CN115434665A - 一种免压井起下作业的井筒开关工具及工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免压井起下作业的井筒开关工具及工艺方法，涉及石油天然气勘探开发技术领域。本发明的井筒开关工具包括滑套开关，滑套开关包括上接头、本体、外筒、刮垢器、憋压球、滑套、滑轨、衬管、弹簧和筛管；滑轨的外圆面上设置有轨道槽，在外筒筒壁上安装有销轴，销轴伸入外筒内部的一端与轨道槽配合实现滑动开关工具的开关定位；弹簧设置在衬管与外筒之间，弹簧上端作用于衬管的上端台阶面，下端作用在刮垢器的上端面。本发明在起下管柱前封堵井下压力,保证在井口常压状态起下管柱,规避了伤害储层和污染环境的压井作业,取代了设备昂贵、操作复杂的带压作业装置，相对于现有的免压井技术，具有重复开关功能，可实现全程免压井。

Description

一种免压井起下作业的井筒开关工具及工艺方法

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发技术领域，尤其涉及一种针对井口带压井的免压井起下作业技术领域，更具体地说涉及一种免压井起下作业的井筒开关工具及工艺方法。

背景技术

高压油水井和天然气井地层压力大于井筒静液柱压力，低压油水井经过压裂施工后地层得到蓄能，生产初期地层压力也会大于井筒静液柱压力，这种井开井时地层流体通过井筒自动外溢，关井后井口憋起一定的压力，叫作井口带压井（简称带压井）。带压井进行起下管柱作业时为避免地层流体从井口溢出甚至井喷，需要用高密度液体压住地层压力，在保证井口没有压力的前提下起下管柱，这种施工作业叫作压井。压井除了增加成本之外，压井液对储层有伤害，影响油气产能，压井液还污染环境，增加废液处理成本。因此，针对带压井的起下管柱需优先考虑不压井的作业方式。

目前，不压井起下管柱的作业方式有两种，一是在产层段上方坐封免压井工具，隔离井下压力，使上部井筒处于常压状态下进行起下作业；另一种是使用带压作业装置，用一套复杂的防喷器组，起下管柱时对管柱本体和接箍进行交替密封。带压作业装置设备庞大，操作复杂，成本很高。免压井工具目前有暂堵桥塞和触发式浮子开关两种类型。暂堵桥塞一般为全可溶桥塞或者可溶堵芯桥塞，临时封闭井下压力，缺点是只能一次性封堵，不能重复开关，如果测试不成功或后期检泵修井，不能满足再次起下管柱的井下封堵需求；触发式浮子开关是在管柱末端带一触发捅杆，用捅杆顶开浮子开关。触发式浮子开关是可以重复开关的，但关闭开关前需要上提管柱，拔出捅杆，此时井口为带压状态，所以，不能保证全程免压井，另外，下压触发杆对管柱的刚性和下压吨位要求较高，不易操控，浮子开关流道狭小，产出通道堵塞风险较大。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种免压井起下作业的井筒开关工具及工艺方法，本发明的发明目的在于提供一种针对井口带压井免压井起下管柱可重复开关的、操作简便、安全可靠的井筒开关工具及工艺方法。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明第一方面提供了一种免压井起下作业的井筒开关工具，该井筒开关工具包括滑套开关，所述滑套开关包括上接头、本体、外筒、刮垢器、憋压球、滑套、滑轨、衬管、弹簧和筛管；所述上接头、本体、外筒和刮垢器从上到下依次连接构成所述滑套开关的外部结构，所述憋压球、滑套、滑轨、衬管、弹簧和筛管从上到下依次布置构成所述滑套开关的内部结构；

所述上接头下端为挡板，挡板中心设置有通孔，憋压球位于通孔下端与滑套上端之间的空腔中；挡板外围设置有轴向导流孔；所述滑套上端设置有向上的喇叭口，滑套上端的喇叭口与憋压球构成金属密封副；滑套外圆面与本体内圆面之间为动密封连接；滑套中间设置有盲板Ⅰ，盲板Ⅰ上方和下方的滑套侧壁上开设有矩形侧通孔，且矩形侧通孔的长边沿滑套轴向方向；

所述滑轨的外圆面上设置有轨道槽，在外筒筒壁上安装有销轴，销轴伸入外筒内部的一端与所述轨道槽配合实现滑套开关工具的开关定位；所述弹簧设置在衬管与外筒之间，弹簧上端作用于衬管的上端台阶面，下端作用在刮垢器的上端面；衬管下端与筛管螺纹连接，筛管下端设置有盲板Ⅱ，盲板Ⅱ上装有阻垢块，刮垢器下部设置有刮垢片，刮垢片的刃口朝向筛管的外圆面。

