CN108005629A - 一种电控液力驱动的井下压裂滑套 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滑套，更具体的说是一种电控液力驱动的井下压裂滑套，包括上接头体、滑套阀芯、滑套阀体、先导阀、先导阀驱动机构、过渡连接体、电控系统腔体、下接头体、无线通信系统、电池组、驱动安装套和电控安装套，所述滑套阀芯滑动连接在上接头体与滑套阀体之间，所述先导阀驱动机构控制先导阀左右滑动，所述先导阀左右滑动调节滑套阀芯左右两端的压力，所述滑套阀芯左右滑动控制上接头体内外两端连通或封闭，所述先导阀驱动机构、无线通信系统和电池组均固定连接在驱动安装套内；本发发明解决了现有分层压裂技术中井下系统复杂、封堵效果不理想、滑套不可重复开关或任意层段开关，以及压裂效率低、施工压力大等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种滑套，更具体的说是一种电控液力驱动的井下压裂滑套。
背景技术
随着我国中、高渗透性油气田产量逐渐减少，低渗透油田的高效开发显得尤为重要。压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施，也是超低、低渗透油层改造和中、高渗透油层解堵的最有效手段之一。各油藏均面临油水井层多、跨距大、物性差异大的问题，随着地层压力的下降，油田层间矛盾越来越制约油藏纵向层间动用平衡，油井高渗透层动用程度大，出水多，低渗透层动用程度低甚至未动用。注水井高渗透层吸水指数高，强吸水，造成对应油井高渗层水窜，低渗层吸水性差，注水不见效。为了提高采收率，最大限度挖掘各油层潜能，针对油层的压裂改造意义重大。
现有分层压裂工艺主要有投球分层压裂工艺试验、填砂分层压裂工艺试验和双封隔器拖动分层压裂等。但这些工艺都有其自身的局限性，投球分层压裂工艺中，裂缝的起裂情况并不十分清楚，所以封堵率并不理想；填砂分层压裂工艺作业时间长，在上层压裂改造完成后，还需要压井进行冲砂作业，冲砂作业液体对上下油层伤害相对较严重，直接影响油井单井产量，并且如果两层层间距相对较小，下层则很难进行封堵；双封隔器拖动分层压裂虽然施工方便、速度快，但压完一层需放喷反洗，活动管柱，封隔器胶桶易损坏，压下一层时封隔器封隔效果难以确认。
目前分层压裂主要采用单孔滑套，为了增加分压层数，通常采用缩小滑套级差、增大或减小最小密封球尺寸等方法，增加了施工压力，限制了滑套内径的进一步缩小。多孔滑套的出现虽然解决了上述问题，但同一层段滑套开关不可反复开关，不可任意层段开关，且限制了全井管柱的其他技术方法或设备的应用空间。
发明内容
本发明为了解决现有分层压裂技术中井下系统复杂、封堵效果不理想、滑套不可重复开关或任意层段开关，以及压裂效率低、施工压力大等问题，提供一种电控液力驱动的井下压裂滑套。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种电控液力驱动的井下压裂滑套，包括上接头体、滑套阀芯、滑套阀体、先导阀、先导阀驱动机构、过渡连接体、电控系统腔体、下接头体、无线通信系统、电池组、驱动安装套和电控安装套，所述上接头体、驱动安装套、过渡连接体、电控安装套和下接头体依次固定连接，所述滑套阀芯滑动连接在上接头体与滑套阀体之间，所述先导阀驱动机构控制先导阀左右滑动，所述先导阀左右滑动调节滑套阀芯左右两端的压力，所述滑套阀芯左右滑动控制上接头体内外两端连通或封闭，所述先导阀驱动机构、无线通信系统和电池组均固定连接在驱动安装套内，所述电控安装套上设置有电控系统腔体，所述先导阀驱动机构、无线通信系统和电池组均与电控系统腔体中设置的电路板通过导线连接。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种电控液力驱动的井下压裂滑套，所述上接头体的侧壁上设置有接头油孔，所述滑套阀芯的侧壁上设置有阀芯油孔，所述滑套阀体的侧壁上设置有阀体油孔，所述接头油孔、阀芯油孔和阀体油孔连通。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种电控液力驱动的井下压裂滑套，所述上接头体和滑套阀体之间形成阀芯油道Ⅰ和阀芯油道Ⅱ，所述阀芯油道Ⅰ位于滑套阀芯的左端，所述阀芯油道Ⅱ位于滑套阀芯的右端，所述滑套阀体上设置有过渡油道，所述过渡油道的左端与阀芯油道Ⅰ连通。