本發(fā)明屬于石油天然氣開(kāi)采設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種滑套式壓裂裝置。

背景技術(shù)：

在石油天然氣開(kāi)采過(guò)程中，壓裂作業(yè)是一種非常有效的增產(chǎn)方法。壓裂裝置是一種在水平井裸眼開(kāi)采或壓裂作業(yè)中用于將壓裂液等流體噴射到儲(chǔ)層中以提高儲(chǔ)層滲透率的工具。現(xiàn)有的壓裂裝置主要包括在側(cè)壁上設(shè)有通孔(壓裂孔)的基管、設(shè)置在基管內(nèi)的滑套以及驅(qū)動(dòng)組件。驅(qū)動(dòng)組件能夠驅(qū)動(dòng)滑套從關(guān)閉通孔的狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到打開(kāi)通孔的狀態(tài)，使得壓裂液等流體通過(guò)壓裂孔噴射入儲(chǔ)層。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的壓裂裝置在打開(kāi)壓裂孔后就無(wú)法再將其關(guān)閉。對(duì)于井口較小且深度較深的油氣井而言，如果壓裂孔無(wú)法關(guān)閉，就無(wú)法再進(jìn)行后續(xù)的分層開(kāi)采或者分段調(diào)流控水開(kāi)采，從而影響該類油氣井的采收率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種滑套式壓裂裝置，其能夠在壓裂作業(yè)開(kāi)始時(shí)打開(kāi)壓裂孔，在壓裂作業(yè)結(jié)束后自動(dòng)關(guān)閉壓裂孔。

本發(fā)明提供一種滑套式壓裂裝置，包括：具有內(nèi)腔的基管，在所述基管的周壁上設(shè)有沿徑向延伸的通孔，而在所述基管的內(nèi)壁上設(shè)有容納槽；滑套，所述滑套設(shè)于所述基管的內(nèi)腔中且能夠沿著所述基管的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在所述滑套的外周上固定設(shè)有能夠進(jìn)入所述容納槽內(nèi)的凸起；彈性復(fù)位構(gòu)件，所述彈性復(fù)位構(gòu)件設(shè)于所述容納槽內(nèi)，其一端與所述凸起相抵靠，而另一端與所述容納槽的遠(yuǎn)離所述通孔的端部相抵靠；用于驅(qū)動(dòng)所述滑套的憋壓式驅(qū)動(dòng)組件；其中，當(dāng)所述憋壓式驅(qū)動(dòng)組件帶動(dòng)所述滑套朝向壓縮所述彈性復(fù)位構(gòu)件的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述滑套將從關(guān)閉所述通孔的位置移動(dòng)到打開(kāi)所述通孔的位置；當(dāng)所述憋壓式驅(qū)動(dòng)組件不再對(duì)所述滑套施加作用力時(shí)，被壓縮的所述彈性復(fù)位構(gòu)件能夠?qū)⑺龌讖拇蜷_(kāi)所述通孔的位置推動(dòng)到關(guān)閉所述通孔的位置。

優(yōu)選地，所述容納槽是環(huán)繞在所述滑套外的環(huán)形凹槽，所述彈性復(fù)位構(gòu)件是套在所述滑套外且設(shè)于所述環(huán)形凹槽內(nèi)的壓縮彈簧，所述凸起是沿著所述滑套的周向間隔開(kāi)的多個(gè)凸起或固定式套設(shè)在所述滑套外的環(huán)形凸起。

優(yōu)選地，在所述滑套從關(guān)閉所述通孔的位置移動(dòng)到打開(kāi)所述通孔的位置的過(guò)程中，所述滑套的外周壁全程封閉所述容納槽。

優(yōu)選地，所述憋壓式驅(qū)動(dòng)組件包括設(shè)置在所述滑套內(nèi)的憋壓球座，以及能夠封堵所述憋壓球座的內(nèi)孔的憋壓球。

優(yōu)選地，當(dāng)所述憋壓式驅(qū)動(dòng)組件還未帶動(dòng)所述滑套運(yùn)動(dòng)時(shí)，位于關(guān)閉所述通孔的位置的所述滑套通過(guò)剪切構(gòu)件固定在所述基管的內(nèi)壁上。

優(yōu)選地，所述通孔的數(shù)量是多個(gè)，多個(gè)所述通孔沿著所述基管的周向等距地間隔開(kāi)。

優(yōu)選地，所述通孔是沿著所述基管的軸向延伸的腰型孔。

優(yōu)選地，在所述基管的內(nèi)壁上設(shè)有限位凸臺(tái)，所述限位凸臺(tái)能夠阻止所述滑套的遠(yuǎn)離所述通孔的端部滑出所述基管。

