計數(shù)裝置及多級全通徑投球滑套裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計數(shù)裝置及多級全通徑投球滑套裝置，其計數(shù)裝置包括第一管體、設(shè)在第一管體內(nèi)的定向套、轉(zhuǎn)動套、開口套和中心管；定向套和開口套按上下分別固定在第一管體上，中心管套設(shè)在定向套內(nèi)做軸向運動，中心管的下端內(nèi)設(shè)有與投球配合的膠圈，定向套和中心管的周向上分別設(shè)有相互錯位的棘齒，轉(zhuǎn)動套套在中心管上且由回位彈簧支撐，轉(zhuǎn)動套上設(shè)有棘齒與所述定向套和中心管上的棘齒相配合，轉(zhuǎn)動套與開口套在周向的一設(shè)定位置上形成相對軸向運動。采用計數(shù)裝置的多級全通徑投球滑套裝置可以在油管直徑不變的情況下實施壓裂作業(yè)，具有內(nèi)通徑大，與普通投球滑套相比能夠提供更足夠的流體通道等優(yōu)點。
【專利說明】計數(shù)裝置及多級全通徑投球滑套裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油天然氣開采設(shè)備，具體涉及一種計數(shù)裝置及多級全通徑投球滑套裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代油氣開采中，壓裂作業(yè)是一種非常有效的增產(chǎn)辦法。投球滑套是一種在水平裸眼或套管井分層開采或壓裂中實現(xiàn)油套環(huán)空開關(guān)的井下工具。通過地面向油管投球，地面對油管加壓實現(xiàn)滑套的開啟，井液通過滑套的開孔將壓力傳到產(chǎn)層，對產(chǎn)層進行壓裂。針對同一規(guī)格油管，一般有多種直徑的配套鋼球，配合投球滑套的座封孔徑，可實現(xiàn)多層同時下井分層作業(yè)。國內(nèi)外投球滑套的技術(shù)莫過于采用不同直徑的鋼球與相應(yīng)孔徑的投球滑套的座封相配合，從小到大，從下到上，實現(xiàn)分層作業(yè)。但是由于受到油管直徑大小的限制和通徑的要求，鋼球大小的分級數(shù)量受到限制，而且因下層座封孔徑較小而使得通徑較小，不利于壓裂開采效率的提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種在油管直徑不變的情況下實現(xiàn)多油層分層開啟作業(yè)的計數(shù)裝置及多級全通徑投球滑套裝置。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明提供的計數(shù)裝置，包括第一管體、設(shè)在第一管體內(nèi)的定向套、轉(zhuǎn)動套、開口套和中心管；所述定向套和開口套按上下分別固定在第一管體上，所述中心管套設(shè)在定向套內(nèi)做軸向運動，中心管的下端內(nèi)設(shè)有與投球配合的膠圈，所述定向套和中心管的周向上分別設(shè)有相互錯位的棘齒，所述轉(zhuǎn)動套套設(shè)在中心管上且由設(shè)在第一管體內(nèi)的回位彈簧支撐，轉(zhuǎn)動套上設(shè)有棘齒與所述定向套和中心管上的棘齒相配合，轉(zhuǎn)動套與開口套在周向的一設(shè)定位置上形成相對軸向運動。
[0005]所述中心管和定向套上的棘齒相互錯位1/2相位。
[0006]所述轉(zhuǎn)動套與開口套的相對軸向運動由設(shè)在轉(zhuǎn)動套上的導(dǎo)向塊或軸向開口分別與設(shè)在開口套上的軸向開口或?qū)驂K相配合形成。
[0007]所述第一管體由上接頭、筒體和殼體依次螺紋連接組成，所述定向套、轉(zhuǎn)動套和開口套設(shè)在筒體內(nèi)，所述中心管設(shè)在筒體和殼體內(nèi)，所述回位彈簧設(shè)在所述轉(zhuǎn)動套與殼體之間。
