一種滑套式壓裂裝置的制作方法

本發明屬于石油天然氣開采設備領域，具體涉及一種滑套式壓裂裝置。

背景技術：

在石油天然氣開采過程中，壓裂作業是一種非常有效的增產方法。壓裂裝置是一種在水平井裸眼開采或壓裂作業中用于將壓裂液等流體噴射到儲層中以提高儲層滲透率的工具。現有的壓裂裝置主要包括在側壁上設有通孔(壓裂孔)的基管、設置在基管內的滑套以及驅動組件。驅動組件能夠驅動滑套從關閉通孔的狀態運動到打開通孔的狀態，使得壓裂液等流體通過壓裂孔噴射入儲層。但是，現有技術中的壓裂裝置在打開壓裂孔后就無法再將其關閉。對于井口較小且深度較深的油氣井而言，如果壓裂孔無法關閉，就無法再進行后續的分層開采或者分段調流控水開采，從而影響該類油氣井的采收率。

技術實現要素：

基于上述問題，本發明的目的是提供一種滑套式壓裂裝置，其能夠在壓裂作業開始時打開壓裂孔，在壓裂作業結束后自動關閉壓裂孔。

本發明提供一種滑套式壓裂裝置，包括：具有內腔的基管，在所述基管的周壁上設有沿徑向延伸的通孔，而在所述基管的內壁上設有容納槽；滑套，所述滑套設于所述基管的內腔中且能夠沿著所述基管的軸向往復運動，在所述滑套的外周上固定設有能夠進入所述容納槽內的凸起；彈性復位構件，所述彈性復位構件設于所述容納槽內，其一端與所述凸起相抵靠，而另一端與所述容納槽的遠離所述通孔的端部相抵靠；用于驅動所述滑套的憋壓式驅動組件；其中，當所述憋壓式驅動組件帶動所述滑套朝向壓縮所述彈性復位構件的方向運動時，所述滑套將從關閉所述通孔的位置移動到打開所述通孔的位置；當所述憋壓式驅動組件不再對所述滑套施加作用力時，被壓縮的所述彈性復位構件能夠將所述滑套從打開所述通孔的位置推動到關閉所述通孔的位置。

優選地，所述容納槽是環繞在所述滑套外的環形凹槽，所述彈性復位構件是套在所述滑套外且設于所述環形凹槽內的壓縮彈簧，所述凸起是沿著所述滑套的周向間隔開的多個凸起或固定式套設在所述滑套外的環形凸起。

優選地，在所述滑套從關閉所述通孔的位置移動到打開所述通孔的位置的過程中，所述滑套的外周壁全程封閉所述容納槽。

優選地，所述憋壓式驅動組件包括設置在所述滑套內的憋壓球座，以及能夠封堵所述憋壓球座的內孔的憋壓球。

優選地，當所述憋壓式驅動組件還未帶動所述滑套運動時，位于關閉所述通孔的位置的所述滑套通過剪切構件固定在所述基管的內壁上。

優選地，所述通孔的數量是多個，多個所述通孔沿著所述基管的周向等距地間隔開。

優選地，所述通孔是沿著所述基管的軸向延伸的腰型孔。

優選地，在所述基管的內壁上設有限位凸臺，所述限位凸臺能夠阻止所述滑套的遠離所述通孔的端部滑出所述基管。

優選地，所述基管包括帶有所述通孔的主體部和與所述主體部的遠離所述通孔的端部相連的接頭部，所述容納槽由主體部與接頭部共同限定而成，使得所述彈性復位構件和滑套能夠在所述主體部與接頭部未裝配前裝入所述主體部。

優選地，在所述主體部和接頭部的接合面上設有密封構件。

根據本發明的滑套式壓裂裝置，在壓裂作業開始之前，滑套位于關閉通孔(壓裂孔)的位置，隨后在憋壓式驅動組件的作用下，滑套壓縮彈性復位構件，并最終運動到打開通孔的位置，使得從油管輸送到內腔中的壓裂液等流體能夠從打開的通孔噴射到儲層中；當壓裂作業結束后，憋壓式驅動組件因無法再憋壓而不再對滑套施加作用力，在被壓縮的彈性復位構件的回復力的作用下，滑套就能被推回到關閉通孔的位置。對于井口較小且深度較深的油氣井而言，當基管上的通孔(即壓裂孔)處于關閉狀態后，就可以進行后續的分層開采或者分段調流控水開采，從而提高油氣井的采油率。此外，將彈性復位構件設置在基管的容納槽內，在滑套的保護作用下，基管的內腔中流過的流體不會對彈性復位構件造成沖擊，也能夠減少彈性復位構件與內腔中流過的流體的接觸，能夠延長彈性復位構件的使用壽命。且本發明的滑套式壓裂裝置制造成本低、結構簡單、操作方便，便于廣泛地推廣應用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1為本發明實施例的滑套式壓裂裝置在滑套位于關閉通孔位置時的示意圖；

