CN106401531A - 用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套，包括地面穿电缆连续油管设备、地面数据采集及控制系统、井下工具管串和井下滑套；所述地面穿电缆连续油管设备和地面数据采集及控制系统通过电气连接，地面数据采集及控制系统用于获得井下的测量信息和发送控制指令，井下滑套与套管固定连接且随套管下入到指定位置，井下工具管串通过连续油管与地面穿电缆连续油管设备连接且与待开关的井下滑套配合。采用本发明不需要投球，用于同一口井的各滑套结构完全相同，故分段级数不受限制，能够实现最大程度的储层精细改造。

Description

用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种井下滑套，尤其涉及一种用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套及其控制方法。

背景技术

滑套作为一种可以沟通/隔离油气井与地层流体的井下工具，目前广泛应用于水平井分段压裂酸化作业管柱中。目前油田水平井分段压裂酸化采用机械式投球滑套，打开每一级滑套都需要投入对应尺寸的压裂球，施工时从下到上逐层投球打开各层滑套，每一级滑套球座内径及压裂球内径均不相同，从下到上，滑套球座和压裂球内径逐级增大，最大不能超过上部工具的最小内径，这种滑套结构复杂，通径小，且压裂级数有限；并且当储层后期产水，需要关闭滑套时，由于滑套无法实现关闭封堵，导致油气井产能降低甚至报废。

基于此，现有技术中又开发出一些新的机械式可开关滑套，这类滑套在压裂酸化施工时，可通过投球或下入常规连续油管带机械式滑套开关工具打开滑套，当储层后期产水，需要关闭滑套时，下入常规连续油管带机械式滑套开关工具关闭滑套。这类滑套开关操作的最大问题在于连续油管带开关工具开关滑套需要使用连续油管设备，作业费用高，且在井下存在多个滑套时，连续油管定位困难，作业需要花费大量时间。

在国外水平井分段压裂酸化改造工艺中，最新的滑套控制方法是在施工时投球依次打开各级滑套并施工，待各层施工全部完成后，返排压裂球并钻掉各投球滑套中的球座，进行生产；在生产过程中，如遇某一层位或某些层位出水，则下连续油管带滑套开关工具关闭对应层位的滑套；这种技术能够实现开关滑套，但分段级数有限；而现有的连续油管带滑套开关工具无法实现井下信息实时监测和上传，开关滑套效率低，可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套及其控制方法。采用本发明不需要投球，用于同一口井的各滑套结构完全相同，故分段级数不受限制，能够实现最大程度的储层精细改造。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套，其特征在于：包括地面穿电缆连续油管设备、地面数据采集及控制系统、井下工具管串和井下滑套；所述地面穿电缆连续油管设备和地面数据采集及控制系统通过电气连接，地面数据采集及控制系统用于获得井下的测量信息和发送控制指令，井下滑套与套管固定连接且随套管下入到指定位置，井下工具管串通过连续油管与地面穿电缆连续油管设备连接且与待开关的井下滑套配合；井下工具管串包括从下至上与连续油管固定连接的井下滑套开关工具、井下拉压力测量短节、套管接箍定位器和井下温度压力测量短节，井下拉压力测量短节用于测量井下拉压力数据并发送到地面数据采集及控制系统，套管接箍定位器用于定位井下工具管串的下入深度并将定位信号发送到地面数据采集及控制系统，井下温度压力测量短节用于测量井下压力、温度信号并发送到地面数据采集及控制系统，井下滑套开关工具用于根据地面数据采集及控制系统发送的控制指令控制井下滑套开关。

所述井下滑套内设置有滑套凡尔，滑套凡尔上端内壁上设置有打开槽，下端内壁上设置有关闭槽，下端外壁上设置有凡尔弹爪，井下滑套上设置多个喷射孔，当滑套处于关闭状态时，滑套凡尔封闭喷射孔。

