专利名称：用于油气井的投球式压裂滑套的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压裂滑套，特别涉及一种用于油气井的投球式压裂滑套。
背景技术：
目前，油气井分层压裂工艺主要采用投球式滑套分层压裂施工方法。在这种滑套上设有球座，通过地面投入与对应球座尺寸匹配的阀球，并在地面加压条件下将滑套打开，形成压裂通道。在多段压裂施工结束后，需要对施工井进行压裂液返排作业，然后起出井中的压裂管柱才能进行后期生产作业。在压裂液返排过程中，通常部分支撑剂被压裂液携带出地层，而滞留在压裂管柱和水平井筒之间的环空中。支撑剂的滞留会在井的水平段形成多处 堆积而将环空填埋，同时由于各级滑套的阀球和球座处于密封接合状态，使得压裂管柱的内腔也堵死。这样，井下仅有的两个空间全被封堵，造成地面无法对井底中的支撑剂进行冲砂洗井作业，并且支撑剂滞留于井筒中，使得无法将压裂管柱上提出地面，造成砂卡管柱，严重影响后期生产。在现有技术的文献中，也提出了多种压裂滑套。例如中国专利201020685685. 5公开了一种“水平井压裂用分瓣爪锁紧投球式喷砂滑套”，该滑套具有锁紧功能，避免滑套在轴向上移动，封堵喷砂口，影响压裂施工。在该滑套外筒的内壁上设有环状锁紧槽，滑套顶部设有分瓣爪。在使用时，地面投球并使压裂管柱内憋压，当销钉被剪断后，压力推动阀座下移。当分瓣爪与外筒锁紧槽相遇后，彼此卡接在一起从而实现锁紧。当发生砂卡管柱时，由于滑套内阀球和球座处于密封接合状态，使得压裂管柱内腔堵死，无法进行冲砂洗井作业，砂子滞留于井筒中，无法上提压裂管柱。中国专利201020187726. 8，公开了一种“球座式压裂滑套”，该滑套构造为开启作业时，球座不落入井底，不会给后期施工作业造成影响。在滑套管下方的连接套管的内壁上有凹槽，滑套管不会在施工过程中反向运动而关闭连接套上的压裂侧孔，但是没有考虑如何解决管柱砂卡问题。中国专利201020685585. 2，公开了一种“水平井压裂用压差式开启滑套”，该滑套没有球座结构，不需要专门的投球操作，而是依靠内滑套上下截面的面积差值来打开滑套。该滑套具有下移锁紧、结构简单、操作方便的特点，但是没有考虑如何解决管柱砂卡问题。中国专利200820061922. 3，公开了一种“压裂滑套喷砂器”，其包括滑套外筒及布置在滑套外筒内的芯管，二者滑动配合，配合面设有剪切销钉。滑套外筒的壁上具有喷砂口，滑套外筒的上端口具有用于承接阀球的密封配合面。喷砂口构造为纵向长孔，其数量可为多个，并且沿滑套外筒周向布置。在滑套外筒的内壁，对应于喷砂口的部位开有环状掏空槽以将所有的喷砂口连通。在滑套外筒与芯管的滑动配合面上设有多道高弹性橡胶密封圈。该压裂滑套喷砂器具有防粘卡、防粘附、抗携砂液冲蚀强、耐磨性好等特点，但是没有考虑如何解决砂卡管柱问题。因此，急需一种在压裂操作中，能解决砂卡管柱问题的压裂装置。
实用新型内容针对上述的问题，本实用新型提出了一种用于油气井的投球式压裂滑套，其能够有效解决砂卡管柱的问题。根据本实用新型，提出了一种用于油气井的投球式压裂滑套，包括固定的外滑套和通过剪切销连接在外滑套内壁上的内滑套。其中，在内滑套的内壁设有用于将内滑套从压裂滑套中取出的打捞结构。当所述压裂滑套处于初始状态时，所述内滑套挡住了喷射孔；当投入阀球，在油管内憋压到预定的压力时，所述剪切销被剪断，内滑套朝向下游移动而使喷射孔露出，进而建立压裂通道；当发生砂卡管柱时，通过打捞工具将内滑套捞出并洗井以取出管柱。在本申请中，用语“初始状态”是指在压裂滑套打开之前的状态。在一个实施例中，打捞结构是形成在所述内滑套的内壁的上游区域中的凹槽。在 一个优选的实施例中，这种凹槽的上游端构成倒扣，以在发生砂卡管柱时通过打捞工具能 将内滑套取出。在一个实施例中，凹槽的下游端与内滑套的内壁形成圆弧过渡连接。