投球打开式滑套的球座、其制造方法以及滑套

摘要

本发明涉及投球打开式滑套的球座、其制造方法以及滑套。该投球打开式滑套的球座包括：筒状本体和安装在筒状本体内的承压套，承压套包括覆盖式贴合筒状本体的内表面的主体。筒状本体的耐腐蚀性比承压套的耐腐蚀性差。在井内液体环境中这种球座的可快速自行脱落，从而避免了钻除球座。

说明书

技术领域

本发明涉及石油和天然气勘探领域，特别涉及投球打开式滑套的球座。本发 明还涉及这种球座的制造方法和包括这种球座的滑套。

背景技术

滑套式分段压裂技术是一项重要的油藏储层改造技术，广泛应用于页岩气、 煤层气等非常规油气资源的储层改造施工中。这种压裂技术是通过由投球打开式 滑套、封隔器、憋压球等工具来实现的，其中投球打开式滑套是这种压裂技术中 的核心装置，其结构式是本领域的技术人员所熟知的。

投球打开式滑套的工作原理是在井口投放憋压球，憋压球会运动到滑套内并 与滑套内的球座形成密封，实现憋压。当憋压达到一定值时，剪断剪钉，滑套外 筒上的压裂孔开启，从而建立压裂通道。

为了能够正常采出，在压裂结束后，需要将滑套内的球座钻除。钻除操作延 长了压裂施工的时间，并且会带来施工风险。因此，需要一种不需要钻除球座的 滑套。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种投球打开式滑套的球座。在井内液体环境 中这种球座的可快速自行脱落，从而避免了钻除球座。本发明还涉及这种球座的 制造方法和包括这种球座的滑套。

根据本发明的第一方面，提出了一种投球打开式滑套的球座，包括筒状本体 和安装在筒状本体内的承压套，承压套包括覆盖式贴合筒状本体的内表面的主 体，筒状本体的耐腐蚀性比承压套的耐腐蚀性差。

根据本发明的球座，由于筒状本体的耐腐蚀性较差，因此在压裂施工完成之 后，筒状本体会在井内液体环境中被快速腐蚀而坍塌，承压套也就会落到井底。 这样整个球座就自行消失了而不会阻碍流体的流动，这避免了钻除球座。此外， 承压套的耐腐蚀性较好也使得，在压裂施工过程中能防止承压套上的用于承载憋 压球的密封面被破坏，从而保证了球座或承压套与憋压球之间的密封接触。

在一个实施例中，承压套还包括覆盖筒状本体的上游端面的顶板，顶板与主 体相连。在憋压球到达球座时，仅会与承压套发生撞击，从而承压套对球座整体 产生了保护作用。

在一个实施例中，承压套由多个相同的承压套单体周向拼接而成。这种制备 承压套的方法能够方便地制备大尺寸的承压套。在一个优选的实施例中，筒状本 体的内径从上游到下游逐渐减小，每个承压套单体的外表面均与筒状本体的内表 面相匹配。在憋压期间，在压力作用下这些拼接的承压套单体会相对于筒状本体 略微朝向下游运动，使得相邻的承压套单体之间的更加紧密地接触，这有助于在 高施工压力下形成有效地密封。此外，在筒状主体被彻底腐蚀掉之后，承压套也 就会相应地瓦解成承压套单体并掉落，由此避免了承压套对井内流体产生阻碍作 用。

在一个实施例中，在每一个承压套单体的外表面上构造有第一限位件，在筒 状本体的内表面上构造有与第一限位件配合的第二限位件。第一限位件和第二限 位件可对承压套单体起到额外的支撑作用和定位作用，使得将承压套单体能够稳 定地处于筒状本体上。此外，这些第一限位件和第二限位件还对承压套单体的装 配起到引导作用，这使得球座的装配更方便。在一个优选的实施例中，第一限位 件为构造在承压套单体的外表面上凸起，第二限位件为构造在筒状本体的内表面 上的凹陷。这种结构的第一限位件和第二限位件的加工比较简单，方便了承压套 单体和球座的制造。

在一个实施例中，筒状本体的材质为镁合金，承压套的材质为铸铁。在井内 液体环境中，镁合金和铸铁都具有较高的强度，能抵抗较大的压裂施工压力。镁 合金的抗腐蚀性远小于铸铁，在压裂施工结束后，筒状本体会被快速腐蚀掉，球 座也就自行消失了。此外，铸铁的耐磨性也较好，这样也能防止憋压球在井内运 动过程中将承压套破坏，进一步保证了承压套与憋压球之间的密封接触。

根据本发明的第二方面，提出了一种制造根据上文所述的球座的方法，包括： 步骤一：提供筒状本体，其内径从上游到下游逐渐减小；步骤二：提供多个相同 的承压套单体，每个承压套单体的外表面均与筒状本体的内表面相匹配；步骤三： 将多个承压套单体周向彼此相邻地贴设到筒状本体的内表面上。

根据本发明的方法，不单独制造承压套，而是将多个承压套单体拼接式设置 贴设在筒状本体的内表面上而形成承压套，这对于尺寸大、重量大的承压套的生 产而言是非常有利的。此外，通过本方法制备的球座，在进行压裂施工期间，在 压力作用下拼接的承压套单体会相对于筒状本体略微朝向下游运动，使得相邻的 承压套单体之间的更加紧密地接触，这有助于在高施工压力下形成有效地密封。 在筒状主体被彻底腐蚀掉之后，承压套也就会相应地瓦解成承压套单体并掉落， 由此避免了承压套对井内流体产生阻碍作用。