进一步优选的，所述轨道槽包括最低点轨槽、最高点轨槽和中间点轨槽，最低点轨槽两侧设置最高点轨槽，最低点轨槽的上方开口左侧向位于其左侧的最高点轨槽倾斜；位于最低点轨槽右侧的最高点轨槽的底部开口左侧向该最低点轨槽上方倾斜；中间点轨槽位于相邻两最高点轨槽之间，同时也位于相邻两最低点轨槽之间；中间点轨槽的开口左侧向位于其右侧的最高点轨槽倾斜，位于其左侧的最高点轨槽的底部开口左侧向该中间点轨槽上方倾斜。所述滑套开关的滑轨轨道槽为多相位小转角结构，旋转角度小、换位行程短，具有换位摩擦阻力小，换位精准的特点；短行程滑轨克服了复位弹簧的设计瓶颈，可缩减滑套开关的结构尺寸。

初始状态下，销轴位于最低点轨槽的最低点，此时开关工具内通道关闭；当滑轨受力向下移动时，销轴进入该最低点轨槽右侧的最高点轨槽中，当滑轨复位时，销轴进入到最高点轨槽右侧的中间点轨槽中且位于中间点轨槽中的最低点，此时开关工具内通道打开；当滑轨再次受力向下移动时，销轴进入该中间点轨槽右侧的最高点轨槽，当滑轨再次复位时，销轴经该最高点轨槽进入到其右侧的最低点轨槽中且位于最低点轨槽的最低点，此时开关工具内通道关闭，如此往复，实现开关工具的开关控制。

所述滑轨的上端和下端各内嵌一组滚珠，滑轨上端内嵌的滚珠与滑套下端面构成滚动轴承；滑轨下端内嵌的滚珠与衬管上端面构成滚动轴承；滑轨上端和下端内嵌的滚珠与外筒内圆面构成径向轴承。两组滚珠大大减小了滑轨轴向运动和周向运动时与相邻零件的摩擦。

所述上接头下端外侧设置有用于密封上接头与本体的配合面的静密封圈。

所述憋压球为低密度高强度树脂球。

所述本体的内圆面上设置有多个用于密封本体与滑套的配合面的动密封圈。

所述滑套中间盲板Ⅰ上方的侧通孔的外圆面为梯形环槽。保证滑套上下运行时动密封圈不被侧通孔刮伤。

所述筛管为横向割缝管。用于过滤杂质颗粒，具有防砂功能，横向割缝可方便刮垢器刮除缝口的垢瘤。

所述刮垢器的刮垢片对应设置在筛管的割缝处。当割缝筛管结垢严重时，生产阻力增大，产量下降明显，可通过套管打压，执行一次滑套开关的关闭和打开动作，筛管与刮垢器则产生两次往返相对运动，可去除筛管缝口的垢块，恢复油气产出通道。

所述滑套开关工具还包括悬挂桥塞，悬挂桥塞位于滑套开关上方，且与滑套开关通过油管螺纹连接。

所述悬挂桥塞采取双胶筒双向卡瓦大通径结构，卡瓦为一体式双向卡瓦，结构紧促，用于双向承载；卡瓦上下各有一组胶筒，既用于密封套管，也可拦截卡瓦上下的固相杂质，以免影响卡瓦解封；大通径中心管构成油气生产的产出通道，可减少流动阻力。

所述悬挂桥塞的座封适配器采用应力环式脱手方式，取代传统的剪钉式脱手方式，可避免剪钉切头掉落，影响开关工具的开关操作。

本发明第二方面提供了一种免压井起下作业的工艺方法，该工艺方法包括以下步骤：

S1、在地层内钻井形成油气井眼，在井眼内下套管，在井口安装防喷管；

S2、将电缆或连续油管、坐封工具、悬挂桥塞和本申请第一方面所述的滑套开关从上至下依次连接；用电缆或连续油管，将坐封工具、悬挂桥塞和本申请第一方面所述的滑套开关通过防喷管从套管内输送至产层段的上方，从地面对电缆通电或连续油管打压，坐封工具推动悬挂桥塞坐封，悬挂桥塞密封并锚定于套管的内壁上；

S3、打开井口套管闸门，确认井筒开关工具坐封正常，上提电缆或连续油管，坐封工具与悬挂桥塞脱开，取出电缆或连续油管和坐封工具，拆除井口的防喷管，在井口常压状态在套管内下入生产管柱；

S4、生产管柱下入完毕后，安装生产井口；从井口向套管内打压，憋压球受压后推动滑套、滑轨、衬管和筛管下行，弹簧被压缩，销轴引导滑轨从轨道槽最低点运行至最高点；从井口卸掉套管内压力，憋压球、滑套、滑轨、衬管和筛管在弹簧的推动下上行，销轴引导滑轨从轨道槽的最高点运动至中间点；此时滑套开关内部通路处于打开状态，油气流经滑套开关内部通路和悬挂桥塞的内孔沿生产管柱上行，从井口产出；