所述井下滑套内壁上设置有与凡尔弹爪配合的第一卡槽和第二卡槽，当滑套处于关闭状态时，凡尔弹爪锁定在第一卡槽中，当滑套处于打开状态时，凡尔弹爪锁定在第二卡槽中。

所述井下滑套内壁上设置有两组密封圈，两组密封圈分别位于喷射孔上下两侧，当滑套处于关闭状态时，滑套凡尔通过两组密封圈封闭喷射孔。

所述井下滑套开关工具包括电机定子、电机转子、外壳、推块和开关弹爪，电机转子设置在电机定子中，电机定子与外壳固定连接，开关弹爪设置在外壳中，电机转子固定连接推块带动推块运动，推块与开关弹爪配合控制开关弹爪的伸缩，当滑套处于关闭状态时，开关弹爪锁定在关闭槽中，当滑套处于打开状态时，开关弹爪锁定在打开槽中。

所述开关弹爪设置在支撑梁上，开关弹爪内设置有弹簧槽，弹簧槽内设置有弹簧，弹簧一端与开关弹爪连接，另一端连接有压片，压片固定在外壳内。

所述地面穿电缆连续油管设备包括连续油管滚筒和移动车，连续油管缠绕设置在连续油管滚筒上，连续油管滚筒和地面数据采集及控制系统设置在移动车上。

一种用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套的控制方法，其特征在于，包括：

a、在地面把井下工具管串连接至连续油管，用地面穿电缆连续油管设备沿井口送至井下需要开关的井下滑套，在入井过程中，井下工具管串实时采集井下压力、温度、位置及管柱所受拉压力数据，并上传至地面数据采集及控制系统，在地面实时监测井下情况；

b、当井下工具管串下入到指定位置后，需要打开井下滑套时，首先通过地面数据采集及控制系统向井下工具管串中的井下滑套开关工具发送工具开启命令，井下滑套开关工具接收到命令后开启，与井下滑套的滑套凡尔锁定，然后下放连续油管带动滑套凡尔向下运动，开启井下滑套后，井下滑套开关工具关闭；

c、需要关闭井下滑套时，通过地面数据采集及控制系统向井下工具管串中的井下滑套开关工具发送工具关闭命令，井下滑套开关工具接收到命令后开启，与井下滑套的滑套凡尔锁定，然后上提连续油管，关闭井下滑套，井下滑套开关工具关闭；

d、井下滑套开关工具关闭后，与井下滑套解锁，上提取出连续油管和井下工具管串，或继续进行下一步作业。

所述b中，井下滑套开关工具接收到命令后，将井下滑套开关工具的开关弹爪伸出锁定在滑套凡尔上端的打开槽中，下放连续油管，滑套凡尔的凡尔弹爪从滑套内壁上的第一卡槽弹出，滑套凡尔向下运动，当滑套凡尔的凡尔弹爪锁定在滑套内壁上的第二卡槽中时，井下滑套打开。

所述c中，井下滑套开关工具接收到命令后，将井下滑套开关工具的开关弹爪伸出锁定在滑套凡尔上端的关闭槽中，上提连续油管，滑套凡尔的凡尔弹爪从滑套内壁上的第二卡槽弹出，滑套凡尔向上运动，当滑套凡尔的凡尔弹爪锁定在滑套内壁上的第一卡槽中时，井下滑套关闭。

采用本发明的优点在于：

1、本发明操作不需要投球，用于同一口井的各滑套结构完全相同，故分段级数不受限制，能够实现最大程度的储层精细改造。

2、本发明中滑套开关工具能够实时监测井下压力、温度和管柱受到的拉压力并上传数据，通过在地面分析这些数据能够对井下滑套开关操作提供有效指导，提高滑套开关作业的效率和可靠性。

3、本发明中滑套开关工具能够在滑套开关作业过程中监测井下流体的溢出状况，可以有效提高井下作业的安全性。

4、本发明利用穿电缆连续油管装备能够为井下工具供电并进行井下通信的特点，在连续油管下连接温度压力传感器工具短节、磁性接箍定位器、拉压力传感器短节和电动双向滑套开关工具等井下工具，这些井下工具均通过电缆供电，并把井下温度、压力、电动双向滑套开关工具受到的拉压力等井下测量信息实时传至地面。在开关滑套的作业过程中，通过在地面实时监测井下温度、压力、电动双向滑套开关工具受到的拉压力等信息，能够及时、准确掌握滑套开关工具在井下的位置及工作状态，从而能够快速、准确的使滑套开关工具与滑套本体上的配合面对接，确保滑套能够被快速、顺利的开关。这种方法最大的优势就是能够极大地提升连续油管开关滑套的效率和可靠性，从整体上降低作业成本和时间。

