滑套组件和施工管柱的制作方法

1.本发明涉及采油工程技术领域，具体地涉及一种滑套组件和包括该滑套组件的施工管柱。


背景技术：

2.在油气井开发过程中，常采用分段压裂/酸化的方式，实现油气井的增产。用于压裂/酸化的施工管柱通常采用多级滑套工具进行。但是，目前所使用的多级滑套每次投球只能打开一个滑套，并且滑套间存在级差，需要通过不同尺寸级差的压裂球实现多级滑套的开启，而受完井管柱尺寸的限制，压裂球不可能无限小或无限大，因此滑套分级的段数是受限的，使得施工段数受到限制，无法充分发挥油气井的产能优势。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种滑套组件和包括该滑套组件的施工管柱，以解决上述问题。
4.为了实现上述目的，本发明一方面提供一种滑套组件，所述滑套组件包括截球滑套和至少一个过球滑套，所述至少一个过球滑套同轴连接于所述截球滑套的前方，其中：
5.所述过球滑套包括第一外套筒和第一密封内套，所述第一外套筒的前段筒壁上开设有第一导流口，所述第一密封内套同轴连接于所述第一外套筒内并密封所述第一导流口，所述过球滑套配置为能够通过压裂球憋压推动所述第一密封内套移动至所述第一外套筒的后段，以开启所述第一导流口并释放所述压裂球至后方的所述过球滑套或所述截球滑套内；
6.所述截球滑套包括第二外套筒和第二密封内套，所述第二外套筒的前段筒壁上开设有第二导流口，所述第二密封内套同轴连接于所述第二外套筒内并密封所述第二导流口，所述截球滑套配置为能够通过所述压裂球憋压推动所述第二密封内套移动至所述第二外套筒的后段，以开启所述第二导流口并封堵所述第二外套筒的后端口。
7.可选地，所述过球滑套包括压缩内套，所述压缩内套同轴套设于所述第一外套筒内并抵接于所述第一密封内套的前端面，所述第一外套筒的位于所述第一导流口后方的内壁上形成有与所述压缩内套适配的环形凹槽，所述压缩内套的前端能够与所述压裂球密封抵接以与所述压裂球和所述第一密封内套一起向后移动，并且在移动至所述环形凹槽处时所述压缩内套能够回复至自然状态而嵌设于所述环形凹槽内，以允许所述压裂球进入所述第一密封内套内。
8.可选地，所述压缩内套包括具有开口的环形件和连接所述环形件的两开口端的密封带，所述密封带设置为能够在所述环形件失去压缩力而向自然状态回复时断开。
9.可选地，所述过球滑套包括第一接头，所述第一接头同轴插接于所述第一外套筒的前端，所述第一接头的内径大于所述压裂球的外径，所述第一接头内设置有与所述压缩内套的前端面抵接的第一抵接面。
10.可选地，所述截球滑套包括第二接头，所述第二接头同轴插接于所述第二外套筒的前端，所述第二接头的内径大于所述压裂球的外径，所述第二接头内设置有与所述第二密封内套的前端面抵接的第二抵接面。
11.可选地，所述第一外套筒后段的内壁上形成有第一止挡面，所述第一止挡面能够与所述第一密封内套的后端面抵接以阻止所述第一密封内套向后脱离所述第一外套筒。
12.可选地，所述第二外套筒后段的内壁上形成有第二止挡面，所述第二止挡面能够与所述第二密封内套的后端面抵接以阻止所述第二密封内套向后脱离所述第二外套筒。
13.可选地，所述截球滑套包括卡位结构，所述卡位结构设置为在所述第二密封内套移动至所述第二外套筒的后段时对所述第二密封内套限位以阻止其相对于所述第二外套筒移动。
14.可选地，所述第一密封内套通过第一剪切销钉连接于所述第一外套筒，所述第二密封内套通过第二剪切销钉连接于所述第二外套筒。
15.本发明另一方面提供一种施工管柱，所述施工管柱包括以上所述的滑套组件。
16.通过上述技术方案，本发明的滑套组件通过一次投球即可将过球滑套和截球滑套全部打开，各滑套间不存在级差，能够实现在不改变压裂球极差的前提下增大施工管柱的施工段数，满足油气改造过程中多簇多级的改造需求，从而充分发挥油气井的产能优势。另外，本发明的滑套组件结构简单、紧凑，便于装配生产，实用性强，滑套开启难度低、开启方式可靠。
