一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具的制作方法

本发明涉及油田压裂，更具体的说是一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具。

背景技术：

1、随着页岩油气藏及其他难采储层的大规模开发，井下用于分层的压裂开关工具需求也越来越大。作为分层压裂工具中用来沟通储层和井筒的重要组件，井下压裂工具在提高油气开采效率，优化能源配制方面有着不可替代的作用。然而，在现有的压裂工具以滑套为主，包括变径球座滑套、液压开关滑套、机械开关滑套。其中，变径球座滑套结构简单，加工方便，但是由于球座内径是逐级减小的，所以对于大规模压裂来说，球座的节流损失巨大，会降低压裂效果和施工效率；液压开关滑套一般要靠液体压差实现滑套开启，这种滑套需要有结构复杂的液压活塞等结构，不易加工，可靠性较低；机械开关滑套在使用过程中需要多次上提和下放辅助开关工具从而实现滑套的开关，增大了施工周期和成本。总的来看，上述压裂工具在压裂完毕后都需要下钻磨削掉滑套油井才能投产，这又会带来较大的施工成本。因此亟需开发一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明针对现有滑套缺陷，结合压裂作业过程，开发了一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具。旨在降低大规模压裂过程中的球座节流损失，提高压裂效果和施工效率；降低工具和施工过程成本。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：

3、一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具，包括导向变径机构和可溶球座系统；

4、所述可溶球座系统包括伸缩花瓣机构、张开花瓣机构、可溶球座、花瓣连接销钉和压紧弹簧片；两个伸缩花瓣机构和两个张开花瓣机构间隔周向均匀分布；

5、所述伸缩花瓣机构包括伸缩花瓣、伸缩组件ⅰ、伸缩组件ⅱ、伸缩花瓣连接销钉和伸缩花瓣剪断销钉，所述伸缩花瓣和伸缩组件ⅰ通过伸缩花瓣连接销钉连接，所述伸缩组件ⅰ的梯形槽中插滑有伸缩组件ⅱ，且两者通过伸缩花瓣剪断销钉形成初始位置的限定，伸缩组件ⅱ通过花瓣连接销钉与可溶球座转动连接；

6、所述张开花瓣机构包括张开花瓣、张开机构和张开花瓣连接销钉，所述张开花瓣和张开组件通过张开花瓣连接销钉连接；所述张开机构通过花瓣连接销钉与可溶球座转动连接；

7、可溶球座上设有四个压紧弹簧片分别顶紧两个伸缩组件ⅱ和两个张开机构，使两个伸缩花瓣机构和两个张开花瓣机构向中心方向转动互顶，防止提前打开；

8、所述可溶球座系统的外部套设有套管短接，套管短接用于限制可溶球座系统的轴向自由度，在可溶球座系统张开后，套管短接中部的变径凸台会和伸缩花瓣、张开花瓣的外部凸台接触并形成密封；

9、导向变径机构用于推动伸缩花瓣向下移动至张开花瓣处，将伸缩花瓣剪断销钉剪断，从而使两个伸缩花瓣与两个张开花瓣对接至张开状态。

10、所述套管短接作为油田管柱的一部分被提前安装在井下。

11、所述张开花瓣的两端设有梯形凸台，所述伸缩花瓣的两端设有与梯形凸台配合的梯形凹槽。

12、所述导向变径机构包括导向锥，导向锥的下端设有用于对伸缩花瓣导向的伸缩花瓣导向结构和用于对张开花瓣导向的张开花瓣导向结构，导向锥的中部设有中段凸台。

13、所述伸缩花瓣导向结构的下端设有保险凸台。

14、所述导向变径机构还包括导向中心管，导向中心管同轴设置在导向锥的中心，导向中心管的中段设有限位凸台，用于限制导向锥转动自由度。

15、所述导向中心管贯穿可溶球座，所述导向中心管下端设有螺纹孔用于安装坐封销钉和验封销钉，坐封销钉同时与可溶球座螺纹安装，所述坐封销钉和验封销钉作为信号传递工具，用于指导花瓣式可溶球座压裂工具的坐封。

16、所述伸缩花瓣上安装有防脱弹簧挂钩ⅰ，所述张开花瓣安装有防脱弹簧挂钩ⅱ，在可溶球座系统张开后，套管短接上部的内螺纹会勾住防脱弹簧挂钩ⅰ和防脱弹簧挂钩ⅱ。

17、还包括连接在导向中心管上端的位移适配系统，位移适配系统用于与火药坐封工具连接并对火药坐封工具的推力行程进行控制。

18、所述位移适配系统包括适配器外套、固定芯轴机构和活动芯轴机构；

19、所述适配器外套的上端通过螺纹与火药坐封工具连接，适配器外套的下端通过销钉与导向锥上端的连接段连接；

20、所述固定芯轴机构包括适配器固定芯轴、固定芯轴螺帽和位移调节块；所述固定芯轴螺帽上端通过螺纹连接火药坐封工具中心杆，固定芯轴螺帽下端通过螺纹连接适配器固定芯轴；所述固定芯轴内部安装有位移调节块，通过调整位移调节块个数，实现不同的位移补偿量，进而适配不同型号的火药坐封工具；

