一种机械开关式分级箍的制作方法

本实用新型属于油井固封技术领域，更具体地说，是涉及一种机械开关式分级箍。

背景技术：

目前，随着越来越多的中深井、深井以及超深井的开发，单次固井工艺已经无法满足实际施工要求，目前通常采用的是利用套管间连接的分级箍实现的分级固井工艺进行固井作业。

目前常用的分级箍是采用多层套筒，相邻套筒间采用销钉进行连接，将不同套筒间连接的销钉设计不同的抗剪应力，在施工中，通过对套筒施加相应的压力或撞击力，将目标销钉剪断，从而使相应的套筒滑落，这种方式需要通过控制套管内的液压，从而对目标销钉施加精确的剪断力，但是由于销钉在制作过程中很难做到抗剪性能精确满足设计要求，在实际作业中销钉发生剪断失误的情况时有发生，严重影响固定作业的施工进度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种机械开关式分级箍，旨在解决现有的分级箍在使用过程中对销钉的剪断应力精度要求高，容易发生剪断失误而影响施工的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种机械开关式分级箍，包括：

外套，顶端用于连接上级套管，底端用于连接下级套管，侧壁设有沿其周向间隔分布的多个第一滑孔，侧壁还设有第一循环孔；

中间套，沿外套的轴向穿设于外套内，侧壁设有沿其周向间隔分布的多个第二滑孔，第二滑孔与第一滑孔对齐，中间套的侧壁还设有第二循环孔，第二循环孔与第一循环孔对齐；

内套，沿中间套的轴向穿设于中间套内，侧壁设有沿其周向间隔分布的多个第三滑孔，第三滑孔与第二滑孔对齐；

其中，中间套与外套通过两端分别穿设于第一滑孔、第二滑孔内的第一楔销连接；中间套与内套通过两端分别穿设于第二滑孔、第三滑孔内的第二楔销连接；第三滑孔内还穿设有第三楔销，第三楔销的一端与第二楔销抵接，另一端向内套的内部凸出。

作为本申请另一实施例，第一滑孔由外套的外壁向外套的内壁倾斜延伸，第二滑孔由中间套的外壁向中间套的内壁倾斜延伸，第三滑孔由内套的外壁向内套的内壁倾斜延伸。

作为本申请另一实施例，第一滑孔、第二滑孔、第三滑孔的倾斜角度一致。

作为本申请另一实施例，第一楔销朝向中间套的一端为竖直端面，第二楔销朝向内套的一端为朝向斜下方倾斜的第一楔面，第三楔销朝向内套内部的一端为朝向斜下方倾斜的第二楔面，第二楔面的倾斜角度大于第一楔面的倾斜角度。

作为本申请另一实施例，第二楔销朝向内套的一端设有沿竖直插槽，第三楔销朝向中间套的一端设有插板，插板与竖直插槽插接。

作为本申请另一实施例，内套的外壁沿其周向间隔设有多个滑槽，每个滑槽由内套的顶端竖直向下延伸至其中一个第三滑孔。

作为本申请另一实施例，内套的底端为缩口结构，缩口结构用于卡接管塞；中间套的底端内壁间隔设有多个沿其周向间隔分布的销钉，在内套向下脱落时，多个销钉配合承接内套。

作为本申请另一实施例，外套的内壁设有沿其周向延伸成环型的第一卡槽，卡槽内嵌装有弹性卡环，中间套的外壁设有沿其周向延伸成环型的第二卡槽，在中间套向下脱落时至第二卡槽与第一卡槽对齐时，弹性卡环的内环面卡接于第二卡槽内。

作为本申请另一实施例，弹性卡环为开口环，且弹性卡环的两个开口端分别设有相互对应的搭接台，两个搭接台的台面相互贴合。

作为本申请另一实施例，第一循环孔沿外套的周向间隔设有多个，第二循环孔沿内套的周向间隔设有多个，多个第二循环孔与多个第一循环孔一一对应。

本实用新型提供的一种机械开关式分级箍的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型一种机械开关式分级箍，在进行分级固井作业时，套管内投入的管塞进入内套时，管塞侧壁碰触第三楔销朝向内套内部凸出的一端，从而使第三楔销向第三滑孔内滑动，并带动第二楔销朝向中间套内部滑动，直至第二楔销与第三滑孔脱离，内套向下脱落，露出对齐的第一循环孔和第二循环孔，从而开始向套管环空内注入浆液，注入完成后向套管内投入的重锤进入中间套时，侧壁碰触第二楔销露出中间套内壁的一端，使第二楔销朝向第二滑孔内部滑动，从而带动第一楔销在第一滑孔内朝向外套的外侧方向滑动，直至第一楔销与第二滑孔脱离，中间套向下脱落，使第二循环孔和第一循环孔错开，从而关闭套管与环空之间的连接通道，开始下一级的固井作业，整个分级作业过程利用投入套管内的管塞和重锤分别挤压第三楔销和第二楔销，从而实现内套和中间套的脱落，操作过程简单可靠，无需考虑剪断销钉的问题，确保分级固井过程顺利。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种机械开关式分级箍的剖视结构示意图；

