滑套开关工具的制作方法

本发明涉及石油勘探开发领域，更具体地涉及一种滑套开关工具。

背景技术：

在石油开采技术中，开关式滑套是油气井分段压裂完井、分层开采、防砂领域常用的井下工具。这种滑套需要使用相应的开关工具实现打开和关闭，由此根据产层出液情况，对压裂孔选择性关闭，达到分层封堵测试、求产的目的，提高了压裂工艺的实用性。特别地，对于水平井而言，例如出现产层出水，可以对出水层段所在的滑套或多个滑套实施关闭，减少底水对油气生产的影响。因此，滑套开关工具是开关式滑套分段作业中的关键装置。

在现有技术中，滑套开关工具可通常为机械式开关工具。机械式开关工具的锁块一直处于弹开状态。在向管内下入过程中，锁块会与套管内壁接触，在到达滑套位置后会弹入滑套的配合槽内，由此来进行滑套开关作业。这种类型的机械式开关工具的下入阻力较大，影响了使用寿命。

由此，需要一种新的滑套开关工具。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种滑套开关工具。在使用本发明的滑套开关工具的过程中，通过控制液压力，就能够实现将滑套开关工具的锁块的凸出和缩回。这样，就避免了滑套开关工具在下入井内时受阻，延长使用寿命。

根据本发明的滑套开关工具，包括：筒状本体，筒状本体内能容纳液压流体，在筒状本体的外表面上设置有径向向外凸起的台肩，以将筒状本体分为上游部和下游部，在上游部内安装有锁块，锁块包括处于其下游区的引导斜面，在锁块与上游部之间设置有第一弹性件，套设在下游部的引导壳体，引导壳体包括处于其上游区的与引导斜面相互作用的引导端和处于引导端下游的受力结构体，受力结构体能承受朝向下游的第一液压力或朝向上游的驱动力而使引导壳体轴向运动， 当引导端朝向下游运动时，锁块凸出；当引导端朝向上游运动时，凸出缩回。

在将本发明的滑套开关工具下入井内的过程中，引导壳体会将锁块压到缩回状态，这样能防止锁块受到阻挡，滑套开关工具也就不会受阻。在将滑套开关工具下入到预定位置后，向筒状本体内充入液压流体并加压。在液压力下，引导壳体会朝向下游运动时，锁块就会在第一弹性件的作用下凸出，以与滑套结合。在将滑套开关工具从井内取出时，将筒状本体内的液压流体泄压，引导壳体会朝向上游运动时，锁块就会被再次压到缩回位置而与滑套脱开。这样，通过控制液压力就能够实现将滑套开关工具自动与滑套接合或分开，从而方便了操作。液压力的传递不借助于任何其他的物理部件，因此有助于实现长距离传递液压力。

在一个实施例中，筒状本体的上游部与上接头相连，在上接头和台肩之间设置有能沿轴向滑动的挡槽，锁块设置在挡槽内并且第一弹性件处于锁块与挡槽之间，挡槽通过剪钉与上接头相连，剪钉能在第二液压力下被剪断，使得挡槽能沿轴向向下游运动，第二液压力大于所述第一液压力。这样，就可以仅通过在地面上控制液压力的大小，来控制井下滑套开关工具的状态。特别是在引导壳体受阻不能向上游运动以将锁块压到缩回位置时，通过缓慢增加液压力到第二液压力，以使得挡槽携带锁块向下游运动而迫使引导壳体将锁块压到缩回位置，这可实现滑套开关工具的安全回收。由此，施工人员可方便地记录第二液压力的大小以便于推测地层内的状况，滑套开关工具也不会因受到的外力过大而受损。

在一个具体的实施例中，在挡槽和上接头之间存在有间隙，在筒状本体的上游部上设置有与间隙连通的第一液孔，以向剪钉施加第二液压力。在另一个实施例中，挡槽包括用于承载锁块和第一弹性件的槽体和与上接头相连的柄部，在柄部、上接头的下游端和槽体之间形成间隙。

在一个实施例中，在筒状本体的侧壁上处于台肩的下游设置有贯穿的二液孔，受力结构体包括位于第二液孔的下游并与筒状本体的外壁滑动配合的凸起。

在一个实施例中，筒状本体的下游部与下接头相连，引导壳体还包括处于受力结构体下游的轴向延伸部，下接头、轴向延伸部和筒状本体的下游部一起形成弹性件腔，在弹性件腔内设置有施加朝向上游的驱动力的第二弹性件。在一个具体的实施例中，第二弹性件为螺旋弹簧。弹性件腔会对第二弹性件起到保护作用，延长滑套开关工具的使用寿命。

在一个实施例中，锁块构造为中间凹下，两端凸起的结构，其中引导斜面形 成下游凸起的下游面。

在本申请中，用语“初始状态”是指滑套开关管柱操作之前的状态。用语“下游”、“上游”规定为靠近井口为上游，远离井口为下游。用语“斜面”规定为与筒状本体的径向成一定角度的面。

与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)在使用本发明的滑套开关工具的过程中，通过控制液压力，就能够实现将滑套开关工具的锁块的凸出和缩回。这样，就避免了滑套开关工具在下入井内时受阻，延长使用寿命。(2)在滑套开关工具于井下受阻时，可通过缓慢增加液压力到第二液压力，实现滑套开关工具的安全回收。施工人员也可方便地记录第二液压力的大小以便于推测地层内的状况，

