本發(fā)明涉及油氣井開采技術，特別涉及一種壓裂孔啟閉系統(tǒng)。

背景技術：

水平井多級滑套分段壓裂技術是非常規(guī)油氣資源開采的一種重要手段，具有結構簡單、施工可靠性高等特點，廣泛應用于頁巖氣、低滲透產層、薄油層的壓裂增產改造?，F(xiàn)有的滑套結構有投球打開式滑套、壓差打開式滑套和機械開關式滑套。投球打開式滑套是在井口投放憋壓球與滑套內的球座形成密封，憋壓開啟滑套壓裂孔，建立壓裂通道；壓差打開式滑套通過管內憋壓達到滑套開啟壓力后，滑套打開建立壓裂通道；機械開關式滑套的特點是不需要投球，和壓裂管柱一起下入井內，通過專用的開關工具進行滑套的打開和關閉。

在油氣井開采后期，如遇產層出水、選擇性開采和再次壓裂等情況，則需下入滑套開關管柱進行滑套開關作業(yè)，對滑套選擇性關閉，達到實現(xiàn)封堵底水、分層封堵測試、求產等目的。常規(guī)的滑套開關方式多為機械開關，即下入滑套開關工具開關滑套，在下入管柱開關水平段滑套時，由于下入的管柱剛度低、柔性大，鉆壓傳遞非常困難，驅動力不能夠有效傳遞給滑套，較難實現(xiàn)滑套的開關操作，或難以準確判斷滑套是否打開或關閉。目前的滑套開關管柱尚不具備液壓開關滑套功能，因此在水平井段作業(yè)時，滑套開關管柱的可靠性難以保證。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述技術問題，本發(fā)明提出了一種壓裂孔啟閉系統(tǒng)，其包括：滑套，滑套包括設置有內壓裂孔的內套、套裝在內套上且設置有外壓裂孔的外套以及隔離套，在內套和外套之間形成用于容納隔離套的且與內壓裂孔和外壓裂孔均連通的環(huán)空腔室，隔離套在液壓的驅動下能在環(huán)空腔室內滑動以接通和截斷外壓裂孔和內壓裂孔。

在一個具體的實施例中，內壓裂孔和外壓裂孔對應對齊。

在一個具體的實施例中，內壓裂孔和外壓裂孔均位于環(huán)空腔室的一端。

在一個具體的實施例中，在初始狀態(tài)下，隔離套截斷外壓裂孔和內壓裂孔，隔離套與內套之間采用剪斷銷釘相互連接。

在一個具體的實施例中，在環(huán)空腔室內在隔離套的兩端分別形成靠近滑套頂端的開啟液室和靠近滑套底端的關閉液室，開啟液室和關閉液室均通過流體通道與內套的內腔相連通。

在一個具體的實施例中，隔離套靠近隔離套的兩端的外壁上均設置有用于密封隔離套與外套之間的間隙的外密封件，隔離套靠近滑套底端的內壁上設置有用于密封隔離套與滑套之間的間隙的內密封件，開啟液室通過密封隔離套與滑套之間的間隙與內套的內腔相連通。

在一個具體的實施例中，壓裂孔啟閉系統(tǒng)還包括能插入到內套內的管柱，管柱構造為筒狀結構，管柱上設置有相互分隔開來的兩個封隔部以及設置在兩個封隔部之間且連通管柱內外的通道，封隔部能徑向膨脹而封堵管柱與滑套之間的間隙。

在一個具體的實施例中，管柱底端的端口為沿軸線向外內徑漸縮的縮口。

在一個具體的實施例中，管柱包括：芯管，芯管包括徑向貫穿芯管的第一注液孔；密封套管，密封套管包括均套裝在頂端的且依次連接的第一封隔部、設置有與第一注液孔對齊的第二注液孔的連接筒、第二封隔部以及與芯管相對固定的尾筒；套設在芯管底端的錨定機構，錨定機構用于在滑套內止動。

在一個具體的實施例中，錨定機構能相對于芯管滑動。

這種滑套結構簡單，可實現(xiàn)無壓裂級數(shù)限制，滑套內全通徑，利于后期作業(yè)液體返排及后續(xù)工具下入，施工可靠性高，無需鉆除作業(yè)。在水平段難以施加鉆壓的情況下，通過液壓方式打開或關閉滑套，操作簡便，特別適合深井、超深井、水平井的滑套開關作業(yè)。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中：

圖1為本發(fā)明的一種實施例中的滑套的局部剖視示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種實施例中的管柱的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種實施例中的管柱的全剖局部示意圖；

