一种可变长度的滑套开启工具及其套管滑套的制作方法

本发明属于油气田低渗透储层改造技术领域，涉及一种变长度控制机构，具体为一种可变长度的滑套开启工具及其套管滑套，用于油气井套管完井压裂改造工艺。

背景技术：

近年来在国内油田压裂施工中，套管滑套完井分层压裂模式已使用越来越多，套管滑套完井分层压裂施工主要是将针对不同产层的滑套与套管一起入井并固井，所有层段压裂施工一趟钻完成。随着套管滑套完井压裂施工模式工艺与工具配套的逐渐成熟，该工艺在现场的应用也越来越多，其所表现出的优势也越来越明显，主要有如下几点：①一趟管柱可完成对所有层段的压裂施工，实现一趟钻作业，节约了施工时间；②无需进行单独的射孔作业，无需额外的封隔器进行卡层，既节约了时间又节约了成本；③内通径大，可以很好地满足大排量的施工要求，且施工完后仍可保持较大的内通径，方便后期修井等施工作业。套管滑套完井分层压裂因其高效的施工优点正逐步被国内各大油田所接受认可，这种工艺模式在非常规油气资源的开采过程中正越来越受欢迎。

目前市场上所使用的套管滑套压裂工具，大多受井筒尺寸限制级数不多，或者操作工序繁琐，在现场使用中具有一定程度的局限。鉴于此情况，本发明设计、开发了一种变长度控制机构，该变长度控制机构主要包括各级套管滑套工具及与各级套管滑套工具相配套的各级滑套开启工具，通过增加套管滑套工具及相应级滑套开启工具的长度来实现级数的不断增加，各级之间没有内通径级差限制，可以实现全通径及无限极，且该工具在现场使用中操作工序简单，从而可有效解决目前市场上所使用的套管滑套压裂工具在套管滑套完井分层压裂改造中应用的局限性。

技术实现要素：

本发明针对油气井套管完井套管滑套压裂改造的施工需求设计开发了一种可变长度的滑套开启工具及其套管滑套，本发明套管滑套工具主要通过改变开启工具及相应套管滑套的长度来增加工具的级数，各级之间没有内通径级差限制，可以实现全通径及无限极，且使用操作简单，从而有效解决了现有套管滑套工具应用的局限性。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种可变长度的滑套开启工具，包括中心腔，所述的中心腔是由限位控制杆和盘根座形成的内腔，所述的限位控制杆位于盘根座的上部，在限位控制杆上相邻盘根座的末端设有凸台，所述的凸台的上部布置有压缩弹簧，所述的压缩弹簧顶部固定于开启工具阀体的末端，所述的开启工具阀体位于限位控制杆的上部外壁，在开启工具阀体和限位控制杆的顶端设有解锁环，所述的解锁环位于开启工具阀体和限位控制杆之间形成的间隙中，在靠近开启工具阀体末端横向设置有控制弹簧片，所述的控制弹簧片用于带动限位控制杆和压缩弹簧做轴向运动。

所述的限位控制杆的末端横向设置有贯穿于凸台的固紧螺钉，用于固定限位控制杆。

所述的盘根座顶端内侧设置有过流环，所述的过流环横向位于中心腔内。

所述的盘根座末端外侧设有钢球和控制工具压帽，所述的控制工具压帽位于钢球的底部。

本发明还提供了一种与上述滑套开启工具相匹配的套管滑套，包括滑套本体，所述的滑套本体内侧设置有内滑套，在内滑套顶端设置有上接头，所述的上接头的下部与滑套本体的顶端通过第一止退螺钉固定，在滑套本体的末端设置有连接套，所述的连接套的顶部与滑套本体的末端通过第二止退螺钉固定，所述的连接套的末端设置有下接头。

所述的内滑套的末端设置有第三止退螺钉、c型环和压帽，所述的第三止退螺钉和c型环用于固定内滑套于连接套上，所述的压帽位于内滑套末端内侧，用于保护第三止退螺钉和c型环。

