一种防砂滑套的制作方法

1.本发明涉及完井技术领域，特别是涉及一种防砂滑套。


背景技术：

2.裸眼分段压裂完井工艺是致密油气藏的高效开发的手段之一。相较于套管分段压裂完井，裸眼分段压裂完井工艺中的产层与油气生产通道接触面积更大，且油气渗流通道更多。
3.然而，裸眼井容易在油气生产过程中出现出砂、井壁垮塌等问题。这会导致有砂和其他井壁坍塌物随油气被采集到井筒中。随着时间的推移，进入到井筒内的砂和其他井壁坍塌物容易造成井筒的堵塞，从而导致油气采集的效率低下。另外，这也会给后期油气井管理与维护造成极大困扰。
4.因此，希望能提出一种能避免井筒堵塞的装置。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提出了一种防砂滑套，通过其有利于避免井筒堵塞的问题。
6.根据本发明提出了一种防砂滑套，包括：第一套筒机构，所述第一套筒机构构造有外部通道；以及第二套筒机构，所述第二套筒机构包括筒状主体以及开设在所述筒状主体的侧壁上的防砂通道；其中，在开采油气时，所述外部通道打开，所述第二套筒机构下入到所述第一套筒机构内，使得所述防砂通道与所述流通通道相对且连通。
7.通过在井筒中使用上述防砂滑套，能在开采油气时，使得地层中的油气通过外部通道和防砂通道进入到井筒内。通过防砂通道的设置，能避免砂和其他井壁坍塌物进入到井筒内，进而能避免井筒堵塞、油气采集效率低下等问题。
8.在一个实施例中，所述第一套筒机构包括：外筒，在所述外筒的侧壁上开设有沿径向方向贯穿所述外筒的侧壁的外部通道，以及内筒，所述内筒套设在所述外筒内；在初始状态下，所述内筒的主体与所述外部通道相重叠以封堵所述外部通道，通过所述内筒相对于所述外筒沿轴向向下移动而使所述内筒的主体与外部通道错开，以打开所述外部通道。
9.在一个实施例中，所述第二套筒机构包括设置在所述筒状主体内的密封球，在所述第二套筒机构的下入过程中，所述密封球封堵所述筒状主体的内部空间。
10.在一个实施例中，所述密封球构造为在第二套筒机构下入到位之后溶解至能通过反排而从井中排出。
11.在一个实施例中，在所述筒状主体的外侧嵌设有助推组件，所述助推组件构造为在所述第二套筒机构的下入过程中减小所述筒状主体的外侧壁与所述内筒的内侧壁和/或供所述第二套筒机构通过的井筒的内侧壁之间的间隙。
12.在一个实施例中，所述助推组件包括弹性单元，所述弹性单元的至少一部分相对于所述筒状主体的外侧壁径向向外凸出。
13.在一个实施例中，所述助推组件包括在轴向方向上彼此叠置的多个弹性元件，所
述多个弹性元件相对于彼此独立。
14.在一个实施例中，所述弹性单元构造为包围所述筒状主体的弹性圈，所述弹性圈的截面构造为中间部分相对于边缘部分沿轴向向下的方向偏移。
15.在一个实施例中，所述弹性元件由夹布橡胶制成。
16.在一个实施例中，在所述内筒的内侧构造有配合卡槽，所述第二套筒机构构造有从所述筒状主体向下延伸的配合卡脚，所述配合卡脚能卡接到所述配合卡槽内，以使所述第二套筒机构相对于所述第一套筒机构的位置固定。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在井筒中使用上述防砂滑套，能在开采油气时，使得地层中的油气通过外部通道和防砂通道进入到井筒内。通过防砂通道的设置，能避免砂和其他井壁坍塌物进入到井筒内，进而能避免井筒堵塞、油气采集效率低下等问题。
附图说明
18.在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
19.图1至图3显示了根据本发明的一个实施例的防砂滑套的工作过程；
20.图4显示了根据本发明的一个实施例的防砂滑套中的助推组件的局部放大图。
21.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
22.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
23.如图1所示，滑套100包括外筒120和套设在外筒120内的内筒130。还如图1所示，滑套100还包括连接在外筒120的上端处的用于与上部的井筒部分相连的上接头110。该接头110的下端插入到外筒120内，并与外筒120螺纹连接。上述外筒120、内筒130和上接头110包含在本发明的第一套筒机构内。