这种圆弧过渡连接方式使得阀球在朝向下游方向运动过程中，受到的冲击作用最小，而有助于阀球与球座的密封接合。在一个实施例中，在内滑套的内壁的下游区域设置有球座。在一个优选的实施例中，该球座为小端朝向下游的锥形球座。这种球座能够与阀球密封接合，从而在油管内憋压以打开滑套。在一个实施例中，球座与内滑套成一体结构。这种结构方便了球座和内滑套的成型，并且使得压裂滑套的装配更为方便。在一个实施例中，在喷射孔内安装有喷嘴。喷嘴使得压裂液能够以更高的速度从油管内喷出，以实现射孔。喷嘴也可以使用硬度较高材料制成，从而延长压裂滑套的使用寿命。另外当喷嘴损坏后，仅需要更换喷嘴，而不需要更换整个压裂滑套，降低了成本。在一个实施例中，外滑套与内滑套为滑动配合。在一个优选的实施方案中，在外滑套与内滑套的配合面上还布置有至少一道密封圈。这种密封圈保证在外滑套与内滑套的接合处不会漏液，以保证内滑套能顺利朝向下游方向移动从而顺利打开喷射孔。在一个实施例中，在外滑套内壁的下游端部处设置有台阶，使得内滑套仅能在该外滑套内运动。在本实用新型中，在本申请中，用语“下游”和“上游”是以从井口注入的压裂液的流向为参照。与现有技术相比，本实用新型的优选在于，在发生砂卡管柱时，通过这种可打捞出来的内滑套能使油管的内腔连通。再配合洗井作业，能够将井筒内的沉砂冲洗出地面，从而解决砂卡管柱的问题。在喷射孔内安装由硬度较高的材料制作的喷嘴的方式，可以延长压裂滑套的使用寿命，并且当喷嘴被磨损之后，仅需要更换喷嘴而不需要更换整个压裂滑套，从而降低了成本。通过采用相匹配的球座和阀球还可以实现油气井分层压裂。另外，本实用新型的压裂滑套还具有安全可靠、结构简单、操作方便的优点。以下结合附图
来对本实用新型作进一步详细说明，其中图I是根据本实用新型的压裂滑套的示意图；图2是图I中区域I的放大图。在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做进一步说明。图I显示了根据本实用新型的用于油气井的投球式压裂滑套10。压裂滑套10包括固定的外滑套11和通过剪切销14连接在外滑套11内壁上的内滑套13，在外滑套11上设置有多个喷射孔12。其中，在内滑套13内壁设置有用于将内滑套13从压裂滑套10中取 出的打捞结构。如图I所示，打捞结构为形成在内滑套13的内壁的上游区域中的凹槽18。在一个优选的实施例中，凹槽18的上游侧壁19与凹槽18的底面的夹角小于90°，即凹槽18的上游端构成倒扣，如图2所示。以在发生砂卡管柱时，打捞工具(未示出)能够钩住内滑套13的倒扣而将内滑套13打捞出来。可以理解地是，打捞结构也可为在内滑套13侧壁上单独形成的打捞槽或其他功能类似的结构。在另一个实施例中，凹槽18的下游端部与内滑套13内壁为圆弧过渡连接。这种圆弧过渡连接方式使得阀球16朝向下游方向运动过程中，受到的冲击作用最小，而有助于阀球16与球座17的密封接合。球座17设置在内滑套13内壁的下游部分。在一个实施例中，球座17构造为小端朝向下游的锥形球座，以能够承接阀球16。在一个优选的实施例中，球座17与内滑套13为
一体成型。在外滑套11上的多个喷射孔12优选为成组布置。在一个实施例中，喷射孔12的数量为六个并分为两组，每组中的三个喷射孔均匀布置在垂直于压裂滑套10中心轴的同一平面中，即同组中的喷射孔之间的夹角为120°。图I示意性地显示了这种布置，其中一组布置在外滑套11较上游的位置，另外一组布置在外滑套11较下游的位置。可以理解地是，喷射孔12的分组不限于两组而是也可为多组。喷射孔12优选为构造为圆柱形孔，并且孔内带有内螺纹以用于安装喷嘴20。这种结构的喷射孔12的有利之处在于，可选择由硬度较高的材料制作的喷嘴20，以延长压裂滑套10的使用寿命。并且，当喷嘴20被磨损之后，仅需要更换喷嘴20而不需要更换整个压裂滑套10，从而降低了成本。