基筒之间通过剪切销钉相连接。4.根据权利要求1所述的滑套关闭装置，其特征在于，所述关闭齿形件包括与所述下接头相连接的基环，所述基环与下接头之间通过剪切销钉相连接。5.根据权利要求4所述的滑套关闭装置，其特征在于，所述关闭齿形件还包括至少两个从所述基环的端面上沿所述基环的轴向延伸的弹性卡爪，每个所述弹性卡爪上均设置有卡挂部。6.根据权利要求5所述的滑套关闭装置，其特征在于，所述卡挂部包括设置在所述弹性卡爪的外周面上并沿所述弹性卡爪的延伸方向并排设置的多个凸起，其中，位于两端的两个所述凸起均设置有朝向所述弹性卡爪顶部以及底部的引导斜面。7.根据权利要求5所述的滑套关闭装置，其特征在于，所述基筒上设置有能够容置所述弹性卡爪的容置槽，所述容置槽沿所述基筒的轴向延伸并与所述容纳孔相连通，所述弹性卡爪插装到所述容置槽内并能够沿所述容置槽的延伸方向和/或沿所述基筒的径向方向移动。8.根据权利要求4所述的滑套关闭装置，其特征在于，所述第一锁止部包括设置在所述锁止环的外周面上的第一棘齿组，所述第二锁止部包括设置在所述基环的内周面上的第二棘齿组。9.根据权利要求1所述的滑套关闭装置，其特征在于，所述基筒、止挡件以及中心杆之间形成有间隙，所述基筒上设置有与所述间隙相连通的通气孔。10.根据权利要求2所述的滑套关闭装置，其特征在于，所述上接头、中心杆、基筒以及下接头上均设置有与所述容纳孔相连通的过流孔。
【文档编号】E21B43/26GK205503094SQ201620054982
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年1月20日
【发明人】侯治民, 潘敏, 陈晨, 王磊, 王强, 崔警宇, 周怡君
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司西南油气分公司