拉套式全通徑壓裂工具及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多級分段壓裂技術(shù)，具體地說是拉套式全通徑壓裂工具及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多級分段壓裂技術(shù)是一種目前常用的分段壓裂技術(shù)，一般采用機械投球的方式分段壓裂，每一級滑套內(nèi)徑及壓裂球均不相同，自下而上，球直徑逐步增大，最大不能超過上段工具的內(nèi)徑，不僅裝置復(fù)雜，作業(yè)效率低，且存在壓裂級數(shù)受限的問題。壓裂完成后，還須下鉆具將球座磨掉以保證必要的通徑。目前需要一種新的壓裂工具已解決傳統(tǒng)壓裂技術(shù)的不足，避免因滑套通徑小而影響開采效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供拉套式全通徑壓裂工具及控制方法，保證了壓裂工具快速打開和關(guān)閉以及壓裂工具的可重復(fù)性，同時保證了所有的壓裂工具通徑一致，提高了開關(guān)的成功率。
為了達成上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，拉套式全通徑壓裂工具，包括壓裂工具本體、電動開關(guān)工具，所述電動開關(guān)工具位于壓裂工具本體內(nèi)部，所述壓裂工具本體包括自上而下依次連接的上接頭、外套、下接頭，所述壓裂工具本體內(nèi)壁設(shè)置有通過剪斷銷釘暫時連接在一起的滑套和旋轉(zhuǎn)套筒，所述上接頭上端內(nèi)壁連接定位短節(jié)，所述滑套上端部設(shè)置防沖擊套，所述滑套與上接頭之間設(shè)置有T型盤根以及T型盤根固定環(huán)，所述電動開關(guān)工具為能夠帶動旋轉(zhuǎn)套筒和滑套軸向運動的裝置。
所述電動開關(guān)工具包括定位裝置和旋轉(zhuǎn)打開裝置，所述定位裝置包括軸向定位裝置、徑向定位裝置、旋轉(zhuǎn)定位裝置，所述軸向定位裝置進入定位短節(jié)的定位槽，所述旋轉(zhuǎn)定位裝置進入旋轉(zhuǎn)套筒的定位槽。
所述軸向定位裝置包括軸向定位電機及運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)、椎體、軸向定位滾輪，所述軸向定位電機通過運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)與椎體連接，所述椎體的底面抵接在軸向定位滾輪上，所述軸向定位滾輪下方依次設(shè)置側(cè)推彈簧、直推彈簧，所述直推彈簧上端外側(cè)設(shè)置彈簧固定套，所述徑向定位裝置包括徑向防旋支撐臂滾輪、徑向防旋支撐臂，所述徑向防旋支撐臂滾輪上方設(shè)置固定套，固定套上方為直推彈簧，所述徑向防旋支撐臂滾輪下面設(shè)置徑向防旋支撐臂，所述徑向防旋支撐臂上方設(shè)置彈簧并通過防旋支撐臂固定銷鎖定，所述旋轉(zhuǎn)定位裝置包括旋轉(zhuǎn)滾輪、旋轉(zhuǎn)支撐臂，所述旋轉(zhuǎn)滾輪上面設(shè)置旋轉(zhuǎn)支撐臂，所述旋轉(zhuǎn)支撐臂內(nèi)側(cè)設(shè)置彈簧，所述旋轉(zhuǎn)支撐臂通過支撐臂固定銷固定。
所述旋轉(zhuǎn)打開裝置包括電機及扭矩增力機構(gòu)、導(dǎo)向頭、導(dǎo)向頭外套，所述電機帶動扭矩增力機構(gòu)的電機旋轉(zhuǎn)增力輸出軸旋轉(zhuǎn)，所述電機旋轉(zhuǎn)增力輸出軸和導(dǎo)向頭外套通過旋轉(zhuǎn)臂固定銷連接固定成一起，導(dǎo)向頭固定在導(dǎo)向頭外套內(nèi)，所述導(dǎo)向頭外套位于旋轉(zhuǎn)定位裝置下方，所述旋轉(zhuǎn)打開裝置帶動旋轉(zhuǎn)定位裝置旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)定位裝置帶動旋轉(zhuǎn)套筒旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)套筒外側(cè)設(shè)有梯形外螺紋與下接頭中梯形內(nèi)螺紋相嚙合，旋轉(zhuǎn)套筒旋轉(zhuǎn)的同時軸向運動，旋轉(zhuǎn)套筒與滑套通過剪斷銷釘連接，所以帶動滑套軸向運動。
