[發明專利]壓裂滑套組件

有效

• 申請號: 201210572998.3
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103899288A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 郭朝輝;朱玉杰;馬蘭榮;魏遼;崔曉杰;谷磊;馮麗瑩;侯乃賀
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B34/06
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明涉及一種壓裂滑套組件，特別涉及一種可反復開關的分段壓裂滑套組件。

背景技術

滑套式分段壓裂技術是非常規油氣資源開采的重要手段，其廣泛應用于頁巖氣、低滲透產層、薄油層的直井、定向井、水平井的壓裂增產改造。

目前，現有技術中的滑套包括投球式滑套、液壓式滑套和機械開關式滑套。投球式滑套通常與裸眼封隔器配合使用，滑套外筒和芯管之間為滑動配合，并且在滑套外筒的壁上布置有壓裂孔槽。其工作原理是，在井口投放憋壓球，當憋壓球到達滑套位置時與滑套內的球座形成密封，實現憋壓。當壓力達到一定值時，剪斷銷釘，滑套外筒上的壓裂孔槽開啟建立壓裂通道。液壓式滑套通常布置在分段壓裂管柱的最下一級，其工作原理是，在坐封完所有裸眼封隔器后，繼續打壓。當壓力達到液壓式滑套的開啟壓力后滑套打開，從那在套管內外建立循環，接著進行壓裂施工。機械開關式滑套通常需要同壓裂管柱一起下入井內，其特點是通過專用的開關工具進行打開和關閉，不需要投憋壓球。

投球式滑套的壓裂級數由接入的滑套的數量決定。由于各級滑套和憋壓球的尺寸存在級差，因此壓裂級數受到限制，且壓裂完成后，需下入鉆具鉆除滑套球座，增加了作業周期和作業成本。此外，投球式滑套采用球和球座的貼合而實現密封，密封接觸面小并且對滑套材料的耐壓性能要求高，對滑套的加工精度要求也高，增加了制造滑套的難度。

液壓式滑套不能使用像投球式滑套那樣使用，而是只能單獨用于一級，且需要與投球式滑套配套使用而完成多級壓裂。

機械式開關滑套需要通過開關工具實現滑套的開關，這要求滑套和開關工具有較好的配合，同時對開關工具的性能和穩定性要求較高。因此，開發一種壓裂層位數不受限制的壓裂滑套具有重要的意義。

發明內容

針對現有技術中所存在的上述技術問題，本發明提出了一種壓裂滑套組件，其內徑無級差從而壓裂層數不受限制，并且操作簡單。

根據本發明，提出了一種壓裂滑套組件，包括，

殼體，在殼體的上游部分固定設置有至少一個徑向向里凸出的圓柱形的導向桿，在殼體下游部分設置有第一壓裂孔，在殼體下游端部內側構造有軸向朝向上游延伸并與殼體內壁間隔開的支撐體，在殼體和支撐體之間的間隙中布置有彈性件，

在殼體內安裝有第一滑套和第二滑套，第一滑套處于第二滑套的上游并且在第一滑套和第二滑套之間設置有僅推動第二滑套進行軸向運動的裝置，在第一滑套的外表面上設置有與導向桿配合使用的導軌并且導軌的寬度大于導向桿的直徑，在第二滑套上布置有第二壓裂孔，第二滑套的下游部分插入殼體和支撐體之間的間隙中且并與彈性件接觸，

其中，導軌為波浪形，并且導軌的兩個波浪形邊的相對應的凸峰和凹谷不對齊，導軌的波浪形下游邊構造有間隔布置的第一類凹谷和第二類凹谷，并且第一類凹谷比第二類凹谷更深，

當處于初始狀態時，彈性件處于未壓縮狀態，導向桿與導軌下游邊的第一類凹谷相接觸并且導軌上游邊的相應的凸峰不與導向桿的軸線對齊，這時第二滑套上的第二壓裂孔偏離于殼體上的第一壓裂孔；

為了打開壓裂滑套組件，對第一滑套施加朝向第二滑套的作用力，在導軌和導向桿的引導下，第一滑套在朝向下游運動的同時還周向轉動，第二滑套朝向下游運動同時壓縮彈性件，當導向桿與導軌上游邊凹谷相接處時，撤去所施加的作用力，在彈性件的作用下和導軌、導向桿的引導下，第一滑套在朝向上游運動的同時還繼續周向轉動直到導向桿與導軌下游邊的第二類凹谷相接觸，此時殼體上的第一壓裂孔與第二滑套上的第二壓裂孔對齊，從而建立了壓裂通道；

為了關閉壓裂滑套組件，對第一滑套施加朝向第二滑套的作用力，在導軌和導向桿的引導下，第一滑套在朝向下游運動的同時還周向轉動，第二滑套朝向下游運動同時壓縮彈性件，當導向桿與導軌上游邊的下一個凹谷相接處時，撤去所施加的作用力，在彈性件的作用下和導軌、導向桿的引導下，第一滑套在朝向上游運動的同時還繼續周向轉動直到導向桿與導軌下游邊的下一個第一類凹谷相接觸，此時殼體上的第一壓裂孔與第二滑套上的第二壓裂孔錯開，從而關閉了壓裂通道。

根據本發明的壓裂滑套組件通過給第一滑套施加朝向第二滑套的作用力，即軸向作用力就可以實現第二滑套的軸向運動從而打開和閉合壓裂通道，不需要投球也就不再需要球座，施工操作也簡單方便。

在本申請中，用語“初始狀態”是指在壓裂滑套組件打開之前的狀態。用語“下游”、“上游”規定為靠近井口為上游，遠離井口為下游。用語“未壓縮狀態”是指彈性件處于還可以被進一步壓縮的狀態。