5、在连续油管开关井下滑套的过程中，通过监测井下工具的位置、井下压力、温度、管柱受到的井下拉压力等信息，能够极大地提高连续油管作业的效率和可靠性；同时，采用直流电机带动弹爪伸缩的方式实现井下滑套开关工具的动作，相较于现有依靠水力压差方式驱动弹爪伸缩的方式，具有不需要流体循环、工作可靠、便于在地面进行监控等明显优势。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中井下滑套处于关闭状态时的结构示意图；

图3为本发明中井下滑套开关工具处于关闭状态的结构示意图；

图4为本发明中井下滑套开关工具处于打开状态的结构示意图；

图5为图3中的A部放大结构示意图；

图6为图5的侧视结构示意图；

图7为当套管接箍定位器按照相同速度经过处于关闭状态的井下滑套和处于打开状态的井下滑套时，套管接箍定位器测量曲线的变化情况图。

图中标记为：1、井口；2、套管；3、连续油管；4、井下滑套I；5、井下滑套II；6、井下滑套n；7、地面穿电缆连续油管设备；8、连续油管滚筒；9、井下工具管串，10、地面数据采集及控制系统；11、电缆；12、井下温度压力测量短节；13、套管接箍定位器；14、井下拉压力测量短节；15、井下滑套开关工具；16、开关弹爪；17、第一卡槽；18、第二卡槽；19、打开槽；20、密封圈；21、滑套凡尔；22、喷射孔；23、凡尔弹爪；24、关闭槽；25、转换接头；26、电机定子；27、电机转子；28、外壳；29、推块；30、弹簧；31、弹簧槽；32、压片；33、螺丝；34、支撑梁；35、井下滑套。

具体实施方式

实施例1

一种用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套，包括地面穿电缆连续油管设备7、地面数据采集及控制系统10、井下工具管串9和井下滑套35；所述地面穿电缆连续油管设备7和地面数据采集及控制系统10通过电气连接，地面数据采集及控制系统10用于获得井下的测量信息和发送控制指令，井下滑套35与套管2固定连接且随套管2下入到指定位置，井下工具管串9通过连续油管3与地面穿电缆连续油管设备7连接且与待开关的井下滑套配合；井下工具管串9包括从下至上与连续油管固定连接的井下滑套开关工具15、井下拉压力测量短节14、套管接箍定位器13和井下温度压力测量短节12，井下拉压力测量短节14用于测量井下拉压力数据并发送到地面数据采集及控制系统10，套管接箍定位器13用于定位井下工具管串9的下入深度并将定位信号发送到地面数据采集及控制系统10，井下温度压力测量短节12用于测量井下压力、温度信号并发送到地面数据采集及控制系统10，井下滑套开关工具15用于根据地面数据采集及控制系统10发送的控制指令控制井下滑套35开关。

所述井下滑套35内设置有滑套凡尔21，滑套凡尔21上端内壁上设置有打开槽19，下端内壁上设置有关闭槽24，下端外壁上设置有凡尔弹爪23，井下滑套35上设置多个喷射孔22，当滑套处于关闭状态时，滑套凡尔21封闭喷射孔22。

所述井下滑套35内壁上设置有与凡尔弹爪23配合的第一卡槽17和第二卡槽18，当滑套处于关闭状态时，凡尔弹爪23锁定在第一卡槽17中，当滑套处于打开状态时，凡尔弹爪23锁定在第二卡槽18中。

所述井下滑套35内壁上设置有两组密封圈20，两组密封圈20分别位于喷射孔22上下两侧，当滑套处于关闭状态时，滑套凡尔21通过两组密封圈20封闭喷射孔22。

所述井下滑套开关工具15包括电机定子26、电机转子27、外壳28、推块29和开关弹爪16，电机转子27设置在电机定子26中，电机定子26与外壳28固定连接，开关弹爪16设置在外壳28中，电机转子27固定连接推块29带动推块29运动，推块29与开关弹爪16配合控制开关弹爪16的伸缩，当滑套处于关闭状态时，开关弹爪16锁定在关闭槽24中，当滑套处于打开状态时，开关弹爪16锁定在打开槽19中。