還包括機械式拖動開關(guān)工具，所述機械式拖動開關(guān)工具包括中心管以及套在中心管外側(cè)的開關(guān)塊，所述開關(guān)塊和中心管之間套有彈簧，所述開關(guān)塊兩端通過開關(guān)塊固定套固定在中心管上。
所述電動開關(guān)工具的上端還設(shè)置有連接頭。
為了達成上述另一目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，一種拉套式全通徑壓裂工具的控制方法，其步驟為:
首先拉套式全通徑壓裂工具隨套管一起下入到井內(nèi)，工具下到位后，通過測井鋼絲或連續(xù)管將井下電動開關(guān)工具輸送到需要壓裂的層位上方，啟動軸向定位電機，其軸向定位電機的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為錐體的軸向運動，錐體推動軸向定位滾輪向外伸出，同時壓縮側(cè)推彈簧，當(dāng)軸向定位滾輪完全伸出后，大于壓裂工具定位短節(jié)內(nèi)徑，這樣井下電動開關(guān)工具就在拉套式全通徑壓裂工具上方產(chǎn)生了精確的軸向定位。由于井下電動開關(guān)工具中的旋轉(zhuǎn)滾輪和徑向防旋支撐臂滾輪之間的距離與拉套式全通徑壓裂工具中的定位短節(jié)和旋轉(zhuǎn)套筒中的定位槽之間的距離相同，所以在井下電動開關(guān)工具軸向定位的前提下，井下電動開關(guān)工具中的旋轉(zhuǎn)滾輪和徑向防旋支撐臂滾輪分別進入到拉套式全通徑壓裂工具中的定位短節(jié)和旋轉(zhuǎn)套筒中的定位槽中，產(chǎn)生徑向定位和旋轉(zhuǎn)定位，其中井下電動開關(guān)工具中的旋轉(zhuǎn)滾輪和徑向防旋支撐臂滾輪在彈簧的作用力下一直處于張開狀態(tài)，當(dāng)遇到縮頸時旋轉(zhuǎn)滾輪壓縮徑向防旋支撐臂和彈簧，徑向防旋支撐臂滾輪壓縮旋轉(zhuǎn)支撐臂和彈簧，當(dāng)進入到定位槽內(nèi)就會自動撐開產(chǎn)生相應(yīng)的定位；
然后啟動電機，電機通過扭矩增力機構(gòu)輸出到電機旋轉(zhuǎn)增力輸出軸，由于旋轉(zhuǎn)臂固定銷將電機旋轉(zhuǎn)增力輸出軸和導(dǎo)向頭外套固定到一起，所以帶動導(dǎo)向頭、旋轉(zhuǎn)支撐臂、支撐臂固定銷一起旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)滾輪又鑲嵌在旋轉(zhuǎn)套筒中的定位槽中，所以連帶旋轉(zhuǎn)套筒一起旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)套筒外側(cè)設(shè)有梯形外螺紋與下接頭中梯形內(nèi)螺紋相嚙合，旋轉(zhuǎn)套筒旋轉(zhuǎn)的同時軸向運動，旋轉(zhuǎn)套筒與滑套通過剪斷銷釘連接，所以帶動滑套軸向運動，實現(xiàn)打開關(guān)閉的動作；
當(dāng)通過電動開關(guān)無法打開拉套式全通徑壓裂工具時，通過連續(xù)油管下入機械式拖動開關(guān)工具，機械式拖動開關(guān)工具下到位后，開關(guān)塊進入到拉套式全通徑壓裂工具滑套中的定位槽內(nèi)，通過拖動開關(guān)塊帶動滑套，然后剪斷所述剪斷銷釘，實現(xiàn)機械開關(guān)或關(guān)閉。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明摒棄了球與球座密封及打開方式，采用測井鋼絲或連續(xù)油管連帶電動打開工具下井將壓裂工具打開，該方法保證了壓裂工具快速打開和關(guān)閉以及壓裂工具的可重復(fù)性，同時保證了所有的壓裂工具通徑一致，由于壓裂工具內(nèi)部滑套通過螺桿絲杠將打開工具的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成滑套的軸向運動，滑套的拖動力大，提高了開關(guān)的成功率，從而提高了油藏的開采效率和裝置的適用性，尤其是提高定向井和水平井的可靠性。
