一种滑套开启装置技术领域
本发明涉及油气田储层改造技术领域，特别是涉及一种滑套开启装置。
背景技术
随着油气藏的开发向低渗致密储层推进，与之配套的传统工具技术已不再满
足需要。滑套是压裂过程中沟通油套环空、实现分层压裂的关键工具之一。在油
气井完井试气过程中，通过滑套的打开动作将油套环空连通，以实现循环、替液、
加砂压裂等作业。单层施工作业只需一个滑套即可，但多层分段施工则需要在一
趟管柱上串接多个滑套，施工时从下至上打开一级，压裂一层。随着致密气藏勘
探开发的深入，水平井水平段越来越长，加砂压裂分段数越来越多，十级、二十
级甚至数十级的滑套技术已经提上日程。
传统滑套采用球作为憋压机构，球与球座一一对应，球直径大于接球座内通
径。当采用多级滑套作业时，不同球和接球座按照一定级差逐级增大。施工时从
小到大依次投入球，便打开对应滑套。为了克服传统滑套技术存在的不足，国内
外陆续出现了一些理论上可以实现更多级数的新型滑套技术，例如设计出复合滑
套，并配有专用的打开工具，通过打开工具与滑套的自动唯一配合而实现打开复
合滑套。
然而，目前在采用打开工具打开复合滑套并完成压裂施工后，打开工具只能
被单个逐一地打捞出井筒，工作效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中打开工具只能被单个逐
一地打捞出井筒，工作效率低的不足。
针对上述问题，本发明提出了一种滑套开启装置，包括：卡挂件，包括连接
段、与所述连接段相连接的卡挂段以及第一流体通道；球座，包括与所述连接段
相连接的连接端部、与所述连接端部相对设置的打捞端部以及形成在所述连接端
部与打捞端部之间的第二流体通道；其中，所述打捞端部包括引导部以及卡接部。
根据本发明的滑套开启装置，其包括设置有打捞端部的球座，从而使得整个
滑套开启装置具有打捞功能。当井筒中下放至少两个滑套开启装置时，两个相邻
的滑套开启装置之间可以通过其中一个滑套开启装置的打捞端部与另一滑套开
启装置相互串联连接成一个整体，从而所有的滑套开启装置之间能够串联成一个
整体。这样，使用打捞工具能够一次性将串联成一个整体的滑套开启装置串打捞
出井筒，提高了打捞工作效率。
在一个实施例中，所述卡挂件还包括设置在所述第一流体通道位于所述连接
段的内壁上的止挡部，所述止挡部与连接端部的一部分形成球笼，所述球笼中设
置有密封球。预先将密封球封装在球笼中，不需要后续投球，减少施工步骤。
在一个实施例中，所述卡挂段包括至少两个围绕所述卡挂件的轴线周向均匀
间隔设置的弹性卡爪以及设置在所述弹性卡爪的外周面上的卡挂部。弹性卡爪能
够径向变形，方便将滑套开启装置下入井筒。下入到位后，弹性卡爪自动复位，
使得卡挂部与滑套相配合。
在一个实施例中，所述弹性卡爪的自由端的端面与外周面之间设置有倒角结
构。倒角结构的斜面具有引导作用，有利于与相邻的滑套开启装置的引导端部相
配合。
在一个实施例中，所述卡挂部包括设置在所述弹性卡爪的外周面上的凸起，
靠近所述弹性卡爪的自由端的所述凸起与倒角结构之间设置有卡槽。相邻的滑套
开启装置之间可以通过打捞端部与卡槽的咬合连接实现串联连接。
在一个实施例中，所述卡挂部包括设置在所述弹性卡爪的外周面上并沿所述
弹性卡爪的延伸方向并排设置的至少两个凸起，其中，位于两端的两个所述凸起
均设置有朝向所述弹性卡爪顶部以及底部的引导斜面。
在一个实施例中，所述第二流体通道包括设置在所述打捞端部的锥形孔段，
所述锥形孔段的大口端远离所述连接端部，所述引导部包括所述锥形孔段。锥形
孔段具有引导作用。
在一个实施例中，所述连接端部上设置有环形橡胶件以及与所述环形橡胶件
抵靠的压环。环形橡胶件与压环组成助推结构，环形橡胶件能够填充滑套开启装
置的连接端部的外周面与滑套内壁之间的间隙，从而降低流体在该处的过流量，
有利于外部泵压推送滑套开启装置沿井筒轴向移动。
在一个实施例中，所述卡接部包括所述第二流体通道的内壁上设置的沿所述
第二流体通道周向延伸的环形凹槽。一个滑套开启装置的弹性卡爪的一部分能够
卡接到与其相邻的另一滑套开启装置的环形凹槽中以实现咬合连接。
在一个实施例中，所述环形凹槽靠近所述打捞端部的侧壁形成斜面，所述环