圖2為本發明實施例的滑套式壓裂裝置在滑套位于打開通孔位置時的示意圖。

附圖標記說明：1、基管；2、滑套；3、彈性復位構件；4、憋壓式驅動組件；5、剪切構件；11、主體部；12、接頭部；13、密封構件；101、內腔；102、通孔；103、容納槽；104、限位凸臺；201、凸起；401、憋壓球座；402、憋壓球。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

為了使本發明的目的、技術方案和效果更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步詳細描述。

圖1為本發明實施例的滑套式壓裂裝置在滑套位于關閉通孔位置時的示意圖，圖2為本發明實施例的滑套式壓裂裝置在滑套位于打開通孔位置時的示意圖。如圖1所示，該滑套式壓裂裝置包括基管1、滑套2、彈性復位構件3和憋壓式驅動組件4。基管1具有內腔101，在基管1的周壁上設有沿徑向延伸的通孔102，而在基管1的內壁上設有容納槽103。上述通孔102也就是用于將壓裂液等流體噴射到儲層中的壓裂孔。滑套2設于基管1的內腔101中且能夠沿著基管1的軸向往復運動，在滑套2的外周上固定設有能夠進入容納槽103內的凸起201。彈性復位構件3設于容納槽103內，其一端與凸起201相抵靠，而另一端與容納槽103的遠離通孔102的端部相抵靠。另外，憋壓式驅動組件4用于驅動滑套2，憋壓式驅動組件4是指能夠使內腔101憋壓并利用該壓力來驅動滑套運動的裝置。基管1的上端和下端均與油管相連，以將整個滑套式壓裂裝置可拆卸地連接到油管上，使得基管1的內腔101與油管相導通，具體可以是螺紋連接或鍵連接。其中，當憋壓式驅動組件4帶動滑套2朝向壓縮彈性復位構件3的方向運動時，滑套2將從如圖1所示的關閉通孔102的位置移動到如圖2所示的打開通孔102的位置；當憋壓式驅動組件4對滑套2的作用力被撤銷時，被壓縮的所彈性復位構件3能夠將滑套2從打開通孔102的位置推動到關閉通孔102的位置。通過滑套2沿著基管1的軸向的往復運動，實現滑套2打開通孔102和關閉通孔102的切換，當通孔102被打開時，即可將從油管輸送到內腔101中的壓裂液等流體噴射到儲層中。

根據本發明的滑套式壓裂裝置，在壓裂作業開始之前，滑套2位于關閉通孔102(壓裂孔)的位置，隨后在憋壓式驅動組件4的作用下，滑套2壓縮彈性復位構件3，并最終運動到打開通孔102的位置，使得從油管輸送到內腔中的壓裂液等流體能夠從打開的通孔噴射到儲層中；當壓裂作業結束后，憋壓式驅動組件4因無法再憋壓而不再對滑套2施加作用力，在被壓縮的彈性復位構件3的回復力的作用下，滑套2被能被推回到關閉通孔102的位置。對于井筒較小且深度較深的油氣井而言，當基管1上的通孔102(即壓裂孔)處于關閉狀態后，就可以進行后續的分層開采或者分段調流控水開采，從而提高油氣井的采油率。此外，將彈性復位構件3設置在基管1的容納槽103內，在滑套2的保護作用下，基管1的內腔101中流過的流體不會對彈性復位構件3造成沖擊，也能夠減少彈性復位構件3與內腔101中流過的流體的接觸，能夠延長彈性復位構件3的使用壽命。且本發明的滑套式壓裂裝置制造成本低、結構簡單、操作方便，便于廣泛地推廣應用。

在一個實施例中，容納槽103可以是沿著基管1的內側壁周向間隔設置的多個凹槽，每個凹槽均沿軸向延伸；凸起201也沿著滑套2周向間隔設置多個，各個凸起201能夠分別進入各個凹槽內；彈性復位構件3是分別設置在各個凹槽中的多個壓縮彈簧。在另一個優選的實施例中，為了便于加工、降低生產成本，容納槽103是環繞在滑套2外的環形凹槽，彈性復位構件3是套在滑套2外且設于環形凹槽內的壓縮彈簧，凸起201是沿著滑套2的周向間隔開的多個凸起201。另外，為了進一步減少凸起201的加工工序，該凸起201優選為設置成固定式套設在滑套2外的環形凸起。