所述开关弹爪16设置在支撑梁34上，开关弹爪16内设置有弹簧槽31，弹簧槽31内设置有弹簧30，弹簧30一端与开关弹爪16连接，另一端连接有压片32，压片32固定在外壳28内。

所述地面穿电缆连续油管设备7包括连续油管滚筒8和移动车，油管缠绕设置在连续油管滚筒8上，连续油管滚筒8和地面数据采集及控制系统10设置在移动车上。

本实施例中地面数据采集及控制系统10采用现有技术，在此不做说明。

一种用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套的控制方法，包括：

a、在地面把井下工具管串连接至连续油管，用地面穿电缆连续油管设备沿井口送至井下需要开关的井下滑套，在入井过程中，井下工具管串实时采集井下压力、温度、位置及管柱所受拉压力数据，并上传至地面数据采集及控制系统，在地面实时监测井下情况；

b、当井下工具管串下入到指定位置后，需要打开井下滑套时，首先通过地面数据采集及控制系统向井下工具管串中的井下滑套开关工具发送工具开启命令，井下滑套开关工具接收到命令后开启，与井下滑套的滑套凡尔锁定，然后下放连续油管带动滑套凡尔向下运动，开启井下滑套后，井下滑套开关工具关闭；

c、需要关闭井下滑套时，通过地面数据采集及控制系统向井下工具管串中的井下滑套开关工具发送工具关闭命令，井下滑套开关工具接收到命令后开启，与井下滑套的滑套凡尔锁定，然后上提连续油管，关闭井下滑套，井下滑套开关工具关闭；

d、井下滑套开关工具关闭后，与井下滑套解锁，上提取出连续油管和井下工具管串，或继续进行下一步作业。

所述b中，井下滑套开关工具接收到命令后，将井下滑套开关工具的开关弹爪伸出锁定在滑套凡尔上端的打开槽中，下放连续油管，滑套凡尔的凡尔弹爪从滑套内壁上的第一卡槽弹出，滑套凡尔向下运动，当滑套凡尔的凡尔弹爪锁定在滑套内壁上的第二卡槽中时，井下滑套打开。

所述c中，井下滑套开关工具接收到命令后，将井下滑套开关工具的开关弹爪伸出锁定在滑套凡尔上端的关闭槽24中，上提连续油管，滑套凡尔的凡尔弹爪从滑套内壁上的第二卡槽弹出，滑套凡尔向上运动，当滑套凡尔的凡尔弹爪锁定在滑套内壁上的第一卡槽中时，井下滑套关闭。

本发明是一个能够在地面实时监控井下工作状态的井下滑套开关工具系统。分为地面监控和井下执行两部分。地面监控部分由穿电缆连续油管设备及配套数据采集及控制系统组成；井下部分为执行部分，由井下滑套开关工具和井下参数采集工具串组成。为了满足目前水平井分段压裂酸化工艺的需求，通常情况下，在一口井的完井管柱（这里的完井管柱主要指套管完井管柱）上会同时连接多个可开关滑套，随完井管柱一起下入井内，下入时每个滑套均处于关闭状态。因为每个滑套的结构完全一致，所以从理论上讲，可下入的滑套数量不受限制。

当需要开关某一个滑套时，首先把井下滑套开关工具和井下参数采集工具串用连续油管送到井下，下入过程中，通过磁性接箍定位器判断需要开关操作的井下滑套的位置及其与井下滑套开关工具的相对位置，并根据监测结果随时调整井下滑套开关工具的位置，确保井下滑套开关工具上弹爪与井下滑套上开关槽面的位置基本匹配；完成定位后，启动滑套开关工具，控制开关工具上的弹爪伸出，与滑套上的相应的开关槽面配合锁定；之后上提/下放连续油管，完成井下滑套的关闭/打开操作；完成开/关滑套作业后，控制井下滑套开关工具上的弹爪收回，上提回收连续油管或者进行下一步操作。