S5、当需要将生产管柱起出时，关闭井口油管阀门，从井口向套管内打压，憋压球受压后推动滑套、滑轨、衬管和筛管下行，弹簧被压缩，销轴引导滑轨从轨道槽的中间点运行至最高点，从井口卸掉压力后，憋压球、滑套、滑轨、衬管和筛管在弹簧的推动下上行，销轴引导滑轨从轨道槽的最高点运行至最低点，滑套开关内部通路关闭；滑套开关关闭后，在井口常压状态起出生产管柱；需要下入生产管柱时，则在井口常压状态下入生产管柱即可；

S6、重复S4步骤，恢复正常生产。

与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：

1、本发明在起下管柱前封堵井下压力,保证在井口常压状态起下管柱,规避了伤害储层和污染环境的压井作业,取代了设备昂贵、操作复杂的带压作业装置，相对于现有的免压井技术，具有重复开关功能，可实现全程免压井。

2、本发明采取打套压的方式实现井筒开关工具的开关控制，操作简便、工作可靠，具有安全环保，快捷高效的特点。

3、本发明的悬挂桥塞采取双胶筒双向卡瓦大通径结构，一体式双向卡瓦结构紧促，用于双向承载，可实现悬挂下部工具和封堵井下压力的作用；双胶筒可拦截卡瓦上下的固相杂质，以免影响卡瓦的解封；大通径中心管可减少流动阻力，方便井下油气流体的产出。

4、本发明的悬挂桥塞的坐封适配器采用应力环式脱手方式，代替传统的剪钉式脱手方式，可避免剪钉切头掉落，影响滑套开关的动作可靠性。

5、本发明的滑套开关的滑套的两组侧通孔均为矩形结构，长边沿滑套轴线方向，既能保证结构强度，又能增大流通面积；盲板上方侧通孔处外圆设计有梯形环槽，可保证滑套上下运行时动密封圈不被侧通孔刮伤。

6、本发明的滑套开关的滑轨为多相位小转角结构，旋转角度小、换位行程短，具有换位阻力小，换位精准的特点；短行程滑轨克服了复位弹簧的设计瓶颈，可缩减滑套开关的结构尺寸。

7、本发明的滑套开关的滑轨设计了两组集成式滚动轴承，兼具轴向轴承和径向轴承的功能，大大降低了滑轨与相邻零件的摩擦，既简化了轴承结构，又优化了工具尺寸。

8、本发明的滑套开关的筛管采用横向割缝设计，具有防砂功能，下部安装有防垢块，可缓解开关工具的结垢速度。

9、本发明的滑套开关的刮垢器在对应筛管的割缝处设计有刮垢片，当割缝筛管结垢严重时，生产阻力增大，产量下降明显，可通过套管打压，执行一次滑套开关的关闭和打开动作，筛管与刮垢器则产生两次往返相对运动，可去除筛管缝口的垢块，恢复油气产出通道。

10、本发明的滑套开关的运动部件采用高级不锈钢，可极大延长开关工具的使用寿命，其它零部件采用普通碳钢，可提高工具的经济性。

11、本发明的所述滑套开关的复位弹簧选择一种特种不锈钢，采取特殊的热处理工艺，可兼具高强度和高耐腐蚀性的特点，解决了常见不锈钢强度低和耐腐蚀性一般的难题。

附图说明

图1是井筒开关工具入井结构示意图；

图2是滑套开关关闭状态结构图；

图3是滑套半剖结构示意图；

图4是滑轨外圆面展开图；

图5是滑套开关的除垢结构图；

图6是免压井起下生产管柱示意图；

图7是滑套开关打开状态结构示意图；

附图标记：1、井口；2、套管；3、非储层；4、电缆；5、坐封工具；6、悬挂桥塞；7、滑套开关；8、储层；9、射孔眼；10、生产管柱；11、上接头；12、静密封圈；13、本体；14、憋压球；15、滑套；16、动密封圈；17、外筒；18、滚珠；19、滑轨；20、销轴；21、衬管；22、弹簧；23、筛管；24、刮垢器；25、阻垢块，26、挡板，27、导流孔，28、盲板Ⅰ，29、侧通孔，30、刮垢片，31、最低点轨槽，32、最高点轨槽，33、中间点轨槽。

