本發(fā)明涉及一種壓裂工具領(lǐng)域，尤其是分段壓裂用的全通徑壓裂工具。

背景技術(shù)：

在全球進(jìn)入難動用儲量開發(fā)的時(shí)代背景下，國內(nèi)外油氣均面臨著低滲透、超低滲透儲層自然產(chǎn)能低、開發(fā)建產(chǎn)率低等開發(fā)難題，如何提高低滲透油藏的采收率和儲量動用率逐漸成為國內(nèi)外油氣開發(fā)領(lǐng)域急需解決的問題。壓裂改造技術(shù)是破解低滲透油氣開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，經(jīng)過多年發(fā)展，國內(nèi)外均已形成了針對不同油氣藏類型的壓裂改造技術(shù)系列。

目前國外體積壓裂技術(shù)主要以簇式滑套和復(fù)合橋塞兩類壓裂技術(shù)為主，這兩類壓裂技術(shù)壓裂完畢后井筒內(nèi)存殘留球座或橋塞，容易造成油氣井堵塞和低液現(xiàn)象，無法開展二次改造等作業(yè)，需要下入工具將球座和橋塞鉆除，因此延長了施工周期的同時(shí)增加了作業(yè)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有體積壓裂技術(shù)在不下入工具進(jìn)行作業(yè)的情況下實(shí)現(xiàn)全通徑壓裂的問題，本發(fā)明提供一種全通徑多級分段壓裂滑套。該滑套具有施工壓裂級數(shù)不受限制、管柱內(nèi)全通徑、無需鉆除作業(yè)、利于后期液體返排及后續(xù)工具下入等優(yōu)點(diǎn)，能很好地彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，為低滲透及非常規(guī)油氣資源的開采提供了又一利器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種全通徑多級分段壓裂滑套，包括外筒體和設(shè)置在外筒體內(nèi)的內(nèi)滑套、球座，其中：所述外筒體由上接頭1和下接頭6兩部分同軸向連接構(gòu)成中段內(nèi)外擴(kuò)徑的直筒體，在外筒體的上部徑向分布有多個(gè)壓裂孔28，在外筒體擴(kuò)徑段的管壁上沿軸向分別設(shè)置自上而下的上液控流道18和自下而上的下液控流道21，上液控流道18和下液控流道21分別在壓裂孔28上部和下部阻斷；所述內(nèi)滑套由上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套12、下內(nèi)滑套17三部分構(gòu)成，內(nèi)滑套的三個(gè)部分均與外筒體擴(kuò)徑段內(nèi)壁構(gòu)成軸向滑動密封配合，其中上內(nèi)滑套3通過銷釘b19與外筒體固定后，上內(nèi)滑套3下端與中內(nèi)滑套12連接并形成一段上環(huán)形凹槽，上環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置上彈簧8，中內(nèi)滑套12下部內(nèi)壁設(shè)有v形槽，下內(nèi)滑套17通過銷釘a14獨(dú)立固定在外筒體下部在中內(nèi)滑套12下方，下內(nèi)滑套17上部內(nèi)設(shè)下環(huán)形凹槽，下環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置下彈簧15；在上彈簧8所處上環(huán)形凹槽段內(nèi)設(shè)有與上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套12軸向滑動密封配合的上閥芯9，上閥芯9外壁設(shè)置上活塞，上活塞位于上環(huán)形凹槽內(nèi)且與上彈簧8構(gòu)成支撐配合；在下彈簧15所處下環(huán)形凹槽段內(nèi)設(shè)有與中內(nèi)滑套12和下內(nèi)滑套17軸向滑動密封配合的下閥芯16，下閥芯16外壁設(shè)置下活塞，下活塞位于下環(huán)形凹槽內(nèi)且與下彈簧15構(gòu)成支撐配合；所述球座13為彈性爪結(jié)構(gòu)，彈性爪下端設(shè)有外凸起，且彈性爪下端的外凸起擴(kuò)張時(shí)與中內(nèi)滑套12內(nèi)壁v形槽配合，彈性爪下端的外凸起收縮時(shí)構(gòu)成與球體封閉配合，球座13上端與上閥芯9對接，球座13下端與下閥芯16間隙對接配合；在中內(nèi)滑套12的上環(huán)形凹槽上、下端部分別設(shè)置徑向液流孔a22、液流孔c24，在外筒體自上而下分別設(shè)置與下液控流道21貫通的液流孔b23、液流孔d25、液流孔e26、液流孔f27，且液流孔a22分別與液流孔b23、液流孔e26構(gòu)成間隔貫通配合，液流孔c24分別與液流孔d25、液流孔f27構(gòu)成間隔貫通配合；上液控流道18連通于外筒體外部和外筒體內(nèi)部之間。

上述方案還包括：

全通徑多級分段壓裂滑套由多個(gè)全通徑多級分段壓裂滑套依次串聯(lián)組成，且上級全通徑多級分段壓裂滑套的下液控流道21與下級全通徑多級分段壓裂滑套的上液控流道18通過管線串接。