要顺利实现这一开关滑套功能，需要几项关键技术及其井下工具间相互配合：

井下温度压力测量短节能够监测井下工具处的压力、温度，通过温度变化可以监测套管或滑套的泄露情况，也可被用来修正由于温度因素引起的井下压力及负载变化；通过井下压力变化也可以监测井筒内流体性质的变化，为井下作业安全提供参考。

套管接箍定位器采用磁定位原理。在进行套管校深时，要求连续油管以一个恒定速度下放，其不仅能够通过监测套管接箍位置来校正深度，同时也可以根据测量曲线的变化判断滑套的开关情况。

井下拉压力测量短节用来监测井下滑套开关工具处所受轴向负载,该值用于确认开关工具是否正确连接滑套以及监测开关过程是否顺利完成。

井下滑套开关工具采用直线电机驱动弹爪伸缩方式。当需要启动滑套开关工具时，在地面采用控制设备通过电缆向工具发送开启控制命令，井下滑套开关工具收到控制命令后，控制直线电机转子向前运动，同时电机转子带动推块向前运动，当推块与弹爪接触后，则推动弹爪向外伸出，实现滑套开关工具的打开；当需要关闭滑套开关工具时，在地面采用控制设备通过电缆向工具发送关闭控制命令，井下滑套开关工具收到控制命令后，控制直线电机转子向后运动，同时电机转子带动推块向后运动，当推块与弹爪分离后，则在弹簧的弹性作用下，弹爪向内收回，实现滑套开关工具的关闭。

实施例2

一种用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套方法，包括地面穿电缆连续油管设备7、地面数据采集及控制系统10、井下滑套开关工具15、井下拉压力测量短节14、套管接箍定位器13、井下温度压力测量短节12和井下滑套。

井下滑套开关工具15、井下拉压力测量短节14、套管接箍定位器13、井下温度压力测量短节12和连续油管通过螺纹依次连接，所述井下滑套与套管通过螺纹连接，随套管下入到指定位置，所述地面穿电缆连续油管设备7和地面数据采集及控制系统10通过电气连接，通过电缆可以实时获得井下的测量信息，也可以通过电缆向所述井下滑套开关工具15发送控制指令。

通过所述地面数据采集及控制系统10实时接收所述井下拉压力测量短节14测量的井下拉压力数据来判断所述井下滑套的开关操作是否顺利，所述井下滑套开关是否到位；通过所述地面数据采集及控制系统10实时接收所述套管接箍定位器13信号来判断所述井下滑套开关工具15所在井下位置及其与所述井下滑套的相对位置，通过所述地面数据采集及控制系统10实时接收所述井下温度压力测量短节12测量的井下压力、温度信号来判断所述井下滑套是否顺利完成开关操作以及井下压力是否存在异常变化；当完成所述井下滑套开关工具15定位，需要打开所述井下滑套时，通过所述地面数据采集及控制系统10向所述井下滑套开关工具15发送控制打开指令，所述井下滑套开关工具15按照控制打开指令开启，并通过弹爪锁定所述井下滑套，然后下放连续油管打开所述井下滑套，然后通过所述地面数据采集及控制系统10向所述井下滑套开关工具15发送控制关闭指令，所述井下滑套开关工具15按照控制关闭指令关闭，所述弹爪收回，所述井下滑套开关工具15与所述井下滑套分离，完成所述井下滑套打开作业；当完成所述井下滑套开关工具15定位，需要关闭所述井下滑套时，通过所述地面数据采集及控制系统10向所述井下滑套开关工具15发送控制打开指令，所述井下滑套开关工具15按照控制关闭指令开启，并通过弹爪锁定所述井下滑套，然后上提连续油管关闭所述井下滑套，然后通过所述地面数据采集及控制系统10向所述井下滑套开关工具15发送控制关闭指令，所述井下滑套开关工具15按照控制关闭指令关闭，所述弹爪收回，所述井下滑套开关工具15与所述井下滑套分离，完成所述井下滑套关闭作业。

井下温度压力测量短节12、套管接箍定位器13、井下拉压力测量短节14、井下滑套开关工具15依次连接到连续油管上送入井下，连续油管下端与井下温度压力测量短节12之间、井下温度压力测量短节12与套管接箍定位器13之间、套管接箍定位器13与井下拉压力测量短节14之间、井下拉压力测量短节14与井下滑套开关工具15之间均使用测井电缆头进行机械和电气连接机械连接。

