一種防堵式滑套開關的製作方法

2023-09-11 01:09:15 2

本實用新型涉及一種防堵式滑套開關。

背景技術：

分層開採和分段改造等措施工藝在油氣井開採中普遍應用，在分層開採和分段改造常採用液壓坐封的封隔器與防堵式滑套開關等工具組成的管柱來實現，其原理是：將防堵式滑套開關連接在封隔器下方，一起下入井內，封隔器位於分隔層之間，然後將鋼球投入防堵式滑套開關內後，通過油管打壓先坐封封隔器，封隔油套環空，然後繼續提高壓力剪斷滑套剪釘，打掉滑套，使油管與地層連通，從而達到分層開採或分段改造的目的。但油田上常用的防堵式滑套開關在使用過程中都存在一個共同問題，即鋼球直接從油管投入防堵式滑套開關，將防堵式滑套開關打開後，在後續反洗井施工中，由於鋼球直徑較小，所以鋼球很容易被洗井液從井底反衝上來，造成鋼球卡住井下工具或管線等風險。

中國專利文獻CN 103711455 B公開了一種深水油井可固定球式生產滑套，包括外管及其內通過剪切銷釘連接的內滑套，外管上開設有內外貫通的過流口，內滑套具有封堵在過流口內端的滑套和一體設置在滑套上端的捕球鎖爪，滑套的上端設有落球座，捕球鎖爪的上端設有凸設在內壁上的捕球檯階，以在鋼球自內滑套上方下落後，先坐落在捕球檯階的捕球檯階上，然後隨著打壓壓力的升高，鋼球擠壓捕球檯階而使得捕球鎖爪張開，鋼球下落至落球座上，最後再次提高打壓壓力，鋼球壓動內滑套剪斷剪切銷釘，實現滑套工具的打開。但在斜井或水平井中，受鋼球的自重影響，鋼球在捕球鎖爪上的作用力的方向是偏離軸線的，導致在捕球鎖爪的局部一個或幾個捕球檯階上出現作用力集中的問題，使得受力較大的捕球檯階所在的卡頭容易被別斷，從而引起捕球鎖爪上環形間隔布置的捕球檯階出現缺口，失去捕球功能。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種防堵式滑套開關，旨在解決現有技術中捕球鎖爪的卡頭容易被折斷的問題。

為了實現以上目的，本實用新型中防堵式滑套開關的技術方案如下：

防堵式滑套開關，包括外管及其內通過剪切銷釘連接的內滑套，內滑套的上端設有捕球鎖爪，外管的內壁上凸設有環繞在捕球鎖爪的上端外周的限位臺階，限位臺階的內壁上設有自上而下逐漸向外傾斜的定錐面，並在捕球鎖爪上端的外周上設有與所述定錐面吻合互補的滑動配合的動錐面。

內滑套包括通過剪切限定連接在外管內的滑套及其上端插套裝配的鎖套，所述捕球鎖爪處於鎖套上，且鎖套和滑套之間連接有用於在剪斷時鎖套可相對於滑套下滑的剪釘和/或用於向上頂推鎖套的彈性件。

鎖套和滑套之間連接有彈性件，並在滑套和鎖套上設有用於阻止鎖套從滑套上脫開的止脫結構。

鎖套套裝在滑套上，所述止脫結構包括鎖套外周上凸設的止脫環肩和套裝在止脫環肩外的止脫套，止脫套的下端連接在滑套上，止脫套的上端設有凸設在內壁上而限位擋止在止脫環肩上方的止脫臺階。

彈性件為抵頂裝配在止脫環肩和滑套之間的壓簧，壓簧套裝在滑套上。

外管的管腔具有處於定錐面下方、且內徑不小於定錐面所圍成的錐孔段的大端內徑的避讓孔段，避讓孔段為直孔。

限位臺階的內壁上還設有處於定錐面圍成的錐孔段上方的引導孔段，引導孔段的內逕自上而下逐漸減小，且引導孔段與錐孔段同軸設置。

引導孔段的小端和錐孔段的小端之間通過柱面段圍成的直孔段過渡連通。

本實用新型中外管以其內壁上的限位臺階約束在捕球鎖爪的外周，並以限位臺階上的定錐面和捕球鎖爪上端外周上的動錐面配合，使得捕球鎖爪在張開過程中，需在定錐面的傾斜角度引導下進行，這樣可避免捕球鎖爪的卡頭出現90°翻折的情況，也就使得捕球鎖爪的卡頭不會出現意外折斷的問題，使得捕球鎖爪在回彈後能夠保持對鋼球的良好限位，因而本實用新型中防堵式滑套開關具有使用可靠的優點。

