CN110318723B - 底段智能压裂工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及底段智能压裂工具，包括上接头、心轴、压盖、电池储藏室、控制总成、压力传感器、射孔弹、保护套、下接头，电池储藏室环绕设置在心轴外侧，且电池储藏室的两端分别与压盖、控制总成固定连接，射孔弹环绕设于心轴外侧壁上，心轴、压盖、电池储藏室、控制总成、压力传感器位于上接头与下接头形成的空腔内；上接头与下接头形成的侧壁还设有供射孔弹射出的通孔，保护套固定设于通孔外侧；压力传感器位于心轴外侧壁上，压力传感器将压力信号传输给控制总成，控制总成控制射孔弹点火射孔，电池储藏室内的电池为控制总成、射孔弹供电。本发明在出现滑套打开不可靠时，不需要连续油管车进行干预即可实现射孔压裂。

Description

底段智能压裂工具

技术领域

本发明涉及石油天然气完井压裂工具，尤其涉及底段智能压裂工具。

背景技术

目前广泛应用的储层改造技术有投球滑套分段压裂技术、泵送桥塞射孔压裂联作多级压裂技术、水力喷射分段压裂技术、连续油管底封分段压裂等技术，但是，投球滑套分段压裂技术分段数量有限，井筒通径小不能实现大规模体积压裂改造。泵送桥塞射孔压裂联作多级压裂技术、水力喷射分段压裂技术、连续油管底封分段压裂等技术在超长水平段施工时受到连续油管长度限制或电缆泵送困难等因素的困扰，导致末端层位难以实现射孔，即使能够射孔也只能采用连续油管进行，这样施工费用会大大增加。因此，为了实现非常规油气藏高效低成本开采，国内外成功研发了底段滑套压裂技术。这样可以在下入套管的同时，下入底段滑套并固井，第一段压裂时就不用再下入连续油管或电缆射孔，直接从井口蹩压打开底段滑套进行压裂，节约施工周期和施工费用。但是，由于技术上的缺陷，导致滑套打开不可靠，因此常常需要连续油管车现场待命，防止滑套打不开时采取射孔措施。

因此，基于这些问题，提供一种在出现滑套打开不可靠时，不需要连续油管车进行干预的底段智能压裂工具，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在出现滑套打开不可靠时，不需要连续油管车进行干预的底段智能压裂工具。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

底段智能压裂工具，包括上接头、心轴、压盖、电池储藏室、控制总成、压力传感器、射孔弹、保护套、下接头，所述电池储藏室环绕设置在所述心轴外侧，且所述电池储藏室的两端分别与所述压盖、控制总成固定连接，所述射孔弹为若干个，并环绕设于所述心轴外侧壁上，所述上接头与下接头之间固定连接，且所述心轴、压盖、电池储藏室、控制总成、压力传感器位于所述上接头与下接头形成的空腔内；所述上接头与下接头形成的侧壁还设有供所述射孔弹射出的通孔，所述保护套固定设于所述通孔外侧；

所述压力传感器位于所述心轴外侧壁上，所述压力传感器将压力信号传输给控制总成，所述控制总成控制所述射孔弹点火射孔，所述电池储藏室内的电池为所述控制总成、射孔弹供电，且所述射孔弹点火射孔后在所述心轴及上接头与下接头形成的侧壁上形成通道。

进一步的，所述电池储藏室环绕设有安装电池的安装孔，安装孔之间设有串联电池的环形过线槽，所述电池储藏室沿轴向还贯通设有过线孔，所述电池经串联后两端引线由过线孔引出，并为所述射孔弹及控制总成供电；

进一步的，所述压盖、控制总成与所述电池储藏室的两端通过螺钉固定连接。

进一步的，所述上接头与下接头通过螺纹连接并采用限位螺钉固定。

进一步的，所述心轴内部为轴向贯通结构，安装在所述上接头与下接头内部，并通过所述上接头与下接头内部的台阶限位。

进一步的，所述心轴、上接头、下接头彼此之间设有密封机构，保护压盖、电池储藏室、控制总成、压力传感器、射孔弹不被液体浸泡。

进一步的，所述密封机构为密封圈。

进一步的，所述保护套材质采用可降解材料。

进一步的，所述压盖、电池储藏室均采用绝缘材料制成。

进一步的，所述压盖、电池储藏室、控制总成均为等径同心环形柱状结构。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明的心轴、压盖、电池储藏室、控制总成、压力传感器位于上接头与下接头形成的空腔内，且心轴、上接头、下接头彼此之间设有密封机构，从而保护压盖、电池储藏室、控制总成、压力传感器、射孔弹不被液体浸泡，控制总成在处理压力传感器传来的信号后，控制射孔弹点火射孔，从而对地层进行射孔，射孔弹点火射孔后在心轴及上接头与下接头形成的侧壁上形成通道，压裂液由心轴通过通道进入地层实现压裂施工；

