CN113279725A - 无限级智能旋转飞镖滑套 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油压裂技术领域,具体涉及一种无限级智能旋转飞镖滑套,首次将电控模块与压裂工艺相结合,可在管柱上设置多处磁信标,用于进行井眼操作的飞镖滑套内部设有磁感应器,每通过一处感应点会对其判定计数,直至到达目的点;滑套具有非激活位置和激活位置,其中,当激活飞镖时,飞镖的外部轮廓被改变,轮廓的改变可以通过旋转飞镖的开关装置来实现;停用时,外部轮廓允许飞镖自由通过阀门,启动后,飞镖无法通过阀门,因为更改后的外部轮廓被阀门的内部轮廓捕获,然后密封件上方的流体压力增加时,飞镖会形成密封件以打开阀门;本发明省去了投球带来的管柱通径逐级减小,实现了不限级数的压裂技术,实现了后期可控开采等技术要求。
Description
技术领域
本发明属于油气田压裂技术领域具体涉及一种无限级智能旋转飞镖滑套。
背景技术
随着低渗透油气藏的开发,由于受到储层条件、压裂工艺等多重限制,单一增加裂缝长度来提高低渗透油气藏产量效果不明显。“体积压裂”通过压裂的方式对储层实施改造,在形成一条或多条主裂缝的同时,通过采用反复多次压裂的技术,使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移,形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络,从而增加改造体积,提高初始产量和最终采收率。作为“体积压裂”的代表技术。目前,水力喷射工艺仍为国内水平井分段压裂改造的主体技术,其基本原理是根据伯努利方程,将压力能转化为动能,油管流体加压后经喷嘴喷射而出的高速射流穿透套管和岩石形成射孔,通过环空注入液体使井底压力刚好控制在裂缝延伸压力以下,环空注入的液体在压差作用下进入射流区,使地层产生压力并向前延伸,通过拖动管柱或逐层打滑套方式,实现对不同层段的分段压裂改造。随着油气田水平井“体积压裂”的快速发展,对压裂改造技术提出了更高的要求。水平井分段压裂改造在满足大排量的同时,还应满足不限级数、连续压裂以及后期可控开采等技术要求。
但现有技术中,对于油田水力喷射,其关键工具水力喷射器易损坏,通过拖动油管进行分段压裂改造的过程中,期间需进行5~7h的放喷泄压,无法实现连续压裂,压裂效率低;而对于气田水力喷射,通过在油管上从近井口向远井口的方向依次设置内径逐减的水力喷射器,采用投球的方式,虽可以实现连续压裂,但受级差限制,只能实现有限级压裂,并且无法满足大排量和后期可控开采的技术要求。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷,本发明提供一种无限级智能旋转飞镖滑套,在满足大排量的同时,还可实现不限级数压裂等技术要求,以及实现后期作业的可控开采和套管全通径。
无限级智能旋转飞镖滑套其特征在于,包括:设有下接头(1),管壁(2),销钉(3),套筒(4),上接头(5),飞镖滑套(6);所述下接头(1)通过螺纹连接于管壁(2)上;所述销钉(3)通过管壁(2)上的螺纹孔拧紧;所述套筒(4)装入管壁(2)中,定位于销钉(3)处;所述上接头(5)通过螺纹连接于管壁(2)上;所述的飞镖滑套(6)存在有两种状态,当处于非激活状态时,飞镖滑套(6)的开关装置(63)处于关闭状态,开关装置(63)的外部轮廓同滑套主体(64)的外部轮廓一致;所述滑套主体(64)与电机(66)的主轴采用花键连接;所述压盖(62)通过螺纹连接将杯型密封(61)固定在开关装置(63)上;所述前端盖(68)将滑套主体(64)密封,防止进入液体;所述PCB电路板(67)与电机(66)连接;所述密封圈(65)设于电机(66)与滑套主体(64)的连接处;当处于激活状态时,滑套主体(64)随着电机(66)旋转一定角度,开关装置(63)处于打开状态,开关装置(63)的外部轮廓同滑套主体(64)的外部轮廓形成封闭的轮廓;其中非激活位置的外部外形允许飞镖通过一个或多个套,激活位置的外部轮廓允许飞镖被一个或多个套中的任何一个捕获,在被捕获后,飞镖滑套(6)推动套筒(4)剪断销钉(3),对该位置进行压裂。