17.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
18.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
19.图1是本发明中过球滑套的一种实施方式的剖视图，其中，第一导流口处于密封状态；
20.图2是图1中的第一导流口处于开启状态的示意图；
21.图3是本发明中截球滑套的一种实施方式的剖视图，其中，第二导流口处于密封状态；
22.图4是图3中的第二导流口处于开启状态的示意图；
23.图5是图1中压缩内套的示意图；
24.图6是图5中的压缩内套回复至自然状态的示意图；
25.图7是本发明中一种实施方式的酸化管柱安装于水平井的示意图。
26.附图标记说明
27.10-过球滑套，11-第一外套筒，111-第一导流口，112-第一止挡面，113-环形凹槽，12-第一密封内套，13-压缩内套，131-环形件，132-密封带，14-第一剪切销钉，15-第一密封圈，16-第一接头，161-第一抵接面，20-截球滑套，21-第二外套筒，211-第二导流口，212-第二止挡面，22-第二密封内套，23-卡位机构，231-第一齿部，232-第二齿部，24-第二剪切销钉，25-第二密封圈，26-第二接头，261-第二抵接面，30-压裂球，40-引鞋，50-管柱，51-管柱短节，60-扶正器。
具体实施方式
28.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
29.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词“前”是指参照附图所示的左侧，使用的方位词“后”是指参照附图所示的右侧。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。
30.本发明第一方面提供一种滑套组件，所述滑套组件包括截球滑套20和至少一个过球滑套10，所述至少一个过球滑套10同轴连接于截球滑套20的前方，其中：
31.过球滑套10包括第一外套筒11和第一密封内套12，第一外套筒11的前段筒壁上开设有第一导流口111，第一密封内套12同轴连接于第一外套筒11内并密封第一导流口111，过球滑套10配置为能够通过压裂球30憋压推动第一密封内套12移动至第一外套筒11的后段，以开启第一导流口111并释放压裂球30至后方的过球滑套10或截球滑套20内；
32.截球滑套20包括第二外套筒21和第二密封内套22，第二外套筒21的前段筒壁上开设有第二导流口211，第二密封内套22同轴连接于第二外套筒21内并密封第二导流口211，截球滑套20配置为能够通过压裂球30憋压推动第二密封内套22移动至第二外套筒21的后段，以开启第二导流口211并封堵第二外套筒21的后端口。
33.上述中，可以理解的是，第一密封内套12的内径大于压裂球30的外径，压裂球30能够进入第一密封内套12内并移动通过第一密封内套12和第一外套筒11而进入后方的过球滑套10或截球滑套20内。第二密封内套22的内径小于压裂球30的外径，压裂球30无法进入第二密封内套22内，从而能够推动第二密封内套22移动并封堵第二外套筒21的后端口。
34.通过上述技术方案，本发明的滑套组件通过一次投球即可将过球滑套10和截球滑套20全部打开，各滑套间不存在级差，能够实现在不改变压裂球30极差的前提下增大施工管柱的施工段数，满足油气改造过程中多簇多级的改造需求，从而充分发挥油气井的产能优势。另外，本发明的滑套组件结构简单、紧凑，便于装配生产，实用性强，滑套开启难度低、开启方式可靠。
