投球式滑套以及压裂管柱的制作方法

本发明涉及石油勘探开发领域，特别是一种投球式滑套。本发明还涉及由多个这种投球式滑套串联在一起形成的压裂管柱。

背景技术：

近年来，随着油气田勘探开发的深入，低渗、特低渗致密油气田大量被发现和开发。在这种油气田的开发中，分段压裂开采过程中非常重要的过程，并且为了广泛开采，压裂级数呈现大幅度增长态势。

通常的分段压裂方法是投球式滑套分段压裂，该方法通过投球式滑套压裂装置、憋压球等工具来实现。投球式滑套分段压裂的实施方法为从井口投入逐级投入不同尺寸的憋压球，当憋压球落入到滑套的球座位置后，打开相应的滑套并对该层进行压裂施工，最终实现多段压裂。

投球式滑套分段压裂技术成熟，设备也较为简单，因此应用很广泛。但是，在压裂施工时所使用的憋压球，直径从小到大满足一定的级差，以使得每一级憋压球仅能打开一级滑套，进行一级压裂。受憋压球和球座尺寸限制，分段压裂段数及施工规模会大幅受限，压裂级数一般10-20级不等。

因此，急需一种能够用于压裂级数不受憋压球和球座尺寸限制的压裂装置。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种投球式滑套。本发明还提出了由多个这种投球式滑套串联在一起形成的压裂管柱。根据本发明的投球式滑套和压裂管柱，创造性地使用了分体式球座。投球式滑套和压裂管柱为全通径，而分体式球座为后期安装，因此分体式球座和憋压球的尺寸可为相等，压裂级数也就不受憋压球和球座尺寸的限制。

根据本发明的第一方面的投球式滑套，包括，外筒，在外筒上设置有压裂孔，能滑动地设置在外筒内的内套，内套通过剪钉与外筒相连并覆盖压裂孔，安装在 内套内的分体式球座。投球式滑套构造为：在压裂施工时，首先向内套内安装分体式球座，然后投入憋压球，当憋压球与分体式球座接合后，加压以剪断剪钉而驱动内套向下游运动直到内套偏离压裂孔，由此建立压裂通道。

在本申请中，“分体式球座”是指球座并不与内套一体形成，而是单独制造。在使用时，再根据需要安装到内套中。在使用本发明的投球式滑套进行压裂施工时，首先将外筒和内套安装到井内，然后再根据需求向内套内安装分体式球座。这样，即使将多个投球式滑套串联起来使用，也可以使用尺寸完全相同的分体式球座，憋压球的尺寸也同样可以相同。

在一个实施例中，在内套的内壁上设置有径向向里凸出的台肩，在分体式球座上构造有与台肩相配合的凸缘。在一个具体的实施例中，分体式球座包括底座和与底座铰接的多个翼瓣，在翼瓣的边缘外部上构造有凸缘。在将分体式球座安装到内套中时，可将翼瓣收拢起来，直到到达预定位置后再打开。这样，可防止分体式球座在下入过程中，意外受到外筒和内套内的其他部件的碰撞而损坏。

在一个优选的实施例中，翼瓣的数量至少为三个，并且在周向上均匀分布。这样，分体式球座可以稳定地支撑憋压球。

在一个优选的实施例中，分体式球座和憋压球的材质为Al或Al-Mg合金。这种材质的分体式球座和憋压球能够在井下环境中自然降解，避免了在压裂施工之后的钻除作业，从而提高了施工效率和可靠性。

根据本发明第二方面的压裂管柱，包括多个根据上文所述的投球式滑套。多个投球式滑套彼此串联在一起，并且该多个投球式滑套的外筒的内径和内套的内径均相同。

在使用这种压裂管柱进行压裂施工时，可根据需要向某个投球式滑套内安装分体式球座，然后投入憋压球以打开该滑套并进行该层段压裂施工。对于其他的投球式滑套而言，也是如此。由于每一个投球式滑套的外筒和内径和内套的内径均相同，因此每一个投球式滑套对球座和憋压球的尺寸要求也均相同，即压裂管柱的投球式滑套的数量不受憋压球和球座尺寸的限制。由此，施工人员可根据需要来增大分段压裂段数及施工规模，而无需考虑憋压球和球座的尺寸。

在一个实施例中，相邻的两个投球式滑套通过中空的接头件相连。在一个具体的实施例中，接头件的中间部分的外径大于两个端部的外径，两个端部分别处于相应的投球式滑套内，中间部分将两个投球式滑套间隔开。在压裂管柱内部， 接头件的上游端部可承接相应投球式滑套的内套，以在投球后封住该投球式滑套从而建立压裂通道。也就是说，这种接头件不但具有连接投球式滑套的作用，而且还用于建立压裂通道，这大大简化了投球式滑套的结构。接头件的中间部分则可保证投球式滑套与接头件具有足够长的配合长度，确保了连接的稳定性。

在本申请中，用语“下游”、“上游”、“下部”以及“上部”规定为靠近井口为上，远离井口为下。

与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)根据本发明的投球式滑套和压裂管柱，创造性地使用了分体式球座。投球式滑套和压裂管柱为全通径，而分体式球座为后期安装，因此分体式球座和憋压球的尺寸可为相等，压裂级数也就不受憋压球和球座尺寸的限制。(2)憋压球和球座可在井内液体环境中自行溶解，溶解后压裂管柱内形成全通径，利于后期生产和作业。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性地显示了投球式滑套的外筒和内套。