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是根据本发明的滑套开关工具的第一实施例的结构示意图。

图2是根据图1的滑套开关工具的锁块凸出状态的示意图。

图3是根据本发明的滑套开关工具的第二实施例的结构示意图。

图4是图1中I部分的放大视图。

图5是图3中II部分的放大视图。

图6是根据图4的滑套开关工具的强制缩回锁块的示意图。

图7是根据本发明根据本发明的滑套开关工具的滑套开关工具与滑套配合状态的示意图。

图8显示了根据本发明的滑套开关工具的第二实施例的挡槽的结构。

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示意性地显示了根据本发明的第一实施例的滑套开关工具1的结构。如图1所示，滑套开关工具1包括筒状本体22，在筒状本体22的外表面上设置有径向向外凸起的台肩48。由此，筒状本体22被分为上游部4和下游部5。筒状本体22的上游部4的端部与上接头2相连，下游部5的端部与下接头3相连。 筒状本体22、上接头2、下接头3均为中空结构，由此可向筒状本体22的内部充入液压流体。

滑套开关工具1还包括用于实现与滑套60(见图7)接合的锁块17。如图1所示，锁块17安装在上游部4内，并且锁块17的两端分别顶靠着上接头2和台肩48。在锁块17与筒状本体22(或上游部4)之间设置第一弹性件18，例如弹簧。在锁块17上设置有与滑套接合的咬合体31，咬合体31的下游缘的外表面构造成引导斜面32。在一个具体的实施例中，锁块17构造为中间凹下，两端凸起的结构，其中引导斜面32形成下游凸起的下游面。这种结构的锁块17能够与滑套60上的凸起稳定地接合在一起，在上提和下放滑套开关工具1时也不会意外脱开，由此提高了操作的稳定性。

滑套开关工具1还包括引导壳体19。引导壳体19套设在筒状本体22的下游部5上，并且包括处于上游的引导端33和处于引导端33下游的受力结构体34。图4详细显示了受力结构体34的结构。如图4所示，在筒状本体22的侧壁上在台肩48的下游设置有贯穿的第二液孔20。受力结构体34包括位于第二液孔20下游的凸起47，凸起47从引导壳体19朝向筒状本体22而凸出。凸起47与筒状本体22的外壁滑动配合，台肩48与引导壳体19的内壁滑动配，从而凸起47和台肩48围成了液压腔35，并且第二液孔20处于液压腔35的范围内。由此，凸起47的上游受力面50可接受第一液压力。在筒状本体22的下游部5上设置有第二弹性件21，例如缠绕在筒状本体22的下游部5上的螺旋弹簧。第二弹性件21与凸起47的下游受力面51相接触，从而凸起47的下游受力面51可接受由第二弹性件21产生的朝向上游的驱动力。在一个优选的实施例中，引导壳体19还包括处于受力结构体34下游的轴向延伸部36。轴向延伸部36、筒状本体22的下游部5和下接头3一起形成弹性件腔37。第二弹性件21安装在弹性件腔37内以保护第二弹性件21不受外界物体的影响。

在初始状态中，引导壳体19的引导端33克服第一弹性件18的作用力而将锁块17下压至缩回位置。在向筒状本体22内施加液压力时，受力结构体34(或凸起47)会承受第一液压力而使得引导壳体19朝向下游运动。引导端33也会因此而朝向下游运动并离开引导斜面32。锁块17在第一弹性件18的作用下径向向外凸出以与滑套60接合(如图2所示，图2中未示出滑套60)。在此过程中，第二弹性件21受到挤压。当撤去液压力之后，第二弹性件21会对受力结构体34 (或凸起47)施加朝向上游的驱动力，引导壳体19因此而朝向上游运动并且使引导端33沿着引导斜面32下压锁块17使其径向向里缩回以与滑套60分开(如图1所示，图1中未示出滑套60)。

在异常情况下，在需要将锁块17与滑套60分开时，在将筒状本体22内泄压后，第二弹性件21施加的力不足以使引导壳体19向上游运动以下压锁块17使其径向向里缩回。这样，滑套开关工具1就不能顺利地脱离滑套60，造成施工事故。为此申请人创造性地对滑套开关工具1进行了进一步地改进，如图2所示。

图2示意性地显示了滑套开关工具1的第二实施例。滑套开关工具1还包括设置在上接头2和台肩48之间的挡槽15。挡槽15通过剪钉16与上接头2相连。锁块17设置在挡槽15内并且第一弹性件18处于锁块17与挡槽15之间。在剪钉16被剪断后，使得挡槽15能沿轴向向下游滑动，这样就迫使锁块17受到引导壳体19的引导端33的挤压而缩回。

图8示意性地显示了挡槽15的结构。挡槽15包括槽体151和柄部152，其中槽体151处于上接头2和台肩48之间并承载锁块17和第一弹性件18，柄部152延伸到上接头2上并且设置有孔156，剪钉16通过孔156与上接头2相连。

如图5所示，在柄部152、上接头2的下游端和槽体151之间形成间隙153，在筒状本体22的上游部4上设置有与间隙153连通的第一液孔154。

这样，在异常情况下，将筒状本体22内的液压力加大到第二液压力，剪钉16会被剪断，并且在第二液压力的推动下挡槽15会向下游运动，而实现锁块17被挤压缩回。应理解地是，第二液压力大于上文所述的第一液压力，剪钉16也适合于承受第一液压力而不被剪断。这是为了避免在使用第一液压力驱动引导壳体19时，剪钉16也被剪断。施工人员可以在地面上控制液压力的加载速度，以避免滑套开关工具1的受力突然增大而受到损坏。此外，施工人员还可方便地记录第二液压力的大小和变化情况以便于推测地层内部的状况，从而采取相应的处理措施，以避免再次发生滑套开关工具1被卡在井下的状况。

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。