旋转控制无级投球压裂滑套的制作方法

本发明涉及投球压裂滑套技术领域，是一种旋转控制无级投球压裂滑套。

背景技术：

目前，国外井下无级压裂主要采用连续油管法、飞镖投掷法等先进的压裂方法。但在国内投球压裂滑套还存在如下主要问题：1.采用直径逐级递增的球由下至上进行压裂，受到封堵球直径的限制，压裂层数有限；2.受直径逐渐减小的影响，下层压裂需要克服上层滑套的阻力损失，压裂层数多时，可能导致巨大的摩阻损失，降低压裂效率和能耗；3.国内投球压裂技术中，球座固定在井下，压裂完成之后，需要磨铣球座，限制压裂效率的提高，压裂成本较高，作业时间长。专利申请号为201220389849.9的中国专利文献公开了采用特殊材料变形让压裂球通过的工具，专利申请号为201210164217.7的中国专利文献公开了采用可张开球座让压裂球通过的工具，专利申请号为201320434780.1的中国专利文献及专利申请号为201310229884.3的中国专利文献公开了采用C形球座变形允许压裂球通过的工具，均未说明如何实现压裂层位选择。

技术实现要素：

本发明提供了一种旋转控制无级投球压裂滑套，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有投球压裂滑套在实际使用过程中存在的压裂层数受到投球直径限制的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种旋转控制无级投球压裂滑套，包括上接头、滑套本体、下接头、内滑套和旋转控制滑套，上接头的下部外侧与滑套本体的上部内侧固定安装在一起，滑套本体的下部内侧与下接头的上部外侧固定安装在一起，内滑套的下部与滑套本体通过剪切销钉固定安装在一起，在内滑套的上部沿圆周分布有不少于两个的内压裂孔，在内压裂孔下方的滑套本体上沿圆周分布有能与内压裂孔内外对应的外压裂孔，在滑套本体下方的下接头内侧固定有内限位凸台，在内限位凸台上座有压缩弹簧，压缩弹簧的外径不大于内滑套的内径，在内压裂孔下方的内滑套内侧自上而下分布有上限位卡槽和下限位卡槽，在压缩弹簧上方与上限位卡槽之间的内滑套内侧安装有能相对内滑套上下移动的收缩球座，在收缩球座的上部固定有不少于两个能卡在上限位卡槽和下限位卡槽的分瓣爪，分瓣爪位于上限位卡槽和下限位卡槽之间，旋转控制滑套套装在压缩弹簧与收缩球座之间的内滑套内侧，在收缩球座的底端沿圆周设置有齿尖朝下的上斜齿，上斜齿沿着同一圆周方向倾斜，在旋转控制滑套的顶端沿圆周设置有与上斜齿啮合的下斜齿，在剪切销钉下方的内滑套外侧沿圆周分布有卡簧槽，在卡簧槽内安装有外限位装置，在卡簧槽下方的滑套本体内侧有能与卡簧槽内外对应的外限位槽，在旋转控制滑套的下部外侧有旋转控制滑套凹槽，在与旋转控制滑套凹槽内外对应的内滑套内侧沿圆周间隔均匀固定有至少两个滑套本体凸块，在滑套本体凸块上方的旋转控制滑套凹槽上固定有能与滑套本体凸块上下对应的第二凸块，在上接头的上部有内螺纹或外螺纹，在下接头的下部有内螺纹或外螺纹。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述收缩球座包括分瓣爪和球座体，在球座体的上部间隔固定有不少于一个的支撑筋，分瓣爪固定在支撑筋的上部，相邻的分瓣爪之间有间距，在球座体的下部外侧有收缩球座下柱面，在内滑套上安装有固定棘轮，固定棘轮位于收缩球座下柱面内，在与固定棘轮对应的内滑套的内侧沿圆周间隔分布有不少于两个的外定位盲孔，在外定位盲孔内固定安装有楔形定位块，在固定棘轮上沿圆周分布有与外定位盲孔对应的楔形块内定位孔，楔形块内定位孔内的下部有呈内上外下的下斜面，在楔形定位块的下端有与下斜面配合的上斜面，楔形定位块的内端套装在楔形块内定位孔里，在固定棘轮的内侧沿圆周间隔分布有固定棘轮凹槽，固定棘轮凹槽与楔形块内定位孔错开，在收缩球座下柱面沿圆周分布有销钉孔，在销钉孔内固定有滑动销钉，滑动销钉的外部能在固定棘轮凹槽内上下滑动，在固定棘轮的底端沿圆周设置有能与下斜齿啮合的固定棘轮斜齿。