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种电控液力驱动的井下压裂滑套，所述驱动安装套内固定连接有先导阀缸，所述先导阀滑动连接在先导阀缸内，所述先导阀缸的右端固定连接有密封缸盖，所述先导阀缸内形成先导油腔Ⅰ和先导油腔Ⅱ，所述先导油腔Ⅰ位于先导阀的左端，所述先导油腔Ⅱ位于先导阀的右端，所述先导油腔Ⅰ与过渡油道通过管路连通，所述先导油腔Ⅱ与阀芯油道Ⅱ通过管路连通。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种电控液力驱动的井下压裂滑套，所述过渡油道的截面面积小于先导油腔Ⅰ的截面面积，所述阀芯油道Ⅱ的截面面积小于先导油腔Ⅱ的截面面积。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种电控液力驱动的井下压裂滑套，所述先导阀与先导阀缸之间设置有密封圈。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种电控液力驱动的井下压裂滑套，所述上接头体与滑套阀芯之间设置有密封圈，所述滑套阀芯与滑套阀体之间设置有密封圈。
本发明一种电控液力驱动的井下压裂滑套的有益效果为：
1、本发明采用无线通信或压力波形式实现滑套开关控制信号传输，电控二级液压驱动；全井管柱全通径，实现无限级分层压裂；可实现任意层段滑套开关，解决了传统工艺只能先压下层后压上层的工艺限制，同时滑套可多次开关，满足了重点层段重复压裂的工艺需求；
2、本发明采用电控液压二级驱动，电动驱动机构控制先导活塞往复运动实现滑套开关液压回路通断切换，通过先导阀与滑套阀芯液压回路间压差实现增力驱动。液压系统采用自带液压油，开关过程不与设备外介质连通，有效防止滑套开关过程中的砂卡和堵塞；
3、本发明滑套开关控制信号传输采用基于无线射频技术的电子标签控制或压力波控制方式，井下滑套采用内置电池组供电，无需地面预置电缆供电及通信，仅需井口投放携带控制指令的电子标签或采用管柱内打压方式实现控制指令传输，减小施工作业强度，增加油井压裂方法的选择性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的局部放大示意图。
图中：上接头体1；接头油孔1-1；滑套阀芯2；阀芯油孔2-1；滑套阀体3；阀芯油道I3-1；阀芯油道II 3-2；过渡油道3-3；阀体油孔3-4；先导阀4；先导阀驱动机构5；过渡连接体6；电控系统腔体7；下接头体8；无线通信系统9；电池组10；驱动安装套11；电控安装套12；先导阀缸13；先导油腔Ⅰ13-1；先导油腔Ⅱ13-2。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式一：
下面结合图1和2说明本实施方式，一种电控液力驱动的井下压裂滑套，包括上接头体1、滑套阀芯2、滑套阀体3、先导阀4、先导阀驱动机构5、过渡连接体6、电控系统腔体7、下接头体8、无线通信系统9、电池组10、驱动安装套11和电控安装套12，所述上接头体1、驱动安装套11、过渡连接体6、电控安装套12和下接头体8依次固定连接，所述滑套阀芯2滑动连接在上接头体1与滑套阀体3之间，所述先导阀驱动机构5控制先导阀4左右滑动，所述先导阀4左右滑动调节滑套阀芯2左右两端的压力，所述滑套阀芯2左右滑动控制上接头体1内外两端连通或封闭，所述先导阀驱动机构5、无线通信系统9和电池组10均固定连接在驱动安装套11内，所述电控安装套12上设置有电控系统腔体7，所述先导阀驱动机构5、无线通信系统9和电池组10均与电控系统腔体7中设置的电路板通过导线连接；使用时，井下压裂滑套通过上接头体1、下接头体8螺纹与井下管柱连接，所述电池组10用于为先导阀驱动机构5、无线通信系统9以及电路板供电，所述电控系统腔体7中设置的电路板上集成有电控系统，电控系统用于与无线通信系统9进行通信以及控制先导阀驱动机构5工作；先导阀驱动机构5的伸缩控制以及无线通信系统9的通信技术均为