井下滑套随套管一起送入到井下指定位置。井下滑套通过转换接头25与下一井下滑套连接。

地面数据采集及控制系统10通过地面穿电缆连续油管设备7提供的电气接口与地面穿电缆连续油管设备7中的电缆连接。

井下滑套开关工具15由直线电机、推块、弹爪、弹簧、外壳、压片和螺丝组成。直线电机定子上端与井下拉压力测量短节14通过螺纹连接，直线电机定子下端与外壳通过螺纹连接，直线电机转子下端通过螺纹与推块连接；弹爪通过外壳上的支撑梁固定在外壳上，弹簧安装在弹爪上的弹簧槽内，再把压片通过两端的螺丝固定在外壳上，和弹簧一起配合，限制弹爪的径向运动距离。

实施例3

下面结合附图对本发明用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套方法进行详细的说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

一种用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套方法，在地面把井下工具管串9连接至连续油管3，用地面穿电缆连续油管设备7沿井口1送至井下需要开关的井下滑套I 4或井下滑套II 5，… , 或井下滑套n 6位置，在入井过程中，井下工具管串9实时采集井下压力、温度、位置及管柱所受拉压力数据，并上传至地面数据采集及控制系统10，在地面实时监测井下情况；当井下工具管串9下入到指定位置后，如果要打开井下滑套I 4或井下滑套II 5，… , 或井下滑套n 6，首先通过地面数据采集及控制系统10向井下工具管串9中的井下滑套开关工具15发送井下滑套开启命令，井下滑套开关工具15接收到命令后开启，与井下滑套I 4或井下滑套II 5，… , 或井下滑套n 6锁定，然后下放连续油管3，开启井下滑套井下滑套I 4或井下滑套II 5，… , 或井下滑套n 6，完成操作后，地面数据采集及控制系统10向井下工具管串9中的井下滑套开关工具15发送工具关闭命令，井下滑套开关工具接收到命令后关闭，与井下滑套I 4或井下滑套II 5，… , 或井下滑套n 6解锁，上提取出连续油管3或继续进行下一步作业。

如果要关闭井下滑套I 4或井下滑套II 5，… , 或井下滑套n 6，首先通过地面数据采集及控制系统10向井下工具管串9中的井下滑套开关工具发送井下滑套开启命令，井下滑套开关工具接收到命令后开启，与井下滑套I 4或井下滑套II 5，… , 或井下滑套n 6锁定，然后上提连续油管3，关闭井下滑套井下滑套I 4或井下滑套II 5，… , 或井下滑套n6，完成操作后，地面数据采集及控制系统10向井下工具管串9中的井下滑套开关工具发送工具关闭命令，井下滑套开关工具接收到命令后关闭，与井下滑套I 4或井下滑套II 5，…, 或井下滑套n 6解锁，上提取出连续油管3或继续进行下一步作业，如图1所示。

如图2是本发明所述的用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套方法的井下工具管串示意图。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

井下工具管串包括井下温度压力测量短节12、套管接箍定位器13、井下拉压力测量短节14、井下滑套开关工具15。所述四部分在地面依次连接至连续油管1上，调试完成后送入井下，此时井下滑套处于关闭状态，滑套凡尔21通过两组密封圈20封隔井下滑套35上的喷射孔22。井下拉压力测量短节14用来测量连续油管3在井下受到的拉压力，并把数据通过电缆11实时传输至地面，根据这一数据可以判断井下滑套的开关操作是否顺利、井下是否遇阻；套管接箍定位器13用来确定井下工具管串的下入深度，并判断井下滑套开关工具15所在井下位置及其与井下滑套的相对位置，确保开关井下滑套时，井下滑套开关工具15和井下滑套成功锁定，在完成开关滑套操作后，还可以通过套管接箍定位器4确认滑套是否开关到位。

