内径可扩张投球滑套的制作方法

本实用新型涉及油气井的水平井增产压裂改造装备领域，具体涉及一种内径可扩张投球滑套。

背景技术：

水平井常拥有多个储层，因此多采用分段压裂方式进行开采。水平井的完井方式极大地影响了后续油气开发的产量和效率。以裸眼封隔器结合多级投球滑套组成的压裂管柱目前已得到应用。每一级或连续几级投球滑套对应井下的一个油气储层，进行一段或多段压裂，这样能够保证水平井起裂的位置和对其充分改造。然而，现有的投球滑套为固定式的，单个压裂球只能打开对应滑套上的压裂口；而对于拥有多个储层的水平井，固定式的投球滑套应用有限。因此，开发一种投球滑套，通过一次投球打开多个压裂口，以实现全通径的投球施工从而进行长水平井多级压裂是必要的。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种内径可扩张投球滑套，其能够解决传统技术中一个压裂球只能开启一级滑套的问题，对于具有多个本实用新型的完井管柱，可通过一次投球打开多个滑套，简化施工，提高施工效率，实现水平井的多簇体积压裂和充分改造储层的效果。

技术方案如下：

一种内径可扩张投球滑套，包括同轴设置的外套筒、开关滑套和投球滑套，所述外套筒的两端分别为上游端和下游端，其关键在于，

所述外套筒的内套有所述开关滑套，二者通过开关滑套释放件相连；

所述开关滑套内套设有所述投球滑套，该投球滑套与所述开关滑套通过投球滑套释放件连接；

所述外套筒的筒壁上开设有压裂口，该压裂口的内端口被所述开关滑套遮挡；

在所述开关滑套的下游设有开关滑套定位台阶，该开关滑套定位台阶固定于所述外套筒的内壁，所述开关滑套向下游轴向滑动后，其下端面抵在所述开关滑套定位台阶上，以使所述压裂口的内端口打开；

所述投球滑套的下游套筒穿过所述开关滑套的下游端口后伸入所述外套筒的内腔，所述开关滑套定位台阶位于所述投球滑套外侧；

所述投球滑套内设有可扩张球座组件，在所述外套筒的内壁上开设有扩张让位槽，该扩张让位槽位于所述可扩张球座组件的下游。

采用以上设计，对于具有多个投球滑套的管柱，从入口投入的压裂球落在可扩张球座组件处。根据需要，使可扩张球座组件的抗压强度最大，投球滑套释放件的剪切强度和开关滑套释放件的抗剪切强度依次减小。这样，在压力作用下，开关滑套释放件首先被剪断，开关滑套下滑使压裂口暴露，然后投球滑套释放件被剪断，从而使投球滑套与可扩张球座组件下滑，可扩张球座组件在扩张让位槽处扩张，从而使压裂球通过并下行至下一处可扩张球座组件，重复上述过程可以逐步打开各个投球滑套，实现一次投球打开多个投球滑套的效果，从而可实现多个压裂口的压裂施工，相较传统的多级滑套多次投球的技术，本实用新型大大降低了施工复杂度，提高施工效率，降低成本。

作为优选技术方案，在上述扩张让位槽的下游设有向内凸出的投球滑套定位台阶，该投球滑套定位台阶固定于所述外套筒的内壁；

当所述投球滑套向下游轴向滑动后，其下游端口抵住所述投球滑套定位台阶，且所述可扩张球座组件正对所述球座扩张让位槽。

采用以上设计，投球滑套定位台阶对下滑的投球滑套进行限位，使得可扩张球座组件准确定位在球座扩张让位槽处，有利于提高投球打开可扩张球座组件的这一施工工序的稳定性。

作为优选技术方案，上述投球滑套包括上游套筒和下游套筒，二者之间设有所述可扩张球座组件；

所述可扩张球座组件包括连接在所述上游套筒的下游端口的一组球座固定条，所述球座固定条沿所述上游套筒轴向设置并呈环向分布，每个所述球座固定条上分别设有一个向内凸出的球座单元，所有所述球座单元组合成球座。

