專利名稱：一種智能型滑套關(guān)閉工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油天然氣開采技術(shù)領(lǐng)域的裝置，特別是涉及一種用于石油、天然氣完井工程的分段壓裂的組合工具。
背景技術(shù)：
近年來，國內(nèi)油氣田針對(duì)直井、水平井分層壓裂改造的關(guān)鍵工具轉(zhuǎn)層噴砂滑套，相續(xù)開發(fā)出了針對(duì)不同儲(chǔ)層特征的噴砂滑套。如專利公告號(hào)CN2100480U，名稱為壓裂用導(dǎo)壓噴砂滑套，主要針對(duì)油井壓裂用，該專利于1992年公布。專利公布號(hào)CN200820061922，名稱壓裂滑套噴砂器，2008年公布，主要用于氣井壓裂。該類噴砂滑套工作原理為是采用滑套外筒及布置在滑套外筒內(nèi)的芯管，二者滑動(dòng)配合，配合面設(shè)有剪切銷釘；滑套外筒的壁上具有噴砂口 ；滑套外筒的上端口具有用于承接啟動(dòng)球的密封配合面；啟動(dòng)球和密封配合面一一配合，啟動(dòng)球直徑大于密封配合面內(nèi)徑。不同啟動(dòng)球和密封配合面按照一定梯度順序增大。 施工時(shí)依次投入對(duì)應(yīng)啟動(dòng)球，井口打壓剪斷銷釘，實(shí)現(xiàn)滑套開啟。該類滑套內(nèi)徑存在多個(gè)從小變大的節(jié)流面，不能實(shí)現(xiàn)全通經(jīng)。由于密封配合面內(nèi)徑必須有級(jí)差，分段壓裂、酸化級(jí)數(shù)受到限制。該類滑套打開后，沒有相關(guān)工具進(jìn)行定點(diǎn)關(guān)閉。目前的石油天然氣水平井、直井分段酸化、壓裂工藝分限流法壓裂和分級(jí)壓裂方式，主流的是分級(jí)壓裂方式，包括化學(xué)分段壓裂、封隔器分段壓裂、水力噴射分段壓裂、連續(xù)油管分段壓裂和組合式完井工藝技術(shù)。分級(jí)壓裂方式中，應(yīng)用最廣的是封隔器分段壓裂，有泵送橋塞分段壓裂、投球+滑套封隔器分段、環(huán)空封隔器、雙封單壓分段壓裂等方式。其中，環(huán)空封隔器、泵送橋塞分段壓裂分段數(shù)沒有限制，但壓裂作業(yè)不能連續(xù)，每段作業(yè)后需要重新射孔，作業(yè)完成后需要壓井鉆塞，作業(yè)周期長，費(fèi)用高。雙封單壓分段壓裂需要拖動(dòng)管柱，封隔器需要多次座封，施工周期長。投球+滑套封隔器分段壓裂采用不同級(jí)差的球和球座組合，不動(dòng)管柱一次性可以完成多段壓裂，但由于不同球按照一定梯度設(shè)計(jì)，限于管柱尺寸，封隔器分段數(shù)受限。例如中國專利文獻(xiàn)公開的“水平井分段壓裂管柱”(公開號(hào)CN201396131，
公開日2010. 02. 03)，它由油管柱、壓差封隔器、安全接頭、滑套封隔器構(gòu)成，壓差封隔器和滑套封隔器安裝在油管柱上，兩者之間還安裝有安全接頭。用水平井油層分段改造措施中，實(shí)現(xiàn)水平井采用封隔器分段壓裂，從而明顯提高了施工總體效果。但它只適用于油田，解決水平井段封隔器砂卡的問題，該結(jié)構(gòu)以壓裂封隔器強(qiáng)制性分段施工，壓裂完成一層段后，上提管柱，進(jìn)行下一層段的壓裂施工，這樣造成壓裂完后封隔器難以解封；由于上提管柱封隔器受到損傷，密封不嚴(yán)，造成壓裂失效；壓裂完成后地層壓力較高，上提管柱時(shí)易造成井噴，釀成事故；操作性差，工藝繁瑣，每次提管柱需拆裝井口及壓裂管線，程序復(fù)雜，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全性差。中國專利文獻(xiàn)公開的另一文獻(xiàn)“水平井機(jī)械分段壓裂防卡工藝管柱”(公開號(hào) CN101338663,