图2为图1中a处的局部放大结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种机械开关式分级箍投入管塞后的剖视结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种机械开关式分级箍投入重锤后的剖视结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种机械开关式分级箍内套脱落后的剖视结构示意图；

图6为本实用新型实施例所采用的内套的立体结构示意图；

图7为本实用新型实施例所采用的第二楔销的立体结构示意图；

图8为本实用新型实施例所采用的第三楔销的立体结构示意图；

图9为本实用新型实施例所采用的弹性卡件的立体结构示意图。

图中：100、外套；101、第一滑孔；102、第一循环孔；103、第一卡槽；104、弹性卡环；1040、搭接台；200、中间套；201、第二滑孔；202、第二循环孔；203、第二卡槽；204、销钉；300、内套；301、第三滑孔；302、缩口结构；303、滑槽；400、第一楔销；500、第二楔销；501、竖直插槽；502、第一楔面；600、第三楔销；601、插板；602、第二楔面；700、管塞；800、重锤。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1至图5，现对本实用新型提供的一种机械开关式分级箍进行说明。所述一种机械开关式分级箍，包括外套100、中间套200以及内套300；外套100的顶端用于连接上级套管，底端用于连接下级套管，侧壁设有沿其周向间隔分布的多个第一滑孔101，侧壁还设有第一循环孔102；中间套200沿外套100的轴向穿设于外套100内，侧壁设有沿其周向间隔分布的多个第二滑孔201，第二滑孔201与第一滑孔101对齐，中间套200的侧壁还设有第二循环孔202，第二循环孔202与第一循环孔102对齐；内套300沿中间套200的轴向穿设于中间套200内，侧壁设有沿其周向间隔分布的多个第三滑孔301，第三滑孔301与第二滑孔201对齐；其中，中间套200与外套100通过两端分别穿设于第一滑孔101、第二滑孔201内的第一楔销400连接；中间套200与内套300通过两端分别穿设于第二滑孔201、第三滑孔301内的第二楔销500连接；第三滑孔301内还穿设有第三楔销600，第三楔销600的一端与第二楔销500抵接，另一端向内套300的内部凸出。

本实用新型提供的一种机械开关式分级箍的使用方式：需要说明的是，在分级固井时向套管内投入管塞700目的在于封堵分级箍的下端，从而使浆液由分级箍向套管环空(套管外壁与井壁之间的空间)内流通，进行第一级固井作业，在第一级施工完成后，向套管内投入重锤800的目的在于击落管塞700，打通分级箍下方的套管，从而开始进行下一级的固定作业。管塞700和重锤800的尺寸是根据分级箍的需要而配作的，在本实施例中，管塞700的尺寸应当与内套300的内径匹配，重锤800的尺寸应当与中间套200的内径匹配。

在进行分级固井作业时，套管内投入的管塞700进入内套300时，管塞700侧壁碰触第三楔销600朝向内套300内部凸出的一端，然后适当增大套管内压，使管塞700挤压第三楔销600，从而使第三楔销600向第三滑孔301内滑动，并带动第二楔销500朝向中间套200内部滑动，直至第二楔销500与第三滑孔301脱离，内套300向下脱落，露出对齐的第一循环孔102和第二循环孔202，从而开始向套管环空内注入浆液，注入完成后向套管内投入的重锤800进入中间套200时，侧壁碰触第二楔销500露出中间套200内壁的一端，使第二楔销500朝向第二滑孔201内部滑动，从而带动第一楔销400在第一滑孔101内朝向外套100的外侧方向滑动，直至第一楔销400与第二滑孔201脱离，中间套200向下脱落，使第二循环孔202和第一循环孔102错开，从而关闭套管与环空之间的连接通道，开始下一级的固井作业。

本实用新型提供的一种机械开关式分级箍，与现有技术相比，整个分级作业过程利用投入套管内的管塞700和重锤800分别挤压第三楔销600和第二楔销500，从而实现内套300和中间套200的脱落，操作过程简单可靠，无需考虑剪断销钉204的问题，确保分级固井过程顺利。

作为本实用新型提供的一种机械开关式分级箍的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，第一滑孔101由外套100的外壁向外套100的内壁倾斜延伸，第二滑孔201由中间套200的外壁向中间套200的内壁倾斜延伸，第三滑孔301由内套300的外壁向内套300的内壁倾斜延伸。

由于管塞700是向下运动的，因此管塞700侧壁对第三楔销600的抵压力是朝向斜下方的，通过将第一滑孔101、第二滑孔201、第三滑孔301分别设置成斜孔，使其轴向与第一楔销400、第二楔销500、第三楔销600受到的抵压力的方向匹配，避免出现楔销与滑孔卡死无法滑动的情况，确保内套300、中间套200能够进行顺利脱落。

在本实施例中，请参阅图1及图2，第一滑孔101、第二滑孔201、第三滑孔301的倾斜角度一致。确保第一楔销400、第二楔销500、第三楔销600之间的力传递顺畅，提高内套300、中间套200的脱落稳定性。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图2、图7及图8，第一楔销400朝向中间套200的一端为竖直端面，第二楔销500朝向内套300的一端为朝向斜下方倾斜的第一楔面502，第三楔销600朝向内套300内部的一端为朝向斜下方倾斜的第二楔面602，第二楔面602的倾斜角度大于第一楔面502的倾斜角度。