優(yōu)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(yuǎn)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(fù)位構(gòu)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(yōu)選地，在所述主體部和接頭部的接合面上設(shè)有密封構(gòu)件。

根據(jù)本發(fā)明的滑套式壓裂裝置，在壓裂作業(yè)開(kāi)始之前，滑套位于關(guān)閉通孔(壓裂孔)的位置，隨后在憋壓式驅(qū)動(dòng)組件的作用下，滑套壓縮彈性復(fù)位構(gòu)件，并最終運(yùn)動(dòng)到打開(kāi)通孔的位置，使得從油管輸送到內(nèi)腔中的壓裂液等流體能夠從打開(kāi)的通孔噴射到儲(chǔ)層中；當(dāng)壓裂作業(yè)結(jié)束后，憋壓式驅(qū)動(dòng)組件因無(wú)法再憋壓而不再對(duì)滑套施加作用力，在被壓縮的彈性復(fù)位構(gòu)件的回復(fù)力的作用下，滑套就能被推回到關(guān)閉通孔的位置。對(duì)于井口較小且深度較深的油氣井而言，當(dāng)基管上的通孔(即壓裂孔)處于關(guān)閉狀態(tài)后，就可以進(jìn)行后續(xù)的分層開(kāi)采或者分段調(diào)流控水開(kāi)采，從而提高油氣井的采油率。此外，將彈性復(fù)位構(gòu)件設(shè)置在基管的容納槽內(nèi)，在滑套的保護(hù)作用下，基管的內(nèi)腔中流過(guò)的流體不會(huì)對(duì)彈性復(fù)位構(gòu)件造成沖擊，也能夠減少?gòu)椥詮?fù)位構(gòu)件與內(nèi)腔中流過(guò)的流體的接觸，能夠延長(zhǎng)彈性復(fù)位構(gòu)件的使用壽命。且本發(fā)明的滑套式壓裂裝置制造成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，便于廣泛地推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)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(biāo)記標(biāo)識(shí)。附圖中，各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的滑套式壓裂裝置在滑套位于關(guān)閉通孔位置時(shí)的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的滑套式壓裂裝置在滑套位于打開(kāi)通孔位置時(shí)的示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、基管；2、滑套；3、彈性復(fù)位構(gòu)件；4、憋壓式驅(qū)動(dòng)組件；5、剪切構(gòu)件；11、主體部；12、接頭部；13、密封構(gòu)件；101、內(nèi)腔；102、通孔；103、容納槽；104、限位凸臺(tái)；201、凸起；401、憋壓球座；402、憋壓球。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的滑套式壓裂裝置在滑套位于關(guān)閉通孔位置時(shí)的示意圖，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的滑套式壓裂裝置在滑套位于打開(kāi)通孔位置時(shí)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(fù)位構(gòu)件3和憋壓式驅(qū)動(dòng)組件4?；?具有內(nèi)腔101，在基管1的周壁上設(shè)有沿徑向延伸的通孔102，而在基管1的內(nèi)壁上設(shè)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(chǔ)層中的壓裂孔?；?設(shè)于基管1的內(nèi)腔101中且能夠沿著基管1的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在滑套2的外周上固定設(shè)有能夠進(jìn)入容納槽103內(nèi)的凸起201。彈性復(fù)位構(gòu)件3設(shè)于容納槽103內(nèi)，其一端與凸起201相抵靠，而另一端與容納槽103的遠(yuǎn)離通孔102的端部相抵靠。另外，憋壓式驅(qū)動(dòng)組件4用于驅(qū)動(dòng)滑套2，憋壓式驅(qū)動(dòng)組件4是指能夠使內(nèi)腔101憋壓并利用該壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)滑套運(yùn)動(dòng)的裝置。基管1的上端和下端均與油管相連，以將整個(gè)滑套式壓裂裝置可拆卸地連接到油管上，使得基管1的內(nèi)腔101與油管相導(dǎo)通，具體可以是螺紋連接或鍵連接。其中，當(dāng)憋壓式驅(qū)動(dòng)組件4帶動(dòng)滑套2朝向壓縮彈性復(fù)位構(gòu)件3的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑套2將從如圖1所示的關(guān)閉通孔102的位置移動(dòng)到如圖2所示的打開(kāi)通孔102的位置；當(dāng)憋壓式驅(qū)動(dòng)組件4對(duì)滑套2的作用力被撤銷時(shí)，被壓縮的所彈性復(fù)位構(gòu)件3能夠?qū)⒒?從打開(kāi)通孔102的位置推動(dòng)到關(guān)閉通孔102的位置。通過(guò)滑套2沿著基管1的軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑套2打開(kāi)通孔102和關(guān)閉通孔102的切換，當(dāng)通孔102被打開(kāi)時(shí)，即可將從油管輸送到內(nèi)腔101中的壓裂液等流體噴射到儲(chǔ)層中。