上述方案進(jìn)一步包括：

上接頭1和下接頭6的外端部分別設(shè)有連接螺紋，并且螺紋連接端至外筒體擴(kuò)徑段設(shè)有倒角過渡段。

在內(nèi)滑套與外筒體和上、下閥芯之間的滑行密封面上分別設(shè)有密封圈。

上液控流道18和下液控流道21的外端口均為螺紋對接口或者是快速插接口。

本發(fā)明的有益效果是：①所有層段壓裂完成后，無需鉆除作業(yè)，整個(gè)管柱即為全通徑，利于后期生產(chǎn)管理；②無液控管線、內(nèi)封隔器及專門的開滑套工具，只需投入多個(gè)同一尺寸的壓裂球即可打開所有滑套，工藝簡單，效率高；③壓裂球和可復(fù)位球座不存在級差，多級滑套串聯(lián)可實(shí)現(xiàn)無限級。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的壓裂滑套結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中a-a處的剖視圖；

圖3是圖1中b-b處的剖視圖；

圖4是圖1中c-c處的剖視圖；

圖5是圖1中ⅰ處的局部放大圖；

圖6是本壓裂滑套打開時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖6中ⅱ處的局部放大圖；

圖8是兩級本壓裂滑套串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1-8中,1.上接頭，2.4.5.7.10.11.20分別是o型密封圈a.b.c.d.e.f.g，3.上內(nèi)滑套，6.下接頭，8.上彈簧，9.上閥芯，10.活塞，12.中內(nèi)滑套，13.球座，14.19分別是銷釘a.b，15.下彈簧，16.下閥芯，17.下內(nèi)滑套，18.上液控流道，21.下液控流道，22-27分別是液流孔a.b.c.d.e.f，28.壓裂孔，29.上液控管線，30.下液控管線，31.第一級全通徑多級分段壓裂滑套，32.第二級全通徑多級分段壓裂滑套。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

圖1和圖6為單一結(jié)構(gòu)的全通徑多級分段壓裂滑套結(jié)構(gòu)示意圖，由上接頭1、上內(nèi)滑套3、下接頭6、上彈簧8、上閥芯9、中內(nèi)滑套12、球座13、下彈簧15、下閥芯16、下內(nèi)滑套17及銷釘a14、b19組成。其中：上接頭1和下接頭6兩部分同軸向螺紋連接構(gòu)成中段內(nèi)外擴(kuò)徑的外筒體，在外筒體的上部徑向分布有多個(gè)壓裂孔28（參照圖2），在上接頭1和下接頭6擴(kuò)徑段的管壁上沿軸向分別設(shè)置自上而下的上液控流道18和自下而上的下液控流道21。上液控流道18和下液控流道21分別在壓裂孔28上部和下部阻斷。由上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套12、下內(nèi)滑套17三部分構(gòu)成內(nèi)滑套，內(nèi)滑套的三個(gè)部分均與外筒體擴(kuò)徑段內(nèi)壁構(gòu)成軸向滑動密封配合。其中上內(nèi)滑套3通過銷釘b19與外筒體固定（參照附圖3）后，上內(nèi)滑套3下端與中內(nèi)滑套12螺紋連接并形成一段上環(huán)形凹槽。上環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置上彈簧8，中內(nèi)滑套12下部內(nèi)壁設(shè)有v形槽，下內(nèi)滑套17通過銷釘a14獨(dú)立固定（參照附圖4）在外筒體下部在中內(nèi)滑套12下方，下內(nèi)滑套17上部內(nèi)設(shè)下環(huán)形凹槽，下環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置下彈簧15。在上彈簧8所處上環(huán)形凹槽段內(nèi)設(shè)有與上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套12軸向滑動密封配合的上閥芯9，上閥芯9外壁設(shè)置上活塞，上活塞位于上環(huán)形凹槽內(nèi)且與上彈簧8構(gòu)成支撐配合。在下彈簧15所處下環(huán)形凹槽段內(nèi)設(shè)有與中內(nèi)滑套12和下內(nèi)滑套17軸向滑動密封配合的下閥芯16，下閥芯16外壁設(shè)置下活塞，下活塞位于下環(huán)形凹槽內(nèi)且與下彈簧15構(gòu)成支撐配合，且下彈簧15有一定的預(yù)壓縮量。所述球座13為彈性爪結(jié)構(gòu)，彈性爪下端設(shè)有外凸起，且彈性爪下端的外凸起擴(kuò)張時(shí)與中內(nèi)滑套12內(nèi)壁v形槽配合，彈性爪下端的外凸起收縮時(shí)構(gòu)成與球體封閉配合，球座13上端與上閥芯9對接，球座13下端與下閥芯16間隙對接配合。參照附圖5和7，在中內(nèi)滑套12的上環(huán)形凹槽上、下端部分別設(shè)置徑向液流孔a22、液流孔c24，在外筒體的下接頭6部分自上而下分別設(shè)置與下液控流道21貫通的液流孔b23、液流孔d25、液流孔e26、液流孔f27，且液流孔a22分別與液流孔b23、液流孔e26構(gòu)成間隔貫通配合，液流孔c24分別與液流孔d25、液流孔f27構(gòu)成間隔貫通配合。上液控流道18連通于外筒體外部和外筒體內(nèi)部之間。