24.图1示意性地显示了滑套100的第一状态(初始状态)。在该状态中，内筒130的上端与上接头110的下端相抵。例如可通过剪切销钉或卡簧等结构而连接内筒130和外筒120，以确保内筒130与外筒120和上接头110之间的位置相对固定。如图1所示，在外筒120的侧壁上构造有沿径向方向贯穿外筒120的侧壁的外部通道121。在第一状态下，该外部通道121被内筒130的主体所覆盖，或者说与内筒130的主体相重叠，进而使得外通道121能够被内筒130的主体所封闭。在该第一状态下，外部通道121不能够连通滑套100的内外空间，即外筒120外的空间和内筒130内的空间。
25.在上述第一状态下，滑套100可随井筒的其余部分一起下入到井内，下入到滑套100处于预期位置、与储层相对。
26.在下入之后，滑套100可从图1所示的第一状态转换至图2所示的第二状态(即，压裂状态)。
27.在该第二状态中，内筒130相对于外筒120轴向向下移动，至内筒130的上端处于外部通道121之下。由此，内筒130的主体不再覆盖外部通道121，外部通道121可以直接连通滑套100的内外空间。
28.例如，在内筒130的内侧构造有相应的压裂齿槽(未显示)。例如可下入压裂开关工
具，使该压裂开关工具与压裂齿槽相接合，并通过憋压等方式来下压压裂开关工具。由此，可带动内筒130相对于外筒120轴向向下移动。
29.如图2所示，在外筒130的内侧构造有朝向上方的台阶面122。该台阶面122与内筒130的下端相对，并可用于对内筒130的轴向向下的移动进行限位。由此，在第二状态下，内筒130可轴向向下移动至内筒130的下端与台阶面122相抵为止。由此，台阶面122与外部通道121之间的距离优选地大于内筒130的总长度。
30.在第二状态下，可通过滑套100的外部通道121而向储层输送压裂流体，以进行压裂。
31.在压裂作业完成之后，滑套100可从图2所示的第二状态转变为图3所示的第三状态。
32.如图3所示，滑套100还包括第二套筒机构140，在该第二套筒机构140的侧壁上构造有防砂通道143a。
33.在第三状态下，通过井筒将第二套筒机构140下入到第一套筒机构内，并使得外部通道121与防砂通道143a相对且连通，由此可使得储层中的油气资源能通过外部通道121和防砂通道143a而进入到滑套100(即，第二套筒机构140)的内部空间中，并通过井筒输送向地面。防砂通道143a可有效地过滤掉油气资源中所携带的砂和其他井壁坍塌物，而仅允许(或基本上仅允许)油气进入到滑套100内。
34.下面将参照图3和图4对第二套筒机构140的一个实施例的具体结构进行详细说明。
35.第二套筒机构140包括筒状主体。该筒状主体包括筒状的第一主体部分143，防砂通道143a开设在该第一主体部分143的侧壁上。例如，防砂通道143a可由防砂孔、防砂缝、防砂网等结构中的至少一个形成。筒状主体还包括至少部分地套设在第一主体部分143内的下连接部分142。该下连接部分142也大体上构造为筒状的，其上端插入到第一主体部分143内，并位于防砂通道143a之下。该下连接部分142还构造有向下延伸的配合卡脚145，该卡脚145的下端构造有沿径向向外延伸的卡接凸起145a。相应地，在内筒130的内侧构造有配合卡槽131。第二套筒机构140可下入至配合卡脚145的卡接凸起145a与配合卡槽131相对的位置。此时，卡接凸起145a插入到配合卡槽131内，并与该配合卡槽131卡接。由此，可实现第二套筒机构140相对于第一套筒机构(内筒130)的位置固定。例如，在图3所示的实施例中，此时，第二套筒机构140的上端由上接头110所限制，下端由内筒130所限制，中部的防砂通道143a则与外筒120的外部通道121直接相对。此时的结构较为稳定，有利于开采作业的顺利进行。
36.如图3所示，筒状主体还包括上连接部分141，其下端插入到第一主体部分143内，并位于防砂通道143a之上。
37.上述上连接部分141和下连接部分142在它们之间限定了密封球容纳空间。第二套筒机构140还可包括设置在该密封球容纳空间内的密封球146，该密封球146的可活动范围受到了上连接部分141的下端和下连接部分142的上端的限制。这能避免密封球146非预期地脱离第二套筒机构140的其余结构，有利于确保滑套100的顺利工作。尤其是，下连接部分142的上端可形成为球座。由此，在第二套筒机构140在井筒内下入时，通过向第二套筒机构140内打压，可使密封球140紧紧抵在下连接部分142的上端处，并在此处形成密封。这有利
于第二套筒机构140的顺利下行。