管塞700落入内套300过程抵压第二楔面602，使第三楔销600在第三滑孔301内朝向内套300外侧滑动，直至第二楔面602完全进入第三滑孔301内，在这个过程中，第三楔销600向第二楔销500施加抵压力，从而使第二楔销500在第二滑孔201内朝向中间套200的外侧滑动，在此应当说明的是，第二楔销500伸入第三滑孔301内的长度与第三楔销600凸出内套300内壁的长度一致，因此，在第三楔销600被管塞700挤入第三滑孔301内时(完全进入为了使管塞700于内套300中能够通行)，第二楔销500与第三滑孔301正好脱离，从而使内套300脱落；

此时第一楔面502应当凸出于中间套200的内壁(内套300于第三滑孔301上方部分的外壁与中间套200的内壁之间可以设置间隙，用以容纳第一楔面502)，在第一级固井完成后，投入套管内的重锤800进入中间套200，重锤800侧壁对第一斜面进行抵压，从而使第二楔销500完全滑入第二滑孔201内，在这个过程中，第二楔销500对第一楔销400进行抵压，带动第一楔销400在第一滑孔101内朝向外套100的外侧方向滑动，应当理解的是，此时第一楔销400伸入第二滑孔201内的长度应当等于或者略小于在内套300脱落后第二楔销500伸出中间套200内壁的长度，从而使得在第二楔销500完全进入第二滑孔201内时(完全进入为了使重锤800于中间套200内能够通行)，第一楔销400能够脱离第二滑孔201，由于第一楔销400的朝向中间套200的一端为竖直端面，因此第一楔销400在与第二滑孔201脱离后能够全部浸入第一滑孔101内，从而使中间套200从外套100上脱落。

进一步地，请参阅图7及图8，第二楔销500朝向内套300的一端设有沿竖直插槽501，第三楔销600朝向中间套200的一端设有插板601，插板601与竖直插槽501插接。由于内套300的壁厚较小，因此第三滑孔301的长度较小，同时容纳单纯通过端面抵接的第二楔销500的伸入端和第三楔销600，会因第二楔销500的伸入长度不足而影响内套300与中间套200的连接可靠性，或者因第三楔销600的伸入长度不足而造成第三楔销600脱落的现象，在此采用第二楔销500与第三楔销600之间的插接关系进行力传递，确保第二楔销500能够伸入第三滑孔301内足够长度的，确保内套300和中间套200连接可靠，避免第三楔销600脱落。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图3及图6，内套300的外壁沿其周向间隔设有多个滑槽303，每个滑槽303由内套300的顶端竖直向下延伸至其中一个第三滑孔301。在第二楔销500脱出第三滑孔301后，由于第二楔销500朝向内套300的一端(第一楔面502)仍然需要凸出于中间套200的内壁，此时第一楔面502能够容纳于滑槽303内，从而使内套300顺利脱落。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图3，内套300的底端为缩口结构302，缩口结构302用于卡接管塞700；中间套200的底端内壁间隔设有多个沿其周向间隔分布的销钉204，在内套300向下脱落时，多个销钉204配合承接内套300。在管塞700将第三楔销600完全挤入第三滑孔301内后，管塞700在内套300内下滑至缩口结构302，缩口结构302将管塞700卡住，从而形成对下级套管的封堵，无需另外设置承接管塞700的零件，管塞700固定简单可靠，提高分级固井效率。

在本实施例中，请参阅图3至图4，外套100的内壁设有沿其周向延伸成环型的第一卡槽103，卡槽内嵌装有弹性卡环104，中间套200的外壁设有沿其周向延伸成环型的第二卡槽203，在中间套200向下脱落时至第二卡槽203与第一卡槽103对齐时，弹性卡环104的内环面卡接于第二卡槽203内。在第一卡槽103与第二卡槽203对齐时，弹性卡环104的外环面部分与第一卡槽103卡接，内环面部分与第二卡槽203卡接，从而实现中间套200与外套100的固定，此时第一循环孔102应当与第二循环孔202已经相互错开，从而实现套管内部与套管环空的隔离。

具体的，请参阅图9，弹性卡环104为开口环，且弹性卡环104的两个开口端分别设有相互对应的搭接台1040，两个搭接台1040的台面相互贴合。弹性卡环104的两开口端设置搭接台1040进行贴合搭接，从而能够使弹性卡环104既能够进行径向收缩，又能够对中间套200和外套100之间形成密封，避免浆液从中间套200的外壁和外套100的内壁之间的结合面泄露。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图5，第一循环孔102沿外套100的周向间隔设有多个，第二循环孔202沿内套300的周向间隔设有多个，多个第二循环孔202与多个第一循环孔102一一对应。在进行第一级固井时，套管内部与套管环空之间能够形成多个连通通道，从而确保浆液流通顺畅，当其中一个通道堵塞后还能够通过其余通道继续进行浆液流通，从而确保作业顺利。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。