具体实施方式

下面将结合本发明说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

作为本发明一较佳实施例，参照说明书附图2和附图3所示，本实施例公开了一种免压井起下作业的井筒开关工具，该井筒开关工具包括滑套开关7，如图2所示，所述滑套开关7包括上接头11、本体13、外筒17、刮垢器24、憋压球14、滑套15、滑轨19、衬管21、弹簧22和筛管23；所述上接头11、本体13、外筒17和刮垢器24从上到下依次连接构成所述滑套开关7的外部结构，所述憋压球14、滑套15、滑轨19、衬管21、弹簧22和筛管23从上到下依次布置构成所述滑套开关7的内部结构。除弹簧22外，构成滑套开关7的所有零件均为回转体。

所述上接头11下端为挡板26，挡板26中心设置有通孔，通孔下端为喇叭口，挡板26外围设置有轴向导流孔27；所述滑套15上端设置有向上的喇叭口，滑套15上端的喇叭口与憋压球14构成金属密封副。

憋压球14位于通孔下端与滑套15上端之间的空腔中；通过挡板26中心的喇叭口引导憋压球14的上行路径，对憋压球14进行定位或限位，避免憋压球14在上行或下行时，脱离滑套15上端的喇叭口，影响憋压球14与滑套15上端喇叭口的金属密封性能。

在本实施例中，还可以通过限定上接头11底部空腔的形状以确保开关工具关闭时，憋压球14可以与滑套15上端的喇叭口形成密封副，以实现开关工具的关闭。同时提升密封效果和性能。

滑套15外圆面与本体13内圆面之间为动密封连接；如图3所示，滑套15中间设置有盲板Ⅰ28，盲板Ⅰ28上方和下方的滑套15侧壁上开设有矩形侧通孔29，且矩形侧通孔29的长边沿滑套15轴向方向。既能保证结构强度，又能增大流通面积。

所述滑轨19的外圆面上设置有轨道槽，在外筒17筒壁上安装有销轴20，销轴20伸入外筒17内部的一端与所述轨道槽配合实现滑套开关工具的开关定位；所述弹簧22设置在衬管21与外筒17之间，弹簧22上端作用于衬管21的上端台阶面，下端作用在刮垢器24的上端面；衬管21下端与筛管23螺纹连接，筛管23下端设置有盲板Ⅱ，盲板Ⅱ上装有阻垢块25，刮垢器24下部设置有刮垢片30，刮垢片30的刃口朝向筛管23的外圆面。

实施例2

作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图4所示，本实施例是在上述实施例1的基础上对销轴20与滑轨19的轨道槽配合实现开关工具开关定位的具体实施方式的阐述。

如图4所示，所述轨道槽包括最低点轨槽31、最高点轨槽32和中间点轨槽33，最低点轨槽31两侧设置最高点轨槽32，最低点轨槽31的上方开口左侧向位于其左侧的最高点轨槽32倾斜；位于最低点轨槽31右侧的最高点轨槽32的底部开口左侧向该最低点轨槽31上方倾斜；中间点轨槽33位于相邻两最高点轨槽32之间，同时也位于相邻两最低点轨槽31之间；中间点轨槽33的开口左侧向位于其右侧的最高点轨槽32倾斜，位于其左侧的最高点轨槽32的底部开口左侧向该中间点轨槽33上方倾斜。所述滑套开关7的滑轨19轨道槽为多相位小转角结构，旋转角度小、换位行程短，具有换位摩擦阻力小，换位精准的特点；短行程滑轨19克服了复位弹簧22的设计瓶颈，可缩减滑套开关7的结构尺寸。

初始状态下，销轴20位于最低点轨槽31的最低点，此时开关工具内通道关闭；当滑轨19受力向下移动时，销轴20进入该最低点轨槽31右侧的最高点轨槽32中且位于最高点，当滑轨19复位时，销轴20进入到最高点轨槽32右侧的中间点轨槽33中且位于中间点轨槽33中的最低点，此时开关工具内通道打开；当滑轨19再次受力向下移动时，销轴20进入该中间点轨槽33右侧的最高点轨槽32，当滑轨19再次复位时，销轴20经该最高点轨槽32进入到其右侧的最低点轨槽31中且位于最低点轨槽31的最低点，此时开关工具内通道关闭，如此往复，实现开关工具的开关控制。

而实现滑套15、滑轨19、衬管21和筛管23下行的方式，是通过从井口向套管内加压实现的，加压后，压力通过上接头11挡板26中间的通孔作用于憋压球14上，憋压球14受压后，挤压滑套15、滑轨19、衬管21和筛管23下行。实现滑套15、滑轨19、衬管21和筛管23上行的方式，只要泄掉套管内压力，保持常压状态，滑套15、滑轨19、衬管21和筛管23在弹簧22作用下上行。