公開日2009. 01. 07)，它主要解決了低滲油藏水平井在壓裂過程中由于下方油套環(huán)空面積小和噴砂口下方沉砂引發(fā)的管柱砂卡問題，只能用在油田水平井壓裂，且不能實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱就進(jìn)行多層壓裂并合層開采的工藝要求，也不能進(jìn)行不動(dòng)管柱不限級(jí)數(shù)分段壓裂。中國專利文獻(xiàn)還公開的“水平井封隔器分段壓裂工藝管柱”(公開號(hào) CN101560877,
公開日2009. 10. 21)，它雖在不動(dòng)管柱的情況下，通過投球?qū)崿F(xiàn)2 3層的換層壓裂工藝，但是不能實(shí)現(xiàn)不限級(jí)數(shù)分段壓裂。其他公開實(shí)用新型，如油氣井分層壓裂合采一次管柱工藝(公開號(hào) CN101418681)，石油、天然氣井多層壓裂管柱(公開號(hào)CN201144682)等，均采用了投球開滑套方式，不能進(jìn)行不動(dòng)管柱不限級(jí)數(shù)分段，也不能關(guān)閉滑套。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)目前石油、天然氣水平井、直井、定向井分段酸化、壓裂中存在的需要拖動(dòng)管柱、分段數(shù)受限的難題，提供了一種用于完井工程的選擇性開關(guān)滑套組件中的關(guān)閉工具。本實(shí)用新型的智能型滑套關(guān)閉工具，是這樣實(shí)現(xiàn)的所述的智能型滑套關(guān)閉工具4為一個(gè)可以伸進(jìn)智能型滑套1的內(nèi)筒1. 3中的筒狀結(jié)構(gòu)，由一下部閉合、上部開口的彈片4. 1和插入到彈片4. 1開口中的拉拔桿4. 2組成；所述彈片4. 1外表面上設(shè)置有與智能型滑套1的內(nèi)筒1. 3上的環(huán)形凹槽與凸齒反向契合并且能夠推動(dòng)內(nèi)筒1. 3向上移動(dòng)的凸齒與凹槽；所述彈片4. 1的凸齒與凹槽的最上方和最下方設(shè)置有能夠卡在復(fù)合滑套1內(nèi)筒1. 3內(nèi)壁的上定位槽1. 5和下定位槽1. 6中內(nèi)并與之反向契合的上限位器壓縮頭4. 5、下限位器壓縮頭4. 6 ；所述的彈片上端設(shè)置有直徑最大、且上下兩端呈坡面的彈片壓縮頭4. 4 ；所述拉拔桿4. 2的長度大于彈片總長度，上部有與送入管串連接的接頭4. 7，所述拉拔桿4. 2通過螺紋連接在彈片下部筒狀體內(nèi)。本實(shí)用新型的一組智能型滑套關(guān)閉工具和一組智能型滑套是一一對(duì)應(yīng)配套使用的；因此，在具體實(shí)施中，還要和與本實(shí)用新型同日申請(qǐng)的下述組件配合，包括1.智能型滑套所述的智能型滑套1為連接在套管或油管中的、與套管或油管同軸、同外徑的筒狀設(shè)備；所述的智能型滑套1的兩端為與套管或油管連接的滑套接頭1. 1，滑套接頭1. 1之間為與兩端滑套接頭1. 1連接、外徑與套管或油管相同的外筒1. 2和長度短于外筒1. 2、且其兩端外壁與外筒1. 