38.另外，第二套筒机构140还可包括嵌设在筒状主体外侧的助推组件144。在图3和图4所示的实施例中，在第一主体部分143的上端与上连接部分141的台阶面之间以及在第一主体部分143的下端与下连接部分142的台阶面之间均设置有助推组件144。
39.助推组件144例如包括在轴向上彼此叠置的多个弹性单元144a，例如为围绕上连接部分141或下连接部分142的弹性圈。
40.例如，弹性元件144a可构造为橡胶碗式的结构。该橡胶碗式的弹性元件144a的靠近连接部分141或下连接部分142的所被包围的外侧壁的一侧(即，内侧边缘)相对于弹性元件144a的外侧边缘在轴向方向上向下偏移，并且在从内侧边缘到外侧边缘的方向上，弹性元件144a的轮廓是单调偏斜的。
41.在一个优选的实施例中，如图4所示，弹性单元144a的截面构造为中间部分相对于边缘部分(包括内侧边缘和外侧边缘)沿轴向向下偏移的形式，例如为v形或u形。这种结构的弹性元件144a的结构更加稳定，有利于在井下的复杂、高压的环境下确保弹性元件144a自身结构以及第二套筒机构140的整体结构的稳定性。从制造的角度来看，这种v形或u形的弹性元件144a更为容易制造。这对于套筒100的制造效率和制造成本来说，都是非常有益的。
42.由此，在从井口一侧推动第二套筒机构向下移动时(例如，沿图4中的箭头所示的方向)，弹性单元144a的边缘部分受到沿箭头方向的力的作用，使得弹性单元144a发生“扁平化”的变形，即，边缘部分相对于中间部分向下移动而使得边缘部分与中间部分在轴向上相对于彼此偏移的距离缩短。通过这种变形，弹性单元144a的边缘部分更加靠近其所穿过的井筒、上接头或内筒(第一套筒机构)的内侧壁，进而能减小它们之间的间隙，甚至实现密封。通过间隙的减小(甚至密封)有利于确保第二套筒机构140的顺利下入。另外，由于弹性单元144a的这种可以弯曲变形的结构，所以能在实现上述密封的同时，也不会阻碍第二套筒机构140的下入，而是能确保第二套筒机构140的顺利下入。
43.在一个优选的实施例中，相邻的弹性单元144a是彼此独立的，仅彼此叠置而没有直接的连接关系。在没有变形的情况下，处于上方的弹性单元144a的下表面与处于下方的弹性单元144a的上表面完全重叠。这种设置有利于提高整个助推组件144的助推能力，可进一步有利于确保第二套筒机构140的顺利下行。
44.在一个优选的实施例中，弹性元件144a由夹布橡胶制成。这种弹性元件144a的抗磨损能力较强，不易损坏。
45.另外，在弹性元件144a受到来自于下方的较大压力时，弹性元件144a还可在径向上挤压变形，例如使得u形或v形的截面变得更长且更窄。这有利于增大弹性元件144a与其所穿过的井筒、上接头或内筒(第一套筒机构)的内侧壁之间的间隙。这有利于第二套筒机构140的顺利下入。尤其是，在多个弹性元件144a彼此独立不连接的情况下，各个弹性元件144a在变形上相对灵活，能够实现快速变形以适应井内的压力情况。同时，例如在各个弹性元件144a受到径向挤压时，它们能因径向压缩变形而彼此紧密地接合在一起，从而形成一个稳定性、协调性很好的整体这样能够防止单个弹性元件144a的变形过大，同时还能确保整个机构在功能和结构上的完整性和稳定性。
46.上述助推机构144还可进一步用于对第二套筒机构140起到扶正作用，进一步有利
于第二套筒机构140的下入。
47.上述第二套筒机构140的装配方法如下。,在下连接部分142的外侧的台阶面处套设一助推组件144。将密封球放入到下连接部分142的上端所形成的球座内。将第一主体部分143套设在下连接部分142的外侧，并通过螺纹连接的方式而将它们连接在一起。由此，上述助推组件144可装配在第一主体部分143的下端与下连接部分142的相应的台阶面之间。另外，还可将另一助推组件144套设在上连接部分141外的台阶面处，然后将套设有该另一助推组件的上连接部分141插入到第一主体部分143的上端处，并通过螺纹连接。由此，可使该另一助推组件144装配在第一主体部分143的上端与上连接部分142的相应的台阶面之间。
48.对于本发明的滑套100来说，其能够通过简单、方便的操作方式而实现滑套100在第一状态、第二状态和第三状态之间的变化。这大大降低了作业过程的复杂程度。
49.另外，滑套100的结构能够实现有效而可靠的防砂，从而能在较长的时间中有效地进行防砂开采工作，避免砂和其他井壁坍塌物进入到井筒中而堵塞井筒。这种滑套100的使用寿命较长。
50.虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。