实施例3

作为本发明又一较佳实施例，本实施例是在上述实施例1和实施例2的基础上，对本申请的滑套开关7工具性能的进一步优化，具体是通过下述方式进行优化的。

作为一个示例，所述滑轨19的上端和下端各内嵌一组滚珠18，滑轨19上端内嵌的滚珠18与滑套15下端面构成滚动轴承；滑轨19下端内嵌的滚珠18与衬管21上端面构成滚动轴承；滑轨19上端和下端内嵌的滚珠18与外筒17内圆面构成径向轴承。两组滚珠18大大减小了滑轨19轴向运动和周向运动时与相邻零件的摩擦。

作为一个示例，所述上接头11下端外侧设置有用于密封上接头11与本体13的配合面的静密封圈12。提高其密封性能。

作为一个示例，所述憋压球14为低密度高强度树脂球。延长憋压球14的使用寿命，适应滑套开关7工具的重复开关，低密度高强度树脂球，减轻憋压球14的重量，避免憋压球14重量对开关的影响，提高开关响应灵敏度。

实施例4

作为本发明又一较佳实施例，本实施例是对上述实施例1、实施例2、实施例3的中滑套开关7工具性能的进一步优化的实施方式。

在本实施例中，所述本体13的内圆面上设置有多个用于密封本体13与滑套15的配合面的动密封圈16。

所述滑套15中间盲板Ⅰ28上方的侧通孔29的外圆面为梯形环槽。保证滑套15上下运行时动密封圈16不被侧通孔29刮伤。

所述筛管23为横向割缝管。用于过滤杂质颗粒，具有防砂功能，横向割缝可方便刮垢器24刮除缝口的垢瘤。

所述刮垢器24的刮垢片30对应设置在筛管23的割缝处。当割缝筛管23结垢严重时，生产阻力增大，产量下降明显，可通过套管打压，执行一次滑套开关7的关闭和打开动作，筛管23与刮垢器24则产生两次往返相对运动，可去除筛管23缝口的垢块，恢复油气产出通道。

所述滑套开关7工具还包括悬挂桥塞，悬挂桥塞位于滑套开关7上方，且与滑套开关7通过油管螺纹连接。

所述悬挂桥塞采取双胶筒双向卡瓦大通径结构，卡瓦为一体式双向卡瓦，结构紧促，用于双向承载；卡瓦上下各有一组胶筒，既用于密封套管，也可拦截卡瓦上下的固相杂质，以免影响卡瓦解封；大通径中心管构成油气生产的产出通道，可减少流动阻力。

所述悬挂桥塞的座封适配器采用应力环式脱手方式，取代传统的剪钉式脱手方式，可避免剪钉切头掉落，影响开关工具的开关操作。

实施例5

作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图2-5所示，本实施例公开了一种免压井起下作业的井筒开关工具，主体工具包括悬挂桥塞6和滑套开关7。其中滑套开关7包括上接头11、静密封圈12、本体13、憋压球14、滑套15、动密封圈16、外筒17、滚珠18、滑轨19、销轴20、衬管21、弹簧22、筛管23、刮垢器24、阻垢块25。除弹簧22外，构成滑套开关7的所有零件均为回转体。

所述滑套开关7的上接头11、本体13、外筒17、刮垢器24从上到下依次通过普通螺纹连接，构成滑套开关的外部结构，内部从上之下依次有别压球14、滑套15、滑轨19（两端嵌有滚珠18）、衬管21、弹簧22和筛管23。

所述滑套开关7的上接头11下端为挡板，挡板中心有小孔，小孔下端为喇叭口，引导憋压球14上行至喇叭口，别压球14为低密度高强度树脂球，容易上行就位。挡板外围有轴向导流孔，构成流体产出通道。上接头11下端外侧有静密封圈12，密封上接头11与本体13的配合面。

所述滑套开关7的滑套15上端有向上的喇叭口，用于承托憋压球14，喇叭口与憋压球14构成金属密封。本体13内圆面有两个动密封圈16，密封本体13与滑套15的配合面。滑套15为中间有盲板，盲板上下的筒壁上均有矩形侧通孔,长边沿滑套轴线方向。盲板上方的侧通孔处外圆加工有梯形环槽，保证滑套15上下运行时动密封圈16不被侧通孔刮伤（图3）。

所述滑套开关7的滑轨19外圆面上有轨道槽（图4），外筒17筒壁上安装有销轴20，销轴20与外筒17通过普通螺纹连接。滑轨19上下两端各内嵌一组滚珠18，上端滚珠18与滑套15下端面构成轴向轴承，下端钢珠18与衬管21上端面构成滚动轴承，上下两端滚珠18与外筒17内圆面构成径向轴承。两组滚珠18大大减小了滑轨19轴向运动和周向运动时与相邻零件的摩擦。