形凹槽的开口的轴向尺寸小于所述环形凹槽的底部的轴向尺寸。一个滑套开启装
置的弹性卡爪的一部分与其相邻的另一滑套开启装置的环形凹槽咬合状态更加
稳定可靠。
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。
图1是本发明一实施例的滑套开启装置的剖视结构示意图。
图2是本发明另一实施例的滑套开启装置的剖视结构示意图。
图3是图2中A处局部放大图。
图4是图2中B处局部放大图。
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绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明实施例的滑套开启装置10，包括用于与滑套相卡
挂连接的卡挂件11、与卡挂件11相连接的球座12。
当需要进行滑套开启装置10打捞工作时，将外部打捞工具下放到井筒中，
外部打捞工具首先与第一级滑套开启装置10相连接并将第一级滑套开启装置10
从滑套上剥离。然后，继续下放外部打捞工具，外部打捞工具将推动第一级滑套
开启装置10向井筒深处移动。直至第一级滑套开启装置10与第二级滑套开启装
置10相连接，以此类推，直至倒数第二级滑套开启装置10与最后一个滑套开启
装置10相连接，此时，井筒内的所有滑套开启装置10依次串联形成一个整体，
停止下放外部打捞工具。反向上提外部打捞工具，外部打捞工具能够携带成串的
滑套开启装置10上行并最终将所有滑套开启装置10提出井筒。这样，使用打捞
工具能够一次打捞多个滑套开启装置10，从而提高了打捞工作效率。
卡挂件11包括连接段111、与连接段111相连接的卡挂段112以及贯穿连接
段111和卡挂段112的第一流体通道。卡挂段112包括从连接段111的端面上沿
连接段111的轴向延伸出的弹性卡爪112a以及设置在弹性卡爪112a的外周面上
的卡挂部。
本实施例中，卡挂段112包括至少两个围绕连接段111的轴线周向均匀分布
的弹性卡爪112a。优选地，卡挂段112包括三个弹性卡爪112a。卡挂部包括设置
在弹性卡爪112a的外周面上的凸起112b。
当弹性卡爪112a的外周面上设置有至少两个凸起112b时，各个凸起112b
沿弹性卡爪112a的延伸方向间隔设置。滑套的内壁上设置有与该凸起112b相配
合的凹槽。位于两端的两个凸起112b均设置有朝向弹性卡爪112a顶部以及底部
的引导斜面，滑套上设置的凹槽也具有与引导斜面相配合的斜面。设置引导面的
凸起112b能够顺利地进入滑套上设置的凹槽中或者从滑套上设置的凹槽中脱出。
在向井筒中下放滑套开启装置10时，弹性卡爪112a受到井壁施加的径向力
作用而发生径向收缩，保证滑套开启装置10能够顺利下放。当滑套开启装置10
被下放到与其相匹配的目标滑套位置时，作用在弹性卡爪112a上的径向力消失，
弹性卡爪112a能够扩张回复到初始状态，进而弹性卡爪112a上的凸起112b能够
卡挂到滑套的凹槽上，此时滑套开启装置10处于具备打开滑套状态。当需要打
捞滑套开启装置10时，对弹性卡爪112a施加径向作用力以使得弹性卡爪112a
发生径向收缩变形，进而其上设置的凸起112b与滑套的凹槽分离并最终脱离与
滑套的卡挂状态，此时滑套开启装置10处于被打捞状态。
球座12包括与卡挂件11的连接段111螺纹连接的连接端部121、与连接端
部121相对设置的打捞端部122以及形成在连接端部121与打捞端部122之间的
第二流体通道。打捞端部122包括用于引导下一级滑套开启装置10脱离与滑套
配合的引导部以及能够与下一级滑套开启装置10相卡接连接的卡接部。
本实施例中，第二流体通道包括朝向卡挂件11的容纳孔段123、设置在打捞
端部122的锥形孔段124以及连通容纳孔段123和锥形孔段124的中间孔段125。
容纳孔段123的直径大于中间孔段125的直径。容纳孔段123与中间孔段125之
间的台阶面形成承接密封球13的承接面。打捞端部122的引导部包括锥形孔段
124。锥形孔段124能够引导下一级滑套开启装置10的弹性卡爪112a进入锥形孔
段124内以使得弹性卡爪112a脱离与滑套的配合。