根據(jù)本發(fā)明的滑套式壓裂裝置，在壓裂作業(yè)開(kāi)始之前，滑套2位于關(guān)閉通孔102(壓裂孔)的位置，隨后在憋壓式驅(qū)動(dòng)組件4的作用下，滑套2壓縮彈性復(fù)位構(gòu)件3，并最終運(yùn)動(dòng)到打開(kāi)通孔102的位置，使得從油管輸送到內(nèi)腔中的壓裂液等流體能夠從打開(kāi)的通孔噴射到儲(chǔ)層中；當(dāng)壓裂作業(yè)結(jié)束后，憋壓式驅(qū)動(dòng)組件4因無(wú)法再憋壓而不再對(duì)滑套2施加作用力，在被壓縮的彈性復(fù)位構(gòu)件3的回復(fù)力的作用下，滑套2被能被推回到關(guān)閉通孔102的位置。對(duì)于井筒較小且深度較深的油氣井而言，當(dāng)基管1上的通孔102(即壓裂孔)處于關(guān)閉狀態(tài)后，就可以進(jìn)行后續(xù)的分層開(kāi)采或者分段調(diào)流控水開(kāi)采，從而提高油氣井的采油率。此外，將彈性復(fù)位構(gòu)件3設(shè)置在基管1的容納槽103內(nèi)，在滑套2的保護(hù)作用下，基管1的內(nèi)腔101中流過(guò)的流體不會(huì)對(duì)彈性復(fù)位構(gòu)件3造成沖擊，也能夠減少?gòu)椥詮?fù)位構(gòu)件3與內(nèi)腔101中流過(guò)的流體的接觸，能夠延長(zhǎng)彈性復(fù)位構(gòu)件3的使用壽命。且本發(fā)明的滑套式壓裂裝置制造成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，便于廣泛地推廣應(yīng)用。

在一個(gè)實(shí)施例中，容納槽103可以是沿著基管1的內(nèi)側(cè)壁周向間隔設(shè)置的多個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽均沿軸向延伸；凸起201也沿著滑套2周向間隔設(shè)置多個(gè)，各個(gè)凸起201能夠分別進(jìn)入各個(gè)凹槽內(nèi)；彈性復(fù)位構(gòu)件3是分別設(shè)置在各個(gè)凹槽中的多個(gè)壓縮彈簧。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，為了便于加工、降低生產(chǎn)成本，容納槽103是環(huán)繞在滑套2外的環(huán)形凹槽，彈性復(fù)位構(gòu)件3是套在滑套2外且設(shè)于環(huán)形凹槽內(nèi)的壓縮彈簧，凸起201是沿著滑套2的周向間隔開(kāi)的多個(gè)凸起201。另外，為了進(jìn)一步減少凸起201的加工工序，該凸起201優(yōu)選為設(shè)置成固定式套設(shè)在滑套2外的環(huán)形凸起。

在滑套2從關(guān)閉通孔102的位置移動(dòng)到打開(kāi)通孔102的位置的過(guò)程中，滑套2的外周壁全程封閉容納槽103。通過(guò)這樣的設(shè)置能夠避免壓裂液等流體進(jìn)入到容納槽103內(nèi)，避免壓裂液等流體對(duì)彈性復(fù)位構(gòu)件3造成腐蝕。另外，在基管1的內(nèi)壁上還設(shè)有限位凸臺(tái)104，通過(guò)合理設(shè)計(jì)限位凸臺(tái)104的位置，使得限位凸臺(tái)104能夠確保當(dāng)通孔102被打開(kāi)的時(shí)候，滑套2依舊能夠封閉容納槽103，而且該限位凸臺(tái)104也能夠阻止滑套2的遠(yuǎn)離通孔102的端部滑出基管1，保證本發(fā)明的滑套式壓裂裝置能夠可靠而穩(wěn)定地工作。