所述滑套开关7的衬管21与外筒17之间有弹簧22，弹簧22上端作用于衬管21的上端台阶面，下端作用在刮垢器24的上端面。在弹簧22的作用下,衬管21、滑轨19（及其上下端滚珠18）、滑套15依次受到向上的压紧作用，使销轴20处于滑轨19的最低点，此时，滑套15处于关闭位置。

所述滑套开关7的衬管21下端与筛管23通过普通螺纹连接（图2）。筛管23下端有盲板，盲板上装有阻垢块25，可预防和缓解工具结垢。刮垢器24下部有鱼鳞形刮片，用于刮除筛管23缝口的垢瘤。筛管23为横向割缝管，用于过滤杂质颗粒，具有防砂功能，横向割缝可方便刮垢器24刮除缝口的垢瘤。

所述悬挂桥塞6采取双胶筒双向卡瓦大通径结构，卡瓦为一体式双向卡瓦，结构紧促，用于双向承载；卡瓦上下各有一组胶筒，既用于密封套管，也可拦截卡瓦上下的固相杂质，以免影响卡瓦解封；大通径中心管构成油气生产的产出通道，可减少流动阻力。

所述悬挂桥塞6的坐封适配器采用应力环式脱手方式，代替传统的剪钉式脱手方式，可避免剪钉切头掉落，影响滑套开关7的开关动作。

实施例6

作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1、附图6和附图7所示，本实施例公开了一种基于上述实施例1-5的滑套开关工具的免压井起下作业的工艺方法，包括以下步骤：

步骤1）如图1，地层分储层8和非储层3（储层储藏有油气资源,也叫产层），在地层内钻井形成油气井眼，在井眼内下套管2，储层处的套管2有射孔眼9（储层处井眼也可能没有套管，叫裸眼，储层处的井段叫产层段）,储层8内的油气在地层压力作用下通过射孔眼9流向套管2里，并由套管2流出井口1（地面处套管口部叫井口）。在井口安装防喷管，起下电缆（或连油）4时由防喷管密封井口的压力（连油是连续油管的简称）。

步骤2）电缆（或连油）4、坐封工具5、悬挂桥塞6、滑套开关7从上至下依次连接，这些连接是成熟技术，无需赘述连接方式。悬挂桥塞6与滑套开关7通过油管螺纹连接。用电缆（或连油）4将坐封工具5、悬挂桥塞6、滑套开关7通过防喷管从套管2内输送至产层段的上方，从地面对电缆（或连油）4通电（或打压），坐封工具5推动悬挂桥塞6坐封，悬挂桥塞6密封并锚定于套管2的内壁上。

步骤3）滑套开关7的初始状态为关闭状态（图2），与悬挂桥塞6一起封堵产层段的压力，确保井口1为常压状态。打开井口套管闸门，如果没有流体溢出，说明井筒开关工具坐封正常。上提电缆（或连油）4，坐封工具5与悬挂桥塞6脱开，把电缆（或连油）4、坐封工具5从套管2内起出。拆除井口的防喷管，在井口常压状态在套管2内下入生产管柱10（图6）。

步骤4）生产管柱10下入完毕，安装生产井口。从井口1向套管2内打压，憋压球14推动滑套15、滑轨19（含两端的滚珠18）、衬管21、筛管23下行，弹簧22被压缩，销轴20引导滑轨19从轨道槽最低点A运行至最高点B（图4）。从井口1卸掉套管2的压力，憋压球14、滑套15、滑轨19、衬管21、筛管23在弹簧22的推动下上行，销轴20引导滑轨19从最高点B运行至中间点C，此时下方的油气流经刮垢器24进入筛管23，依次通过衬管21和滑轨19的内孔，从滑套15盲板下方的侧通孔进入滑套15的外侧环空，经滑套15盲板上方的侧通孔进入滑套15内腔，顶开别压球14，经上接头11挡板的导流孔流出滑套开关7，通过悬挂桥塞6的内孔，沿生产管柱10上行，从井口1产出，进行投产测试。

步骤5）如果测试不成功或者生产后期检泵修井，需要再将生产管柱10起出时，关闭井口油管阀门，从井口1向套管2内打压，憋压球14推动滑套15、滑轨19、衬管21、筛管23下行，弹簧22被压缩，销轴20引导滑轨19从中间点C运行至最高点B（图4）。从井1口卸掉套管2的压力，憋压球14、滑套15、滑轨19、衬管21、筛管23在弹簧22的推动下上行，销轴20引导滑轨19从轨道槽最高点B运行至最低点A，此时，滑套15盲板上方的侧通孔被动密封圈16封闭，滑套开关7处于关闭状态。在井口常压状态起出生产管柱10。生产管柱10检修完毕，再在井口常压状态下入生产管柱10。