2內(nèi)壁之間形成動(dòng)密封、并且可以在外筒1. 2內(nèi)軸向移動(dòng)的內(nèi)筒1. 3 ；所述的外筒1. 2上端的筒壁開有噴砂口 1. 4 ；當(dāng)內(nèi)筒1. 3由起始狀態(tài)的緊貼外筒 1. 2上端的位置移動(dòng)到靠近外筒1. 2下端的位置時(shí)、內(nèi)筒1. 3上端移至噴砂口 1. 4的下端并露出噴砂口 1.4 ；所述的內(nèi)筒1. 3中沿軸向有一組分布于內(nèi)筒1. 3的內(nèi)壁上的、間距不一的環(huán)形凹槽與凸齒；所述的內(nèi)筒1. 3內(nèi)壁上環(huán)形凹槽與凸齒的最上方和最下方分別設(shè)置有上限位槽 1.5和下限位槽1.6。2.智能型滑套打開工具[0023]所述的智能型滑套打開工具是能夠插入智能型滑套1內(nèi)部、并且與智能型滑套1 匹配的筒狀組件；其自下端至上端依次由密封體、球籠組合體和卡套組合體三段筒體組成； 所述智能型滑套打開工具的卡套組合體外表面上有與智能型滑套1內(nèi)筒1. 3內(nèi)壁的槽齒正向契合、并且可以推動(dòng)智能型滑套1內(nèi)筒1. 3向下端移動(dòng)的凸齒與凹槽。3.打撈工具所述的打撈工具是可以插入所述的智能型滑套打開工具上端的的卡套組合體內(nèi)的筒狀組件；所述的打撈工具本體的下端設(shè)置有能夠抓住打撈齒的漲卡簧。使用包括本實(shí)用新型智能型滑套關(guān)閉工具的滑套組件，可以完成不限級(jí)數(shù)的分段壓裂操作。所述的操作方法包括如下步驟1、將預(yù)制好的具有不同凹槽與凸齒組合的一組多個(gè)所述的智能型滑套1從下到上依次安裝在油、氣井中的各個(gè)油、氣儲(chǔ)層段的套管或油管中；2、依次將配套的智能型滑套打開工具泵送入井，每一個(gè)配套的智能型滑套打開工具進(jìn)入到每一個(gè)相應(yīng)的滑套內(nèi)后，相應(yīng)的卡套組合體外表面的凸齒與凹槽卡入所述的智能型滑套1內(nèi)筒1. 3內(nèi)壁上與之正向相契合的凹槽與凸齒中；3、油、氣井管柱加壓后，每一個(gè)特定的智能型滑套打開工具帶動(dòng)與之相配合的智能型滑套向下移動(dòng)，從而開啟所對(duì)應(yīng)的智能型滑套1，露出噴砂口 1.4，實(shí)施該井段的壓裂作業(yè)；4、從井筒下端到上端，在每一個(gè)安裝有不同的智能型滑套1的油、氣儲(chǔ)層段重復(fù)上述2、3的過程，實(shí)現(xiàn)不限級(jí)數(shù)分段壓裂，壓裂后開井排液，進(jìn)入投產(chǎn)。本實(shí)用新型的特殊貢獻(xiàn)在于；當(dāng)某一段地層油氣井出現(xiàn)水竄等情況時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)的方法很難實(shí)現(xiàn)停止該段的流體產(chǎn)出。而本實(shí)用新型可以下入對(duì)應(yīng)的智能滑套關(guān)閉工具進(jìn)行關(guān)閉。具體的操作過程是1.先投入打撈工具，打撈回收所述的智能型滑套打開工具；2.當(dāng)需要封閉一個(gè)特定油、氣儲(chǔ)層段時(shí)，將所述智能型滑套打開工具打撈出智能型滑套后，本實(shí)用新型的智能型滑套關(guān)閉工具可以通過管串下入與該段特定的智能型滑套 1相匹配的智能型滑套關(guān)閉工具4，插入所述智能型滑套1內(nèi)部，其外表面上的環(huán)形凸齒與凹槽卡入智能型滑套1內(nèi)筒1. 