活塞式延时开启趾端滑套制造技术

本发明专利技术公开了一种活塞式延时开启趾端滑套，包括上接头、壳体、延时机构、中心管、开启机构和下接头，上接头和下接头分别与壳体上端和下端连接且密封配合，中心管上端与上接头连接且密封配合，下端与下接头密封配合，延时机构设置于壳体与中心管之间，开启机构设置于下接头内；壳体径向设置有压裂外口，中心管对应压裂外口沿径向设置有压裂内口，压裂外口和压裂内口之间通过延时机构的开启活塞封闭；当井筒液体达到设定压力值时，开启机构启动带动延时机构启动，经过设定时长后推动开启活塞移动直至压裂外口与压裂内口相通。采用本发明专利技术能有效解决现有技术中所存在的趾端滑套开启压力误差范围苛刻以及开启成功率低等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
活塞式延时开启趾端滑套
本专利技术涉及一种活塞式延时开启趾端滑套，用于实现页岩气井首段压裂改造，属于石油天然气工业井下作业工具的制造

技术介绍
目前页岩气井首段压裂改造方式有两种：一种是连续油管传输射孔；另一种是趾端滑套。连续油管传输射孔方式技术成熟可靠，但施工时效低，在超长水平井中下入受限；趾端滑套方式直接憋压开启，施工时效高，不受水平段长度的限制。趾端滑套相对于连续油管传输射孔方式具有作业时效高、成本低、风险小、作业深度不受限等优势，但由于趾端滑套技术不成熟，开启成功率低，目前页岩气首段压裂通道仍以连续油管传输射孔为主。由于页岩气藏渗透率极低，页岩气产量与钻井数量和压裂规模密切相关，随着钻井技术的不断进步，超长水平段（2500米以上）水平井将是高效开发页岩气的发展趋势，连续油管传输射孔方式已不能满足深层、超长水平井首段压裂射孔需求。现有趾端滑套技术开启成功率低，其主要存在以下技术缺陷：1、国内页岩气井压裂施工前需要全井试压90MPa以检验井筒密封性，目前国内使用地面高压管汇承压等级为15000psi，施工时最高限压不允许超过100MPa，因此，现有趾端滑套开启泵压只能在90-100MPa范围内，允许开启压力误差范围苛刻；2、现有趾端滑套大部分采用破裂盘破裂的方式开启，水泥浆凝固后对其开启压力有较大影响，致使趾端滑套开启成功率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种活塞式延时开启趾端滑套。采用本专利技术能有效解决现有技术中所存在的趾端滑套开启压力误差范围苛刻以及开启成功率低等技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种活塞式延时开启趾端滑套，其特征在于：包括上接头、壳体、延时机构、中心管、开启机构和下接头，上接头和下接头分别与壳体上端和下端连接且密封配合，中心管上端与上接头连接且密封配合，下端与下接头密封配合，延时机构设置于壳体与中心管之间，开启机构设置于下接头内；壳体径向设置有压裂外口，中心管对应压裂外口沿径向设置有压裂内口，压裂外口和压裂内口之间通过延时机构的开启活塞封闭；当井筒液体达到设定压力值时，开启机构启动带动延时机构启动，经过设定时长后推动开启活塞移动直至压裂外口与压裂内口相通。所述中心管中部外壁上设置有台阶，台阶处轴向设置有隔离孔，且台阶外表面与壳体内壁密封配合。所述延时机构包括开启空气腔、开启活塞、延时腔、隔离塞、阻尼嘴、过滤板、液压油腔和延时活塞，开启空气腔、延时腔和液压油腔圴为中心管与壳体之间的间隙，开启空气腔位于上接头和开启活塞之间，延时腔位于开启活塞和中心管台阶之间，液压油腔位于中心管台阶和下接头之间，开启活塞通过开启剪钉固定于中心管外表面，且与壳体和中心管密封配合，隔离塞通过剪销固定于隔离孔靠近延时腔一端，且与隔离孔密封配合，阻尼嘴连接于隔离孔另一端，且与隔离孔密封配合，过滤板设置在液压油腔一端与阻尼嘴相邻，延时活塞设置在液压油腔另一端，且与液压油腔密封配合，液压油腔内注入液压油。