步骤6）重复步骤4，打开井筒开关工具7，恢复正常生产。

步骤7）正常生产时井下一般含有砂子等固相杂质，油气流进入筛管23前较大的砂砾杂质被阻拦在筛管23之外，因此本开关工具具有防砂功能。

步骤8）油气井一般或多或少会含有一定的水，可能引起开关工具7和其它井下工具结垢，堵塞油气生产通道，因此在筛管23末端安装有防垢块25，可以减缓井下工具的结垢速度，延长检修周期。

步骤9）防垢块25只能缓解井下工具结垢，长期生产结垢仍不可避免。结垢主要聚集在筛管23的缝口位置，当产量明显下降，生产阻力较大时表明筛管23的缝口结垢严重，此时停止生产，关闭井口生产管柱阀门，从井口1向套管2打压，执行一次滑套开关7的开关操作，筛管23和刮垢器24会产生两次往返的相对运动，刮垢器24上的刮片将筛管23缝口的垢块刮掉，并沿着刮片下落，筛管23的过滤通道得以恢复，从而可以继续生产。

以上各实施例没有详细叙述的结构和方法属本行业的公知常识，这里不一一叙述。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于，该井筒开关工具包括滑套开关（7），所述滑套开关（7）包括上接头（11）、本体（13）、外筒（17）、刮垢器（24）、憋压球（14）、滑套（15）、滑轨（19）、衬管（21）、弹簧（22）和筛管（23）；所述上接头（11）、本体（13）、外筒（17）和刮垢器（24）从上到下依次连接构成所述滑套开关（7）的外部结构，所述憋压球（14）、滑套（15）、滑轨（19）、衬管（21）、弹簧（22）和筛管（23）从上到下依次布置构成所述滑套开关（7）的内部结构；

所述上接头（11）下端为挡板（26），挡板（26）中心设置有通孔，憋压球（14）位于通孔下端与滑套（15）上端之间的空腔中；挡板（26）外围设置有轴向导流孔（27）；所述滑套（15）上端设置有向上的喇叭口，滑套（15）上端的喇叭口与憋压球（14）构成金属密封副；滑套（15）外圆面与本体（13）内圆面之间为动密封连接；滑套（15）中间设置有盲板Ⅰ（28），盲板Ⅰ（28）上方和下方的滑套（15）侧壁上开设有矩形侧通孔（29），且矩形侧通孔（29）的长边沿滑套（15）轴向方向；

所述滑轨（19）的外圆面上设置有轨道槽，在外筒（17）筒壁上安装有销轴（20），销轴（20）伸入外筒（17）内部的一端与所述轨道槽配合实现滑套开关工具的开关定位；所述弹簧（22）设置在衬管（21）与外筒（17）之间，弹簧（22）上端作用于衬管（21）的上端台阶面，下端作用在刮垢器（24）的上端面；衬管（21）下端与筛管（23）螺纹连接，筛管（23）下端设置有盲板Ⅱ，盲板Ⅱ上装有阻垢块（25），刮垢器（24）下部设置有刮垢片（30），刮垢片（30）的刃口朝向筛管（23）的外圆面。

2.如权利要求1所述的一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于：所述轨道槽包括最低点轨槽（31）、最高点轨槽（32）和中间点轨槽（33），最低点轨槽（31）两侧设置最高点轨槽（32），最低点轨槽（31）的上方开口左侧向位于其左侧的最高点轨槽（32）倾斜；位于最低点轨槽（31）右侧的最高点轨槽（32）的底部开口左侧向该最低点轨槽（31）上方倾斜；中间点轨槽（33）位于相邻两最高点轨槽（32）之间，同时也位于相邻两最低点轨槽（31）之间；中间点轨槽（33）的开口左侧向位于其右侧的最高点轨槽（32）倾斜，位于其左侧的最高点轨槽（32）的底部开口左侧向该中间点轨槽（33）上方倾斜。

3.如权利要求2所述的一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于：初始状态下，销轴（20）位于最低点轨槽（31）的最低点，此时开关工具内通道关闭；当滑轨（19）受力向下移动时，销轴（20）进入该最低点轨槽（31）右侧的最高点轨槽（32）中，当滑轨（19）复位时，销轴（20）进入到最高点轨槽（32）右侧的中间点轨槽（33）中且位于中间点轨槽（33）中的最低点，此时开关工具内通道打开；当滑轨（19）再次受力向下移动时，销轴（20）进入该中间点轨槽（33）右侧的最高点轨槽（32），当滑轨（19）再次复位时，销轴（20）经该最高点轨槽（32）进入到其右侧的最低点轨槽（31）中且位于最低点轨槽（31）的最低点，此时开关工具内通道关闭，如此往复，实现开关工具的开关控制。