圖4為本發(fā)明的一種實施例中的管柱與滑套相互配合的示意圖；

圖5為本發(fā)明的一種實施例中的管柱與滑套相互配合的示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例繪制。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

在本實施例中，壓裂孔啟閉系統(tǒng)包括滑套1以及與滑套1配合使用的管柱2。管柱2用于打開或關閉滑套1。

圖1顯示了一種滑套1的局部剖視示意圖?；?包括內套11、外套12和隔離套13。內套11包括上接頭112、下接頭113以及內套本體111。上接頭112、下接頭113和內套本體111均為大致的圓管結構。上接頭112、內套本體111、下接頭113依次排布。上接頭112、下接頭113和內套本體111同軸設置。

上接頭112包括大直徑端以及與大直徑端相對的小直徑端。大直徑端的外徑大于小直徑端的外徑。大直徑端設置有內螺紋。小直徑端設置有外螺紋。

內套本體111構造為直管結構。內套本體111的外徑小于上接頭112的小直徑端的外徑。內套本體111上設置有內壓裂孔114。內套本體111上還設置有進出液孔134。進出液孔134和內壓裂孔114均為貫穿內套本體111的通孔。優(yōu)選地，內壓裂孔114設置在內套本體111靠近上接頭112的一端。內套本體111上優(yōu)選設置有多個內壓裂孔114，多個內壓裂孔114在內套本體111的軸線方向上平齊。更優(yōu)選地，多個內壓裂孔114繞內套本體111的周向均勻分布。內壓裂孔114可以是截面的延伸方向與軸線平行的長形孔。

下接頭113包括前端以及與前端相對的底端。前端和底端均設置有外螺紋。前端的外徑大于內套本體111的外徑。

外套12構造為直圓筒狀。外套12套裝在內套本體111上。內套本體111可以是與外套12間隙配合。外套12的長度大于內套本體111的長度。外套12的兩端均分別設置有內螺紋。外套12的兩端的內螺紋分別與上接頭112的小直徑端的外螺紋和下接頭113前端的外螺紋相匹配。上接頭112和下接頭113分別與外套12螺紋連接。上接頭112和下接頭113分別抵接于內套本體111。上接頭112和下接頭113對內套本體111進行限位，內套本體111被固定在外套12內。外套12靠近上接頭112的一端的內徑大于外套12靠近下接頭113一端的內徑。由此，外套12的內壁、內套本體111的外壁和上接頭112的端壁圍合出一個環(huán)空腔室14。外套12還設置有外壓裂孔121。外壓裂孔121為徑向貫穿外套12的通孔。外壓裂孔121設置在外套12靠近上接頭112的一端。外壓裂孔121和內壓裂孔114均連通于環(huán)空腔室14。優(yōu)選地，外壓裂孔121和內壓裂孔114對應對齊。在進行壓裂施工時，外壓裂孔121和內壓裂孔114對齊可以使得壓裂液能更順暢的通過內壓裂孔114和外壓裂孔121而進入到地層。更優(yōu)選地，外壓裂孔121和內壓裂孔114的數(shù)量相同。外壓裂孔121和內壓裂孔114一一對應設置。內套本體111上的進出液孔134連通于環(huán)空腔室14，該進出液孔134連通于在環(huán)空腔室14靠近下接頭113的一端。

隔離套13為圓環(huán)結構。隔離套13套裝在內套本體111上并設置在外套12和內套11之間的環(huán)空腔室14內。隔離套13可以在環(huán)空腔室14內滑動。隔離套13將環(huán)空腔室14分隔為開啟液室135和關閉液室136。開啟液室135靠近上接頭112，關閉液室136靠近下接頭113。進出液孔134連通于關閉液室136，進出液孔134為連通于關閉液室136的流體通道?？梢酝ㄟ^該流體通道向關閉液室136內充入液壓流體。

在本實施例中，隔離套13上還設置有兩個外密封件131和一個內密封件132。兩個外密封件131分別設置在隔離套13的兩端，外密封件131填充隔離套13與外套12之間的間隙。內密封件132設置在隔離套13靠近下接頭113一端，內密封件132填充隔離套13靠近下接頭113的一端與內套11之間的間隙。外密封件131和內密封件132均優(yōu)選為與隔離套13同軸設置的密封圈。隔離套13位于環(huán)空腔室14靠近上接頭112的一端時，隔離套13靠近上接頭112的一端與內套11之間的間隙可以通過流體，該間隙即為連通開啟液室135的流體通道?？梢酝ㄟ^該流體通道向開啟液室135內充入液壓流體。