2、本发明的电池储藏室环绕设有若干安装电池的安装孔，并通过环形过线槽将电池电路串联，电池经串联后两端引线由过线孔引出，并为射孔弹及控制总成供电，该电池储藏室能够安装多个电池，避免尚未井下作业时电池电量耗尽；

3、本发明保护套材质采用可降解材料，从而使得在下井过程中保护套被逐渐降解，降低射孔弹在射孔时阻力。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明实施例提供的底段智能压裂工具的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的底段智能压裂工具的电池储藏室端面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的底段智能压裂工具的压盖端面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的底段智能压裂工具的压盖、电池储藏室、控制总成连接后的结构示意图；

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面就结合图1至图4来具体说明本发明。

实施例1

图1为本发明实施例提供的底段智能压裂工具的结构示意图；图2为本发明实施例提供的底段智能压裂工具的电池储藏室端面结构示意图；图3为本发明实施例提供的底段智能压裂工具的压盖端面结构示意图；图4为本发明实施例提供的底段智能压裂工具的压盖、电池储藏室、控制总成连接后的结构示意图；如图1～4所示，本实施例提供的底段智能压裂工具，包括上接头1、心轴2、压盖3、电池储藏室4、控制总成5、压力传感器6、射孔弹7、保护套8、下接头10，所述电池储藏室4环绕设置在所述心轴2外侧，且所述心轴2的两端分别与所述压盖3、控制总成5固定连接，所述射孔弹7为若干个，并环绕设于所述心轴2外侧壁上，所述上接头1与下接头10之间固定连接，且所述心轴2、压盖3、电池储藏室4、控制总成5、压力传感器6位于所述上接头1与下接头10形成的空腔内；所述上接头1与下接头10形成的侧壁还设有供所述射孔弹7射出的通孔12，所述保护套8固定设于所述通孔12外侧；

具体的，在本实施例中，所述电池储藏室4环绕设有安装电池的安装孔4-1，所述安装孔4-1沿所述电池储藏室4轴向方向上贯通，安装孔4-1之间设有串联电池的环形过线槽4-3，所述过线槽4-3位于所述电池储藏室4一端，所述电池储藏室4沿轴向还贯通设有过线孔4-4，所述电池经串联后两端引线由过线孔引出，并为所述射孔弹7及控制总成5供电，且所述射孔弹7点火射孔后在所述心轴2及上接头1与下接头10形成的侧壁上形成通道；

所述压力传感器6位于所述心轴2外侧壁上，所述压力传感器6将压力信号传输给控制总成5，所述控制总成5控制所述射孔弹7接通电源点火射孔，所述电池储藏室4内的电池为所述控制总成5、射孔弹7供电，需要说明的是，控制总成5与压力传感器6、射孔弹7之间通过控制线连接，可考虑在心轴2上开贯通孔13使该控制线穿过，具体如图4所示。

可以考虑，在本实施例中，所述压盖3、控制总成5与所述电池储藏室4的两端通过螺钉3-1、5-1固定连接，如图2所示，电池储藏室4的两端均设有螺纹孔4-2；所述上接头1与下接头10通过螺纹连接并采用限位螺钉9固定，如图1所示，所述心轴2内部为轴向贯通结构，安装在所述上接头1与下接头10内部，并通过所述上接头1与下接头10内部的台阶限位。

并且，所述心轴2、上接头1、下接头10彼此之间设有密封机构11，保护压盖3、电池储藏室4、控制总成5、压力传感器6、射孔弹7不被液体浸泡；可以考虑：所述密封机构11为密封圈。

