CN105019862B - 一种蓄能器驱动的石油完井用滑套开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄能器驱动的石油完井用滑套开关，所述滑套开关为圆柱体结构，中间环空为油道孔，包括电气控制部分、动力源部分和动作执行部分；本发明液压滑套操作简单，一次输入电信号可实现多个滑套的开关动作，大大缩短作业时间；滑套的打开和关闭均可控制；本发明液压滑套由液压储能输出动力，由弱电电源控制，电能储备少，便于将储电及液压能集成到滑套内，整体结构相对简单，可以避免远距离传输及过长的管线；采用蓄能器作动力源，避免了采用泵作动力源带来的结构复杂、零部件多、外形尺寸小、选型及设计较困难、可靠性相对较低等不足。

Description

一种蓄能器驱动的石油完井用滑套开关

技术领域

本发明涉及一种井下滑套，尤其是用于水平井分段压裂完井的液压滑套开关。

背景技术

随着全球油气能源储量日益枯竭，如何能够经济、有效地开发低渗透油藏、非常规油气藏成为当务之急。所以，开采油藏的关键技术——水平井分段压裂完井技术，成为研究的关键。而滑套工具是水平井多级滑套分段压裂完井技术的核心组件，完井滑套的开关性能直接决定了完井的效果。

目前，投球式滑套应用较为普遍，但各级滑套通径尺寸存在级差，压裂的段数受限，不利于油藏开采；同时水平段操作难度较大，效率不高。另一种全电动驱动型滑套开关工具采用一根多芯电缆实现电力传输，避开了多根液压控制管线难以布置、难以穿越封隔器、井下密封点多等不利因素，但是这种驱动方式的滑套开关工具不适宜远距离传输，安装空间占用大。还有一种采用电机+泵的形式，系统整体管线多，控制点数受到空间的限制，无法实现分布式控制策略。所以，研制性能更加优良、可靠性更高、结构更加简单的井下滑套开关成为必然。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种蓄能器驱动的石油完井用滑套开关。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种蓄能器驱动的石油完井用滑套开关，所述滑套开关为圆柱体结构，中间环空为油道孔，包括电气控制部分、动力源部分和动作执行部分。

所述电气控制部分安装于滑套开关前端，包括连接螺套、三个导电滑环、两个单向阀、多孔节焊接件、两个二位三通电磁插装阀、三个紧定螺钉、三个阀堵头、信号短节末端和二位二通电磁插装阀；所述连接螺套与信号短节末端通过螺纹连接；所述信号短节末端与多孔节焊接件通过螺纹连接；所述的导电滑环安装在信号短节末端和多孔节焊接件之间，所述信号短节末端开有三个导线孔，所述三个导电滑环通过导线孔分别引入两个二位三通电磁插装阀的导线和二位二通电磁插装阀的导线；所述的三个紧定螺钉通过螺纹安装在阀堵头内孔上，并分别将两个二位三通电磁插装阀和二位二通电磁插装阀顶紧在多孔节焊接件上；所述的两个单向阀均通过内六角堵头安装在多孔节焊接件上；所述单向阀通过多孔节焊接件上的油道与二位三通电磁插装阀连通。

所述动力源部分包括柱塞、柱塞堵头和柱塞堵头盖；所述多孔节焊接件上开有若干圆柱形柱塞孔，每个多孔节焊接件的柱塞孔内依次安装柱塞、柱塞堵头和柱塞堵头盖；所述柱塞堵头与柱塞堵头盖固定连接，柱塞可在柱塞孔内往复移动。

所述的动作执行部分包括密封堵头、前端油缸节、末端油缸节和活塞；所述多孔节焊接件和前端油缸节螺纹连接，所述的前端油缸节和末端油缸节螺纹连接；所述的活塞安装在前端油缸节和末端油缸节活塞孔中，可在活塞孔中往复移动；所述的密封堵头安装在前端油缸节上。