现有公知技术手段，本说明书中不多加阐述；通过井口投放电子标签或压力波的方式实现地面对井下压裂滑套控制指令的传输，井下压裂滑套通过无线通信系统9实现信号接收及解码，并由电控系统控制先导阀驱动机构5伸缩调节先导阀4左右滑动；所述先导阀4左右滑动时，先导阀4左右两端产生压力差，同时此压力差连通至滑套阀芯2的左右两端，从而控制滑套阀芯2左右滑动，滑套阀芯2左右滑动时，阀芯油孔2-1的位置变化，当接头油孔1-1、阀芯油孔2-1和阀体油孔3-4重合时，接头油孔1-1、阀芯油孔2-1和阀体油孔3-4连通，滑套阀体3的内部与上接头体1外部连通；当阀芯油孔2-1与接头油孔1-1错位至接头油孔1-1、阀芯油孔2-1和阀体油孔3-4之间闭合时，滑套阀体3的内部与上接头体1外部隔离；
滑套开关采用二级液压驱动方式，先导阀驱动机构5的电机驱动先导阀4直线运动，通过液压回路使滑套阀芯2两侧产生压差，从而实现往复开关动作，滑套开关所需液压源为滑套内自带液压系统，开关过程无外界介质介入，避免砂卡、堵塞现象发生。
具体实施方式二：
下面结合图1和2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述上接头体1的侧壁上设置有接头油孔1-1，所述滑套阀芯2的侧壁上设置有阀芯油孔2-1，所述滑套阀体3的侧壁上设置有阀体油孔3-4，所述接头油孔1-1、阀芯油孔2-1和阀体油孔3-4连通，通过滑套阀芯2左右滑动改变阀芯油孔2-1的位置，从而控制接头油孔1-1、阀芯油孔2-1和阀体油孔3-4之间是否连通。
具体实施方式三：
下面结合图1和2说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述上接头体1和滑套阀体3之间形成阀芯油道Ⅰ3-1和阀芯油道Ⅱ3-2，所述阀芯油道Ⅰ3-1位于滑套阀芯2的左端，所述阀芯油道Ⅱ3-2位于滑套阀芯2的右端，所述滑套阀体3上设置有过渡油道3-3，所述过渡油道3-3的左端与阀芯油道Ⅰ3-1连通。
具体实施方式四：
下面结合图1和2说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述驱动安装套11内固定连接有先导阀缸13，所述先导阀4滑动连接在先导阀缸13内，所述先导阀缸13的右端固定连接有密封缸盖，所述先导阀缸13内形成先导油腔Ⅰ13-1和先导油腔Ⅱ13-2，所述先导油腔Ⅰ13-1位于先导阀4的左端，所述先导油腔Ⅱ13-2位于先导阀4的右端，所述先导油腔Ⅰ13-1与过渡油道3-3通过管路连通，所述先导油腔Ⅱ13-2与阀芯油道Ⅱ3-2通过管路连通；所述先导油腔Ⅰ13-1、先导油腔Ⅱ13-2、阀芯油道Ⅰ3-1、阀芯油道Ⅱ3-2和过渡油道3-3内填充有液压油液，滑套阀芯2的滑动过程无外界介质进入，避免砂卡、堵塞现象发生。
具体实施方式五：
下面结合图1和2说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述过渡油道3-3的截面面积小于先导油腔Ⅰ13-1的截面面积，所述阀芯油道Ⅱ3-2的截面面积小于先导油腔Ⅱ13-2的截面面积，在相同压力下，先导油腔Ⅰ13-1和先导油腔Ⅱ13-2内产生较大的压强，从而实现二级液压驱动，增大液压动力。
具体实施方式六：
下面结合图1和2说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述先导阀4与先导阀缸13之间设置有密封圈。
具体实施方式七：
下面结合图1和2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述上接头体1与滑套阀芯2之间设置有密封圈，所述滑套阀芯2与滑套阀体3之间设置有密封圈。