所述的连接套与下接头通过第四止退螺钉固定。

所述的滑套本体的下部设置有贯穿其壁的剪切销钉，且伸入内滑套的壁面内。

所述的内滑套的内表面形成有第一凹槽和第二凹槽，所述的第一凹槽位于第二凹槽的上部。

本发明的有益效果为：

本发明针对油气井套管完井套管滑套压裂改造的施工需求设计开发了一种变长度控制机构，该变长度控制机构主要包括套管滑套、专用开启工具。固井过程中套管滑套随套管一起固结在井筒内，压裂施工前通过连续油管带专用开启工具下入套管滑套内，开启工具卡爪伸开与需要打开的相应级套管滑套工具的内滑套台肩配合并锁紧，连续油管内加压，剪断滑套剪钉，滑套下移，套管滑套工具旁通孔打开，实现正常压裂。该套管滑套工具主要通过改变开启工具及相应套管滑套的长度来增加工具的级数，各级之间没有内通径级差限制，可以实现全通径及无限极，且使用操作简单，从而有效解决了现有套管滑套工具应用的局限性。

附图说明

图1是本发明套管滑套工具的结构示意图；

图2是本发明滑套开启工具的结构示意图；

图3是本发明滑套开启工具顺利通过非相应需要开启的套管滑套工具时的状态示意图；

图4是滑套开启工具到达并锚定于相应需要开启的套管滑套工具时的状态示意图；

图5是相应需要开启的套管滑套工具完全开启后保持开启状态的状态示意图。

图中：1、上接头，2、第一止退螺钉，3、滑套本体，4、第一凹槽，5、内滑套，6、第二凹槽，7、剪切销钉，8、第二止退螺钉，9、连接套，10、第三止退螺钉，11、c型环，12、压帽，13、第四止退螺钉，14、下接头，15、解锁环，16、限位控制杆，17、开启工具阀体，18、压缩弹簧，19、控制弹簧片，20、固紧螺钉，21、过流环，22、盘根座，23、钢球，24、控制工具压帽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种可变长度的滑套开启工具，包括限位控制杆16和盘根座22，限位控制杆16位于盘根座22的上部，限位控制杆16位于盘根座22的内壁面组成本发明开启工具的中心腔，在限位控制杆16上相邻盘根座22的末端设有凸台，凸台的上部布置有压缩弹簧18，该压缩弹簧18顶部固定于开启工具阀体17的末端，开启工具阀体17位于限位控制杆16的上部外壁，在开启工具阀体17和限位控制杆16的顶端设有解锁环15，解锁环15位于开启工具阀体17和限位控制杆16之间形成的间隙中，在靠近开启工具阀体17末端横向设置有控制弹簧片19，控制弹簧片19用于带动限位控制杆16和压缩弹簧18做轴向运动。

优选的，限位控制杆16的末端横向设置有贯穿于凸台的固紧螺钉20，用于固定限位控制杆16。

优选的，盘根座22顶端内侧设置有过流环21，过流环21横向位于中心腔内。

优选的，盘根座22末端外侧设有钢球23和控制工具压帽24，控制工具压帽24位于钢球23的底部。

如图2所示，一种与上述滑套开启工具相匹配的套管滑套，包括滑套本体3，滑套本体3内侧设置有内滑套5，在内滑套5顶端设置有上接头1，滑套本体3的末端设置有连接套9，在连接套9的末端设置有下接头14。

优选的，上接头1的下部与滑套本体3的顶端通过第一止退螺钉2固定；连接套9的顶部与滑套本体3的末端通过第二止退螺钉8固定。

优选的，内滑套5的末端设置有第三止退螺钉10、c型环11和压帽12，第三止退螺钉10和c型环11用于固定内滑套5于连接套9上，当套管滑套工具开启后，c型环11卡入相应的凹槽，使得该级套管滑套工具在开启后能保持开启状态并不会意外关闭。压帽12位于内滑套5末端内侧，用于保护第三止退螺钉10和c型环11。

优选的，连接套9与下接头14通过第四止退螺钉13固定。

优选的，滑套本体3的下部设置有贯穿其壁的剪切销钉7，且伸入内滑套5的壁面内。

优选的，内滑套5的内表面形成有第一凹槽4和第二凹槽6，第一凹槽4位于第二凹槽6的上部。

本发明可变长度的滑套开启工具及其套管滑套，通过增加套管滑套工具及相应级滑套开启工具的长度来实现级数的不断增加，当滑套开启工具控制弹簧片19末端凸块与阀体末端凸块之间的距离短于第一、第二凹槽6之间的距离时，该滑套开启工具可顺利通过该级套管滑套工具，当滑套开启工具控制弹簧片19末端凸块及阀体末端凸块同时卡入内滑套5内的两凹槽时，该滑套开启工具可开启该级套管滑套工具。