进一步地，所述的信号短节末端、多孔节焊接件的前端和末端、柱塞、柱塞堵头、活塞、末端油缸节上均开有密封槽，在密封槽内安装密封圈。

本发明的有益效果是: 1.易于实现快速启动、制动和换向，且工作平稳。2.相对撞击式滑套，该液压滑套操作简单，一次输入电信号可实现多个滑套的开关动作，大大缩短作业时间。3.滑套的打开和关闭均可控制。4.相对电机驱动滑套，该液压滑套由液压储能输出动力，由弱电电源控制，电能储备少，便于将储电及液压能集成到滑套内，整体结构相对简单，可以避免远距离传输及过长的管线。5. 采用蓄能器作动力源，避免了采用泵作动力源带来的结构复杂、零部件多、外形尺寸小、选型及设计较困难、可靠性相对较低等不足。

附图说明

图1液压滑套侧向结构图；

图2液压滑套剖视结构图；

图3液压滑套局部放大图；

图4多孔焊接件剖视图；

图5液压滑套液压原理图；

图中，连接螺套1、第一O型圈2、三个导电滑环3、第二O型圈4、第三O型圈5、内六角堵头6、两个单向阀7、密封堵头8、多孔节焊接件9、两个二位三通电磁插装阀11、三个紧定螺钉12、三个阀堵头13、信号短节末端14、二位二通电磁插装阀15、柱塞16、第一星型圈17、柱塞堵头18、柱塞堵头盖19、螺钉20、第四O型圈21、第五O型圈22、、前端油缸节23、第二星型圈24、活塞25、第三星型圈26、第六O型圈27、末端油缸节28。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1-4所示，本发明一种蓄能器驱动的石油完井用滑套开关，所述滑套开关为圆柱体结构，中间环空为油道孔，包括电气控制部分、动力源部分和动作执行部分。

所述电气控制部分安装于滑套开关前端，包括连接螺套1、第一O型圈2、三个导电滑环3、第二O型圈4、第三O型圈5、内六角堵头6、两个单向阀7、多孔节焊接件9、两个二位三通电磁插装阀11、三个紧定螺钉12、三个阀堵头13、信号短节末端14和二位二通电磁插装阀15；所述连接螺套1与信号短节末端14 通过螺纹连接；所述信号短节末端14与多孔节焊接件9通过螺纹连接；所述的导电滑环3安装在信号短节末端14和多孔节焊接件9之间，所述信号短节末端14开有三个导线孔，所述三个导电滑环3通过导线孔分别引入两个二位三通电磁插装阀11的导线和二位二通电磁插装阀15的导线；所述的信号短节末端14上还开有密封槽，所述的第一O型圈2 和第二O型圈4安装在信号短节末端14的密封槽内；所述的三个紧定螺钉12通过螺纹安装在阀堵头13内孔上，并分别将两个二位三通电磁插装阀11和二位二通电磁插装阀15顶紧在多孔节焊接件9上；所述的多孔节焊接件9的前端开有密封槽，所述的第三O型圈5安装在多孔节焊接件9前端的密封槽内；所述的两个单向阀7均通过内六角堵头6安装在多孔节焊接件9上；所述单向阀7通过多孔节焊接件9上的油道与二位三通电磁插装阀11连通。

所述动力源部分包括柱塞16、第一星型圈17、柱塞堵头18、柱塞堵头盖19、螺钉20、第四O型圈21和第五O型圈22；所述多孔节焊接件9上开有圆柱形柱塞孔，所述的柱塞16、柱塞堵头18和柱塞堵头盖19依次安装在多孔节焊接件9的柱塞孔内；所述柱塞堵头18通过螺钉20与柱塞堵头盖19固定连接，柱塞16可在柱塞孔内往复移动；所述的柱塞16上开有密封槽，所述的第一星型圈17安装在所述的柱塞16上的密封槽内；所述的柱塞堵头18开有密封槽，所述的第四O型圈21安装在柱塞堵头18的密封槽内；所述的多孔节焊接件9末端开有密封槽，所述的第五O型圈22安装在多孔节焊接件9末端的密封槽内。

所述的动作执行部分包括密封堵头8、前端油缸节23、末端油缸节28、第二星型圈24、活塞25、第三星型圈26和第六O型圈27；所述多孔节焊接件9和前端油缸节23螺纹连接，所述的前端油缸节23和末端油缸节28螺纹连接；所述的活塞25安装在前端油缸节23和末端油缸节28活塞孔中，可在活塞孔中往复移动；所述的密封堵头8安装在前端油缸节23上；所述的活塞25开有密封槽，所述的第二星型圈24和第三星型圈26安装在活塞25的密封槽内；所述的末端油缸节28上开有密封槽，所述的第六O型圈27安装在末端油缸节28的密封槽内。