上述外限位装置为卡簧。

上述内滑套的下部外侧沿圆周间隔分布有内剪切盲孔，在滑套本体分布上有与内剪切盲孔对应的剪切孔，剪切销钉固定安装在剪切孔和内剪切盲孔内。

上述内压裂孔上端和下端的内滑套的外侧分别有至少一个的密封槽，在密封槽内固定安装有密封圈。

上述上接头的下部外侧与滑套本体的上部内侧通过螺纹固定安装在一起，滑套本体的下部内侧与下接头的上部外侧通过螺纹固定安装在一起。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其在使用过程中，实现投球式无级压裂，为采用同一尺寸的压裂球打开所有的压裂产层提供了技术支持，压裂层数不再受投球直径的限制，减少了目前压裂作业过程中在不同直径球座处的压力损失，省去了球座磨铣工序，提高了压裂效率，降低了压裂成本，能够应用于井下压裂增产作业。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的俯视结构示意图。

附图2为附图1中A-A向的的剖视结构示意图。

附图3为附图1中B-B向的的剖视结构示意图。

附图4为内滑套与固定衬套A-A向的剖视结构示意图。

附图5为收缩球座的轴测图。

附图中的编码分别为：1为上接头，2为滑套本体，3为下接头，4为内滑套，5为旋转控制滑套，6为剪切销钉，7为内压裂孔，8为外压裂孔，9为内限位凸台，10为压缩弹簧，11为收缩球座，12为上限位卡槽，13为下限位卡槽，14为上斜齿，15为下斜齿，16为外限位装置，17为外限位槽，18为滑套本体凸块，19为旋转控制滑套凹槽，20为固定棘轮，21为楔形定位块，22为固定棘轮凹槽，23为滑动销钉，24为固定棘轮斜齿，25为分瓣爪，26为密封圈，27为密封槽，28为楔形块内定位孔，29为卡簧槽，30为收缩球座下柱面，31为球座体，32为支撑筋，33为销钉孔。

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：

如附图1至5所示，该旋转控制无级投球压裂滑套包括上接头1、滑套本体2、下接头3、内滑套4和旋转控制滑套5，上接头1的下部外侧与滑套本体2的上部内侧固定安装在一起，滑套本体2的下部内侧与下接头3的上部外侧固定安装在一起，内滑套4的下部与滑套本体2通过剪切销钉6固定安装在一起，在内滑套4的上部沿圆周分布有不少于两个的内压裂孔7，在内压裂孔7下方的滑套本体2上沿圆周分布有能与内压裂孔7内外对应的外压裂孔8，在滑套本体2下方的下接头3内侧固定有内限位凸台9，在内限位凸台9上座有压缩弹簧10，压缩弹簧10的外径不大于内滑套4的内径，在内压裂孔7下方的内滑套4内侧自上而下分布有上限位卡槽12和下限位卡槽13，在压缩弹簧10上方与上限位卡槽12之间的内滑套4内侧安装有能相对内滑套4上下移动的收缩球座11，在收缩球座11的上部固定有不少于两个能卡在上限位卡槽12和下限位卡槽13的分瓣爪25，分瓣爪25位于上限位卡槽12和下限位卡槽13之间，旋转控制滑套5套装在压缩弹簧10与收缩球座11之间的内滑套4内侧，在收缩球座11的底端沿圆周设置有齿尖朝下的上斜齿14，上斜齿14沿着同一圆周方向倾斜，在旋转控制滑套5的顶端沿圆周设置有与上斜齿14啮合的下斜齿15，在剪切销钉6下方的内滑套4外侧沿圆周分布有卡簧槽29，在卡簧槽29内安装有外限位装置16，在卡簧槽29下方的滑套本体2内侧有能与卡簧槽29内外对应的外限位槽17，在旋转控制滑套5的下部外侧有旋转控制滑套凹槽19，在与旋转控制滑套凹槽19内外对应的内滑套4内侧沿圆周间隔均匀固定有至少两个滑套本体凸块18，在滑套本体凸块18上方的旋转控制滑套凹槽19上固定有能与滑套本体凸块18上下对应的第二凸块，在上接头1的上部有内螺纹或外螺纹，在下接头3的下部有内螺纹或外螺纹。本发明实现投球式无级压裂，为采用同一尺寸的压裂球打开所有的压裂产层提供了技术支持，压裂层数不再受投球直径的限制，减少了目前压裂作业过程中在不同直径球座处的压力损失，省去了球座磨铣工序，提高了压裂效率，降低了压裂成本，能够应用于井下压裂增产作业。另外，通过投球数量能够选择压裂层位。压缩弹簧10的外径不大于内滑套4的内径的设置能够使压缩弹簧10压紧或张开，便于压缩弹簧10对旋转控制滑套5施以弹力。当外限位装置16对内滑套4的限位作用失效时，内限位凸台9可以对内滑套4起到限位作用。