圖2所示上接頭有若干個(gè)壓裂孔28。

圖3所示上接頭與上內(nèi)滑套之間有若干銷釘b19。

圖4所示下閥芯與下內(nèi)滑套之間有若干銷釘a14。

圖6所示本壓裂滑套打開時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，此時(shí)滑套內(nèi)外聯(lián)通，銷釘a14、b19已剪斷，上彈簧8和下彈簧15處于壓縮狀態(tài)，球座13閉合為一個(gè)完整的球座，液流孔a22與液流孔e26連通，液流孔c24與液流孔f27連通。

實(shí)施例2：

為了提高滑套的密封性，在上內(nèi)滑套3與上接頭1、下接頭6的滑行密封面上分別設(shè)有o型密封圈a2、b4、c5；中內(nèi)滑套12與下接頭6之間設(shè)有o型密封圈f11；上閥芯9與上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套之間滑行密封面上分別設(shè)有o型密封圈g20、d7、e10。

工作原理：當(dāng)全通徑多級分段壓裂滑套壓裂時(shí)，壓力通過下液控流道21作用于上閥芯9，上閥芯9在壓差作用下向下移動，同時(shí)上彈簧8壓縮，上閥芯9帶動球座13向下移動，球座13下端的彈性爪會沿徑向收縮為一個(gè)閉合的球座。投壓裂球，壓裂球到達(dá)球座13時(shí)被阻斷，球與閉合球座形成密封并起壓，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，上內(nèi)滑套3與上接頭1間的銷釘19剪斷，壓裂球帶動球座13、上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套12、下內(nèi)滑套17、上閥芯9、下閥芯16、上彈簧8及下彈簧15一起下移至下內(nèi)滑套17的下端與下接頭6接觸為止，滑套打開，此時(shí)液流孔a22與液流孔e26連通，液流孔c24與液流孔f27連通。當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，下閥芯16與下內(nèi)滑套17中的銷釘14被剪斷，壓裂球帶推動球座13及下閥芯16一起下移至下閥芯16的下端與下內(nèi)滑套17接觸為止，同時(shí)下彈簧15被壓縮，此時(shí)可壓裂當(dāng)前層段。

實(shí)施例3：

參照附圖8，第一級全通徑多級分段壓裂滑套31的下端接通過接箍連接第二級全通徑多級分段壓裂滑套32的上端，且通過上液控管線29連通于上液控流道18和下液控流道21，下液控管線30的另一端與下一級全通徑多級分段壓裂滑套的內(nèi)部聯(lián)通。

其工作原理為：當(dāng)壓差滑套打開進(jìn)行壓裂時(shí)，壓力通過下液控管線30、下液控流道21及液流孔22、23、24、25作用于上閥芯9，上閥芯9在壓差作用下向下移動，同時(shí)上彈簧8壓縮；上閥芯9帶動球座13向下移動，球座13下端的彈性爪會沿徑向收縮為一個(gè)閉合的球座。投壓裂球，壓裂球到達(dá)球座13時(shí)被阻斷，球與閉合球座形成密封并起壓，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，上內(nèi)滑套3與上接頭1間的銷釘19剪斷，壓裂球帶動球座13、上內(nèi)滑套3、中內(nèi)滑套12、下內(nèi)滑套17、上閥芯9、下閥芯16、上彈簧8及下彈簧15一起下移至下內(nèi)滑套17的下端與下接頭6接觸為止，滑套打開，此時(shí)液流孔22與液流孔26連通，液流孔24與液流孔27連通見圖7。當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，下閥芯16與下內(nèi)滑套17中的銷釘14被剪斷，壓裂球帶推動球座13及下閥芯16一起下移至下閥芯16的下端與下內(nèi)滑套17接觸為止，同時(shí)下彈簧15被壓縮，此時(shí)該壓裂滑套各零部件的位置及狀態(tài)如圖6所示，繼續(xù)加壓可壓裂第一層段。壓裂過程中，壓力通過上液控流道18及上液控管線29傳遞給第二級滑套32的上閥芯，重復(fù)以上過程可壓裂第二層段。依次類推，可壓裂第三層段、第四層段……，當(dāng)所有層段壓裂完成后，井口逐漸泄壓，在上彈簧8恢復(fù)力作用下，上閥芯9向上移動；同時(shí)在下彈簧15恢復(fù)力作用下，下閥芯16也向上移動，使得球座回到初始位置，壓裂球可釋放到井底或返排到地面，整個(gè)管柱可實(shí)現(xiàn)全通徑。