4.如权利要求1-3任意一项所述的一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于：所述滑轨（19）的上端和下端各内嵌一组滚珠（18），滑轨（19）上端内嵌的滚珠（18）与滑套（15）下端面构成滚动轴承；滑轨（19）下端内嵌的滚珠（18）与衬管（21）上端面构成滚动轴承；滑轨（19）上端和下端内嵌的滚珠（18）与外筒（17）内圆面构成径向轴承。

5.如权利要求1-3任意一项所述的一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于：所述上接头（11）下端外侧设置有用于密封上接头（11）与本体（13）的配合面的静密封圈（12）。

6.如权利要求1-3任意一项所述的一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于：所述憋压球（14）为低密度高强度树脂球。

7.如权利要求1-3任意一项所述的一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于：所述本体（13）的内圆面上设置有多个用于密封本体（13）与滑套（15）的配合面的动密封圈（16）。

8.如权利要求7所述的一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于：所述滑套（15）中间盲板Ⅰ（28）上方的侧通孔（29）的外圆面为梯形环槽。

9.如权利要求1-3任意一项所述的一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于：所述筛管（23）为横向割缝管。

10.如权利要求9所述的一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于：所述刮垢器（24）的刮垢片（30）对应设置在筛管（23）的割缝处。

11.如权利要求1-3任意一项所述的一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于：所述滑套开关（7）工具还包括悬挂桥塞（6），悬挂桥塞（6）位于滑套开关（7）上方，且与滑套开关（7）通过油管螺纹连接。

12.如权利要求11所述的一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于：所述悬挂桥塞（6）采取双胶筒双向卡瓦大通径结构，卡瓦为一体式双向卡瓦，卡瓦上下各有一组胶筒。

13.如权利要求11所述的一种免压井起下作业的井筒开关工具，其特征在于：所述悬挂桥塞（6）的座封适配器采用应力环式脱手方式。

14.一种免压井起下作业的工艺方法，其特征在于，该工艺方法包括以下步骤：

S1、在地层内钻井形成油气井眼，在井眼内下套管（2），在井口（1）安装防喷管；

S2、将电缆（4）或连续油管、坐封工具（5）、悬挂桥塞（6）和上述权利要求1-13任意一项所述的滑套开关（7）从上至下依次连接；用电缆（4）或连续油管，将坐封工具（5）、悬挂桥塞（6）和所述的滑套开关（7）通过防喷管从套管（2）内输送至产层段的上方，从地面对电缆（4）通电或连续油管打压，坐封工具（5）推动悬挂桥塞（6）坐封，悬挂桥塞（6）密封并锚定于套管（2）的内壁上；

S3、打开井口（1）套管（2）闸门，确认井筒开关工具坐封正常，上提电缆（4）或连续油管，坐封工具（5）与悬挂桥塞（6）脱开，取出电缆（4）或连续油管和坐封工具（5），拆除井口（1）的防喷管，在井口（1）常压状态在套管（2）内下入生产管柱（10）；

S4、生产管柱（10）下入完毕后，安装生产井口（1）；从井口（1）向套管（2）内打压，憋压球（14）受压后推动滑套（15）、滑轨（19）、衬管（21）和筛管（23）下行，弹簧（22）被压缩，销轴（20）引导滑轨（19）从轨道槽最低点运行至最高点；从井口（1）卸掉套管（2）内压力，憋压球（14）、滑套（15）、滑轨（19）、衬管（21）和筛管（23）在弹簧（22）的推动下上行，销轴（20）引导滑轨（19）从轨道槽的最高点运动至中间点；此时滑套开关（7）内部通路处于打开状态，油气流经滑套开关（7）内部通路和悬挂桥塞（6）的内孔沿生产管柱（10）上行，从井口（1）产出；

S5、当需要将生产管柱（10）起出时，关闭井口（1）油管阀门，从井口（1）向套管（2）内打压，憋压球（14）受压后推动滑套（15）、滑轨（19）、衬管（21）和筛管（23）下行，弹簧（22）被压缩，销轴（20）引导滑轨（19）从轨道槽的中间点运行至最高点，从井口（1）卸掉压力后，憋压球（14）、滑套（15）、滑轨（19）、衬管（21）和筛管（23）在弹簧（22）的推动下上行，销轴（20）引导滑轨（19）从轨道槽的最高点运行至最低点，滑套开关（7）内部通路关闭；滑套开关（7）关闭后，在井口（1）常压状态起出生产管柱（10）；需要下入生产管柱（10）时，则在井口（1）常压状态下入生产管柱（10）即可；

S6、重复S4步骤，恢复正常生产。

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