本发明的一种电控液力驱动的井下压裂滑套，其工作原理为：使用时，井下压裂滑套通过上接头体1、下接头体8螺纹与井下管柱连接，所述电池组10用于为先导阀驱动机构5、无线通信系统9以及电路板供电，所述电控系统腔体7中设置的电路板上集成有电控系统，电控系统用于与无线通信系统9进行通信以及控制先导阀驱动机构5工作；先导阀驱动机构5的伸缩控制以及无线通信系统9的通信技术均为现有公知技术手段，本说明书中不多加阐述；通过井口投放电子标签或压力波的方式实现地面对井下压裂滑套控制指令的传输，井下压裂滑套通过无线通信系统9实现信号接收及解码，并由电控系统控制先导阀驱动机构5伸缩调节先导阀4左右滑动；所述先导阀4左右滑动时，先导阀4左右两端产生压力差，同时此压力差连通至滑套阀芯2的左右两端，从而控制滑套阀芯2左右滑动，滑套阀芯2左右滑动时，阀芯油孔2-1的位置变化，当接头油孔1-1、阀芯油孔2-1和阀体油孔3-4重合时，接头油孔1-1、阀芯油孔2-1和阀体油孔3-4连通，滑套阀体3的内部与上接头体1外部连通；当阀芯油孔2-1与接头油孔1-1错位至接头油孔1-1、阀芯油孔2-1和阀体油孔3-4之间闭合时，滑套阀体3的内部与上接头体1外部隔离；
滑套开关采用二级液压驱动方式，先导阀驱动机构5的电机驱动先导阀4直线运动，通过液压回路使滑套阀芯2两侧产生压差，从而实现往复开关动作，滑套开关所需液压源为滑套内自带液压系统，开关过程无外界介质介入，避免砂卡、堵塞现象发生。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种电控液力驱动的井下压裂滑套，包括上接头体(1)、滑套阀芯(2)、滑套阀体(3)、先导阀(4)、先导阀驱动机构(5)、过渡连接体(6)、电控系统腔体(7)、下接头体(8)、无线通信系统(9)、电池组(10)、驱动安装套(11)和电控安装套(12)，其特征在于：所述上接头体(1)、驱动安装套(11)、过渡连接体(6)、电控安装套(12)和下接头体(8)依次固定连接，所述滑套阀芯(2)滑动连接在上接头体(1)与滑套阀体(3)之间，所述先导阀驱动机构(5)控制先导阀(4)左右滑动，所述先导阀(4)左右滑动调节滑套阀芯(2)左右两端的压力，所述滑套阀芯(2)左右滑动控制上接头体(1)内外两端连通或封闭，所述先导阀驱动机构(5)、无线通信系统(9)和电池组(10)均固定连接在驱动安装套(11)内，所述电控安装套(12)上设置有电控系统腔体(7)，所述先导阀驱动机构(5)、无线通信系统(9)和电池组(10)均与电控系统腔体(7)中设置的电路板通过导线连接。
2.根据权利要求1所述的一种电控液力驱动的井下压裂滑套，其特征在于：所述上接头体(1)的侧壁上设置有接头油孔(1-1)，所述滑套阀芯(2)的侧壁上设置有阀芯油孔(2-1)，所述滑套阀体(3)的侧壁上设置有阀体油孔(3-4)，所述接头油孔(1-1)、阀芯油孔(2-1)和阀体油孔(3-4)连通。
3.根据权利要求2所述的一种电控液力驱动的井下压裂滑套，其特征在于：所述上接头体(1)和滑套阀体(3)之间形成阀芯油道Ⅰ(3-1)和阀芯油道Ⅱ(3-2)，所述阀芯油道Ⅰ(3-1)位于滑套阀芯(2)的左端，所述阀芯油道Ⅱ(3-2)位于滑套阀芯(2)的右端，所述滑套阀体(3)上设置有过渡油道(3-3)，所述过渡油道(3-3)的左端与阀芯油道Ⅰ(3-1)连通。
4.根据权利要求3所述的一种电控液力驱动的井下压裂滑套，其特征在于：所述驱动安装套(11)内固定连接有先导阀缸(13)，所述先导阀(4)滑动连接在先导阀缸(13)内，所述先导阀缸(13)的右端固定连接有密封缸盖，所述先导阀缸(13)内形成先导油腔Ⅰ(13-1)和先导油腔Ⅱ(13-2)，所述先导油腔Ⅰ(13-1)位于先导阀(4)的左端，所述先导油腔Ⅱ(13-2)位于先导阀(4)的右端，所述先导油腔Ⅰ(13-1)与过渡油道(3-3)通过管路连通，所述先导油腔Ⅱ(13-2)与阀芯油道Ⅱ(3-2)通过管路连通。
5.根据权利要求4所述的一种电控液力驱动的井下压裂滑套，其特征在于：所述过渡油道(3-3)的截面面积小于先导油腔Ⅰ(13-1)的截面面积，所述阀芯油道Ⅱ(3-2)的截面面积小于先导油腔Ⅱ(13-2)的截面面积。
6.根据权利要求4所述的一种电控液力驱动的井下压裂滑套，其特征在于：所述先导阀(4)与先导阀缸(13)之间设置有密封圈。
7.根据权利要求1所述的一种电控液力驱动的井下压裂滑套，其特征在于：所述上接头体(1)与滑套阀芯(2)之间设置有密封圈，所述滑套阀芯(2)与滑套阀体(3)之间设置有密封圈。
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