根据本发明的第三方面，提出了一种滑套，其包括根据上文所述的投球打开 式滑套的球座。

在本申请中，用语“上游”和“下游”均是指在球座或滑套在使用期间的方 向，其中“上游”是指朝向地表的方向，“下游”是指背向地表的方向。

与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)在本发明的球座中，筒状本体 的耐腐蚀性较差，在压裂施工完成之后筒状本体会在井内液体环境中被快速腐蚀 而坍塌，承压套也就会落到井底。这样整个球座就自行消失了而不会阻碍流体的 流动，这避免了钻除球座。(2)压套还包括覆盖筒状本体的上游端面的顶板， 顶板与主体相连。在憋压球到达球座时，仅会与承压套发生撞击，从而承压套对 球座整体产生了保护作用。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的球座。

图2显示了根据本发明的球座的筒状本体。

图3显示了根据本发明的球座的承压套。

图4显示了根据本发明的承压套单体。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1以三维视图显示了根据本发明的投球打开式滑套的球座10(以下称之为 球座10)。如图1所示，球座10包括筒状本体11和安装在筒状本体11内的承 压套20。承压套20用于承接投入到井内的憋压球(未示出)，筒状本体11用作 与滑套(未示出)相连以实现将球座10安装到滑套内。在一个实施例中，可在 筒状本体11的外表面上设置阳螺纹，在滑套的相应部分上设置有阴螺纹，由此 实现球座10与滑套的连接。

在压裂施工结束之后，为了省去钻除球座10的步骤，筒状本体11选用在井 内液体环境中易于被耐腐蚀性的材料。在压裂施工结束之后，筒状本体11会快 速被腐蚀掉，承压套20就会落到井底。这样整个球座10就自行消失了而不会阻 碍流体的流动，这避免了钻除球座10的操作。

由于所投入的憋压球仅与承压套20直接接触，因此在承压套20上设置密封 面21以实现承压套20与憋压球的密封接触。为了防止密封面21在井下液体环 境中被腐蚀而损坏，可将承压套20选择为耐腐蚀性较高的材料。也就是说，承 压套20的耐腐蚀性比筒状本体11的耐腐蚀性更好。

在一个具体的实施例中，筒状本体11的材质为镁合金。承压套20的材质为 铸铁。更具体来说，该镁合金的基体元素为镁，合金元素为铝、锌和铜中的一种 或多种。这种材料选择不但实现了上文所述的目的，而且由于铸铁的耐磨性非常 好，在憋压球在井内运动过程中，可防止憋压球将承压套20砸坏或磨坏，相应 地承压套20上的密封面21也就不会被损坏，进一步保证了承压套20与憋压球 之间的密封接触。

如图2和3所示，承压套20包括覆盖式贴合筒状本体11的内表面12的主 体24和覆盖了筒状本体11的上游端面13的顶板25。在憋压球到达球座10时， 仅会与承压套20发生撞击，从而承压套20对球座10整体产生了保护作用。

筒状本体11和承压套20在球座10中所起的作用不相同，因此将筒状本体 11和承压套20选择为不同的材料有助于使筒状本体11和承压套20最大化地实 现各自的作用而球座10的生产成本保持为低。

如图1、3和4所示，承压套20可由多个相同的承压套单体22在周向上拼 接而成，例如图2和3中所示的六个。这对于制造大尺寸的承压套20是特别有 利的。从图2中可看到，筒状本体11的内径从上游到下游逐渐减小，即筒状本 体11的内表面12大体形成锥形或斜面。承压套单体22的外表面23则与筒状本 体11的内表面12相匹配。因此可以下面方法将多个承压套单体22装配到筒状 主体11内：

步骤一：提供筒状本体11。

步骤二：提供多个相同的承压套单体22。

步骤三：将多个承压套单体22周向彼此相邻地贴设到筒状本体11的内表面 12上。由此，多个承压套单体22一起形成了承压套20。

优选地，在步骤三中，可在筒状本体11的内表面12上涂覆密封胶，然后将 承压套单体22逐个贴设到筒状本体11的内表面12上。在压裂施工期间，在压 力作用下，拼接的承压套单体22会相对于筒状本体11略微朝向下游运动，相邻 的承压套单体22之间会因此更加紧密地挤靠在一起而形成密封接触，这有助于 在高施工压力下形成有效地密封。此外，在筒状主体11被彻底腐蚀掉之后，承 压套20也就会相应地瓦解成多个承压套单体22，而不是作为一个整体(即，承 压环20)向井底掉落，这可避免对井内的流体产生阻碍作用。

应理解地是，也可承压套20整体制造而成，然后整体式安装到筒状主体11 内，这里不再赘述。

图4示意性地显示了一个承压套单体22的结构。如图4所示，承压套单体 22的内表面26的内径也从上游到下游逐渐减小，即形成大体锥形。在多个承压 套单体22拼接成承压套20之后，内表面26就形成了承压套20的密封面21。在 压裂施工过程中，这种喇叭状的密封面21易于与憋压球形成密封接触。

如图2、3和4所示，在承压套单体22的外表面上构造有凸出的第一限位件 40，在筒状本体11的内表面12上构造有与第一限位件40配合的第二限位件41， 例如为凹陷。例如，第一限位件40可为T形引导件，而第二限位件41为T形引 导槽。应理解地是，第一限位件40和第二限位件41还可以为其他形式，例如矩 形引导件和矩形引导槽，这里不再赘述。在装配球座10的过程中，需要将每个 承压套单体22的第一限位件40与筒状本体11的第二限位件41相配合在一起， 这些限位件对承压套单体22起到额外的支撑作用和定位作用，并且对承压套单 体22的装配起到引导作用，方便了球座10的装配。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的 情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只 要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起 来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内 的所有技术方案。