在本實(shí)施例中，憋壓式驅(qū)動(dòng)組件4包括設(shè)置在滑套2內(nèi)的憋壓球座401，以及能夠封堵憋壓球座401的內(nèi)孔的憋壓球402。在開(kāi)始進(jìn)行壓裂作業(yè)之前，將憋壓球402從油管中投入，當(dāng)憋壓球402向下運(yùn)動(dòng)到憋壓球座401位置時(shí)，即可將內(nèi)腔101的下部完全封堵，使得內(nèi)腔101中的壓力逐漸增大，在壓力作用下使得滑套2開(kāi)始?jí)嚎s彈性復(fù)位構(gòu)件3運(yùn)動(dòng)，通孔102被打開(kāi)。當(dāng)壓裂作業(yè)結(jié)束后，內(nèi)腔101中的壓力減小，滑套2就能夠在彈性復(fù)位構(gòu)件3的作用下回復(fù)到關(guān)閉通孔102的位置。另外，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，利用憋壓球座和憋壓球配合可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)壓裂。具體地，沿著油管安裝多個(gè)滑套式壓裂裝置，沿著油管由上至下每個(gè)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(nèi)孔孔徑也逐漸減小。在向油管中投入憋壓球時(shí)，先投下內(nèi)徑小的憋壓球來(lái)封堵下部的滑套式壓裂裝置的憋壓球座，再依次投入內(nèi)徑更大的憋壓球，就可以實(shí)現(xiàn)分級(jí)壓裂。當(dāng)然，憋壓式驅(qū)動(dòng)組件4也可以是能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)腔101憋壓的其他結(jié)構(gòu)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(dòng)能，需控制滑套式壓裂裝置的開(kāi)啟壓力，當(dāng)憋壓式驅(qū)動(dòng)組件還未帶動(dòng)滑套運(yùn)動(dòng)時(shí)，也就是滑套2在初始狀態(tài)下位于關(guān)閉通孔102的位置時(shí)，將滑套2通過(guò)剪切構(gòu)件5固定在基管1的內(nèi)壁上。當(dāng)憋壓式驅(qū)動(dòng)組件4開(kāi)始憋壓，使滑套2具有壓縮彈簧運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，剪切構(gòu)件5開(kāi)始承受一定的剪切應(yīng)力。隨著剪切應(yīng)力的逐步增大，當(dāng)其超過(guò)剪切構(gòu)件5的承受限度時(shí)，剪切構(gòu)件5被剪斷，剪切構(gòu)件在被剪斷后及永久失效，滑套2開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)。該剪切構(gòu)件5可選為剪切銷釘?？梢愿鶕?jù)設(shè)定的滑套式壓裂裝置的開(kāi)啟壓力，來(lái)選擇剪切銷釘?shù)囊?guī)格。通過(guò)這種方式使得內(nèi)腔101中的壓力需要達(dá)到設(shè)定的開(kāi)啟壓力后，滑套2才開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，該設(shè)定的開(kāi)啟壓力越大，壓裂液等流體從通孔102中噴射出時(shí)的動(dòng)能就越大。在沒(méi)有剪切構(gòu)件5的情況下，如果想要控制滑套式壓裂裝置的開(kāi)啟壓力，就需要根據(jù)該設(shè)定的開(kāi)啟壓力來(lái)選擇彈力適合的彈性復(fù)位構(gòu)件3，這樣勢(shì)必需要彈力更大的彈性復(fù)位構(gòu)件3，從而增加滑套式壓裂裝置的生產(chǎn)制造成本。

優(yōu)選地，通孔102的數(shù)量是多個(gè)，多個(gè)通孔102沿著基管1的周向等距地間隔開(kāi)。當(dāng)通孔102被打開(kāi)后，壓裂液等流體能夠從基管1的各個(gè)方向均勻地噴射到儲(chǔ)層中。優(yōu)選地，通孔102是沿著基管1的軸向延伸的腰型孔。或者說(shuō)通孔的形狀是條形通孔，條形通孔的長(zhǎng)度方向與基管的軸向相平行。根據(jù)實(shí)際的工況，通孔的形狀也可以設(shè)置為圓形、菱形、矩形等其他各種形狀。

在本實(shí)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(yuǎn)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(shè)置有容納槽103，為便于滑套2和彈性復(fù)位構(gòu)件3的安裝，故將基管1設(shè)置為兩部分。在裝配的過(guò)程中，先將彈性復(fù)位構(gòu)件3和滑套2從主體部11遠(yuǎn)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(fù)位構(gòu)件3和滑套2的位置。優(yōu)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(nèi)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(shè)有密封構(gòu)件13。該密封構(gòu)件13可以是密封膠或橡膠。

在本申請(qǐng)的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)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(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍當(dāng)中。