如图3所示，当滑套开启工具控制弹簧片19末端凸块与阀体末端凸块之间的距离短于第一、第二凹槽6之间的距离时：在开启工具控制弹簧片19末端凸块撞击到该套管滑套工具缩径部位时，控制弹簧片19会沿着开启工具阀体17向上移动，并带动限位控制杆16压缩弹簧18向上运动，直至控制弹簧片19末端凸块沉入开启工具阀体17内部，同时解锁环15向上脱离开开启工具阀体17顶端卡爪凸块位置，此时滑套开启工具可顺利通过该级套管滑套工具。

如图4所示，当滑套开启工具控制弹簧片19末端凸块及阀体末端凸块可同时卡入内滑套5内的第一、第二凹槽6时：在滑套开启工具控制弹簧片19末端凸块进入并卡入套管滑套工具内滑套5第二凹槽6时，其开启工具阀体17末端卡爪凸块也同时进入并卡入内滑套5第一凹槽4，此时继续加压，则滑套开启工具随套管滑套工具内滑套5一起向下运动，并剪断该套管滑套工具上的剪切销钉7，该级滑套本体3上的旁通孔慢慢打开。如图5所示，当c型环11向下移动并卡入连接套9上的凹槽位置后，滑套开启工具及该级套管滑套工具内滑套5相对连接套9的位置固定不再能上下移动，该级套管滑套工具本体上的旁通孔完全打开，该级套管滑套工具开启完毕。

如图3-5所示，本发明一种可变长度的滑套开启工具及其套管滑套在进行油气井套管完井压裂改造的施工时，包括以下步骤：

(1)下管柱：根据油藏确定套管滑套工具的安放位置及使用级数，组配好管柱，确保各级套管滑套工具在管柱内处于设计所需位置，将套管滑套工具管柱下入井筒内；

(2)固井：套管滑套工具管柱下入井筒后，进行常规固井，套管滑套工具随套管一起固结在井筒内，此时，井筒内从下至上依次为一级套管滑套工具、二级套管滑套工具、三级套管滑套工具、四级套管滑套工具、五级套管滑套工具直至最后级套管滑套工具；

(3)开启第一级套管滑套工具进行第一层压裂施工

向井筒中投放第一级套管滑套工具相对应的一级滑套开启工具，并泵送该工具，当一级滑套开启工具到达第一级套管滑套工具上方的各级套管滑套工具位置时，在开启工具控制弹簧片19末端凸块撞击到上方各级套管滑套工具缩径部位时，控制弹簧片19会沿着开启工具阀体17向上移动，并带动限位控制杆16压缩弹簧18向上运动，直至控制弹簧片19末端凸块沉入开启工具阀体17内部，同时解锁环15向上脱离开开启工具阀体17末端卡爪凸块位置，此时一级滑套开启工具可顺利通过第一级套管滑套工具上方的各级套管滑套工具。当一级滑套开启工具控制弹簧片19末端凸块进入并卡入第一级套管滑套工具内滑套5第二凹槽6时，其开启工具阀体17末端卡爪凸块也同时进入并卡入内滑套5第一凹槽4，此时继续加压，则一级滑套开启工具随第一级套管滑套工具内滑套5一起向下运动，并剪断第一级套管滑套工具上的剪切销钉7，第一级套管滑套工具本体上的旁通孔慢慢打开，当c型环11向下移动并卡入连接套9上的凹槽位置后，一级滑套开启工具及第一级套管滑套工具内滑套5相对连接套9的位置固定不再能上下移动，第一级套管滑套工具本体上的旁通孔完全打开，第一级套管滑套工具开启完毕，然后可以进行第一层的压裂施工；

(4)待施工完第一层后，开启第二级套管滑套工具并进行第二层压裂施工：向井筒中投放第二级套管滑套工具相对应的二级滑套开启工具，如步骤(3)所述，二级滑套开启工具依次通过第二级套管滑套工具上方的各级套管滑套工具并最终卡入打开第二级套管滑套工具，然后可以进行第二层的压裂施工；

(5)待施工完第二层后，依次投放相应的滑套开启工具打开上方各级套管滑套工具并完成压裂施工；

(6)待所有层段压裂施工完毕后，采用连续油管将所有滑套开启工具打捞出井筒或直接钻磨掉所有滑套开启工具，以确保施工结束后全井筒畅通。

管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。