如图7所示；井下温度压力测量短节12用来测量井下压力、温度信号，并把数据通过电缆11实时传输至地面，利用有无地层流体从喷射孔22流入井筒时，喷射孔22附近井筒局部温度存在差异的特点，根据这一数据可判断井下滑套是否顺利完成开关操作以及井下压力是否存在异常变化；井下滑套开关工具15是实现井下滑套开关的执行机构，当需要关闭井下滑套时，井下滑套开关工具15接收到地面发送的打开控制指令，开关弹爪16伸出，与井下滑套上的关闭槽24锁定，上提连续油管，凡尔弹爪23从第二卡槽18弹出，滑套凡尔21上移，直至凡尔弹爪23进入第一卡槽17锁定，完成井下滑套关闭操作；当需要打开井下滑套时，井下滑套开关工具15接收到地面发送的打开控制指令，开关弹爪16伸出，与井下滑套上的打开槽19锁定，下放连续油管，凡尔弹爪23从第一卡槽17弹出，滑套凡尔21下移，直至凡尔弹爪23进入第二卡槽18锁定，完成井下滑套打开操作。

如图2所示，井下温度压力测量短节12、套管接箍定位器13、井下拉压力测量短节14、井下滑套开关工具15与连续油管3之间均采用电连接器进行机械连接和电气连接。

安装两组密封圈20，同时确保当井下滑套处于关闭状态时，两组密封圈20分别位于喷射孔22上下两侧。井下滑套35上设置多个喷射孔22，井下滑套35没有设置剪钉。

如图3—6是本发明所述的用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套方法的井下滑套开关工具结构示意图。当接收到地面发送的打开控制指令，井下滑套开关工具执行打开动作，电机转子27向下运动，带动推块29向下运动，当推块29与开关弹爪16接触后，开始推动开关弹爪16向外运动，此时弹簧30处于压缩状态，但由于推块29的阻挡，弹簧30无法推动开关弹爪16回缩，从而实现井下滑套开关工具打开动作；当接收到地面发送的关闭控制指令，井下滑套开关工具执行关闭动作，电机转子27向上运动，带动推块29向上运动，当推块29与开关弹爪16分离后，因为此时弹簧30处于压缩状态，且没有推块29的阻挡，弹簧29推动开关弹爪16回缩，从而实现井下滑套开关工具关闭动作；

如图6所示，把开关弹爪16安装在支撑梁34上，然后把弹簧30装在开关弹爪16上的弹簧槽31内，再把压片32用螺丝33固定在外壳28上，此时弹簧30处于微压缩状态。

如图7所示，是套管接箍定位器通过井下滑套时所产生的曲线变化。图中横坐标代表滑套的位置，上面一条曲线表示井下滑套处于关闭状态，下面一条曲线表示井下滑套处于打开状态。上、下两条曲线相对于横坐标位置的变化体现了滑套凡尔在滑套处于打开和关闭状态时所处位置不同。

Claims (10)

1.一种用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套，其特征在于：包括地面穿电缆连续油管设备（7）、地面数据采集及控制系统（10）、井下工具管串（9）和井下滑套；所述地面穿电缆连续油管设备（7）和地面数据采集及控制系统（10）通过电气连接，地面数据采集及控制系统（10）用于获得井下的测量信息和发送控制指令，井下滑套与套管固定连接且随套管下入到指定位置，井下工具管串（9）通过连续油管与地面穿电缆连续油管设备（7）连接且与待开关的井下滑套配合；井下工具管串（9）包括从下至上与连续油管固定连接的井下滑套开关工具（15）、井下拉压力测量短节（14）、套管接箍定位器（13）和井下温度压力测量短节（12），井下拉压力测量短节（14）用于测量井下拉压力数据并发送到地面数据采集及控制系统（10），套管接箍定位器（13）用于定位井下工具管串（9）的下入深度并将定位信号发送到地面数据采集及控制系统（10），井下温度压力测量短节（12）用于测量井下压力、温度信号并发送到地面数据采集及控制系统（10），井下滑套开关工具（15）用于根据地面数据采集及控制系统（10）发送的控制指令控制井下滑套开关。

2.根据权利要求1所述的用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套，其特征在于：所述井下滑套内设置有滑套凡尔（21），滑套凡尔（21）上端内壁上设置有打开槽（19），下端内壁上设置有关闭槽（24），下端外壁上设置有凡尔弹爪（23），井下滑套上设置多个喷射孔（22），当滑套处于关闭状态时，滑套凡尔（21）封闭喷射孔（22）。