所述保护套8材质采用可降解材料，该降解材料在该压裂工具下井过程中就被降解，当需要射孔弹7射孔时，保护套8就能更容易被射孔弹7击穿，需要说明的是，可降解材料可根据下井时间选择合适的降解材料，避免射孔弹7在未射孔时保护套8就被降解完。

所述压盖3、电池储藏室4均采用绝缘材料制成。

为了方便上接头1加工，并考虑到安装是够方便问题，可以考虑：所述压盖3、电池储藏室4、控制总成5均为等径同心环形柱状结构。

需要说明的是，控制总成5采用的微处理器为市场上常见产品，如ARM系列；射孔弹7可采购市场上的现有产品。

作为举例，在本实施例中，下固、完井管串时工具通过上接头1、下接头10管螺纹连接在管串上，随管串下入设计位置，需要工具工作时，进行井口蹩压；压力传感器6接收井筒压力并将压力信号传递给控制总成5，控制总成5根据预先设定的压力值进行比对，当蹩压压力值达到设定压力值时电源连通，激发射孔弹7点火射孔，射孔弹点火射孔后在心轴及上接头与下接头形成的侧壁上形成通道，压裂液由心轴内部通过通道进入地层实现压裂施工。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.底段智能压裂工具，其特征在于：包括上接头(1)、心轴(2)、压盖(3)、电池储藏室(4)、控制总成(5)、压力传感器(6)、射孔弹(7)、保护套(8)、下接头(10)，所述电池储藏室(4)环绕设置在所述心轴(2)外侧，且所述电池储藏室(4)的两端分别与所述压盖(3)、控制总成(5)固定连接，所述射孔弹(7)为若干个，并环绕设于所述心轴(2)外侧壁上，所述上接头(1)与下接头(10)之间固定连接，且所述心轴(2)、压盖(3)、电池储藏室(4)、控制总成(5)、压力传感器(6)位于所述上接头(1)与下接头(10)形成的空腔内；所述上接头(1)与下接头(10)形成的侧壁还设有供所述射孔弹(7)射出的通孔(12)，所述保护套(8)固定设于所述通孔(12)外侧；

所述压力传感器(6)位于所述心轴(2)外侧壁上，所述压力传感器(6)将压力信号传输给控制总成(5)，所述控制总成(5)控制所述射孔弹(7)点火射孔，所述电池储藏室(4)内的电池为所述控制总成(5)、射孔弹(7)供电，且所述射孔弹(7)点火射孔后在所述心轴(2)及上接头(1)与下接头(10)形成的侧壁上形成通道。

2.根据权利要求1所述的底段智能压裂工具，其特征在于：所述电池储藏室(4)环绕设有安装电池的安装孔(4-1)，安装孔(4-1)之间设有串联电池的环形过线槽(4-3)，所述电池储藏室(4)沿轴向还贯通设有过线孔(4-4)，所述电池经串联后两端引线由过线孔引出，并为所述射孔弹(7)及控制总成(5)供电。

3.根据权利要求1所述的底段智能压裂工具，其特征在于：所述压盖(3)、控制总成(5)与所述电池储藏室(4)的两端通过螺钉固定连接。

4.根据权利要求1所述的底段智能压裂工具，其特征在于：所述上接头(1)与下接头(10)通过螺纹连接并采用限位螺钉(9)固定。

5.根据权利要求4所述的底段智能压裂工具，其特征在于：所述心轴(2)内部为轴向贯通结构，安装在所述上接头(1)与下接头(10)内部，并通过所述上接头(1)与下接头(10)内部的台阶限位。

6.根据权利要求1所述的底段智能压裂工具，其特征在于：所述心轴(2)、上接头(1)、下接头(10)彼此之间设有密封机构(11)，保护所述压盖(3)、电池储藏室(4)、控制总成(5)、压力传感器(6)、射孔弹(7)不被液体浸泡。

7.根据权利要求6所述的底段智能压裂工具，其特征在于：所述密封机构(11)为密封圈。

8.根据权利要求1所述的底段智能压裂工具，其特征在于：所述保护套(8)材质采用可降解材料。

9.根据权利要求1所述的底段智能压裂工具，其特征在于：所述压盖(3)、电池储藏室(4)均采用绝缘材料制成。

10.根据权利要求1所述的底段智能压裂工具，其特征在于：所述压盖(3)、电池储藏室(4)、控制总成(5)均为等径同心环形柱状结构。

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