弹性卡爪112a的自由端的端面与外周面之间设置有倒角结构113，从而弹性
卡爪112a的自由端上形成有朝向外部环境的斜面，该斜面具有引导配合作用。当
上一级滑套开启装置10被推动进行打捞工作时，设置在打捞端部122的锥形孔
段124用于与下一级滑套开启装置10的弹性卡爪112a的自由端相配合。
本实施例中的卡接部包括设置在第二流体通道的中间孔段125的内壁上的环
形凹槽126。环形凹槽126的位置更靠近锥形孔段124。环形凹槽126与锥形孔
段124的小口端之间形成卡齿127。在靠近弹性卡爪112a的自由端的顶部的凸起
112b与倒角结构113之间设置有卡槽114。卡槽114与倒角结构113之间形成卡
接结构115。
进行打捞工作时，上一级滑套开启装置10的卡齿127能够卡接到下一级滑
套开启装置10的卡槽114中以实现彼此的卡接连接。当下一级滑套开启装置10
的弹性卡爪112a的端部进入到中间孔段125且其上的卡接结构115与环形凹槽
126相对位后，弹性卡爪112a的端部会在弹性回复力的作用下径向扩张，进而卡
接结构115会卡接到环形凹槽126中，同时卡槽114与卡齿127相卡接，使得上
一级滑套开启装置10与下一级滑套开启装置10之间形成卡接连接，保证上一级
滑套开启装置10与下一级滑套开启装置10在打捞工作过程中卡接状态的稳定性
和可靠性。
在一个实施例中，如图2、图3所示，环形凹槽126靠近打捞端部122的侧
壁形成斜面126a，从而环形凹槽126的开口的轴向尺寸小于环形凹槽126的底部
的轴向尺寸，使得卡齿127在该处呈棘齿状。如图2、图4所示，卡槽114靠近
弹性卡爪112a的自由端的端部的侧壁也形成斜面114a，从而卡槽114的开口的
轴向尺寸小于卡槽114的底部的轴向尺寸，使得卡接结构115在该处也呈棘齿状。
这样，当下一级的滑套开启装置10的卡槽114与卡齿127完成咬合后，在上提
上一级的滑套开启装置10时，上一级的滑套开启装置10的卡齿127会与下一级
的滑套开启装置10的卡槽114咬合的更紧，下一级的滑套开启装置10不易从上
一级的滑套开启装置10上脱落，提高了两者之间连接的可靠性和稳定性。
在一个实施例中，在滑套开启装置10下放到预定位置后，再从井筒开口处
投入密封球13，密封球13最终落到容纳孔段123中并与承接面相配合以在该处
形成密封面，封隔第一流体通道与第二流体通道。然后，外部泵压推动滑套开启
装置10移动，进而滑套开启装置10带动滑套移动以完成滑套打开工作。
在另一实施例中，在滑套开启装置10内设置容纳密封球13的球笼。这样，
密封球13与滑套开启装置10一同下放到井筒内，无需从井筒开口处投球。球笼
具体结构可以是，在第一流体通道位于连接段111的内壁上设置环形且凸出的止
挡部116。球座12与卡挂件11完成连接后，止挡部116与连接端部121和容纳
孔段123相对应的部分形成球笼。密封球13设置在球笼内。密封球13在球笼中
自由活动时会受到止挡部116的限制，从而不会从球笼中脱出。当滑套开启装置
10下放至预定位置后，就可直接对滑套开启装置10进行外部泵压工作，缩短施
工时间。外部泵压后，密封球13抵压在承接面上以形成密封面，进而完成滑套
打开工作。
在上一级滑套开启装置10对下一级滑套开启装置10进行打捞时，当弹性卡
爪112a的自由端的倒角结构113的斜面与锥形孔段124的孔壁相接触后，两个滑
套开启装置10继续相向移动，进而弹性卡爪112a的自由端的斜面能够沿锥形孔
段124的孔壁相对滑移，进而打捞端部122能够对弹性卡爪112a施加径向作用力
以使得弹性卡爪112a发生径向收缩。在弹性卡爪112a逐渐插入到锥形孔段124
的过程中，弹性卡爪112a的凸起112b也逐渐从滑套的凹槽中退出。最终，在打
捞端部122的作用下，滑套开启装置10与滑套脱离卡挂状态而进入被打捞状态。
当下一级的滑套开启装置10的弹性卡爪112a在上一级的滑套开启装置10
的打捞端部122的作用下与滑套脱离后，弹性卡爪112a在打捞端部122的锥形孔
段124的插入量达到最大，从而使得上一级的滑套开启装置10的打捞端部122
能够通过弹性卡爪112a推送下一级的滑套开启装置10向再下一级的滑套开启装