可根据实际需要，对上述旋转控制无级投球压裂滑套作进一步优化或/和改进：

如附图1至5所示，收缩球座11包括分瓣爪25和球座体31，在球座体31的上部间隔固定有不少于一个的支撑筋32，分瓣爪25固定在支撑筋32的上部，相邻的分瓣爪25之间有间距，在球座体31的下部外侧有收缩球座下柱面30，在内滑套4上安装有固定棘轮20，固定棘轮20位于收缩球座下柱面30内，在与固定棘轮20对应的内滑套4的内侧沿圆周间隔分布有不少于两个的外定位盲孔，在外定位盲孔内固定安装有楔形定位块21，在固定棘轮20上沿圆周分布有与外定位盲孔对应的楔形块内定位孔28，楔形块内定位孔28内的下部有呈内上外下的下斜面，在楔形定位块21的下端有与下斜面配合的上斜面，楔形定位块21的内端套装在楔形块内定位孔28里，在固定棘轮20的内侧沿圆周间隔分布有固定棘轮凹槽22，固定棘轮凹槽22与楔形块内定位孔28错开，在收缩球座下柱面30沿圆周分布有销钉孔33，在销钉孔33内固定有滑动销钉23，滑动销钉23的外部能在固定棘轮凹槽22内上下滑动，在固定棘轮20的底端沿圆周设置有与下斜齿15啮合的固定棘轮斜齿24。下斜面和上斜面的设置便于楔形定位块21脱离楔形块内定位孔28，促使分瓣爪25卡在上限位卡槽12内。固定棘轮凹槽22和滑动销钉23的设置便于收缩球座11的上下移动，使分瓣爪25能够到达下限位卡槽13而张开，实现压裂球的通过，进一步提高了压裂效率，进一步降低了压裂成本，能够应用于井下压裂增产作业。相邻的分瓣爪25之间的间距的设置便于分瓣爪25沿着圆周方向张开，进一步为采用同一尺寸的压裂球打开所有的压裂产层提供技术支持。

根据需要，外限位装置16为卡簧。

如附图1至5所示，在内滑套4的下部外侧沿圆周间隔分布有内剪切盲孔，在滑套本体2分布上有与内剪切盲孔对应的剪切孔，剪切销钉6固定安装在剪切孔和内剪切盲孔内。

如附图1至5所示，在内压裂孔7上端和下端的内滑套4的外侧分别有至少一个的密封槽27，在密封槽27内固定安装有密封圈26。密封圈26的设置能够保证本发明在压裂过程中的密封性能。

根据需要，上接头1的下部外侧与滑套本体2的上部内侧通过螺纹固定安装在一起，滑套本体2的下部内侧与下接头3的上部外侧通过螺纹固定安装在一起。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，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。

本发明最佳实施例的使用过程：首先，将上接头1和下接头3分别与套管或者油管连接在一起，压缩弹簧10处于预压缩状态，将第一个压裂球投入本发明内，由于收缩球座11位于分瓣爪25位于上限位卡槽12和下限位卡槽13之间并处于收缩状态，第一个压裂球不能通过收缩球座11，因此，第一个压裂球座在收缩球座11上，然后，第一个压裂球在泵压的推动下，推动收缩球座11下行，当分瓣爪25运动至下限位卡槽13处时，分瓣爪25卡在下限位卡槽13内并张开，分瓣爪25张开后，第一个压裂球最终落入本发明下方的工具内，在收缩球座11下行的过程中，下行的收缩球座11的上斜齿14推动下斜齿15，使得旋转控制滑套5在周向分力作用下旋转并下行，旋转的旋转控制滑套5牵引下斜齿15转到与未转动前的齿槽相邻的另一个齿槽内，压缩弹簧10受到旋转控制滑套5的下行力而被压缩，当第一个压裂球落下后，收缩球座11和旋转控制滑套5在压缩弹簧10的弹力作用下上行，使得分瓣爪25回到上限位卡槽12和下限位卡槽13之间并处于收缩状态，按照投入第一个压裂球的方式投入第二个、第三个……第n个压裂球，当倒数第二个压裂球投入后，旋转控制滑套5以同样方式旋转，即旋转控制滑套5上的第二凸块和内滑套4上的滑套本体凸块18处于上下对应的位置状态，使得旋转控制滑套5上各个第二凸块的下表面与各自上下对应的滑套本体凸块18的上表面达到顶紧状态，旋转控制滑套5被锁定，防止旋转控制滑套5继续下行，最后一个压裂球投入后，最后一个压裂球座在收缩球座11上，继续打压，当泵压达到一定值时，剪切销钉6被剪断，内滑套4下行，当卡簧槽29与外限位槽17对齐时，卡簧同时卡在卡簧槽29和外限位槽17内，对内滑套4进行定位，当外压裂孔8与内压裂孔7对齐时，由于最后一个压裂球座在收缩球座11上，下部地层被封堵，继续进行打压，压裂液通过内压裂孔7和外压裂孔8进入压裂层进行压裂作业，当压裂作业完成之后，停止打压，旋转控制滑套5、固定棘轮20和收缩球座11在压缩弹簧10的弹力作用下整体上移，上移的固定棘轮20推动楔形定位块21的斜面，使楔形定位块21脱离楔形块内定位孔28，最后，收缩球座11的分瓣爪25卡在上限位卡槽12中，实现通径，压裂作业结束，后续可以反排压裂球。