[發明專利]一種等直徑可開關滑套機構及其單層和多簇配合壓裂方法

有效

• 申請號: 201710090343.5
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106761552B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 錢國全;儲明來;李太偉;陳碧波;朱一星
• 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江蘇油田分公司
• 主分類號: E21B34/06
• 分類號: E21B34/06;E21B43/26
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 徐素柏

1.一種等直徑可開關滑套機構， 包括筒形噴槍體,所述噴槍體的周向設有若干噴孔,所述噴槍體內配合設有密封各噴孔的滑套,所述滑套與噴槍體的徑向設有剪切銷釘,所述噴槍體的下部連接有密封接頭,所述密封接頭內設有可沿密封接頭內壁滑動的球座載體,其特征在于，所述球座載體軸向分別設有第一組合球座和第二組合球座，所述兩個組合球座之間的距離為a，每個組合球座都包括若干可徑向開合的分球座,所述分球座徑向外周卡裝有抵靠在密封接頭內壁的推塊,所述密封接頭內壁的軸向設有徑向外擴的K形變徑段,所述組合球座隨球座載體滑至K形變徑段的最大內徑處時,投球通過,所述球座載體和滑套之間設有彈性復位機構,所述彈性復位機構用于投球分別通過第一組合球座和第二組合球座后驅動球座載體軸向回復移動，滑套外壁周向設有用于限位球座載體隨彈性復位機構回復終止位置的軌道槽；所述復位機構沿軌道槽回復至不同的軸向位置，用于控制下次投球時鋼球通過或密封在該壓裂層級，所述密封接頭下端設有剪切銷釘剪斷后截住下落的滑套和球座載體的抵靠部，所述抵靠部的上側設有與球座載體周部密封的配合段；所述密封接頭內壁設有第一K形變徑段和第二K形變徑段，所述K形變徑段的軸向長度為a, 第一K形變徑段的下緣與第二K形變徑段的上緣軸向距離為0.5a；所述密封接頭的抵靠部上側與球座載體周部密封的配合段還設有第三K形變徑段，所述第三K形變徑段最大擴徑處距抵靠部的抵靠面的軸向距離與球座載體下端面至第二組合球座堆塊的軸向中心距離相等。

2.根據權利要求1所述的等直徑可開關滑套機構，其特征在于，所述滑套與噴槍體密封配合段的下部設有環空，所述彈性復位機構包括環空內與滑套外周螺紋連接的下壓帽，所述下壓帽上方依次設有彈簧和上壓帽，所述球座載體向上伸延至上壓帽外周，所述上壓帽和球座載體之間通過徑向銷連接，所述徑向銷的徑向內端與滑套外周的軌道槽導向配合。

3.根據權利要求2所述的等直徑可開關滑套機構，其特征在于，所述軌道槽的軌跡包括從起點開始軸向交替下降和上升的若干段，各下降段的下限點軌跡的軸向高度相同,除最末上升段的其它上升段的上限位點軌跡的軸向高度相同,并且除最末上限點外的其它最高上限點相對最低下限點的軸向距離為a，最末上升段的上限點相對最末段下降段的下限點的距離小于0.5a,所述軌道槽的各段的升降轉折點的形狀圓滑過渡以便于徑向銷沿軌道槽順利滑動。

4.根據權利要求2所述的等直徑可開關滑套機構，其特征在于，當徑向銷位于軌道槽起始點時，第一組合球座位于第一K形變徑段的上緣，第二組合球座位于第一K形變徑段的下緣；當投球使鋼球與第一組合球座密封，繼續打壓，第一組合球座帶動球座載體向下滑動，當滑至第一K形變徑段最大擴徑段時，第一組合球座打開，鋼球下落至第二組合球座，此時，第二組合球座滑至第二K形變徑段上緣，鋼球與第二組合球座密封，繼續帶動球座載體下滑至第二K形變徑段的最大擴徑處，第二組合球座打開，鋼球下落至下一層級的等直徑可開關滑套機構上，鋼球已經通過的等直徑可開關滑套機構在彈簧推動上壓帽作用下向上復位運動，同時徑向銷從軌道槽的第一下限點沿上升段滑至下一上限點，徑向銷帶動球座載體回復至下一軌道槽的最高點。

5.根據權利要求1—4任一項所述的等直徑可開關滑套機構，其特征在于，所述噴孔內設有噴嘴組件，所述噴嘴組件包括與噴孔配合的噴嘴座，所述噴嘴座內設有噴嘴，所述噴孔外端設有噴嘴壓蓋。

6.一種單層與多簇配合壓裂的方法，以單層與雙簇配合壓裂為例，其特征在于，包括如下過程：

1）工具組裝：根據壓裂級數選擇連接等直徑可開關滑套機構,需要進行雙層雙簇壓裂施工的兩相鄰地層中的上層連接如權利要求1所述、具有三個K形變徑段的等直徑可開關滑套機構，雙層雙簇壓裂的下層連接僅具有第一K形變徑段和第二K形變徑段等直徑可開關滑套機構；沿地層以最下層為第一級，向上依次為第二級……第N級，壓裂的總級數與等直徑可開關滑套機構中選用的軌道槽的下限點的數量相同，其中第一級的等直徑可開關滑套機構中徑向銷位于軌道槽的最后一下降段的上限點；從第一級開始，壓裂的級數向上依次每上升一級，等直徑可開關滑套機構的徑向銷沿軌道槽向前一上限點調一級，直至最后一級的等直徑可開關滑套機構徑向銷位于軌道槽的起始點；除第一級以外的其它等直徑可開關滑套機構的第一組合球座均位于密封接頭第一K形變徑段的上緣，第一級壓裂層的等直徑可開關滑套機構中，第一組合球座位于第一K形變徑段內最大擴徑處偏下位置，第二組合球座對應位于第二K形變徑段的上緣偏下位置；

2）投球逐層壓裂，將連接好的壓裂管柱下入井下，從第一級壓裂層開始，每投一個鋼球逐層打開一個壓裂層，并且鋼球密封在當前打開的壓裂層所在的等直徑可開關滑套機構的第二組合球座上；對于進行雙層雙簇壓裂施工的層段，投球打開雙層中的下部層級的等直徑可開關滑套機構的滑套后，繼續投下一鋼球，當滑套的剪切銷針剪斷后，噴射孔打開，球鋼與第二組合球座密封并繼續下滑，當第二組合球座經過第三K形變徑段時，鋼球通過，落入下一級等直徑可開關滑套機構的第一組合球座上，然后兩層同時進行噴射壓裂施工；兩層壓裂完成后，繼續投球，重復單層或者多簇的壓裂作業。