3內(nèi)壁與之反向相契合的環(huán)形凹槽與凸齒，智能型滑套關(guān)閉工具4的上端與連續(xù)油管相連接或與油管連接(套管壓裂)，從而拉動(dòng)智能型滑套1內(nèi)筒 1. 3向上端移動(dòng)堵住噴砂口 1. 4，關(guān)閉該智能型滑套1，停止該段的流體產(chǎn)出。此外，需要說明的是，本文中提到的上下順序，是依照靠近井口為上，遠(yuǎn)離井口為下。本實(shí)用新型的核心構(gòu)思是一把鑰匙開一把鎖，利用齒槽的寬度、形狀與齒槽數(shù)量組合來實(shí)現(xiàn)。施工時(shí)通過泵送將智能型滑套打開工具用泵送入井下，每一個(gè)特定智能型滑套打開工具將被輸送到與其配套的特定智能型滑套處，進(jìn)入其內(nèi)筒中，相應(yīng)的卡套組合體彈開外層卡瓦套或者彈開其彈片，所述卡套組合體外表面的凸齒與凹槽卡入所述的智能型滑套內(nèi)筒中與之相匹配的凹槽與凸齒；同時(shí)，智能型滑套打開工具中設(shè)有通徑一致的球座及球籠，管柱單向密封后，管柱加壓，推動(dòng)智能型滑套打開工具向下移動(dòng)，推動(dòng)滑套內(nèi)筒同時(shí)向下，從而開啟滑套。由于滑套內(nèi)徑是全通徑，滑套數(shù)量不受管柱尺寸及球大小限制，通過滑套與封隔器的組合，就可以實(shí)現(xiàn)不限級(jí)數(shù)分段壓裂。通過本實(shí)用新型的使用，較常規(guī)壓裂管柱有效的提高了水平井、直井壓裂分段數(shù)， 簡化了油氣開發(fā)作業(yè)工序，縮短了施工作業(yè)周期，減少了壓井、多次改造對(duì)儲(chǔ)層的傷害，油氣井后期管理簡單方便。本實(shí)用新型，降低了開發(fā)成本，提高了油氣田的整體開發(fā)水平和開發(fā)效益。本實(shí)用新型及配套工具還廣泛適應(yīng)于石油、天然氣直井、定向井分段酸化、壓裂改造。還可以作為生產(chǎn)管柱，應(yīng)用于需要定點(diǎn)開關(guān)滑套的石油天然氣生產(chǎn)領(lǐng)域中。

圖1是智能型滑套的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是智能型滑套關(guān)閉工具4的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是智能型滑套關(guān)閉工具4進(jìn)入相配合的智能型滑套1的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的具體實(shí)施過程如下1.打撈智能型滑套打開裝置下入智能滑套打開工具打撈器，其漲卡簧抓住打撈齒，上提，打開導(dǎo)流孔，球座上下壓力聯(lián)通，繼續(xù)上提，打開工具本體槽齒縮回，上提取出智能滑套打開裝置。2.需要關(guān)閉滑套下入智能滑套關(guān)閉工具，通過定位器進(jìn)入相匹配滑套內(nèi)筒，原理同打開工具，由于關(guān)閉工具具有相匹配的反向槽齒，反向槽齒錨定后，上提管柱，滑套內(nèi)筒上移關(guān)閉噴砂口， 滑套關(guān)閉，同時(shí)定位器被擠壓，關(guān)閉的工具的槽齒退出滑套芯管的匹配槽齒，取出關(guān)閉工具。