所述滑套主体(64)内装有PCB电路板(67),所述PCB电路板(67)包括:接收到磁感应器传递的信号,对滑套的CPU设置的程序进行计数判断,根据所设置的点位对滑套进行逻辑控制,例如:在钻井段设置了5个磁信标,当滑套通过时,滑套内部设置有5个磁感应器,此时控制器会进行相应的判断并计数(当5个中的磁感应器大于等于3个磁感应器产生信号,则判定通过了1个磁信标,计数+1/当5个中的磁感应器小于等于2个时,则判定未通过磁信标,不计数,即少数服从多数原则);目标的磁信标个数为5,当磁信标计数为4个时(提前激活开启),这时电路板开始产生新的执行信号,控制电机(66)的转动角度来实现飞镖滑套处于非激活位置或激活位置,实现滑套的“关”到“开”;所述飞镖滑套在启动前,处于非激活位置,即开关装置(63)的外部轮廓同滑套主体(64)的外部轮廓一致。
所述的飞镖滑套(6)中的杯型密封装置(61)为聚氨酯弹性体,是一种内聚能较强的材料,耐磨性能优异,与天然像胶相比,其抗磨性能可提高2-10倍之多,同时,它还具有较高的机械强度和撕裂强度。
所述的飞镖滑套(6)外部轮廓的前缘和套筒(4)的内部轮廓的前缘均为锥形轮廓,避免了飞镖滑套(6)通过套筒(4)时硬接触,增大飞镖滑套(6)寿命,工作更可靠;
所述飞镖滑套(6)处于激活状态时,套筒(4)卡住滑套不再前行,剪断销钉(3)后推动套筒(4)前移,并且在杯型密封装置(61)的作用下憋压,高压液体从管壁(2)上的槽流出,对该位置进行压裂。
其特征在于,所述飞镖滑套(6)外部设有3个飞镖形状的凸起轮廓,呈120°均匀分布;所述开关装置(63)外部设有3个飞镖形状的凸起轮廓,呈120°均匀分布,并且与滑套主体(64)外部在激活状态时刚好能形成完整的圆环。
由于采用上述技术方案,使本发明与现有技术相比具有以下优点:
一般来说,这里描述的飞镖用于井下作业,包括打开延伸到井筒内的油管管柱中的阀门,飞镖具有非激活位置,可以通过阀门而不接触阀门;飞镖具有激活位置,用于与阀门接合形成密封,然后流体压力增加到密封之上以打开阀门。在激活位置和非激活位置的飞镖具有不同的外部轮廓,外部轮廓的变化可以通过相对于剩余部分移动飞镖的一部分来实现,这种阀门控制流体通过一个或多个端口流动,当处于关闭位置时,阀门限制流体通过一个或多个端口;当处于开启位置时,阀门允许流体通过一个或多个端口。在一些实例中,当阀门开启时,允许流体通过一个或多个端口在管柱的内孔和井筒之间流动。因此,本文中描述的飞镖可以用于例如多个阶段的应用,其中飞镖与具有相同尺寸的阀座一起使用,从而可以选择性地激活飞镖以接合所需的阀座;并且,本发明提供的水平井智能开关滑套与套管直接连接固完井后进行套管压裂,在满足“体积压裂”大排量的前提下无需起下管柱,极大地简化了压裂工艺,提高了施工效率,同时还可实现后期可控开采等技术要求。
附图说明
图1是本发明的无限级智能旋转飞镖滑套的半剖图;
图2是本发明的飞镖滑套的半剖图;
图3本发明的飞镖滑套的外轮廓图;
图4本发明的PCB电路板的外轮廓图;
图5本发明的套筒的半剖图;
图6本发明的电机的外轮廓图;
图7本发明的滑套主体的外轮廓图;
图8本发明的滑套主体的半剖图。
图中:1.下接头,2.管壁,3.销钉;4.套筒,5.上接头,6.飞镖滑套,61.杯型密封,62.压盖,63.开关装置;64.滑套主体,65.密封圈,66.电机,67.PCB电路板,68.前端盖;671.CPU,672.电源插座,673.磁感应器,674.电容。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
无限级智能旋转飞镖滑套其特征在于,包括:设有下接头(1),管壁(2),销钉(3),套筒(4),上接头(5),飞镖滑套(6);所述下接头(1)通过螺纹连接于管壁(2)上;所述销钉(3)通过管壁(2)上的螺纹孔拧紧;所述套筒(4)装入管壁(2)中,定位于销钉(3)处;所述上接头(5)通过螺纹连接于管壁(2)上;所述的飞镖滑套(6)存在有两种状态,当处于非激活状态时,飞镖滑套(6)的开关装置(63)处于关闭状态,开关装置(63)的外部轮廓同滑套主体(64)的外部轮廓一致;所述滑套主体(64)与电机(66)的主轴采用花键连接;所述压盖(62)通过螺纹连接将杯型密封(61)固定在开关装置(63)上;所述前端盖(68)将滑套主体(64)密封,防止进入液体;所述PCB电路板(67)与电机(66)连接;所述密封圈(65)设于电机(66)与滑套主体(64)的连接处;当处于激活状态时,滑套主体(64)随着电机(66)旋转一定角度,开关装置(63)处于打开状态,开关装置(63)的外部轮廓同滑套主体(64)的外部轮廓形成封闭的轮廓;其中非激活位置的外部外形允许飞镖通过一个或多个套,激活位置的外部轮廓允许飞镖被一个或多个套中的任何一个捕获,在被捕获后,飞镖滑套(6)推动套筒(4)剪断销钉(3),对该位置进行压裂。