35.本发明中，为了使压裂球30能够推动第一密封内套12向后移动，并在开启第一导流口111后进入第一密封内套12内，如图1和图2所示，过球滑套10可包括压缩内套13，压缩内套13同轴套设于第一外套筒11内并抵接于第一密封内套12的前端面(也就是说压缩内套13布置于第一外套筒11的前方)，第一外套筒11的位于第一导流口111后方的内壁上形成有与压缩内套13适配的环形凹槽113，压缩内套13的前端能够与压裂球30密封抵接以与压裂球30和第一密封内套12一起向后移动，并且在移动至环形凹槽113处时压缩内套13能够回复至自然状态而嵌设于环形凹槽113内，以允许压裂球30进入第一密封内套12内。
36.上述中，可以理解的是，压缩内套13的外径与第一密封内套12的外径相等，压缩内套13的内径小于第一密封内套12的内径，压缩内套13的内径小于压裂球30的外径，回复至自然状态的压缩内套13的内径大于压裂球30的外径。
37.本发明中，压缩内套13可具有任意能够实现上述功能的结构。根据本发明的一种实施方式，如图5和图6所示，压缩内套13可包括具有开口的环形件131和连接环形件131的两开口端的密封带132，密封带132设置为能够在环形件131失去压缩力而向自然状态回复时断开。当然，压缩内套13也可只包括具有开口的环形件131，在压缩状态时，环形件131的
两开口端对接密封。
38.本发明中，如图1和图2所示，过球滑套10还可包括第一接头16，第一接头16同轴插接于第一外套筒11的前端，第一接头16的内径大于压裂球30的外径，第一接头16内设置有与压缩内套13的前端面抵接的第一抵接面161。其中，第一抵接面161能够对压缩内套13进行限位，防止其向前移动，从而利于压裂球30对压缩内套13和第一密封内套12的推动，同时提高过球滑套10结构的稳定性。第一接头16与第一外套筒11的具体插接结构可参见图1和图2，其中第一接头16可与第一外套筒11的前端相螺接。但需要说明的是，图1和图2仅是示例性的，第一接头16与第一外套筒11还可通过其他适当的结构进行连接。
39.本发明中，如图3和图4所示，截球滑套20还可包括第二接头26，第二接头26同轴插接于第二外套筒21的前端，第二接头26的内径大于压裂球30的外径，第二接头26内设置有与第二密封内套22的前端面抵接的第二抵接面261。其中，第二抵接面261能够对第二密封内套22进行限位，防止其向前移动，从而利于压裂球30对第二密封内套22的推动，同时提高截球滑套20结构的稳定性。第二接头26与第二外套筒21的具体插接结构可参见图3和图4，其中第二接头26可与第二外套筒21的前端相螺接。但需要说明的是，图3和图4仅是示例性的，第二接头26与第二外套筒21还可通过其他适当的结构进行连接。
40.本发明中，为了防止第一密封内套12继续向后移动而脱离第一外套筒11，如图2所示，可在第一外套筒11后段的内壁上形成有第一止挡面112，第一止挡面112能够与第一密封内套12的后端面抵接以阻止第一密封内套12向后脱离第一外套筒11。另外，为了防止第二密封内套22继续向后移动而脱离第二外套筒21，如图4所示，可在第二外套筒21后段的内壁上形成有第二止挡面212，第二止挡面212能够与第二密封内套22的后端面抵接以阻止第二密封内套22向后脱离第二外套筒21。
41.本发明中，为了防止第二密封内套22在开启第二导流口211后自由移动，截球滑套20还可包括卡位结构23，所述卡位结构23设置为在第二密封内套22移动至第二外套筒21的后段时对第二密封内套22限位以阻止其相对于第二外套筒21移动。其中，所述卡位结构可采用类似于压缩内套13和环形凹槽113配合的结构。当然，所述卡位结构也可适用于过球滑套10，以限制过球滑套10中第一密封内套12的移动。
42.其中，在截球滑套20具有第二止挡面212的情况下，所述卡位结构23可只用于限制第二密封内套22向前移动。在这种情况下，所述卡位结构23可以为设置在第二密封内套22的外壁和第二外套筒21的内壁上的配对的锯齿结构，以实现第二密封内套22只能后移、不能前移的目的。例如图3和图4所示，所述卡位结构23包括设置在第二外套筒21的内壁上的第一齿部231和设置在第二密封内套22的外壁上的第二齿部232，第一齿部231与第二齿部232分别沿相反的方向倾斜延伸。