本发明的工作过程如下：

1、对动力源部分冲液：多孔焊接件9上开有12个柱塞孔，每个柱塞孔内均有一套动力源部分。12个柱塞孔按功能分为三类：储气、储油、回油。滑套下井前须给储油腔定量注油，并排出管道内的空气。注油口和排油口外接油管，两个二位三通电磁插装阀11和二位二通电磁插装阀15全部打开，从注油口加油，直到把储油腔及回油腔注满。然后排油口开始排油，两个二位三通电磁插装阀11和二位二通电磁插装阀15开关多次，排出管道内的空气。完毕后，两个二位三通电磁插装阀11和二位二通电磁插装阀15关闭，将回油腔内的油从排油口倒出。从充气阀对储气孔充气，在气压达到要求值后即可使用。

2、滑套工作过程：控制两个二位三通电磁插装阀11和二位二通电磁插装阀15的通断实现滑套动作执行部分的移动，控制油管孔和外侧环空之间通道的打开或关闭。液压原理图见图5。动作执行部分静止时，二位三通电磁插装阀11和二位二通电磁插装阀15均失电；当动作执行部分向左移动时，二位二通电磁阀15左位得电，二维三通电磁阀11.1右位失电，二位三通电磁阀11.2左为得电；当动作执行部分右移时，二位二通电磁阀15左位得电，二维三通电磁阀11.1左位得电，二位三通电磁阀11.2右位失电。动作执行部分到达行程末端后，所有阀失电，活塞保持不动。

Claims (2)

1.一种蓄能器驱动的石油完井用滑套开关，其特征在于，所述滑套开关为圆柱体结构，中间环空为油道孔，包括电气控制部分、动力源部分和动作执行部分；

所述电气控制部分安装于滑套开关前端，包括连接螺套(1)、三个导电滑环(3)、两个单向阀(7)、多孔节焊接件(9)、两个二位三通电磁插装阀(11)、三个紧定螺钉(12)、三个阀堵头(13)、信号短节末端(14)和二位二通电磁插装阀(15)；所述连接螺套(1)与信号短节末端(14)通过螺纹连接；所述信号短节末端(14)与多孔节焊接件(9)通过螺纹连接；所述的导电滑环(3)安装在信号短节末端(14)和多孔节焊接件(9)之间，所述信号短节末端(14)开有三个导线孔，所述三个导电滑环(3)通过导线孔分别引入两个二位三通电磁插装阀(11)的导线和二位二通电磁插装阀(15)的导线；所述的三个紧定螺钉(12)分别通过螺纹安装在三个阀堵头(13)内孔上，并分别将两个二位三通电磁插装阀(11)和二位二通电磁插装阀(15)顶紧在多孔节焊接件(9)上；所述的两个单向阀(7)均通过内六角堵头(6)安装在多孔节焊接件(9)上；所述单向阀(7)通过多孔节焊接件(9)上的油道与二位三通电磁插装阀(11)连通；

所述动力源部分包括柱塞(16)、柱塞堵头(18)和柱塞堵头盖(19)；所述多孔节焊接件(9)上开有若干圆柱形柱塞孔，多孔节焊接件(9)的柱塞孔内依次安装柱塞(16)、柱塞堵头(18)和柱塞堵头盖(19)；所述柱塞堵头(18)与柱塞堵头盖(19)固定连接，柱塞(16)可在柱塞孔内往复移动；

所述的动作执行部分包括密封堵头(8)、前端油缸节(23)、末端油缸节(28)和活塞(25)；所述多孔节焊接件(9)和前端油缸节(23)螺纹连接，所述的前端油缸节(23)和末端油缸节(28)螺纹连接；所述的活塞(25)安装在前端油缸节(23)和末端油缸节(28)活塞孔中，可在活塞孔中往复移动；所述的密封堵头(8)安装在前端油缸节(23)上。

2.根据权利要求1所述一种蓄能器驱动的石油完井用滑套开关，其特征在于，所述的信号短节末端(14)、多孔节焊接件(9)的前端和末端、柱塞(16)、柱塞堵头(18)、活塞(25)、末端油缸节(28)上均开有密封槽，在密封槽内安装密封圈。