3.根据权利要求2所述的用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套，其特征在于：所述井下滑套内壁上设置有与凡尔弹爪（23）配合的第一卡槽（17）和第二卡槽（18），当滑套处于关闭状态时，凡尔弹爪（23）锁定在第一卡槽（17）中，当滑套处于打开状态时，凡尔弹爪（23）锁定在第二卡槽（18）中。

4.根据权利要求3所述的用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套，其特征在于：所述井下滑套内壁上设置有两组密封圈（20），两组密封圈（20）分别位于喷射孔（22）上下两侧，当滑套处于关闭状态时，滑套凡尔（21）通过两组密封圈（20）封闭喷射孔（22）。

5.根据权利要求4所述的用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套，其特征在于：所述井下滑套开关工具（15）包括电机定子（26）、电机转子（27）、外壳（28）、推块（29）和开关弹爪（16），电机转子（27）设置在电机定子（26）中，电机定子（26）与外壳（28）固定连接，开关弹爪（16）设置在外壳（28）中，电机转子（27）固定连接推块（29）带动推块（29）运动，推块（29）与开关弹爪（16）配合控制开关弹爪（16）的伸缩，当滑套处于关闭状态时，开关弹爪（16）锁定在关闭槽（24）中，当滑套处于打开状态时，开关弹爪（16）锁定在打开槽（19）中。

6.根据权利要求5所述的用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套，其特征在于：所述开关弹爪（16）设置在支撑梁上，开关弹爪（16）内设置有弹簧槽（31），弹簧槽（31）内设置有弹簧，弹簧一端与开关弹爪（16）连接，另一端连接有压片（32），压片（32）固定在外壳内。

7.根据权利要求6所述的用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套，其特征在于：所述地面穿电缆连续油管设备（7）包括连续油管滚筒（8）和移动车，连续油管缠绕设置在续油管滚筒（8）上，续油管滚筒（8）和地面数据采集及控制系统（10）设置在移动车上。

8.一种用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套的控制方法，其特征在于，包括：

a、在地面把井下工具管串连接至连续油管，用地面穿电缆连续油管设备沿井口送至井下需要开关的井下滑套，在入井过程中，井下工具管串实时采集井下压力、温度、位置及管柱所受拉压力数据，并上传至地面数据采集及控制系统，在地面实时监测井下情况；

b、当井下工具管串下入到指定位置后，需要打开井下滑套时，首先通过地面数据采集及控制系统向井下工具管串中的井下滑套开关工具发送工具开启命令，井下滑套开关工具接收到命令后开启，与井下滑套的滑套凡尔锁定，然后下放连续油管带动滑套凡尔向下运动，开启井下滑套后，井下滑套开关工具关闭；

c、需要关闭井下滑套时，通过地面数据采集及控制系统向井下工具管串中的井下滑套开关工具发送工具关闭命令，井下滑套开关工具接收到命令后开启，与井下滑套的滑套凡尔锁定，然后上提连续油管，关闭井下滑套，井下滑套开关工具关闭；

d、井下滑套开关工具关闭后，与井下滑套解锁，上提取出连续油管和井下工具管串，或继续进行下一步作业。

9.根据权利要求8所述的用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套的控制方法，其特征在于：所述b中，井下滑套开关工具接收到命令后，将井下滑套开关工具的开关弹爪伸出锁定在滑套凡尔上端的打开槽中，下放连续油管，滑套凡尔的凡尔弹爪从滑套内壁上的第一卡槽弹出，滑套凡尔向下运动，当滑套凡尔的凡尔弹爪锁定在滑套内壁上的第二卡槽中时，井下滑套打开。

10.根据权利要求9所述的用于分段压裂酸化改造的连续油管开关滑套的控制方法，其特征在于：所述c中，井下滑套开关工具接收到命令后，将井下滑套开关工具的开关弹爪伸出锁定在滑套凡尔上端的关闭槽中，上提连续油管，滑套凡尔的凡尔弹爪从滑套内壁上的第二卡槽弹出，滑套凡尔向上运动，当滑套凡尔的凡尔弹爪锁定在滑套内壁上的第一卡槽中时，井下滑套关闭。