[0008]本發(fā)明提供的多級全通徑投球滑套裝置，包括所述計數(shù)裝置和與計數(shù)裝置連通的封堵裝置，所述封堵裝置包括第二管體、活動設(shè)在第二管體內(nèi)與所述計數(shù)裝置的中心管相配合且與第二管體密封的封堵管、設(shè)在第二管體內(nèi)且通過第一剪切釘與第二管體連接位于封堵管下方的剪切套，套設(shè)在封堵管和剪切套內(nèi)且通過第二剪切釘與封堵管連接的筒狀球座；所述封堵管與剪切套之間設(shè)有第二空位槽；所述球座內(nèi)設(shè)有第二瓣門，第二瓣門由第二瓣塊和第二密封圈組成，所述第二瓣塊穿過球座筒壁活動設(shè)置在球座上與投球和第二空位槽相配合，所述第二密封圈為兩個分別設(shè)在球座筒壁內(nèi)第二瓣塊的上下方與投球相配合；所述第二管體的內(nèi)壁上設(shè)有卡槽，所述封堵管上設(shè)有第二彈性爪頭與第二管體上的卡槽相配合，封堵管和第二管體上分別設(shè)有可以對應(yīng)的第一、第二通孔；所述剪切套內(nèi)下端設(shè)有與所述球座配合的第一止口，所述第二管體內(nèi)的下端設(shè)有與剪切套配合的第二止口。
[0009]所述第二管體由中接頭、剪切筒和下接頭依次由上至下通過螺紋連接組成；所述第二管體上的通孔和卡槽設(shè)在中接頭上，所述封堵管設(shè)在中接頭內(nèi)；所述第一剪切釘設(shè)在所述剪切筒上，所述剪切套設(shè)在剪切筒內(nèi)；所述第二管體上的止口設(shè)在所述下接頭上。
[0010]所述第一止口與所述球座之間的距離等于所述第一通孔與第二通孔之間的距離。[0011 ] 所述第二止口與所述剪切套之間設(shè)有適當(dāng)距離。
[0012]所述第二瓣塊的尺寸大于球座的筒壁厚度。
[0013]所述第二瓣門中，第二瓣塊為環(huán)形布置的4個。
[0014]本發(fā)明可以在油管直徑不變的情況下實施壓裂作業(yè)，具有以下優(yōu)點:
O具備多級數(shù)量分層控制壓裂作業(yè)的功能，分層數(shù)量不受油管直徑限制；
2)由于油管直徑不變，可以具備較大的內(nèi)通徑，與普通投球滑套相比能夠提供更足夠的流體通道；
3)在投球座封后，能夠確保座封，可靠承受壓裂壓力；
4)適合標準的投球操作方式，使作業(yè)通用化，簡單化。
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的多級全通徑投球滑套裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明中計數(shù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是計數(shù)裝置的工作原理示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明中封堵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5是封堵裝置的工作原理示意圖。
[0021]圖6是本發(fā)明的多級全通徑投球滑套裝置工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本發(fā)明提供的多級全通徑投球滑套裝置，包括計數(shù)裝置I和與計數(shù)裝置I連通的封堵裝置2。
[0023]所述計數(shù)裝置I如圖2所示，包括第一管體、設(shè)在第一管體內(nèi)的定向套102、轉(zhuǎn)動套109、開口套111和中心管106 ;所述第一管體由上接頭101、筒體105和殼體112依次螺紋連接組成，所述定向套102、轉(zhuǎn)動套109和開口套111設(shè)在筒體105內(nèi)，其中定向套102和開口套111按上下分別固定在筒體105上，所述中心管106設(shè)在筒體105和殼體112內(nèi)，中心管106套設(shè)在定向套102內(nèi)通過設(shè)在其上的定位塊103與定向套102上的槽孔104相配合做軸向運動，中心管106的下端內(nèi)設(shè)有與鋼質(zhì)投球116配合的膠圈115 ;所述定向套102和中心管106的周向上分別設(shè)有相互錯位的棘齒107、107'，定向套102和中心管106上的棘齒107、107'相互錯位1/2相位(棘齒與棘齒之間的距離為相位)；所述轉(zhuǎn)動套109套設(shè)在中心管106上，在殼體112內(nèi)的下部臺階上設(shè)有墊圈114，轉(zhuǎn)動套109由設(shè)在其與殼體112內(nèi)墊圈114之間的回位彈簧113支撐，轉(zhuǎn)動套109上設(shè)有內(nèi)圈棘齒108與所述中心管上的棘齒107'相配合，轉(zhuǎn)動套109的外壁上還設(shè)有單個外圈棘齒117與所述定向套102上的棘齒107相配合，開口套111在周向的一設(shè)定位置上設(shè)有軸向開口 110，轉(zhuǎn)動套109通過其上的可作為導(dǎo)向塊的外圈棘齒117與開口套111上的開口 110相配合形成相對軸向運動(或者是轉(zhuǎn)動套通過設(shè)在其上的軸向開口與設(shè)在開口套上的導(dǎo)向塊相配合形成它們之間的相對軸向運動)。
[0024]計數(shù)裝置的工作原理:
見圖3，先根據(jù)計數(shù)需要確定定向套102上的棘齒107數(shù)作為計數(shù)棘齒，當(dāng)投球116進入計數(shù)裝置，通過中心管106落在其下端的膠圈115上，由于過盈量，投球116帶動中心管106向下運動，中心管106通過棘齒107'作用于轉(zhuǎn)動套109的內(nèi)圈棘齒108推動轉(zhuǎn)動套109下壓回位彈簧113，使得轉(zhuǎn)動套109的外圈棘齒117脫出定向套102的棘齒107，轉(zhuǎn)動套109向下運動的距離被開口套111限位，如圖3中(a);由于定向套102和中心管106上的棘齒107、107'相互錯位1/2相位，轉(zhuǎn)動套109在與中心管106的齒配合過程中轉(zhuǎn)動1/2個相位，如圖3中(b);當(dāng)投球116被壓力擠出中心管106后，在回位彈簧113的作用下，轉(zhuǎn)動套109帶動中心管106向上運動回復(fù)，轉(zhuǎn)動套109在與定向套102的齒配合過程中又繼續(xù)轉(zhuǎn)動1/2相位,并回復(fù)初始狀態(tài)(參見圖2),這時轉(zhuǎn)動套109轉(zhuǎn)過了 I個相位。重復(fù)投入投球116通過計數(shù)裝置，轉(zhuǎn)動套109重復(fù)以上過程，直至最后一個計數(shù)相位，轉(zhuǎn)動套109的單個外圈棘齒117正好對準開口套111的開口 110，使得中心管106可以帶動轉(zhuǎn)動套109向下運動并伸出殼體112，如圖3中(c)所示。
[0025]所述封堵裝置，如圖4所示，包括第二管體，第二管體由中接頭201、剪切筒213和下接頭218依次由上至下通過螺紋連接組成；中接頭201與計數(shù)裝置I中的殼體112螺紋連接，中接頭201上設(shè)有第一通孔206，中接頭201的內(nèi)壁設(shè)有上下卡槽203，中接頭201內(nèi)活動設(shè)有與所述計數(shù)裝置I的中心管106相配合的封堵管204，封堵管204上設(shè)有O形圈207與中接頭201密封；剪切筒213內(nèi)設(shè)有剪切套216，剪切套216通過第一剪切釘215與剪切筒213連接且位于封堵管204下方；在封堵管204和剪切套216之間內(nèi)套設(shè)有筒狀球座209，球座209通過第二剪切釘208與封堵管204連接；封堵管204與剪切套216之間設(shè)有第二空位槽212 ;球座209內(nèi)設(shè)有第二瓣門，第二瓣門由第二瓣塊211和第二密封圈210組成，第二瓣塊211為環(huán)形布置的4個(或六個)，第二瓣塊211的尺寸大于球座209的筒壁厚度，第二瓣塊211穿過球座209的筒壁活動設(shè)置在球座209上與投球和第二空位槽212相配合，第二密封圈210為兩個分別設(shè)在球座筒壁內(nèi)第二瓣塊211的上下方與投球相配合，球座209上設(shè)有O形圈219與剪切套216密封；封堵管204上設(shè)有第二彈性爪頭202與設(shè)在中接頭201內(nèi)壁上的卡槽203相配合，封堵管204上設(shè)有可以和中接頭201上的第一通孔206對應(yīng)的第二通孔205 ;剪切套216內(nèi)下端設(shè)有與球座209配合的第一止口 214，第一止口 214與球座209之間的距離L2等于第一通孔206與第二通孔205之間的距離LI ;下接頭218內(nèi)的下端設(shè)有與剪切套216配合的第二止口 217，第二止口 217與剪切套216之間設(shè)有適當(dāng)距離L3。
[0026]封堵裝置2的工作原理如圖4、圖5所示，封堵裝置2在初始狀態(tài)時如圖4所示，這時封堵管204的第二彈性爪頭202位于中接頭201內(nèi)壁上的上卡槽203內(nèi)，使球座209上第二瓣門中的第二瓣塊211對著由中接頭201與剪切套216之間形成的空槽位212，處于打開狀態(tài)。在計數(shù)裝置I的中心管106觸發(fā)下，如圖5中(a)所示，封堵管204被推動，相對中接頭201向下移動，此時球座209上的第二瓣門關(guān)閉，第二瓣塊211退回球座209內(nèi)，球座209上的O形圈219進入剪切套216密封面，投球116從計數(shù)裝置I落下，落入球座209內(nèi)與第二密封圈210形成下部封堵。如圖5中(b)所示，在油管壓力的繼續(xù)作用下，投球116拖動球座209和封堵管204直至封堵管204的第二彈性爪頭202進入中接頭201內(nèi)壁上的下卡槽203內(nèi)，第二剪切釘208切斷，這時封堵管204和中接頭201上的第二通孔205、第一通孔206對正形成油管通道；接著球座209落入剪切套216中，并切斷第一剪切釘215最終與剪切套216 —同落入下接頭218內(nèi)，如圖5中(c)所示，此時中接頭201與剪切套216之間形成的空槽位212尺寸延長，使下層投球116可以順利通過該球座209，如圖5中(d)所
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[0027]封堵裝置2在被觸發(fā)前，所有投球能夠順利通過，當(dāng)被計數(shù)裝置觸發(fā)后，投球?qū)⒎舛驴讖剑⒃谟凸軌毫ψ饔孟?，通過封堵裝置2中封堵管204和中接頭201上的第二通孔205、第一通孔206打開油管通道，使油管內(nèi)部壓力傳遞至產(chǎn)層，開始壓裂作業(yè)。
[0028]本發(fā)明的多級全通徑投球滑套裝置在實際應(yīng)用時的情況如圖6中(a) — (e)所示，首先根據(jù)壓裂產(chǎn)層數(shù)確定投球滑套裝置的數(shù)目，安裝前在井上根據(jù)層位設(shè)定該層位的計數(shù)裝置計數(shù)棘齒的數(shù)值，再將與計數(shù)棘齒的數(shù)值相等的投球滑套裝置依次連接油管下入井中，用封隔器D將設(shè)有投球滑套裝置的油管隔離形成壓裂產(chǎn)層，圖6所示投球滑套裝置為3個，包括計數(shù)裝置IA — 1C、封堵裝置2A — 2C。使用時，投入配套的相同大小的鋼質(zhì)投球116，投球依次通過各層位的計數(shù)裝置時，觸發(fā)一次計數(shù)動作，直至投球116落入最下層的投球滑套裝置，觸發(fā)該投球滑套裝置中計數(shù)裝置最后一次計數(shù)動作，并啟動封堵裝置。隨著油管壓力升高，開始最下層的壓裂作業(yè)。之后每投入一個投球，由下往上逐次進行壓裂作業(yè)。作業(yè)完成后，投球隨油管內(nèi)流體返回地面。
【權(quán)利要求】