采用以上设计，当可扩张球座组件被约束在开关滑套内时，在压裂球的作用下可扩张球座组件不会打开，当可扩张球座组件到达球座扩张让位槽时，由于球座固定条相互分开，故可扩张球座组件能够快速响应而被打开。

作为优选技术方案，上述球座呈圆筒状，球座单元的径向截面呈扇环形，所述球座单元外弧面上设有贴合让位口，该贴合让位口与所述球座固定条的内壁配合，二者通过紧定销钉连接；

相邻的两个所述球座单元的侧面相贴合；

所述球座单元的上游端面设有朝向所述投球滑套中心线的楔形面。

采用以上设计，球座单元与球座固定条相连，随球座固定条向外扩张，从而使球座内径大于压裂球直径，允许压裂球通过。

作为优选技术方案，上述球座固定条的厚度小于所述上游套筒的壁厚，所述球座固定条的外壁与所述开关滑套之间形成间隙，在该间隙内设有固定于所述球座固定条上的支撑凸起，该支撑凸起的外侧抵靠所述开关滑套的内壁。

采用以上设计，在满足球座固定条的抗拉力情况下，尽可能降低其厚度，有利于降低其抗剪切力，使得外扩时响应性更好；设置支撑凸起，使得可扩张球座组件处于开关滑套内时，支撑凸起从外侧对球座固定条进行支撑，有利于保持可扩张球座的稳定。

作为优选技术方案，上述可扩张球座组件还包括长条形的弹性套，每个所述球座单元上分别连接有一个所述弹性套，该弹性套夹设在所述开关滑套和每一个所述球座单元之间，且该弹性套的上游端伸入所述间隙内并延伸至所述支撑凸起；

所述弹性套的下游端设有向内的爪钩，所述球座单元的下游端设有卡肩，该卡肩与该爪钩配合。

采用以上设计，弹性套既能从球座固定条的外侧面进行支撑，同时又能对球座单元起到抱持作用，有利于保持可扩张球座组件的稳定，且不影响其扩张。

作为优选技术方案，上述下游套筒的上游端对应每个所述弹性套设有缺口，所述弹性套的下游端卡设在相应的所述缺口内。

采用以上设计，通过弹性套将投球滑套的下游套筒和上游套筒柔性连接，有利于投球滑套在滑动过程中保持稳定，又不干扰可扩张球座组件的扩张。

作为优选技术方案，上述外套筒的上游套筒形成开关滑套滑动区，该开关滑套滑动区的内壁上开设有所述压裂口，该开关滑套滑动区内套设有所述开关滑套；

位于所述开关滑套滑动区下游的所述外套筒内壁向内凸出形成投球滑套滑动区，该投球滑套滑动区的内壁与所述开关滑套的内表面相平，该投球滑套滑动区与所述开关滑套滑动区连接处形成所述开关滑套定位台阶；

所述开关滑套和所述投球滑套滑动区内贴合套设有所述投球滑套；

所述投球滑套滑动区的内壁上开设有所述扩张让位槽。

采用以上设计，其优点在于外套筒、开关滑套和投球滑套的结构良好配合，投入压裂球后并加压，可靠地执行开关滑套下滑和压裂口的暴露、投球滑套的下滑以及可扩张球座组件的打开等动作。

有益效果：采用本实用新型的有益效果是，其与固定滑套配合使用，从入口投入压裂球可实现一次投球打开多个投球滑套从而实现多级压裂的效果，相较传统的多级滑套多次投球的技术，本实用新型大大降低了施工复杂度，提高施工效率，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为图1中m部的放大图；

图5为球座单元的结构示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为图5的C-C剖视图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和2所示，一种内径可扩张投球滑套，包括同轴设置的外套筒100、开关滑套200和投球滑套300，所述外套筒100的两端分别为上游端和下游端。

所述外套筒100的上游套筒内壁形成开关滑套滑动区101，位于所述开关滑套滑动区101下游的所述外套筒100内壁向内凸出形成投球滑套滑动区103。

所述开关滑套滑动区101内套设有所述开关滑套200，该开关滑套200与所述外套筒100通过开关滑套释放件500连接。所述开关滑套滑动区101的筒壁上开设有压裂口104，该压裂口104的内端口被所述开关滑套200遮挡。