在滑套2從關閉通孔102的位置移動到打開通孔102的位置的過程中，滑套2的外周壁全程封閉容納槽103。通過這樣的設置能夠避免壓裂液等流體進入到容納槽103內，避免壓裂液等流體對彈性復位構件3造成腐蝕。另外，在基管1的內壁上還設有限位凸臺104，通過合理設計限位凸臺104的位置，使得限位凸臺104能夠確保當通孔102被打開的時候，滑套2依舊能夠封閉容納槽103，而且該限位凸臺104也能夠阻止滑套2的遠離通孔102的端部滑出基管1，保證本發明的滑套式壓裂裝置能夠可靠而穩定地工作。

在本實施例中，憋壓式驅動組件4包括設置在滑套2內的憋壓球座401，以及能夠封堵憋壓球座401的內孔的憋壓球402。在開始進行壓裂作業之前，將憋壓球402從油管中投入，當憋壓球402向下運動到憋壓球座401位置時，即可將內腔101的下部完全封堵，使得內腔101中的壓力逐漸增大，在壓力作用下使得滑套2開始壓縮彈性復位構件3運動，通孔102被打開。當壓裂作業結束后，內腔101中的壓力減小，滑套2就能夠在彈性復位構件3的作用下回復到關閉通孔102的位置。另外，在實際的應用過程中，利用憋壓球座和憋壓球配合可以實現多級壓裂。具體地，沿著油管安裝多個滑套式壓裂裝置，沿著油管由上至下每個滑套式壓裂裝置中的憋壓球的外徑逐漸減小，憋壓球座的內孔孔徑也逐漸減小。在向油管中投入憋壓球時，先投下內徑小的憋壓球來封堵下部的滑套式壓裂裝置的憋壓球座，再依次投入內徑更大的憋壓球，就可以實現分級壓裂。當然，憋壓式驅動組件4也可以是能夠實現內腔101憋壓的其他結構形式。

此外，為了使從通孔102中噴射出的壓裂液等流體具有較大的動能，需控制滑套式壓裂裝置的開啟壓力，當憋壓式驅動組件還未帶動滑套運動時，也就是滑套2在初始狀態下位于關閉通孔102的位置時，將滑套2通過剪切構件5固定在基管1的內壁上。當憋壓式驅動組件4開始憋壓，使滑套2具有壓縮彈簧運動的趨勢時，剪切構件5開始承受一定的剪切應力。隨著剪切應力的逐步增大，當其超過剪切構件5的承受限度時，剪切構件5被剪斷，剪切構件在被剪斷后及永久失效，滑套2開始向下運動。該剪切構件5可選為剪切銷釘。可以根據設定的滑套式壓裂裝置的開啟壓力，來選擇剪切銷釘的規格。通過這種方式使得內腔101中的壓力需要達到設定的開啟壓力后，滑套2才開始向下運動，該設定的開啟壓力越大，壓裂液等流體從通孔102中噴射出時的動能就越大。在沒有剪切構件5的情況下，如果想要控制滑套式壓裂裝置的開啟壓力，就需要根據該設定的開啟壓力來選擇彈力適合的彈性復位構件3，這樣勢必需要彈力更大的彈性復位構件3，從而增加滑套式壓裂裝置的生產制造成本。

優選地，通孔102的數量是多個，多個通孔102沿著基管1的周向等距地間隔開。當通孔102被打開后，壓裂液等流體能夠從基管1的各個方向均勻地噴射到儲層中。優選地，通孔102是沿著基管1的軸向延伸的腰型孔。或者說通孔的形狀是條形通孔，條形通孔的長度方向與基管的軸向相平行。根據實際的工況，通孔的形狀也可以設置為圓形、菱形、矩形等其他各種形狀。

在本實施例中，基管1包括帶有通孔102的主體部11和與主體部11的遠離通孔102的端部相連的接頭部12，容納槽103由主體部11與接頭部12共同限定而成。由于基管1中設置有容納槽103，為便于滑套2和彈性復位構件3的安裝，故將基管1設置為兩部分。在裝配的過程中，先將彈性復位構件3和滑套2從主體部11遠離通孔102的一端裝入容納槽103中，再將接頭部12裝配到主體部11上。在接頭部12與主體部11的共同作用下，限定彈性復位構件3和滑套2的位置。優選地，為了保證主體部11與接頭部12連接處的密封性，防止內腔101中的流體從二者的連接處漏出，在主體部11和接頭部12的接合面上設有密封構件13。該密封構件13可以是密封膠或橡膠。

在本申請的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求和說明書的范圍當中。