CN104314476A - 套管固井机械滑套及其专用开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了套管固井机械滑套及其专用开关装置，套管固井机械滑套，包括中空的第一上接头和中空的第一下接头，第一上接头上设有用以连通外部油层的工作油口，第一上接头内和第一下接头内安装有可通过上下滑动用以启闭工作油口的滑套，专用开关装置包括一中空的中心管，所述中心管的上下两端的外部分别套装有活塞缸，所述中心管的外壁上位于两个活塞缸之间的位置设有沉槽，沉槽内安装有可径向移动并与滑套上的预留凹槽相配合的卡位装置。当专用开关下压时，定位爪从两个活塞缸之间伸出，并卡在滑套上的预留凹槽内并带动滑套向下移动，当弹簧爪卡在下卡槽内时，工作油口打开，使油层进行复采成为可能。

Description

套管固井机械滑套及其专用开关装置

技术领域

本发明涉及一种固井机械滑套及其专用开关装置，属于石油机械技术领域。

背景技术

地下原油的分布和存在状态复杂多变，常见多储层气泡状分布。油井在完钻后下入套管，套管成为连接多个储油层的主要通道，通过固井将套管与各储油层间封堵，然后在需要采集的储油层处将套管破坏，连通储油层，从而使原油流入套管。

在前期工作完成后，确定好所要采集的储油层，传统的做法是使用专用的射孔弹将套管对应油层的深度位置击穿若干个孔洞，压裂作业车在井口实施压裂作业，从而打通套管与油层间的连接，油井正式投产。

采用传统射孔工艺有诸多不足，如影响套管寿命、污染油层、施工工艺复杂、施工造价高昂等，并且必须按照由深及浅的顺序对多个油层开采，对开发调整来说不够灵活机动。在单个油层采集完毕后需上返其它油层时，还须在射孔位置用水泥封堵，封堵后将无法再次打开采集重新运移后的原油，影响油井的产能效益。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种对油管无任何破坏，不污染油层，且一次采集完毕后可随时关闭的套管固井机械滑套，需要打开时可再次打开，使油层进行复采成为可能。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种套管固井机械滑套，包括中空的第一上接头和中空的第一下接头，第一上接头上设有用以连通外部油层的工作油口，第一上接头内和第一下接头内安装有可通过上下滑动用以启闭工作油口的滑套。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

所述第一上接头和第一下接头之间插接并通过防转销钉固定。

进一步优化：滑套的下端位于第一下接头内并连接有弹簧爪。

进一步优化：第一下接头内靠近滑套下端的位置间隔一定距离设置有上卡槽和下卡槽，弹簧爪随滑套上下移动时，可分别卡在上卡槽内或下卡槽内，当弹簧爪卡在上卡槽内时，滑套上端将工作油口封闭，当弹簧爪卡在下卡槽内时，工作油口打开。

滑套的开关力由滑套末端的弹簧爪控制，可根据实际需要进行设计滑套的开关力通过改变上卡槽和下卡槽之间的距离实现。

进一步优化：滑套的内壁上靠近中间的位置设有预留凹槽。

本发明还提供一种可增加油井的寿命和经济效益，用于将套管固井机械滑套打开或关闭的专用开关装置。

该专用开关装置包括一中空的中心管，所述中心管的上下两端的外部分别套装有活塞缸，所述中心管的外壁上位于两个活塞缸之间的位置设有沉槽，沉槽内安装有可径向移动并与滑套上的预留凹槽相配合的卡位装置。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

卡位装置包括安装在沉槽内的截面为梯形的定位爪，定位爪的两个侧面与两个活塞缸之间分别滑动连接，所述定位爪可径向移动。

进一步优化：所述中心管与定位爪之间安装有可推动定位爪径向移动的小弹簧。

使用时中心管加压，1-2MPa即可压缩大弹簧推动活塞缸移动，定位爪在小弹簧的弹力下支出，与滑套预留凹槽进行配合实现开关动作。

进一步优化：其中一个活塞缸远离中心管的一端密封滑动连接有第二上接头，所述第二上接头与活塞缸的连接位置设置有环形的密封沉槽，在该密封沉槽内安装有大弹簧，所述大弹簧的两端与第二上接头和活塞缸分别连接；

所述活塞缸与第二上接头和中心管的端部之间设有一环形的气腔，所述中心管上设置有将气腔与中心管内部连通的通气孔。

进一步优化：另一个活塞缸远离中心管的一端密封滑动连接有第二下接头，所述第二下接头与活塞缸的连接位置设置有环形的密封沉槽，在该密封沉槽内安装有大弹簧，所述大弹簧的两端与第二下接头和活塞缸分别连接；所述活塞缸与第二下接头和中心管的端部之间设有一环形的气腔，所述中心管上设置有将气腔与中心管内部连通的通气孔

工作时，将专用开关放入套管固井机械滑套内规定位置，使得定位爪与预留凹槽相对应，然后在井口向与开关工具的中心管连接的钢管内施加一定气压时，气体进入气腔内并推动两个活塞缸分别向两端移动，此时，定位爪从两个活塞缸之间伸出，并卡在滑套上的预留凹槽内。