所述下接头径向设置有控制孔，轴向设置有传压孔，且控制孔与传压孔连通。所述开启机构包括密封塞和控制活塞，密封塞与下接头通过螺纹径向连接，且与控制孔密封配合，控制活塞通过控制剪钉固定于密封塞内部，且与密封塞内壁密封配合；当控制剪钉剪断，开启机构启动时，控制活塞运动至密封塞底部，液体通过传压孔进入液压油腔推动延时活塞上移。所述控制孔内设置有过流环形槽，控制活塞运动至密封塞底部时，控制活塞与密封塞的密封配合处下移，液体依次通过控制活塞与密封塞之间的间隙和剪钉孔间隙进入过流环形槽，再流入传压孔。所述密封塞上设置有径向过流孔，过流孔与过流环形槽连通，控制活塞运动至密封塞底部时，液体依次通过控制活塞与密封塞之间的间隙、过流孔和过流环形槽流入传压孔。所述延时活塞上移，推动液压油经过过滤板进入阻尼嘴流入隔离孔中，当隔离孔液压油达到设定压力值时，剪销剪断，液压油进入延时腔启动延时机构，经过设定时长，当延时腔液压油达到设定压力值时，开启剪钉剪断，推动开启活塞上移进入开启空气腔，直至压裂外口与压裂内口相通。所述上接头和下接头分别与壳体上下端通过螺纹同轴连接，中心管上端与上接头通过螺纹同轴连接，下端与下接头同轴密封配合。所述阻尼嘴通过螺纹同轴连接于隔离孔另一端。所述密封塞一端封闭，另一端贯通，贯通端与井筒内腔连通。采用本专利技术的优点在于：1、开启机构采用活塞式结构代替破裂盘结构，使其具有隔离水泥浆功能，减小了开启压力误差，降低了水泥浆凝固后对趾端滑套开启压力的影响。2、延时机构可在低于试压压力下启动，通过一段延时过程打开滑套，扩大了趾端滑套开启压力允许误差范围，提高了开启成功率。3、本专利技术用于实现页岩气井首段压裂改造，能有效解决现有技术中所存在的趾端滑套开启压力误差范围苛刻以及开启成功率低等技术问题，可有效降低页岩气开发成本，其应用前景广阔。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术开启机构启动后的液体流向放大示意图；图中标记为：1、上接头，2、壳体，3、延时机构，4、中心管，5、开启机构，6、下接头，7、开启空气腔，8、开启活塞，9、压裂内口，10、压裂外口，11、开启剪钉，12、延时腔，13、剪销，14、隔离塞，15、隔离孔，16、阻尼嘴，17、过滤板，18、液压油腔，19、延时活塞，20、传压孔，21、控制孔，22、密封塞，23、控制活塞，24、控制剪钉。具体实施方式实施例1一种活塞式延时开启趾端滑套，包括上接头1、壳体2、延时机构3、中心管4、开启机构5和下接头6，上接头1和下接头6分别与壳体2上端和下端连接且密封配合，中心管4上端与上接头1连接且密封配合，下端与下接头6密封配合，延时机构3设置于壳体2与中心管4之间，开启机构5设置于下接头6内；壳体2径向设置有压裂外口10，中心管4对应压裂外口10沿径向设置有压裂内口9，压裂外口10和压裂内口9之间通过延时机构3的开启活塞8封闭；当井筒液体达到设定压力值时，开启机构5启动带动延时机构3启动，经过设定时长后推动开启活塞8移动直至压裂外口10与压裂内口9相通。所述中心管4中部外壁上设置有台阶，台阶处轴向设置有隔离孔15，且台阶外表面与壳体2内壁密封配合。所述延时机构3包括开启空气腔7、开启活塞8、延时腔12、隔离塞14、阻尼嘴16、过滤板17、液压油腔18和延时活塞19，开启空气腔7、延时腔12和液压油腔18圴为中心管4与壳体2之间的间隙，开启空气腔7位于上接头1和开启活塞8之间，延时腔12位于开启活塞8和中心管4台阶之间，液压油腔18位于中心管4台阶和下接头6之间，开启活塞8通过开启剪钉11固定于中心管4外表面，且与壳体2和中心管4密封配合，隔离塞14通过剪销13固定于隔离孔15靠近延时腔12一端，且与隔离孔15密封配合，阻尼嘴16连接于隔离孔15另一端，且与隔离孔15密封配合，过滤板17设置在液压油腔18一端与阻尼嘴16相邻，延时活塞19设置在液压油腔18另一端，且与液压油腔18密封配合，液压油腔18内注入液压油。