43.本发明中，如图1所示，第一密封内套12可通过第一剪切销钉14连接于第一外套筒11。第一密封内套12上可套设有第一密封圈15，以通过第一密封圈15与第一外套筒11的内壁形成密封。第一外套筒11上可开设有多个第一导流口111，多个第一导流口111可沿第一外套筒11的周向间隔排布。如图3所示，第二密封内套22可通过第二剪切销钉24连接于第二外套筒21。第二密封内套22上可套设有第二密封圈25，以通过第二密封圈25与第二外套筒21的内壁形成密封。第二外套筒21上可开设有多个第二导流口211，多个第二导流口211可沿第二外套筒21的周向间隔排布。
44.本发明中，过球滑套10与过球滑套10之间、过球滑套10与截球滑套20之间可通过管柱短节51连接。具体地，过球滑套10的后端可通过设置在第一外套筒11后端的螺纹结构与后方的管柱短节51连接，过球滑套10的前端可通过第一接头16与前方的管柱短节51连接。截球滑套20的后端可通过设置在第二外套筒21后端的螺纹结构与后方的管柱短节51连接，截球滑套20的前端可通过第二接头26与前方的管柱短节51连接。
45.本发明的所述滑套组件在使用时，压裂球30首先进入位于最前方的过球滑套10的第一接头16内，并在压力作用下向后移动而抵接于压缩内套13的前端，由于压裂球30的外径大于压缩内套13的内径，压裂球30无法通过，会在压缩内套13前端处形成憋压，当压裂球30的推力大于固定第一密封内套12的第一剪切销钉14的剪切强度时，第一剪切销钉14被剪断，压裂球30推动压缩内套13、第一密封内套12向后移动，从而露出第一外套筒11筒壁上被第一密封内套12密封的第一导流口111，建立流动通道。当压缩内套13被压裂球30推动到第一外套筒11的环形凹槽113处时，压缩内套13失去第一外套筒11对其施加的压缩力而回复至自然状态并嵌入环形凹槽113内，以允许压裂球30通过。由于第一密封内套12的内径大于压裂球30的外径，压裂球30在推力作用下穿过第一密封内套12，从而通过过球滑套10而进入后方滑套内。由于第一外套筒11内第一止挡面112的设计，第一密封内套12被限位在第一外套筒11内不得继续向后移动。按照上述同样的原理，压裂球30会开启多个过球滑套10的第一导流口111，并且顺利通过多个过球滑套10，最终进入后方的截球滑套20内。
46.当压裂球30运动到截球滑套20内时，由于截球滑套20的第二密封内套22的内径小于压裂球30的外径，压裂球30无法通过，会在第二密封内套22前端形成憋压，当压裂球30的推力大于固定第二密封内套22的第二剪切销钉24的剪切强度时，第二剪切销钉24被剪断，压裂球30推动第二密封内套22向后移动，从而露出第二外套筒21筒壁上被第二密封内套22密封的第二导流口211，建立流动通道。由于第二外套筒21内第二止挡面212的设计，第二密封内套22被限位在第二外套筒21内不得继续向后移动；同时，由于压裂球30的外径大于第二密封内套22的内径，压裂球30也不能进入第二密封内套22内而继续向后移动，从而实现对第二外套筒21后端口的封堵。另外，由于截球滑套20内设有所述卡位结构，第二密封内套22也不能向前移动。
47.本发明第二方面提供一种施工管柱，所述施工管柱包括以上所述的滑套组件。
48.其中，所述施工管柱可用于油气井的压裂或酸化。所述施工管柱可包括多组所述滑套组件，多组所述滑套组件可沿油气井的延伸方向依次连接设置。需要说明的是，所述施工管柱中的多组所述滑套组件之间可存在极差，以适应各井段的不同内径，每组所述滑套组件配置有相匹配的压裂球30。在施工时，可分别投入多个不同级的压裂球30，建立多级多簇的流动通道，实现井的分级多簇施工。其中，压裂球30为可溶球，压裂球30被溶化后整个施工管柱畅通，利于油气正常生产。
