[发明专利]一种油田水平井多段压裂滑套及开启工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种油田勘探开发过程中用于水平井多段压裂、酸化或喷砂射孔用的滑套。 

背景技术

油气田勘探开发过程中经常要对已射开的地层进行压裂、酸化作业，以改善井筒附近的油气通道，达到提高产量的目的。常用的水平井多段(层)压裂方法是用若干个封隔器+油管将水平井分成若干段，每段中部放置一个滑套，压裂时首先将最下面一段的滑套打开并压裂最下一段，然后再将其上一段的滑套打开(打开滑套-即将滑套的侧孔打开-的同时需要将该滑套下面的油管通道堵住)，对第二段进行压裂，如此可压裂若干段。 

目前常用的压裂滑套如图5所示，主要由外筒(25)、“O”形密封圈(26)、内滑管(27)、剪钉(28)及下接头(29)组成，外筒上的侧孔被内滑管及套装在内滑管上的密封圈封闭，外筒与内滑管之间通过剪钉固接在一起，内滑管的前端有一内锥面。需要打开滑套时向油管内投入一枚钢球或塑料球，当球落入或被泵送到内滑管的内锥面上时，球与内滑管锥面形成密封，此时向油管内打压(泵入液体)油管内压力就会升高，压力升至某一设定的数值时，固接内滑管的剪钉被剪断，滑管下行至限定的位置(下接头内端面处)，外筒上的侧孔被打开，油管内部通过侧孔与环空连通，而滑套下面的油管通道被钢球或塑料球堵住，这时就可以压裂该滑套对应的这一段了。 

使用这种滑套要压裂多段只能靠逐级缩小滑套(内滑管)的内径(即越靠下的层段其对应的滑套内径越小)，用于打开每个滑套的钢球直径则要比对应滑套的内径大几个毫米，而每个滑套的内径又要比开启下一级滑套的钢球直径大几个毫米，由于压裂所用油管尺寸的限制，压裂的段数(或级数)受到很大限制，难以实现多段压裂，而随着水平井钻井技术的不断进步，所钻的水平井的水平段越来越长，人们希望将水平段分成更多的段，对更多的段进行分段压裂酸化改造以提高产量，上述滑套不能满足这种需求，本专利的目的就是要解决这个问题，满足水平井多层压裂的需求。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种油田水平井多段压裂滑套，由于这种滑套不管用多少级(个)，其内径都一样，不存在缩径(滑套内径越靠下越小)问题，这种滑套是通过改变嵌槽的长度达到增加滑套使用级数即多段压裂的目的。 

本发明的另一个目的是提供一种与所述油田水平井多段压裂滑套配套使用的专用开启工具，由于该工具的独特设计，使其在油管中具有单向可移动性(嵌瓦嵌入嵌槽之前)及单向密封性(嵌瓦嵌入嵌槽之后)，因此可以被泵送至滑套中，当开启工具的嵌瓦嵌入滑套的嵌槽之后，开启工具不再下行并通过承受液体压力开启滑套，滑套开启后开启工具还可以承受压裂时更高的液体压力并堵住滑套以下的油管通道，压裂完毕后开启工具很容易被打捞上来。 

本发明的目的是这样实现的：一种油田水平井多段压裂滑套，包括管状外筒，外筒上端为母螺纹，下端为公螺纹，上部设置若干个侧通孔，外筒内壁滑动配合装着内滑管，内滑管外周壁上间隔套装着上、下密封圈，上、下密封圈位于侧通孔两侧将其封闭，内滑管上、下密封圈之间设置一剪钉槽，外筒对应位置处设置着安装剪钉的螺孔，通过剪钉将内滑管与外筒固接在一起，内滑管中部开有环形嵌槽，槽的上端为平缓锥形表面，下端为与轴线垂直的平直表面，内滑管下部为弹性卡爪，卡爪外表面设置着倒齿；下接头上端为一母螺纹，下端为一公螺纹，中部内壁设置着可与所说倒齿相啮合的棘齿，外筒下端通过螺纹与下接头连接。当滑套被打开时，所说的倒齿与棘齿相互啮合，防止滑套再被关闭。 

一种与所述油田水平井多段压裂滑套配套使用、对其进行开启的开启工具，该工具包括芯轴，芯轴中部的轴向外周壁上均布着4个凹槽，凹槽内分别竖直设置着压缩弹簧，压缩弹簧上扣装着嵌瓦，嵌瓦的两端分别具有向外延伸的定位凸台，嵌瓦两端的芯轴上分别通过螺纹连接套装着上、下嵌瓦压套，嵌瓦两端的定位凸台分别卡入上、下嵌瓦压套端部内，两个对称嵌瓦顶面之间的距离大于上、下嵌瓦压套的外径，嵌瓦上端为锥形表面、下端为一与轴线垂直的平直表面，嵌瓦与所说的油田水平井多段压裂滑套内滑管中 部设置的嵌槽相配合，芯轴中间为一通孔，其上端通过螺纹与皮碗压帽连接；皮碗压帽中部外周壁上套装着密封圈和一只开口朝上的皮碗，皮碗中设置着与橡胶硫化在一起的分瓣钢片、和钢环，钢片与钢环焊接在一起构成皮碗筋骨，皮碗压帽中间为一通孔；带打捞头的压力平衡杆上粗下细，粗杆和细杆之间的平直台肩上套装着矩形密封圈，细杆穿过皮碗压帽和芯轴的中心孔眼，其下部套装着压缩弹簧，该压缩弹簧被通过螺纹拧在细杆上的弹簧压帽压缩在弹簧压帽上端面与芯轴下端面之间。