一种变径球座式全通径可溶压裂滑套的制作方法

本发明涉及石油、天然气等非常规油气藏完井工程领域，尤其是一种井下压裂用变径球座式全通径可溶压裂滑套。

背景技术：

非常规油气资源已经作为未来油气资源的重要接替者登上历史的舞台，但非常规油气储层均具有致密、低孔、低渗透的特征。现阶段，全通径、大排量、无限极的压裂工艺是改造非常规油气藏的有效手段。

针对这类非常规油气藏的开采，主要采用泵送桥塞与射孔联座的方法进行储层压裂。此方法虽可实现大排量、全通径、无限极压裂，但压裂完成后需钻除每一段压裂所投放的桥塞，施工风险大、效率低且作业长度受连续油管长度限制。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种变径球座式全通径可溶压裂滑套，解决现有泵送桥塞存在的需要钻除桥塞复杂作业，压裂完成后可溶解掉井筒内球座形成器和密封球，实现井筒全通径、无限极、大排量压裂，从而实现提高作业效率，降低作业成本的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种变径球座式全通径可溶压裂滑套，包括球座形成器、套管短接、可溶压裂球，套管短接包括短接本体、可溶材质的变径球座，短接本体的内径为两头小、中间大的变径圆筒，中间大直径段与两端小直径段的过渡段分别设置有上部导向斜面段和下部导向斜面段；变径球座下部为带多个轴向缺口的环状结构，变径球座通过固定销钉固定在短接本体的大直径段内壁上，多个轴向缺口冲着下部导向斜面段上部。

球座形成器包括外壳、活塞连杆、开关弹片、弹簧、焊接圆柱，外壳内分别有安装活塞连杆的上部区域和安装开关弹片的下部区域，上部区域与下部区域之间设置有带有通孔的隔板，活塞连杆的直杆穿过隔板的通孔进入下部区域，且活塞连杆的活塞部的底面与隔板之间形成密闭空间，活塞连杆能沿着外壳内壁轴向运动，在下部区域的侧壁相对设置有一对贯通孔，两个开关弹片分别插在贯通孔中并由焊接圆柱焊接相连成一体，在两个开关弹片之间还设置有弹簧，活塞连杆的直杆下部抵在焊接圆柱上，活塞连杆发生轴向运动时，活塞连杆下端会推断两个开关弹片之间的焊接圆柱，且开关弹片的顶端会在弹簧力作用下迅速弹出贯通孔。

所述外壳上设置有与火药坐封工具外套内螺纹连接的外螺纹，活塞连杆的活塞部上设置有与火药坐封工具内套外螺纹连接的内螺纹，火药坐封工具的推动力推动活塞连杆沿着外壳内壁轴向运动。

所述弹簧为4个，位于焊接圆柱的外周四个角设置。

所述开关弹片的外侧顶端靠近上部区域侧带有单侧倒角，便于上提球座形成器。

本发明的有益效果是：

①本发明的井下预制套管短接仅包括变径球座和短接本体，结构简单，运行可靠；

②球座形成器利用弹簧卡锁实现捕捉变径球座，其原理可行、结构简单，施工安全且利于回收；

③本发明适用范围广，根据施工环境适当改造即可应用于油管和套管压裂施工；

④本发明实现了全通径套管压裂，在不压裂当前层段时，套管(油管)短接最小内径同套管(油管)最小内径相同。

附图说明

图1是本发明变径球座式全通径可溶压裂滑套的结构示意图。

图2是球座形成器外壳的结构示意图。

图3是开关弹片、焊接圆柱和弹簧之间位置的三维结构示意图。

图4是球座形成器未打开的状态示意图

图5是球座形成器在预定位置打开的状态示意图。

图6是球座形成器泵送至变径球座位置的状态示意图。

图7是变径球座缩径的状态示意图。

图8是球座形成器完成作业上提回收的状态示意图。

图9是可溶压裂球坐封的状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1-3所示，本发明的变径球座式全通径可溶压裂滑套，包括球座形成器ii、套管短接i、可溶压裂球9，套管短接i包括短接本体1、可溶材质的变径球座2，短接本体1的内径为两头小、中间大的变径圆筒，中间大直径段与两端小直径段的过渡段分别设置有上部导向斜面段1-1和下部导向斜面段1-2；变径球座2下部为带多个轴向缺口2-1的环状结构，变径球座2通过固定销钉3固定在短接本体1的大直径段内壁上，多个轴向缺口2-1冲着下部导向斜面段1-2上部；