權(quán)利要求1.一種智能型滑套關(guān)閉工具，其特征在于所述的智能型滑套關(guān)閉工具(4)為一個(gè)可以伸進(jìn)智能型滑套(1)的內(nèi)筒(1.3)中的筒狀結(jié)構(gòu)，由一下部閉合、上部開口的彈片(4. 1)和插入到彈片(4. 1)開口中的拉拔桿(4. 2) 組成；所述彈片(4. 1)外表面上設(shè)置有與智能型滑套(1)的內(nèi)筒(1. 3)上的環(huán)形凹槽與凸齒反向契合并且能夠推動(dòng)內(nèi)筒(1.3)向上移動(dòng)的凸齒與凹槽；所述彈片(4. 1)的凸齒與凹槽的最上方和最下方設(shè)置有能夠卡在復(fù)合滑套(1)內(nèi)筒(1. 3)內(nèi)壁的上定位槽(1. 5)和下定位槽(1.6)中內(nèi)并與之反向契合的上限位器壓縮頭5)、下限位器壓縮頭(4.6)；所述的彈片上端設(shè)置有直徑最大、且上下兩端呈坡面的彈片壓縮頭(4.4)；所述拉拔桿(4. 的長度大于彈片總長度，上部有與送入管串連接的接頭G.7)，所述拉拔桿(4. 2)通過螺紋連接在彈片下部筒狀體內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1的智能型滑套關(guān)閉工具，其特征在于所述的智能型滑套(1)為連接在套管或油管中的、與套管或油管同軸、同外徑的筒狀設(shè)備；所述的智能型滑套(1)的兩端為與套管或油管連接的滑套接頭(1. 1)；滑套接頭(1. 1) 之間為與兩端滑套接頭(1. 1)連接、外徑與套管或油管相同的外筒(1. 和長度短于外筒 (1.2)、且其兩端外壁與外筒(1.2)內(nèi)壁之間形成動(dòng)密封、并且可以在外筒(1.2)內(nèi)軸向移動(dòng)的內(nèi)筒(1.3)；所述的外筒(1.2)上端的筒壁開有噴砂口(1.4)；當(dāng)內(nèi)筒(1.3)由起始狀態(tài)的緊貼外筒(1. 上端的位置移動(dòng)到靠近外筒(1. 下端的位置時(shí)、內(nèi)筒(1. 上端移至噴砂口(1.4)的下端并露出噴砂口(1.4)；所述的內(nèi)筒(1.3)中沿軸向有一組分布于內(nèi)筒(1.3)的內(nèi)壁上的、間距不一的環(huán)形凹槽與凸齒；所述的內(nèi)筒(1. 內(nèi)壁上環(huán)形凹槽與凸齒的最上方和最下方分別設(shè)置有上限位槽(1.5)和下限位槽(1.6)。
專利摘要本實(shí)用新型為一種智能型滑套關(guān)閉工具。所述的智能型滑套關(guān)閉工具為一個(gè)可以伸進(jìn)所述智能型滑套的內(nèi)筒中的筒狀結(jié)構(gòu)，由一下部閉合、上部開口的彈片和插入到彈片開口中的拉拔桿組成。所述彈片外表面上設(shè)置有與智能型滑套的內(nèi)筒上的環(huán)形凹槽與凸齒反向契合并且能夠推動(dòng)內(nèi)筒向上移動(dòng)的凸齒與凹槽；所述彈片的凸齒與凹槽的最上方和最下方設(shè)置有能夠卡在復(fù)合滑套內(nèi)筒內(nèi)壁的上定位槽和下定位槽中內(nèi)并與之反向契合的上限位器壓縮頭、下限位器壓縮頭；所述的彈片上端設(shè)置有直徑最大、且上下兩端呈坡面的彈片壓縮頭，本實(shí)用新型用一把鑰匙開一把鎖巧妙構(gòu)思，與其它智能型滑套組合工具配合，實(shí)現(xiàn)了不限級(jí)數(shù)分段壓裂。
文檔編號(hào)E21B43/267GK202125288SQ201120213508
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者任山, 甘振維, 黃秋生 申請(qǐng)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西南油氣分公司