所述投球滑套滑动区103的内壁与所述开关滑套200的内表面相平，该投球滑套滑动区103与所述开关滑套滑动区101的连接处形成开关滑套定位台阶102。

当所述开关滑套200轴向下滑至其下游端面抵住所述开关滑套定位台阶102时，所述压裂口104暴露。

所述开关滑套200和所述投球滑套滑动区103内贴合套设有所述投球滑套300，该投球滑套300与所述开关滑套200通过投球滑套释放件600连接。

所述投球滑套滑动区103的下游端设有向内凸出的投球滑套定位台阶106。所述投球滑套300内设有可扩张球座组件400，所述投球滑套滑动区103的内壁上开设有扩张让位槽105，投球滑套定位台阶106与所述可扩张球座组件400之间设有环形的扩张让位槽105。该扩张让位槽105被所述投球滑套300遮挡，当所述投球滑套300下滑至其下游端面抵住所述投球滑套定位台阶106时，所述可扩张球座组件400正对所述球座扩张让位槽105。

具体地，所述投球滑套300包括上游套筒310和下游套筒320，二者之间设有所述可扩张球座组件400。

如图3和4所示，其包括连接在所述上游套筒310的下游端口的一组球座固定条410，所述球座固定条410沿所述上游套筒310的轴向设置并呈环向分布，每个所述球座固定条410上设有一个向内凸出的球座单元，所有所述球座单元组合成球座420。

如图5～7所示，所述球座420呈筒状，所述球座单元的径向截面呈扇环形，所述球座单元的外弧面421上部设有贴合让位口422，该贴合让位口422与所述球座固定条410的内壁配合，二者通过紧定销钉440连接。相邻两个所述球座单元的相应侧面相贴合，所述球座单元的上端设有朝向所述投球滑套300中心线的楔形面423。

当位于所述开关滑套200内时，所述球座420被约束。如图3和4所示，球座420的内径小于所述压裂球700的直径，压裂球700投入后坐在所述球座420的楔形面423上，封堵所述投球滑套300的内腔。

为便于所述可扩张球座组件400打开，如图4，所述球座固定条410的厚度小于所述上游套筒310的壁厚，所述球座固定条410的外侧与所述开关滑套200之间形成间隙450，在该间隙450内设有固定于所述球座固定条410的支撑凸起411，该支撑凸起411的外侧抵靠所述开关滑套200。

为使所述可扩张球座组件400在滑动过程中保持稳定，所述可扩张球座组件400还包括长条形的弹性套430，每个所述球座单元上连接有一个所述弹性套430，该弹性套430夹设在所述开关滑套200和所述球座单元之间，且该弹性套430的上游端伸入所述间隙450内并延伸至所述支撑凸起411。所述弹性套430的下游端设有向内的爪钩431，所述球座单元的下游端设有卡肩424，该卡肩424与该爪钩431配合。

这样，所述弹性套430和支撑凸起411对所述球座固定条410和球座单元形成支撑，有助于保持可扩张球座组件400的稳定。所述弹性套430可使用高分子材料制造。

所述下游套筒320的上游端对应每个所述弹性套430设有缺口，所述弹性套430的下游端卡设在相应的所述缺口内。这样，使得所述上游套筒310和下游套筒320连为一体，滑动时保持稳定，又不影响所述球座420扩张打开。

初始状态时，所述可扩张球座组件400的抗压强度、所述投球滑套释放件600的剪切强度和所述开关滑套释放件500的剪切强度依次减小。这样，当投入压裂球700并向管柱内加压时，压裂球700憋压，开关滑套释放件500首先被剪断，从而开关滑套200下滑，露出压裂口104。继续增大压力时，投球滑套释放件600被剪断，使得投球滑套300下滑。当所述可扩张球座组件400滑至所述扩张让位槽105时，所述球座420扩张打开，压裂球700继续下行。具体地，投球滑套释放件600和开关滑套释放件500可分别使用强度不同的剪切销钉。

实际使用时，根据需要在完井管柱上设置多段本发明的投球滑套，投入一个压裂球700，即可先后打开多段投球滑套。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。