免投球压力控制实现开启的新型滑套工具的制作方法

本发明涉及一种石油开采技术领域，特别涉及一种用于油气井压裂、注水、洗井的井下装置。

背景技术：

为探索提高采油井产量和油田采收率的技术方法，国内外油田利用水平井开采技术在各类油气藏进行了广泛的尝试和应用。水平井开采可接触更大油气藏面积，与直井相比，其泄油面积增大，能提高对油气藏的控制程度，从而提高单井产量，水平井产量一般是直井的三倍多。随着水平井压裂技术的不断发展、提升，促进了难以动用的油气藏得到有效动用。水平井压裂中，根据各段滑套主流道是否改变可把滑套分为级差压裂滑套和无级压裂差滑套。无级差滑套分段压裂技术近年来已成为一种新兴的油气储层改造技术，已在国外得到大规模应用。该技术采用无级差滑套，配合开关工具启闭，可用于低渗油气藏、薄油藏、页岩气以及煤层气等非常规油气藏的增产改造，也可作为油气井分层开采及分层注水的有效手段，在现场应用中展现出巨大的经济效益和技术优势，应用前景广阔。

随着水平井技术的逐渐发展，水平段长度逐渐增加，而传统桥塞射孔分段压裂技术作业配套设备多，工艺复杂，耗材多，耗时长，多级投球滑套压裂技术因为投球尺寸级别限制了压裂级数，两种技术压裂完后都需磨铣，仅具备一次性压裂的功能，都难以满足压裂新工艺要求，因此急需一种工艺简单、可实现全通径和无限级数压裂的新技术。

针对传统滑套工具存在的不足，本文提出了一种全通径、工艺简单，压裂级数不受限制，各级压裂结构一致且可实现自动开关的滑套，利用液体压力即可实现滑套的闭合和打开，不需要投球来控制滑套的运动，从而简化了注水或压裂工艺，提高油气资源开发效率，降低开发成本。

技术实现要素：

本发明的目的是：针对现有技术的不足，提供一种可用于压裂、注水、洗井的多用途井下工具，能实现不投球即可完成压裂或注水的目的，增大单井产量，提高油气资源开发效率，降低开发成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述的井下工具由上接头、外壳体、启动活塞、启动弹簧、中心管、启动活塞接头、开关活塞、轨道销钉a、弹簧挡圈、定位弹簧、弹簧卡座、下接头、定位螺钉、驱动活塞杆座、驱动活塞杆、轨道销钉b等组成，其特征在于上接头、外壳体和下接头依次通过螺纹连接；上接头径向方向上开有3个相互间隔120°的盲孔，再沿其轴向方向上开3个相互间隔120°的孔，使其与径向方向的三个盲孔连通；驱动活塞杆位于上接头的三个轴向圆孔中，其下端与驱动活塞杆座相连，使之与启动活塞相固定；启动活塞位于上接头与启动活塞接头之间，在其轴向上开有3个相互间隔120°的流道通孔，通孔下端直径大于上端直径，在下端通孔中放置有启动弹簧；三个启动弹簧上端与启动活塞相连，下端被启动活塞接头挡住；启动活塞接头位于中心管与外壳体之间，通过定位螺钉与中心管相连，实现其周向定位，在启动活塞接头周向上开有通孔，用于连通启动活塞接头上下的空间；中心管位于该工具最内层，上端通过螺纹与上接头连接，下端被下接头顶紧，在中心管中部沿其径向上开有12个相互间隔30°均布的通孔，在其上端沿其径向方向上开有三个相互间隔120°的通孔，在其下端的外表面上开有两种不同的键槽，用于实现开关活塞的不同运动轨迹；开关活塞位于启动活塞接头与弹簧挡圈之间，开关活塞由上下部分组成，上端内径小于下端内径，在开关活塞的上下两端的径向各开有12个相互间隔30°均布的通孔；轨道销钉a分别与开关活塞上的销钉孔和中心管外表面的1号键槽配合；弹簧挡圈位于定位弹簧与开关活塞之间，通过滑动销钉实现定位，它用于限定定位弹簧的位置；定位弹簧位于弹簧挡圈与弹簧卡座之间，并且被弹簧挡圈轻微的压缩，以至于能提供一个初始的弹簧回复力；弹簧卡座位于下接头与定位弹簧之间，通过下接头来实现其轴向定位。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：（1）免投球压力控制实现开启的新型滑套工具能够实现不投球而完成压裂及注水等多种采油工作任务；（2）当液体压力低于阈值时开关活塞自动关闭，从而免投球压力控制实现开启的新型滑套工具能够保证一个稳定的喷射压力。