【附圖說明】
[0004]圖1為拉套式全通徑壓裂工具結(jié)構(gòu)圖；
圖2為井下電動開關(guān)工具結(jié)構(gòu)圖；
圖3為機械式拖動打開工具結(jié)構(gòu)圖。 圖中:定位短節(jié)1、上接頭2、防沖擊套3、T型盤根固定環(huán)4、Τ型盤根5、滑套6、外套7、剪斷銷釘8、旋轉(zhuǎn)套筒9、下接頭10。導(dǎo)向頭11、導(dǎo)向頭外套12、旋轉(zhuǎn)滾輪13、旋轉(zhuǎn)支撐臂14、彈簧15、支撐臂固定銷16、旋轉(zhuǎn)臂固定銷17、電機旋轉(zhuǎn)增力輸出軸18、電機19、電纜固定套20、徑向防旋支撐臂固定銷21、徑向防旋支撐臂22、彈簧23、徑向防旋支撐臂滾輪24、固定套25、直推彈簧26、側(cè)推彈簧27、彈簧固定套28、軸向定位滾輪29、錐體30、軸向定位電機31、電路控制系統(tǒng)32、連接頭33。彈簧34、開關(guān)塊35、開關(guān)塊固定套36、中心管37。
【具體實施方式】
[0005]有關(guān)本發(fā)明的詳細說明及技術(shù)內(nèi)容，配合【附圖說明】如下，然而附圖僅提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
參照附圖1-3，拉套式全通徑壓裂工具，包括壓裂工具本體、電動開關(guān)工具，所述電動開關(guān)工具位于壓裂工具本體內(nèi)部，所述壓裂工具本體包括自上而下依次連接的上接頭2、外套7、下接頭10，所述壓裂工具本體內(nèi)壁設(shè)置有通過剪斷銷釘8暫時連接在一起的滑套6和旋轉(zhuǎn)套筒9，所述上接頭上端內(nèi)壁連接定位短節(jié)I，所述滑套上端部設(shè)置防沖擊套3，所述滑套與上接頭之間設(shè)置有T型盤根5以及T型盤根固定環(huán)4，所述電動開關(guān)工具為能夠帶動旋轉(zhuǎn)套筒和滑套軸向運動的裝置。所述電動開關(guān)工具包括定位裝置和旋轉(zhuǎn)打開裝置，所述定位裝置包括軸向定位裝置、徑向定位裝置、旋轉(zhuǎn)定位裝置，所述軸向定位裝置進入定位短節(jié)的定位槽，所述旋轉(zhuǎn)定位裝置進入旋轉(zhuǎn)套筒的定位槽。所述軸向定位裝置包括軸向定位電機31及運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)、椎體30、軸向定位滾輪29，所述軸向定位電機通過運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)與椎體連接，所述椎體的底面抵接在軸向定位滾輪上，所述軸向定位滾輪下方依次設(shè)置側(cè)推彈簧27、直推彈簧26，所述直推彈簧上端外側(cè)設(shè)置彈簧固定套28，所述徑向定位裝置包括徑向防旋支撐臂滾輪24、徑向防旋支撐臂22，所述徑向防旋支撐臂滾輪上方設(shè)置固定套25，固定套上方為直推彈簧，所述徑向防旋支撐臂滾輪下面設(shè)置徑向防旋支撐臂22，所述徑向防旋支撐臂上方設(shè)置彈簧23并通過防旋支撐臂固定銷鎖定，所述旋轉(zhuǎn)定位裝置包括旋轉(zhuǎn)滾輪13、旋轉(zhuǎn)支撐臂14，所述旋轉(zhuǎn)滾輪上面設(shè)置旋轉(zhuǎn)支撐臂，所述旋轉(zhuǎn)支撐臂內(nèi)側(cè)設(shè)置彈簧15，所述旋轉(zhuǎn)支撐臂通過支撐臂固定銷16固定。所述旋轉(zhuǎn)打開裝置包括電機19及扭矩增力機構(gòu)、導(dǎo)向頭11、導(dǎo)向頭外套12，所述電機帶動扭矩增力機構(gòu)的電機旋轉(zhuǎn)增力輸出軸旋轉(zhuǎn)，所述電機旋轉(zhuǎn)增力輸出軸和導(dǎo)向頭外套通過旋轉(zhuǎn)臂固定銷17連接固定成一起，導(dǎo)向頭固定在導(dǎo)向頭外套內(nèi)，所述導(dǎo)