当专用开关上提时，定位爪从两个活塞缸之间伸出，并卡在滑套上的预留凹槽内并带动滑套上移，直至弹簧爪卡在上卡槽内，滑套上端顶在止口上，滑套将工作油口封闭，外部的石油无法进入井口，对油管无任何破坏，不污染油层。且一次采集完毕后可随时关闭机械滑套。

当专用开关下压时，定位爪从两个活塞缸之间伸出，并卡在滑套上的预留凹槽内并带动滑套向下移动，当弹簧爪卡在下卡槽内时，工作油口打开，使油层进行复采成为可能。

本发明可以根据生产需求在各个油层间任意打开或者关闭机械滑套，对油管无任何破坏，不污染油层，且一次采集完毕后可随时关闭机械滑套，需要打开时可再次打开，使油层进行复采成为可能，极大增加油井的寿命和经济效益。机械滑套的开关施工工艺简单、工期短、代价低廉、可反复使用。相对传统射孔工艺具备绝对优越性。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1为本发明实施例中套管固井机械滑套的结构示意图；

附图2为本发明实施例中开关装置的结构示意图；

附图3为本发明实施例中开关装置装入套管固井机械滑套中的工作室意图。

图中：1-第一上接头；2-第一密封圈；3-滑套；4-第一下接头；5-防转销钉；6-第二密封圈；7-定位爪；8-小弹簧；9-第二下接头；10-弹簧爪；11-第二上接头；12-大弹簧；13-活塞缸；14-第三密封圈；15-中心管；16-预留凹槽；17-气腔；18-通气孔；19-上卡槽；20-下卡槽；21-止口。

具体实施方式

实施例，如图1所示，一种套管固井机械滑套，包括中空的第一上接头1和中空的第一下接头4，所述第一上接头1和第一下接头4之间插接并通过防转销钉5固定。

第一上接头1和第一下接头4内安装有可上下滑动的滑套3，第一上接头1内靠近滑套3上端部的位置设有用于阻止滑套3继续向上滑动的止口21。

第一上接头1上靠近滑套3一侧的位置设有工作油口22。

所述滑套3与第一上接头1和第一下接头4直接分别设有第一密封圈2。滑套3的其中一端位于第一下接头4内并连接有弹簧爪10。

第一下接头4内靠近滑套3下端的位置间隔一定距离设置有上卡槽19和下卡槽20，弹簧爪10随滑套3上下移动时，可卡在上卡槽19内或下卡槽20内。

滑套3的内壁上靠近中间的位置设有预留凹槽16。

当弹簧爪10卡在上卡槽19内时，滑套3上端将工作油口22封闭，当弹簧爪10卡在下卡槽20内时，工作油口22打开。

滑套的开关力由滑套末端的弹簧爪10控制，可根据实际需要进行设计滑套的开关力通过改变上卡槽19和下卡槽20之间的距离实现。

如图2所示，一种用于打开上述套管固井机械滑套的专用开关装置，包括一中空的中心管15，所述中心管15的上下两端的外部分别套装有活塞缸13，两个活塞缸13与中心管15之间分别通过第二密封圈6密封连接。

其中一个活塞缸13远离中心管15的一端通过第三密封圈14密封滑动连接有第二上接头11，所述第二上接头11与活塞缸13的连接位置设置有环形的密封沉槽，在该密封沉槽内安装有大弹簧12，所述大弹簧12的两端与第二上接头11和活塞缸13分别连接。

所述活塞缸13与第二上接头11和中心管15的端部之间设有一环形的气腔17，所述中心管15上设置有将气腔17与中心管15内部连通的通气孔18。

另一个活塞缸13远离中心管15的一端通过第三密封圈14密封滑动连接有第二下接头9，所述第二下接头9与活塞缸13的连接位置设置有环形的密封沉槽，在该密封沉槽内安装有大弹簧12，所述大弹簧12的两端与第二下接头9和活塞缸13分别连接。

所述活塞缸13与第二下接头9和中心管15的端部之间设有一环形的气腔17，所述中心管15上设置有将气腔17与中心管15内部连通的通气孔18。

所述中心管15的外壁上位于两个活塞缸13之间的位置设有沉槽，沉槽内安装有可径向移动并与滑套3上的预留凹槽16相配合的卡位装置。卡位装置包括安装在沉槽内的截面为梯形的定位爪7，定位爪7的两个侧面与两个活塞缸13之间分别滑动连接，所述定位爪7可径向移动。

所述中心管15与定位爪7之间安装有可推动定位爪7径向移动的小弹簧8。

使用时中心管15加压，1-2MPa即可压缩大弹簧12推动活塞缸13移动，定位爪7在小弹簧8的弹力下支出，与滑套预留凹槽16进行配合实现开关动作。

如图3所示，工作时，将专用开关放入套管固井机械滑套内规定位置，使得定位爪7与预留凹槽16相对应，然后在井口向与开关工具的中心管15连接的钢管内施加一定气压时，气体进入气腔17内并推动两个活塞缸13分别向两端移动，此时，定位爪7从两个活塞缸13之间伸出，并卡在滑套3上的预留凹槽16内。