21、所述活动芯轴机构包括适配器活动芯轴、活动芯轴销钉和适配器剪切销钉；所述活动芯轴销钉通过螺纹安装在适配器活动芯轴上部，适配器剪切销钉贯穿适配器外套卡在适配器活动芯轴中部凸台的销钉槽中；位移调节块套在适配器活动芯轴上且位于活动芯轴销钉和适配器固定芯轴下端之间，导向中心管的上端与适配器活动芯轴下端螺纹连接。

技术特征：

1.一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具，其特征在于：包括导向变径机构(2)和可溶球座系统(3)；

2.根据权利要求1所述的一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具，其特征在于：所述套管短接(4)作为油田管柱的一部分被提前安装在井下。

3.根据权利要求1所述的一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具，其特征在于：所述张开花瓣(3.2.1)的两端设有梯形凸台，所述伸缩花瓣(3.1.1)的两端设有与梯形凸台配合的梯形凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具，其特征在于：所述导向变径机构(2)包括导向锥(2.2)，导向锥(2.2)的下端设有用于对伸缩花瓣(3.1.1)导向的伸缩花瓣导向结构(2.2a)和用于对张开花瓣(3.2.1)导向的张开花瓣导向结构(2.2b)，导向锥(2.2)的中部设有中段凸台(2.2c)。

5.根据权利要求4所述的一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具，其特征在于：所述伸缩花瓣导向结构(2.2a)的下端设有保险凸台(2.2e)。

6.根据权利要求4所述的一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具，其特征在于：所述导向变径机构(2)还包括导向中心管(2.1)，导向中心管(2.1)同轴设置在导向锥(2.2)的中心，导向中心管(2.1)的中段设有限位凸台，用于限制导向锥(2.2)转动自由度。

7.根据权利要求6所述的一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具，其特征在于：所述导向中心管(2.1)贯穿可溶球座(3.3)，所述导向中心管(2.1)下端设有螺纹孔用于安装坐封销钉(5)和验封销钉(6)，坐封销钉(5)同时与可溶球座(3.3)螺纹安装，所述坐封销钉(5)和验封销钉(6)作为信号传递工具，用于指导花瓣式可溶球座压裂工具的坐封。

8.根据权利要求6所述的一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具，其特征在于：所述伸缩花瓣(3.1.1)上安装有防脱弹簧挂钩ⅰ(3.1.5)，所述张开花瓣(3.2.1)安装有防脱弹簧挂钩ⅱ(3.2.4)，在可溶球座系统(3)张开后，套管短接(4)上部的内螺纹会勾住防脱弹簧挂钩ⅰ(3.1.5)和防脱弹簧挂钩ⅱ(3.2.4)。

9.根据权利要求6所述的一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具，其特征在于：还包括连接在导向中心管(2.1)上端的位移适配系统(1)，位移适配系统(1)用于与火药坐封工具连接并对火药坐封工具的推力行程进行控制。

10.根据权利要求9所述的一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具，其特征在于：所述位移适配系统(1)包括适配器外套(1.1)、固定芯轴机构(1.2)和活动芯轴机构(1.3)；

技术总结本发明涉及油田压裂技术领域，更具体的说是一种全通径、多级分层的花瓣式可溶压裂工具，包括导向变径机构和可溶球座系统；所述可溶球座系统包括伸缩花瓣机构、张开花瓣机构、可溶球座、花瓣连接销钉和压紧弹簧片；两个伸缩花瓣机构和两个张开花瓣机构间隔周向均匀分布；所述伸缩花瓣机构包括伸缩花瓣、伸缩组件Ⅰ、伸缩组件Ⅱ、伸缩花瓣连接销钉和伸缩花瓣剪断销钉，所述张开花瓣机构包括张开花瓣、张开机构和张开花瓣连接销钉，导向变径机构用于推动伸缩花瓣向下移动至张开花瓣处，使两个伸缩花瓣与两个张开花瓣对接至张开状态。本发明降低大规模压裂过程中的球座节流损失，提高压裂效果和施工效率；降低工具和施工过程成本。技术研发人员：姚利明,靳翔,金传杰,范纵衡,郑孝源受保护的技术使用者：大庆数智增材智能制造科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26