隔離套13分別與內套11、外套12之間形成動密封。隔離套13兩端的開啟液室135和關閉液室136分別通過兩個流體通道與內套11的內腔相連通。這樣，隔離套13相當于一個活塞，當向開啟液室135注入液壓流體時，隔離套13向靠近下接頭113方向運動直到內壓裂孔114和外壓裂孔121相連通，滑套1內的壓裂液可以通過內壓裂孔114和外壓裂孔121而進入到地層；當向關閉液室136注入液壓流體時，隔離套13向靠近上接頭112方向運動直到隔離套13將內壓裂孔114和外壓裂孔121之間的通道截斷，滑套1內的壓裂液不能從內壓裂孔114而流入到地層內。

優(yōu)選地，滑套1還包括剪釘15。剪釘15的兩端分別連接隔離套13和內套11。在初始狀態(tài)下，隔離套13截斷外壓裂孔121和內壓裂孔114，隔離套13與內套11之間采用剪釘15相互連接。這樣，在搬運滑套1或下入滑套1的過程中，隔離套13的位置可以保持不變。向開啟液室135中注入壓力流體，剪釘15受到剪切力而被截斷。

優(yōu)選地，隔離套13上還設置有卡簧133?？ɑ?33能進行徑向的彈性形變。外套12的內壁凹陷形成兩個環(huán)形凹槽122。兩個環(huán)形凹槽122相互分隔開來，且均位于環(huán)空腔室14內。兩個環(huán)形凹槽122能容納卡簧133。當卡簧133運動到環(huán)形凹槽122內而使得隔離套13被定位。兩個環(huán)形凹槽122的位置被設置成，當接通內壓裂孔114和外壓裂孔121時，卡簧133能進入到一個環(huán)形凹槽122內；當內壓裂孔114和外壓裂孔121之間被隔離套13截斷時，卡簧133能進入到另一個環(huán)形凹槽122內?？ɑ?33和環(huán)形凹槽122的配合能使得隔離套13在沒有被液壓驅動時處于靜止狀態(tài)，滑套1在工作時狀態(tài)不容易受震動等因素的干擾而轉變工作狀態(tài)，這種結構的滑套1更可靠。

在本實施例中，管柱2用于打開或關閉滑套1的壓裂孔。

如圖2所示，管柱2的外輪廓構造為柱狀結構。管柱2包括芯管21、密封套管24以及錨定機構25。

如圖3所示，芯管21構造為大致的直管結構。芯管21包括頂端以及與頂端相對的底端。芯管21的頂端用于連接連續(xù)油管。芯管21的頂端可以構造為管柱接頭211。芯管21上設置有徑向貫穿芯管21管壁的第一注液孔217。在芯管21的頂端和底端之間還設置有徑向向外伸出的第一凸起218。芯管21的底端設置有外周面徑向向內凹陷形成的換向槽213。換向槽213包括軸向延伸的第一槽214、第二槽215和引導槽216。第一槽214和第二槽215均設置有多個。第一槽214和第二槽215在周向上交替設置。多個第一槽214和多個第二槽215在周向上均勻分布。第一槽214朝向芯管21頂端的端部比第二槽215朝向芯管21頂端的端部更靠近芯管21頂端。引導槽216連通第一槽214和第二槽215背離芯管21頂端的端部。引導槽216呈大致的v形結構。引導槽216的尖部朝向芯管21的底端。引導槽216的兩端分別連接第一槽214和第二槽215。芯管21的末端的內徑沿軸線向外方向漸縮，形成縮口。

密封套管24包括依次連接的楔筒241、第一封隔部242、連接筒243、第二封隔部245和尾筒246。楔筒241、第一封隔部242、連接筒243、第二封隔部245和尾筒246均構造成圓筒結構。楔筒241、第一封隔部242、連接筒243、第二封隔部245和尾筒246同軸設置。楔筒241、連接筒243、尾筒246均為剛性的筒體。第一封隔部242和第二封隔部245均構造為具有彈性的筒體。第一封隔部242和/或第二封隔部245優(yōu)選為橡膠筒。楔筒241背離第一封隔部242的一端的外徑向背離第一封隔部242的方向漸縮。優(yōu)選地，楔筒241背離第一封隔部242的一端的外壁為外錐面。楔筒241上還設置有徑向向內伸出的第二凸起248。連接筒243設置有第二注液孔244。密封套管24套裝在芯管21上后，第二注液孔244能與第一注液孔217相互對齊。