附圖說明

圖1是本實用新型的實施例的結構示意圖。

具體實施方式

本實用新型中防堵式滑套開關的實施例：如圖1所示，主要由外管及其內通過剪切銷釘連接的內滑套組成。

外管1的上端為帶有內螺紋的上接頭、下端為帶有外螺紋的下接頭。外管1的管壁上設有自上而下依次設置的限位臺階、過流孔和螺紋穿孔。限位臺階凸設在外管1的內管壁上，該限位臺階的內壁面由自上而下依次相鄰設置的導引錐面A、柱面段和限位錐面B組成。限位錐面B為自上而下逐漸向外管1外傾斜的定錐面，且限位錐面B圍成自上而下內徑逐漸增大的錐孔形的限位孔段。導引錐面A自上而下向外管1內傾斜，且導引錐面A圍成內逕自上而下逐漸減小的錐孔形的導引孔段，導引孔段的小端內徑等於限位孔段的小端內徑。柱面段過渡連接在導引錐面A和限位錐面B之間，柱面段圍成過渡連通在導引孔段和限位孔段之間的圓孔段，該圓孔段的內徑等於導引孔段、限位孔段的小端內徑，但大於鋼球4的直徑，以使鋼球4能夠順利通過。過流孔段貫通外管1的管壁，以供管柱外液體流出。螺紋穿孔用於安裝剪切銷釘。外管1的管腔的處於限位臺階以下的部分為內徑等於定錐面所圍成的錐孔段的大端內徑的避讓孔段，避讓孔段為圓直孔。

內滑套主要由滑套6、止脫套3、彈簧5和鎖套組成。滑套6通過剪切銷釘連接在外管1內，以通過滑套6將過流口自內端封堵關閉；同時在剪切銷釘剪斷後，滑套6可在外管1內向下滑動，以使滑套6可滑落自過流孔的下方，使得過流孔打開。滑套6的外周上安裝有分設於過流孔上方和下方的密封圈，以密封滑套6和外管1之間的配合間隙。滑套6的上端設有自下向上逐級向內的一級、二級、三級臺階，以使滑套6的上端為外徑等於三級臺階內徑的球座。鎖套同軸套裝在球座的外周上，鎖套的內壁面和球座的外周面滑動配合，並在鎖套的外周上凸設有止脫環肩，鎖套的套壁於止脫環肩以上的部分被沿軸向切開成三個以上在周向間隔均布的爪瓣，爪瓣在鎖套的周向間隔均布，各爪瓣的上端設有對鋼球4進行卡扣的卡頭，卡頭的外側設有自上而下逐漸向外傾斜的外錐面C、內側設有自上而下逐漸向內傾斜的內錐面D，其中外錐面C是與外管1的限位臺階上的限位錐面B吻合配合的動錐面，內錐面D圍成供鋼球4自導引孔段定心落入的錐形卡口。彈簧5為圓柱螺旋壓簧，彈簧5的上端套裝在鎖套的外周上、並抵頂在止脫環肩的下方，彈簧5的下端套裝在滑套6的三級臺階的外周上、並抵頂在二級臺階上，以通過彈簧5始終向鎖套施加向上頂推的抵頂作用力。止脫套3套裝在鎖套下端的外周上，止脫套3的下端螺紋連接在滑套6的二級臺階外周上，止脫套3的上端內壁上凸設有擋止在止脫環肩上方的環形的止脫臺階，該止脫臺階到三級臺階的距離大於鎖套上止脫環肩到下端面的距離，且兩者的距離差值又不小於限位錐面B的高度，以預留鎖套在滑套6上可上下移動的距離，且鎖套下行極限能夠使爪瓣可完全張開，通過該止脫套與鎖套上的止脫環肩配合形成阻止鎖套從滑套上脫落的止脫結構。

本實施例中滑套開關的工作原理是：首先將滑套開關不裝鋼球4的情況下，與其它井下工具一起用油管柱下入井內設定位置。當需要打開滑套開關時，先從上部投入鋼球4，鋼球4首先坐在捕球鎖爪上端的內錐面D上，當從油管內憋壓時，壓力推動鋼球4和捕球鎖爪下行，壓縮彈簧5，這時捕球鎖爪的外錐面C與外管1的限位錐面B的接觸面的徑向直徑增大，捕球鎖爪上端的爪瓣在鋼球4向下壓力的作用下張開，直徑變大，鋼球4下落進入滑套6上錐面上，密封內通道。當壓力高於剪切銷釘8的剪切力時，剪切銷釘8被剪斷。捕球鎖爪、止脫套3、彈簧5、鋼球4、滑套6、密封圈一起掉入管柱底部，這時外管1上的過流孔將油管與油套環空連通，可實現分層開採分層改造等作業。反洗時，由於捕球鎖爪上端的爪瓣內徑小於鋼球4直徑，鋼球4上行被捕球鎖爪的下錐面E擋住，鋼球4被控制在捕球鎖爪與滑套6形成的空間內，不能被液體帶著上行，從面防止了鋼球4上返而卡住上部工具和管線通道的風險。

本實用新型中防堵式滑套開關的另一實施例：本實施例與上一實施例的區別在於，鎖套通過剪釘連接在滑套上，這樣在油管內初次憋壓時，在鋼球施加在鎖套上的壓力大於剪釘的剪切力時，剪釘剪斷，鎖套可在滑套上下滑，實現爪瓣張開，鋼球下落。

本實用新型中防堵式滑套開關的其他實施例：止脫結構也可以通過滑套外周設置的環肩和鎖套內壁設置的臺階配合形成、通過鎖套和滑套之間的摩擦配合等實現，乃至於該止脫結構可以取消，此時鎖套也可以一體設置在滑套上，以通過爪瓣自身的張合來實現鋼球的下落。