然后在井口处通过与开关工具连接的钢管的上提或下压实现机械滑套的开关转换。

当专用开关上提时，定位爪7从两个活塞缸13之间伸出，并卡在滑套3上的预留凹槽16内并带动滑套3上移，直至弹簧爪10卡在上卡槽19内，滑套3上端顶在止口21上，滑套3将工作油口22封闭，外部的石油无法进入井口，对油管无任何破坏，不污染油层。且一次采集完毕后可随时关闭机械滑套。

当专用开关下压时，定位爪7从两个活塞缸13之间伸出，并卡在滑套3上的预留凹槽16内并带动滑套3向下移动，当弹簧爪10卡在下卡槽20内时，工作油口22打开，使油层进行复采成为可能。

本发明通过专用开关打开任意层段滑套，起出开关工具，进行套管压裂，也可下放开关工具后进行油套环空压裂。压后关闭滑套，依此可实现全井多段加砂压裂。

本发明可免除射孔施工环节，通过专用开关打开任意层段滑套，起出开关工具，进行套管压裂，也可下放开关工具后进行油套环空压裂。压后关闭滑套，依此可实现全井多段加砂压裂。

同时，本发明在压裂施工时可任意选择层段进行施工，无需按顺序逐层施工。操作过程如下：

油井完钻后，地质部门根据测井、录井等资料，预先确定需要投产的储油层。在下套管时，通过计算排列，将多个机械滑套串接在套管上并准确下到相应储油层的深度。完井后，根据生产要求，使用专用开关将相应的机械滑套打开，再上压裂作业贯通套管与油层。

Claims (10)

1.一种套管固井机械滑套，包括中空的第一上接头（1）和中空的第一下接头（4），其特征在于：

第一上接头（1）上设有用以连通外部油层的工作油口（22），第一上接头（1）内和第一下接头（4）内安装有可通过上下滑动用以启闭工作油口（22）的滑套（3）。

2.根据权利要求1所述的套管固井机械滑套，其特征在于：

所述第一上接头（1）和第一下接头（4）之间插接并通过防转销钉（5）固定。

3.根据权利要求1或2所述的套管固井机械滑套，其特征在于：

滑套（3）的下端位于第一下接头（4）内并连接有弹簧爪（10）。

4.根据权利要求3所述的套管固井机械滑套，其特征在于：

第一下接头（4）内靠近滑套（3）下端的位置间隔一定距离设置有上卡槽（19）和下卡槽（20）；

弹簧爪（10）随滑套（3）上下移动时，可分别卡在上卡槽（19）内或下卡槽（20）内，当弹簧爪（10）卡在上卡槽（19）内时，滑套（3）上端将工作油口（22）封闭，当弹簧爪（10）卡在下卡槽（20）内时，工作油口（22）打开。

5.根据权利要求4所述的套管固井机械滑套，其特征在于：

滑套（3）的内壁上靠近中间的位置设有预留凹槽（16）。

6.一种用于打开如权利要求5所述的套管固井机械滑套的专用开关装置，包括一中空的中心管（15），其特征在于：

所述中心管（15）的上下两端的外部分别套装有活塞缸（13），所述中心管（15）的外壁上位于两个活塞缸（13）之间的位置设有沉槽，沉槽内安装有可径向移动并与滑套（3）上的预留凹槽（16）相配合的卡位装置。

7.根据权利要求6所述的专用开关装置，其特征在于：

卡位装置包括安装在沉槽内的截面为梯形的定位爪（7），定位爪（7）的两个侧面与两个活塞缸（13）之间分别滑动连接，所述定位爪（7）可径向移动。

8.根据权利要求7所述的专用开关装置，其特征在于：

所述中心管（15）与定位爪（7）之间安装有可推动定位爪（7）径向移动的小弹簧（8）。

9.根据权利要求8所述的专用开关装置，其特征在于：

其中一个活塞缸（13）远离中心管（15）的一端密封滑动连接有第二上接头（11），所述第二上接头（11）与活塞缸（13）的连接位置设置有环形的密封沉槽，在该密封沉槽内安装有大弹簧（12），所述大弹簧（12）的两端与第二上接头（11）和活塞缸（13）分别连接；

所述活塞缸（13）与第二上接头（11）和中心管（15）的端部之间设有一环形的气腔（17），所述中心管（15）上设置有将气腔（17）与中心管（15）内部连通的通气孔（18）。

10.根据权利要求9所述的专用开关装置，其特征在于：

另一个活塞缸（13）远离中心管（15）的一端密封滑动连接有第二下接头（9），所述第二下接头（9）与活塞缸（13）的连接位置设置有环形的密封沉槽，在该密封沉槽内安装有大弹簧（12），所述大弹簧（12）的两端与第二下接头（9）和活塞缸（13）分别连接；

所述活塞缸（13）与第二下接头（9）和中心管（15）的端部之间设有一环形的气腔（17），所述中心管（15）上设置有将气腔（17）与中心管（15）内部连通的通气孔（18）。