在一个实施例中，喷射孔12的直径选择为23mm。在另一个实施例中，喷嘴20构造为喇叭形，其大端朝向压裂滑套10的内部，小端朝向压裂滑套10之夕卜，以提高所喷出流体的流速。根据本实用新型的压裂滑套10，内滑套13与外滑套11之间为滑动配合，即在剪断设置在内滑套13和外滑套11之间的剪切销14后，内滑套13可沿着外滑套11的内壁朝向下游滑动。在一个实施例中，在外滑套11内壁的下游端部处设置有台阶21，使得内滑套13仅能在外滑套11内运动。在另一个实施例中，在外滑套11与内滑套13的配合面上还布置有至少一道密封圈15。如图I所示，在外滑套11与内滑套13的配合面的上游部分和下游部分均布置有密封圈15，以保证在外滑套11与内滑套13的配合面不会漏液，从而内滑套13能顺利朝向下游方向移动从而顺利打开喷射孔12。在使用过程中，当压裂滑套10处于初始状态时，内滑套13通过剪切销14连接于外滑套11，并且挡住了喷射孔12。在投入尺寸匹配的阀球16后，阀球16会与球座17密封接合在一起而在压裂油管内产生憋压。当油管内憋压到预定的压力时，剪切销14被剪断，内滑套13在压力作用下朝向下游移动。当内滑套13到达外滑套11下端台阶21时，内滑套13停止移动，并且外滑套11上的喷射孔12全部露出，从而可进行压裂施工。当发生砂卡管柱时，油管内腔被阀球16封堵和环空被沉砂封堵，无法上提压裂油管。这时需要进行打捞和洗井作业。下入与内滑套13的打捞结构相匹配的打捞工具，将内滑套及阀球带出地面。配合地面正洗井作业，将此处及以上井段的沉砂清理干净。如果需要，可对每一段采取上述的打捞洗井作业，直到将管柱起出。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。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。
权利要求1.一种用于油气井的投球式压裂滑套，包括固定的外滑套和通过剪切销连接在外滑套内壁上的内滑套，在外滑套上设置有喷射孔， 其特征在于，在内滑套的内壁设有用于将内滑套从压裂滑套中取出的打捞结构。
2.根据权利要求I所述的压裂滑套，其特征在于，所述打捞结构是形成在所述内滑套的内壁的上游区域中的凹槽。
3.根据权利要求2所述的压裂滑套，其特征在于，所述凹槽的上游端构成倒扣。
4.根据权利要求2所述的压裂滑套，其特征在于，所述凹槽的下游端与内滑套的内壁形成圆弧过渡连接。
5.根据权利要求I所述的压裂滑套，其特征在于，在内滑套的内壁的下游区域设置有 球座。
6.根据权利要求5所述的压裂滑套，其特征在于，所述球座为小端朝向下游的锥形球座。
7.根据权利要求5或6所述的压裂滑套，其特征在于，所述球座与内滑套成一体结构。
8.根据权利要求I所述的压裂滑套，其特征在于，在所述喷射孔内安装有喷嘴。
9.根据权利要求I所述的压裂滑套，其特征在于，在所述外滑套与所述内滑套的配合面上还布置有至少一道密封圈。
10.根据权利要求I所述的压裂滑套，其特征在于，在所述外滑套内壁的下游端部处设置有台阶，使得所述内滑套仅能在该外滑套内运动。
专利摘要本实用新型涉及一种用于油气井的投球式压裂滑套，包括固定的外滑套和通过剪切销连接在外滑套内壁上的内滑套，在外滑套上设置有喷射孔。其中，在内滑套的内壁设有用于将内滑套从压裂滑套中取出的打捞结构。本实用新型的用于油气井的投球式压裂滑套能有效解决砂卡管柱的问题，并且结构简单，操作方便。
文档编号E21B43/26GK202645503SQ20122029828
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者曲海, 曾义金, 李根生 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石油工程技术研究院