置10移动。
锥形孔段124的小口端与中间孔段125相连通，大口端朝向外部。在一个实
施例中，锥形孔段124的大口端的直径小于打捞端部122部的直径，从而打捞端
部122具有端面。该端面的纵截面为圆弧状，即打捞端部122的端面与外周面之
间以及锥形孔段124的孔壁之间分别设置有圆角结构。
如图1所示，连接端部121上设置有环形橡胶件98以及与环形橡胶件98抵
靠的压环99。连接端部121的端部上设置有台阶。环形橡胶件98套设在连接端
部121上。然后，将压环99套设在连接端部121上并抵靠在环形橡胶件98上。
最后将连接端部121与卡挂件11的连接段111螺纹连接，连接段111的端面与
连接端部121上的台阶面共同挤压压环99和环形橡胶件98以固定压环99和环
形橡胶件98。连接端部121上可以套设多个环形橡胶件98，两个相邻的环形橡
胶件98之间设置一个压环99。环形橡胶件98与压环99形成助推结构。环形橡
胶件98能够填充滑套开启装置10的连接端部121的外周面与滑套内壁之间的间
隙，从而降低流体在该处的过流量，有利于外部泵压推送滑套开启装置10沿井
筒轴向移动。
本发明实施例的滑套开启装置10的使用和打捞过程具体如下：
打开滑套过程是，首先将滑套开启装置10通过推送工具推送到井筒中，弹
性卡爪112a径向收缩变形，弹性卡爪112a上的凸起112b与井壁相接触。推送工
具将滑套开启装置10推送到目标滑套处。弹性卡爪112a的凸起112b与滑套上的
凹槽对位后，弹性卡爪112a回复初始状态，进而凸起112b卡挂到凹槽内。滑套
开启装置10不带密封球13时，需进行投球工作，再进行外部泵压。滑套开启装
置10自带密封球13时，直接进行外部泵压。外部泵压后，密封球13与承接面
密封封隔流体通道，使得压力全部作用在滑套开启装置10上。滑套开启装置10
在压力作用下沿井筒移动，进而带动滑套同步移动，从而完成滑套打开工作。当
井筒中有多级滑套时，只需逐级投入滑套开启装置10，逐级打开各级滑套。
完成滑套打开工作以及后续施工后，向井筒中下放打捞工具。当井筒中有多
级滑套开启装置10时，打捞工具首先将靠近井筒井口的最上面一级的滑套开启
装置10剥离滑套。打捞工具与最上面一级的滑套开启装置10的卡槽114锁止配
合。继续下放打捞工具，打捞工具将推动最上面一级的滑套开启装置10向下一
级的滑套开启装置10移动。
最上面一级的滑套开启装置10的打捞端部122将下一级的滑套开启装置10
的弹性卡爪112a剥离滑套以使得下一级的滑套开启装置10与滑套脱离卡挂状态，
最上面一级的滑套开启装置10的球座上的卡齿127与下一级的滑套开启装置10
的弹性卡爪112a上的卡槽114相锁止咬合。打捞工具、最上面一级的滑套开启装
置10共同推动下一级的滑套开启装置10向再下一级的滑套开启装置10移动。
这样，打捞工具、最上面一级的滑套开启装置10以及最下面一级的滑套开启装
置10串联形成一个整体并进入被打捞状态。停止下放打捞工具，打捞工具与所
有级的滑套开启装置10锁止串联形成一个整体。反向上提打捞工具，打捞工具
将携带所有级的滑套开启装置10同步移动。最终，打捞工具以及所有级的滑套
开启装置10一同被提出井筒，完成打捞工作。
本发明实施例的滑套开启装置10，能够逐级打开与其相匹配的滑套，使得可
以在井筒布置多级数的滑套。另外，在滑套开启装置10上预先设置具有打捞端
部122的球座12，从而能够在完成打开滑套工作以及后续施工工作后，使用打捞
工具就可以实现一次性成串打捞，提高了打捞工作效率。
另外，在井筒中可以下放多个本发明实施例的带有打捞端部的滑套开启装置
10之后再下放一个不具有打捞功能的滑套开启装置，从而不具备打捞功能的滑套
开启装置能够将多个具有打捞功能的本发明实施例的滑套开启装置10间隔开。
这样，使用打捞工具能够分批次分段将所有滑套开启装置10提出井筒，而不是
一次性成串将所有滑套开启装置10提出井筒，可根据实际情况，控制一次打捞
出井的滑套开启装置10的个数。
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。