密封套管24套裝在芯管21上。密封套管24設置在芯管21的第一凸起218與芯管21的頂端之間。尾筒246靠近芯管21的頂端，楔筒241背離芯管21的頂端。楔筒241的第二凸起248位于芯管21靠近芯管21的底端一側。第一凸起218和第二凸起248的側壁能相互抵接在一起。密封套管24的尾筒246與芯管21相對固定。尾筒246與芯管21之間優(yōu)選為通過螺釘247相互連接在一起。

錨定機構25包括安裝筒251、卡爪252、復位彈簧254以及定位滑塊249。安裝筒251包括安裝筒本體259以及設置在安裝筒本體259外的限位環(huán)253。安裝筒本體259呈大致的筒狀結構。限位環(huán)253與安裝筒本體259同軸設置。限位環(huán)253可以通過支架與安裝筒本體259相互連接在一起。卡爪252構造成菱形的板狀結構。卡爪252的相對的兩個側端分別設置有容納室和尖刺?？ㄗ?52設置有尖刺的一側的中部向內凹陷形成限位槽258?？ㄗ?52在裝在限位環(huán)253與安裝筒本體259之間?？ㄗ?52的容納室的開口朝向安裝筒本體259。限位環(huán)253卡入到卡爪252的限位槽258內。復位彈簧254安裝在容納室內。復位彈簧254的一端抵接于容納室的底壁，另一端抵接于安裝筒本體259的外壁。復位彈簧254處于壓縮狀態(tài)?？ㄗ?52與限位環(huán)253形成杠桿結構。復位彈簧254用于將卡爪252設置有尖刺的一端收起，并將卡爪252未設置有尖刺的一端徑向向外頂出。定位滑塊249從安裝筒本體259的內壁徑向向內延伸。安裝筒251套裝在芯管21的底端上。安裝筒251的定位滑塊249插入到換向槽213內。

管柱2在連續(xù)油管的引導下下入到滑套1中。管柱2的卡爪252未設置尖刺的一端在復位彈簧254的作用下張開，管柱2位于滑套1內時，這一端與滑套1的內壁相抵接，以使得管柱2與滑套1之間具有摩擦力。

通過連續(xù)油管上提再下放管柱2的芯管21。由于卡爪252與滑套1之間的摩擦力，錨定機構25與滑套1相對固定。在芯管21的下放時，當定位滑塊249從引導槽216進入到第一槽214內后，楔筒241的尖端插入到卡爪252的底部，將卡爪252撐開?？ㄗ?52帶有尖刺的一端摳住滑套1的內壁而使得錨定機構25被進一步固定。繼續(xù)下放管柱2，由于第一凸起218與第二凸起248相抵接，楔筒241停止下移，而尾筒246在芯管21的帶動下繼續(xù)下移。第一封隔部242和第二封隔部245從兩端受到擠壓而徑向膨脹，直至第一封隔部242和第二封隔部245均抵接于滑套1的內壁。這樣，管柱2就對滑套1進行了坐封，管柱2將滑套1的內腔阻斷。

需要對滑套1進行解封時，繼續(xù)上提芯管21。定位滑塊249進入到下一個引導槽216中。第一封隔部242和第二封隔部245均被拉長，第一封隔部242和第二封隔部245的最大外徑減小。繼續(xù)上提芯管21，楔筒241從卡爪252下方抽出，卡爪252帶有尖刺的一端在復位彈簧254的作用下收起來。這樣錨定機構25與滑套1之間僅剩下卡爪252與滑套1內壁之間的摩擦力，從而實現(xiàn)了對滑套1的解封。

壓裂施工時，如圖4所示，連續(xù)油管連接滑套1管柱2并下入到井內對應滑套1的位置。第二封隔部245位于滑套1的內壓裂孔114的下方。通過上提下放管柱2，錨定管柱2，坐封第一封隔部242和第二封隔部245，實現(xiàn)了對管柱2下部的封隔，向連續(xù)油管(或管柱2的第二封隔部245上方的部分)與滑套1之間的環(huán)空內泵入液體，實現(xiàn)憋壓，當壓力達到一定值時，剪斷剪釘15，隔離套下移，滑套1打開。

如圖5所示當需要關閉產層滑套1時，下入滑套1管柱2至滑套1位置。進出液孔134位于第一封隔部242和第二封隔部245之間。同樣方式坐封第一封隔部242和第二封隔部245，錨定管柱2，管柱2內投入憋壓球，并泵送到位，當憋壓球坐入球座后，繼續(xù)憋壓，液壓流體通過第一注液孔217和第二注液孔244而進入到進出液孔134內，當壓力達一定值時，隔離套上移，關閉滑套1。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結構沖突，各個實施例中所提到的各項技術特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權利要求的范圍內的所有技術方案。