49.下面以酸化施工为例，介绍本发明施工管柱的一种具体实施方式。所述施工管柱为用于水平井的酸化管柱，所述酸化管柱包括前后依次连接的多个施工管段，每个所述施工管段设置有所述滑套组件，每组所述滑套组件中的过球滑套10和截球滑套20分别具有酸液流动通道(包括第一导流口111和第二导流口211)，每组所述滑套组件配置有压裂球30，所述滑套组件能够与压裂球30配合依次开启过球滑套10和截球滑套20的所述酸液流动通道并封堵截球滑套20的后端口。
50.通过上述技术方案，本发明的酸化管柱结构简单、可靠，稳定性强，能够增大水平井的进酸点数量，解决水平井均匀酸化难度大的问题，对水平井进行高效且均匀的多级多簇酸化，提高水平井产能。并且，由于压裂球30对截球滑套20后端口的封堵，可以实现相邻的所述滑套组件之间的封隔，因此本发明的酸化管柱无需使用封隔器封隔。
51.本发明中，如图7所示，所述滑套组件与所述滑套组件之间可通过管柱短节51连接。所述酸化管柱还可包括引鞋40，引鞋40连接于所述多个施工管段的后方。引鞋40可引导酸化管柱顺利下至井底，引鞋40上设置有可供酸液流出的通孔。另外，所述酸化管柱还可包括连接于所述多个施工管段的前方的管柱50以及配置于相邻的所述施工管段之间的扶正器60。
52.所述酸化管柱中，滑套组件的数量可根据实际施工需求决定。具体地，例如图7所示的裸眼完井水平井，可采用三级滑套组件将水平井分四段施工，第i井段通过引鞋40进行酸化，第ii、iii、iv井段采用三级滑套组件实施多级多簇酸化。其中，第ii井段的滑套组件包括两个过球滑套10和一个截球滑套20，第iii井段的滑套组件括两个过球滑套10和一个截球滑套20，第iv井段的滑套组件括一个过球滑套10和一个截球滑套20。
53.本发明第三方面提供一种用于水平井的酸化方法，采用以上所述的酸化管柱实施，所述方法包括以下步骤：
54.s1、将所述酸化管柱安装于所述水平井内；
55.s2、向所述酸化管柱内投入压裂球30，并将压裂球30泵送至第一个所述施工管段的过球滑套10内，通过压裂球30憋压依次开启过球滑套10和截球滑套20的所述酸液流动通道，并使压裂球30限位在截球滑套20内以封堵截球滑套20的后端口；
56.s3、向所述酸化管柱内通入酸液，对所述水平井的与第一个所述施工管段相对应的第п井段进行酸化；
57.s4、采用与所述步骤s2和s3相同的方式，完成所述水平井的第ш井段以及前方的其他井段的酸化。
58.需要说明的是，上述方法适用于所述酸化管柱不包括引鞋40的情况，在这种情况下，第п井段为所述水平井待施工的首段。当所述酸化管柱包括引鞋40时，所述方法还包括在所述步骤s2前向所述酸化管柱内通入酸液，通过引鞋40对所述水平井的第i井段进行酸化。在这种情况下，第i井段为所述水平井待施工的首段。可以理解的是，所述酸化管柱是沿从后至前的方向依次对所述水平井施工。
59.当然，本发明中，所述酸化方法还可包括例如在所述步骤s1之前进行的准备工作以及在所述步骤s4之后进行的后序工作。由于这些为常规作业步骤，并且也不是本发明的改进点，因此不再详细介绍。另外，所述酸化方法还可包括在所述步骤s2之前，采用与地层压力梯度匹配的压井液(例如2％的kcl水溶液)循环洗井，直至进出口水溶液性能一致，关井等待酸化施工；按要求配置酸液，并连接地面施工设备，完成高压管线试压以满足施工条件。
60.在施工时，压裂球30从井口投入管柱50内，压裂球30可在重力和流体推力(地面泵送)作用下移动至所述滑套组件处，压裂球30在所述酸化管柱内的动力来自于因地面设备的持续泵送而升高的井底压力。
61.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实
施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
62.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
63.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。