1.一種計數(shù)裝置，其特征是包括第一管體、設(shè)在第一管體內(nèi)的定向套、轉(zhuǎn)動套、開口套和中心管；所述定向套和開口套按上下分別固定在第一管體上，所述中心管套設(shè)在定向套內(nèi)做軸向運動，中心管的下端內(nèi)設(shè)有與投球配合的膠圈，所述定向套和中心管的周向上分別設(shè)有相互錯位的棘齒，所述轉(zhuǎn)動套套設(shè)在中心管上且由設(shè)在第一管體內(nèi)的回位彈簧支撐，轉(zhuǎn)動套上設(shè)有棘齒與所述定向套和中心管上的棘齒相配合，轉(zhuǎn)動套與開口套在周向的一設(shè)定位置上形成相對軸向運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計數(shù)裝置，其特征是所述中心管和定向套上的棘齒相互錯位1/2相位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的計數(shù)裝置，其特征是所述轉(zhuǎn)動套與開口套的相對軸向運動由設(shè)在轉(zhuǎn)動套上的導(dǎo)向塊或軸向開口分別與設(shè)在開口套上的軸向開口或?qū)驂K相配合形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的計數(shù)裝置，其特征是所述第一管體由上接頭、筒體和殼體依次螺紋連接組成，所述定向套、轉(zhuǎn)動套和開口套設(shè)在筒體內(nèi)，所述中心管設(shè)在筒體和殼體內(nèi)，所述回位彈簧設(shè)在所述轉(zhuǎn)動套與殼體之間。
5.一種采用如權(quán)利要求1所述計數(shù)裝置的多級全通徑投球滑套裝置，其特征是包括所述計數(shù)裝置和與計數(shù)裝置連通的封堵裝置，所述封堵裝置包括第二管體、活動設(shè)在第二管體內(nèi)與所述計數(shù)裝置的中心管相配合且與第二管體密封的封堵管、設(shè)在第二管體內(nèi)且通過第一剪切釘與第二管體連接位于封堵管下方的剪切套，套設(shè)在封堵管和剪切套內(nèi)且通過第二剪切釘與封堵管連接的筒狀球座；所述封堵管與剪切套之間設(shè)有第二空位槽；所述球座內(nèi)設(shè)有第二瓣門，第二瓣門由第二瓣塊和第二密封圈組成，所述第二瓣塊穿過球座筒壁活動設(shè)置在球座上與投球和第二空位槽相配合，所述第二密封圈為兩個分別設(shè)在球座筒壁內(nèi)第二瓣塊的上下方與投球相配合；所述第二管體的內(nèi)壁上設(shè)有卡槽，所述封堵管上設(shè)有第二彈性爪頭與第二管體上的卡槽相配合，封堵管和第二管體上分別設(shè)有可以對應(yīng)的第一、第二通孔；所述剪切套內(nèi)下端設(shè)有與所述球座配合的第一止口，所述第二管體內(nèi)的下端設(shè)有與剪切套配合的第二止口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多級全通徑投球滑套裝置，其特征是所述第二管體由中接頭、剪切筒和下接頭依次由上至下通過螺紋連接組成；所述第二管體上的通孔和卡槽設(shè)在中接頭上，所述封堵管設(shè)在中接頭內(nèi)；所述第一剪切釘設(shè)在所述剪切筒上，所述剪切套設(shè)在剪切筒內(nèi)；所述第二管體上的止口設(shè)在所述下接頭上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的多級全通徑投球滑套裝置，其特征是所述第一止口與所述球座之間的距離等于所述第一通孔與第二通孔之間的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多級全通徑投球滑套裝置，其特征是所述第二止口與所述剪切套之間設(shè)有適當(dāng)距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多級全通徑投球滑套裝置，其特征是所述第二瓣塊的尺寸大于球座的筒壁厚度。
【文檔編號】E21B34/14GK103967467SQ201410220973
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:湖南唯科拓石油科技服務(wù)有限公司