所述下接头6径向设置有控制孔21，轴向设置有传压孔20，控制孔21与传压孔20连通。所述开启机构5包括密封塞22和控制活塞23，密封塞22与下接头6通过螺纹径向连接，且与控制孔21密封配合，控制活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活塞式延时开启趾端滑套，其特征在于：包括上接头（1）、壳体（2）、延时机构（3）、中心管（4）、开启机构（5）和下接头（6），上接头（1）和下接头（6）分别与壳体（2）上端和下端连接且密封配合，中心管（4）上端与上接头（1）连接且密封配合，下端与下接头（6）密封配合，延时机构（3）设置于壳体（2）与中心管（4）之间，开启机构（5）设置于下接头（6）内；壳体（2）径向设置有压裂外口（10），中心管（4）对应压裂外口（10）沿径向设置有压裂内口（9），压裂外口（10）和压裂内口（9）之间通过延时机构（3）的开启活塞（8）封闭；当井筒液体达到设定压力值时，开启机构（5）启动带动延时机构（3）启动，经过设定时长后推动开启活塞（8）移动直至压裂外口（10）与压裂内口（9）相通。

【技术特征摘要】
1.一种活塞式延时开启趾端滑套，其特征在于：包括上接头（1）、壳体（2）、延时机构（3）、中心管（4）、开启机构（5）和下接头（6），上接头（1）和下接头（6）分别与壳体（2）上端和下端连接且密封配合，中心管（4）上端与上接头（1）连接且密封配合，下端与下接头（6）密封配合，延时机构（3）设置于壳体（2）与中心管（4）之间，开启机构（5）设置于下接头（6）内；壳体（2）径向设置有压裂外口（10），中心管（4）对应压裂外口（10）沿径向设置有压裂内口（9），压裂外口（10）和压裂内口（9）之间通过延时机构（3）的开启活塞（8）封闭；当井筒液体达到设定压力值时，开启机构（5）启动带动延时机构（3）启动，经过设定时长后推动开启活塞（8）移动直至压裂外口（10）与压裂内口（9）相通。2.根据权利要求1所述的活塞式延时开启趾端滑套，其特征在于：所述中心管（4）中部外壁上设置有台阶，台阶处轴向设置有隔离孔（15），且台阶外表面与壳体（2）内壁密封配合。3.根据权利要求2所述的活塞式延时开启趾端滑套，其特征在于：所述延时机构（3）包括开启空气腔（7）、开启活塞（8）、延时腔（12）、隔离塞（14）、阻尼嘴（16）、过滤板（17）、液压油腔（18）和延时活塞（19），开启空气腔（7）、延时腔（12）和液压油腔（18）圴为中心管（4）与壳体（2）之间的间隙，开启空气腔（7）位于上接头（1）和开启活塞（8）之间，延时腔（12）位于开启活塞（8）和中心管（4）台阶之间，液压油腔（18）位于中心管（4）台阶和下接头（6）之间，开启活塞（8）通过开启剪钉（11）固定于中心管（4）外表面，且与壳体（2）和中心管（4）密封配合，隔离塞（14）通过剪销（13）固定于隔离孔（15）靠近延时腔（12）一端，且与隔离孔（15）密封配合，阻尼嘴（16）连接于隔离孔（15）另一端，且与隔离孔（15）密封配合，过滤板（17）设置在液压油腔（18）一端与阻尼嘴（16）相邻，延时活塞（19）设置在液压油腔（18）另一端，且与液压油腔（18）密封配合，液压油腔（18）内注入液压油。4.根据权利要求3所述的活塞式延时开启趾端滑套，其特征在于：所述下接头（6...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘勇，王娟，石孝志，张毅超，牛科坤，李斌，谢明，张敏，张道鹏，钟兴久，张皓月，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51