附图说明

图1为本发明所述的免投球压力控制实现开启的新型滑套工具的结构示意图。

图中：1-上接头、2-外壳体、3-启动活塞、4-启动弹簧、5-中心管、6-启动活塞接头、7-开关活塞、8-轨道销钉a、9-弹簧挡圈、10-定位弹簧、11-弹簧卡座、12-下接头、13-定位螺钉、14-驱动活塞杆座、15-驱动活塞杆。

图2为本发明图1中a-a面的截面图。

图3为本发明图1中b-b面的截面图。

图4为本发明图1中c-c面的截面图。

图5为本发明图1中d-d面的截面图。

图中：2-外壳体、5-中心管、9-弹簧挡圈、16-轨道销钉b。

图6为本发明中心管上键槽的平面展开图。

图7为本发明中心管的三维视图。

图8为本发明开关活塞的三维视图。

图9为本发明弹簧挡圈的三维视图。

具体实施方式

根据附图所示，所述免投球压力控制实现开启的新型滑套工具，主要由上接头、外壳体、启动活塞、启动弹簧、中心管、启动活塞接头、开关活塞、轨道销钉a、弹簧挡圈、定位弹簧、弹簧卡座、下接头、定位螺钉、驱动活塞杆座、驱动活塞杆、轨道销钉b等组成，其特征在于上接头1、外壳体2和下接头12依次通过螺纹连接；上接头1径向方向上开有3个相互间隔120°的盲孔，再沿其轴向方向上开3个相互间隔120°的孔，使其与径向方向的三个盲孔连通；驱动活塞杆15位于上接头1的三个轴向圆孔中，其下端与驱动活塞杆座14相连，使之与启动活塞3相固定；启动活塞3位于上接头1与启动活塞接头6之间，在其轴向上开有3个相互间隔120°的流道通孔，通孔下端直径大于上端直径，在下端通孔中放置有启动弹簧4；三个启动弹簧4上端与启动活塞3相连，下端被启动活塞接头6挡住；启动活塞接头6位于中心管5与外壳体2之间，通过定位螺钉13与中心管5相连，实现其周向定位，在启动活塞接头6周向上开有通孔，用于连通启动活塞接头6上下的空间；中心管5位于该工具最内层，上端通过螺纹与上接头1连接，下端被下接头顶紧，在中心管5中部沿其径向上开有12个相互间隔30°均布的通孔，在其上端沿其径向方向上开有三个相互间隔120°的通孔，在其下端的外表面上开有两种不同的键槽，用于实现开关活塞7的不同运动轨迹；开关活塞7位于启动活塞接头6与弹簧挡圈9之间，开关活塞7由上下部分组成，上端内径小于下端内径，在开关活塞7的上下两端的径向各开有12个相互间隔30°均布的通孔；轨道销钉a8分别与开关活塞7上的销钉孔和中心管5外表面的1号键槽配合；弹簧挡圈9位于定位弹簧10与开关活塞7之间，通过滑动销钉16实现定位，它用于限定定位弹簧的位置；定位弹簧10位于弹簧挡圈9与弹簧卡座11之间，并且被弹簧挡圈10轻微的压缩，以至于能提供一个初始的弹簧回复力；弹簧卡座位于下接头与定位弹簧之间，通过下接头来实现其轴向定位。

工作时，中心管5内充满液体，液体进入上接头1通孔，当液体压力达到预定压力p1时，推动驱动活塞杆15向下移动，驱动活塞杆15带动启动活塞3向下移动，直到中心管5上端的小孔暴露出，中心管5内部的液体从中心管5上端的小孔进入压力腔，压力腔内液体的压力逐渐增大，当其压力值达到p2时，开关活塞7开始向下移动，直到开关活塞7上端的通孔与中心管5上的通孔连通，此时，外壳体2和中心管5上的通孔与开关活塞7上端的通孔连通，液体通过通孔喷出，中心管和压力腔内的液体压力逐渐减小，由于启动弹簧4的弹力，启动活塞3向上移动；定位弹簧10也推动开关活塞7向上移动，由于轨道销钉b16的限位作用，定位弹簧10只能将开关活塞7送到中间位置，中心管5内部的液体通过中心管5中部的通孔进入开关活塞7和中心管5之间的压力腔2，当中心管内5部的压力逐渐增大到p3，开关活塞7开始向上移动，直到开关活塞7下端通孔与中心管5中部的通孔连通，此时，外壳体2和中心管5和开关活塞7三者的通孔再次连通，液体通过通孔喷出。