图2示意性地显示了安装了分体式球座并投球之后的投球式滑套。

图3示意性地显示了分体式球座的结构。

图4和5示意性地显示了根据本发明的压裂管柱。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1和图2示意性地显示了投球式滑套100(以下简称为滑套100)的主体结构。如图1所示，滑套100包括外筒11，在外筒11上设置有压裂孔20。滑套100还包括设置在外筒11内的内套12。在初始状态中，内套12通过剪钉13与外筒11相连并覆盖压裂孔20。在将剪钉13剪断后，内套12可相对于外筒11朝向下游滑动。当内套12偏离压裂孔20后，就建立了压裂通道。

滑套100还包括可安装在内套12内的球座17，如图2所示。球座17并不是与内套12一体成型，而是单独成型，因此球座17也称为分体式球座。在进行压裂施工之前，需要首先将球座17安装到内套12内，以承接随后投入的憋压球16。

图3示意性地显示了球座17的结构。如图3所示，球座17包括底座31和与底座31铰接的多个翼瓣32。在翼瓣32的外侧边缘上构造有凸缘33。在内套12的内壁上设置有与凸缘33相匹配的径向向里凸出的台肩14。相互匹配的凸缘33和台肩14可稳定地将球座17保持在内套12内。优选地，翼瓣32的数量至少为三个，并且在周向上均匀分布，以稳定地承接憋压球16。更优选地，在翼瓣32的内表面上有倒角34，以更稳定地承接憋压球16。

在将球座17安装到内套12内时，可首先将翼瓣32收拢到一起，待球座17到达预定位置后再打开。这样，可防止球座17在下入过程中，受到外筒11和/或内套12的碰撞而损坏。

优选地，球座17和憋压球16的材质为Al或Al-Mg合金。这种材质的球座17和憋压球16能够在井下环境中自然降解，避免了在压裂施工之后的钻除作业，从而提高了施工效率和可靠性。

将多个滑套100串联起来就可得到本发明的压裂管柱(如图4和5所示)。应理解地是，所有滑套的外筒的内径和内套的内径均相同，这样就可以使用完全相同的球座17和憋压球16来对各级滑套进行压裂施工。在一个实施例中，相邻的两个投球式滑套可通过中空的接头件15相连。

如图2所示，接头件15的中间部分21的外径大于两个端部22、23的外径。在装配状态中，两个端部22、23分别进入到相应的滑套内而将两个滑套连接在一起。例如，可在端部22、23上设置外螺纹，在滑套的外筒的内表面设置相匹配的的内螺纹，这样就可以将接头件15与滑套螺纹连接在一起。接头件15的中间部分21用于将相邻的两个滑套间隔开。此外，通过设置中间部分21，端部22、23的长度实际上已经确定了滑套与接头件15的配合长度。在将滑套与接头件15相连时，只有滑套的端部与中间部分21相顶靠，才意味着滑套与接头件15彻底连接在一起，这样可方便地确保滑套与接头件15的足够的配合长度以及连接的稳定性。

图4和5分别示意性地显示了根据本发明的压裂管柱。图4显示了用于裸眼完井时的压裂管柱400。图5显示了用于套管完井时的压裂管柱500。图4和图5所示的实施例的完井方式不同，因此压裂管柱400也稍有不同，但是主体结构都相同，即主体结构是由上文所述的多个滑套100串联而成。下面，对图4和图5分别进行详细描述。

首先看图4，当压裂管柱400用于裸眼井中时，将浮鞋7、压差式固井滑套6、多个滑套100顺次连接入井。相邻滑套100之间用裸眼封隔器3进行分隔。接下来，通过憋压坐封全部裸眼封隔器3。

在压裂施工时，送入球座17。通过加压，使翼瓣32与台肩14连接在一起，完成球座安装。接下来，投入憋压球16。待憋压球16坐入球座17上后，就可以加压推动内套12向下游运动直到内套12偏离压裂孔20并与接头件15的上游端部接触。接下来，就可对该层段进行压裂施工。

由于所有滑套的外筒的内径和内套的内径均相同，因此可以使用完全相同的球座17和憋压球16来对各级滑套或层段进行压裂施工。

首先看图5，当压裂管柱500用于套管井中时，将浮鞋7、压差式固井滑套6、多个滑套100顺次连接入井。之后，实施常规固井。

在压裂施工时，送入球座17。通过加压，使翼瓣32与台肩14连接在一起，完成球座安装。接下来，投入憋压球16。待憋压球16坐入球座17上后，就可以加压推动内套12向下游运动直到内套12偏离压裂孔20并与接头件15的上游端部接触。接下来，就可对该层段进行压裂施工。

由于所有滑套的外筒的内径和内套的内径均相同，因此可以使用完全相同的球座17和憋压球16来对各级滑套或层段进行压裂施工。

虽然图4和5显示了两种压裂管柱，但应理解地是，这仅是说明性的而非限定性的。本发明的压裂管柱的保护范围应有权利要求来限定，而是这里所示的实施例。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。