球座形成器ii包括外壳4、活塞连杆5、开关弹片6、弹簧7、焊接圆柱8，外壳4内分别有安装活塞连杆5的上部区域4-1和安装开关弹片6的下部区域4-2，上部区域4-1与下部区域4-2之间设置有带有通孔4-5的隔板4-6，活塞连杆5的直杆5-1穿过隔板4-6的通孔4-5进入下部区域4-2，且活塞连杆5的活塞部5-2的底面与隔板4-6之间形成密闭空间4-3，活塞连杆5能沿着外壳4内壁轴向运动，在下部区域4-2的侧壁相对设置有一对贯通孔4-4，两个开关弹片6分别插在贯通孔4-4中并由焊接圆柱8焊接相连成一体，在两个开关弹片6之间还设置有弹簧7，活塞连杆5的直杆5-1下部抵在焊接圆柱8上，活塞连杆5发生轴向运动时，活塞连杆5下端会推断两个开关弹片6之间的焊接圆柱8，且开关弹片6的顶端会在弹簧7力作用下迅速弹出贯通孔4-4。

所述外壳4上设置有与火药坐封工具外套内螺纹连接的外螺纹，活塞连杆的活塞部5-2上设置有与火药坐封工具内套外螺纹连接的内螺纹，火药坐封工具的推动力推动活塞连杆5沿着外壳4内壁轴向运动。

所述弹簧7为4个，位于焊接圆柱8的外周四个角设置。

所述开关弹片6的外侧顶端靠近上部区域4-1侧带有单侧倒角，便于上提球座形成器。

本发明的外壳与活塞连杆组成火药腔室，活塞连杆下部抵在连接开关弹片的焊接圆柱上，且开关弹片之间有弹簧连接；当火药燃爆，活塞下行并推断焊接圆柱，使开关弹片伸出。变径球座用销钉固定在套管短接上，随套管一并下入，变径球座下部为带缺口的环状结构。压裂作业前，球座形成器的开关弹片捕捉到变径球座，推动变径球座剪断固定销钉并向井底方向移动，受套管短接的缩径斜面影响，变径球座下部带缺口的环状结构可随套管短接的缩径而聚拢，实现变径球座的缩径动作。

下面对本发明使用过程进行详细说明：

井下预置套管短接i及球座形成器ii，变径球座2下部为带缺口的环状结构2-1可以通过套管短接上的下导向斜面1-2完成缩径动作。当活塞连杆5发生轴向运动时，活塞连杆5下端会推断开关弹片6之间的焊接圆柱8，且开关弹片6会在弹簧7弹力作用下迅速弹出。由图4所示，球座形成器在未到达预定位置时，开关弹片6被焊接圆柱8收紧在外壳4内部无法弹出，由图5所示，球座形成器到达预定位置后，火药坐封工具启动，推动活塞连杆5向下运动，活塞连杆施力剪断焊接圆柱8，在弹簧7的弹力下，开关弹片6向外侧弹出，并与套管短接1内壁相接触。由图6所示，球座形成器弹片弹出后，井口提供流体循环排量，泵送球座形成器前行，开关弹片6沿套管短接1上导向斜面1-1前进至与变径球座2上边缘接触。由图7所示，在球座形成器轴向推力作用下，连接短接本体1与变径球座2之间的固定销钉3被剪断，变径球座2继续向井底方向移动的同时，变径球座2下部带缺口的环状结构2-1沿套管短接1下导向斜面1-2运动，变径球座2缩径，即变径作业完成。由图8所示，变径完成后，开关弹片6的单侧倒角结构可保证施工电缆顺利上提球座形成器，并完成油套管射孔作业等。由图9所示，开关工具上提后，投入可溶压裂球9，封堵已压裂层段，即可开始当前层段的压裂施工。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。