所述滑套主体(64)内装有PCB电路板(67),所述PCB电路板(67)包括:接收到磁感应器传递的信号,对滑套的CPU设置的程序进行计数判断,根据所设置的点位对滑套进行逻辑控制,例如:在钻井段设置了5个磁信标,当滑套通过时,滑套内部设置有5个磁感应器,此时控制器会进行相应的判断并计数(当5个中的磁感应器大于等于3个磁感应器产生信号,则判定通过了1个磁信标,计数+1/当5个中的磁感应器小于等于2个时,则判定未通过磁信标,不计数,即少数服从多数原则);目标的磁信标个数为5,当磁信标计数为4个时(提前激活开启),这时电路板开始产生新的执行信号,控制电机(66)的转动角度来实现飞镖滑套处于非激活位置或激活位置,实现滑套的“关”到“开”;所述飞镖滑套在启动前,处于非激活位置,即开关装置(63)的外部轮廓同滑套主体(64)的外部轮廓一致。
所述的飞镖滑套(6)中的杯型密封装置(61)为聚氨酯弹性体,是一种内聚能较强的材料,耐磨性能优异,与天然像胶相比,其抗磨性能可提高2-10倍之多,同时,它还具有较高的机械强度和撕裂强度。
所述的飞镖滑套(6)外部轮廓的前缘和套筒(4)的内部轮廓的前缘均为锥形轮廓,避免了飞镖滑套(6)通过套筒(4)时硬接触,增大飞镖滑套(6)寿命,工作更可靠;
所述飞镖滑套(6)处于激活状态时,套筒(4)卡住滑套不再前行,剪断销钉(3)后推动套筒(4)前移,并且在杯型密封装置(61)的作用下憋压,高压液体从管壁(2)上的槽流出,对该位置进行压裂。
所述飞镖滑套(6)外部设有3个飞镖形状的凸起轮廓,呈120°均匀分布;所述开关装置(63)外部设有3个飞镖形状的凸起轮廓,呈120°均匀分布,并且与滑套主体(64)外部在激活状态时刚好能形成完整的圆环。
最后应说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施方案而已,并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明,但是对于本领域的技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.无限级智能旋转飞镖滑套其特征在于,包括:设有下接头(1),管壁(2),销钉(3),套筒(4),上接头(5),飞镖滑套(6);所述下接头(1)通过螺纹连接于管壁(2)上;所述销钉(3)通过管壁(2)上的螺纹孔拧紧;所述套筒(4)装入管壁(2)中,定位于销钉(3)处;所述上接头(5)通过螺纹连接于管壁(2)上;所述的飞镖滑套(6)存在有两种状态,当处于非激活状态时,飞镖滑套(6)的开关装置(63)处于关闭状态,开关装置(63)的外部轮廓同滑套主体(64)的外部轮廓一致;所述滑套主体(64)与电机(66)的主轴采用花键连接;所述压盖(62)通过螺纹连接将杯型密封(61)固定在开关装置(63)上;所述前端盖(68)将滑套主体(64)密封;所述PCB电路板(67)与电机(66)连接;所述密封圈(65)设于电机(66)与滑套主体(64)的连接处;当处于激活状态时,滑套主体(64)随着电机(66)旋转一定角度,开关装置(63)处于打开状态,开关装置(63)的外部轮廓同滑套主体(64)的外部轮廓形成封闭的轮廓;其中非激活位置的外部外形允许飞镖通过一个或多个套,激活位置的外部轮廓允许飞镖被一个或多个套中的任何一个捕获,在被捕获后,飞镖滑套(6)推动套筒(4)剪断销钉(3),对指定位置进行压裂。
2.根据权利要求1所述的无限级智能旋转飞镖滑套,其特征在于,所述滑套主体(64)内装有PCB电路板(67),所述PCB电路板(67)包括:接收到磁感应器传递的信号,对滑套的CPU设置的程序进行计数判断,根据所设置的点位对滑套进行逻辑控制,例如:在钻井段设置了5个磁信标,当滑套通过时,滑套内部设置有5个磁感应器,此时控制器会进行相应的判断并计数(当5个中的磁感应器大于等于3个磁感应器产生信号,则判定通过了1个磁信标,计数+1/当5个中的磁感应器小于等于2个时,则判定未通过磁信标,不计数,即少数服从多数原则);目标的磁信标个数为5,当磁信标计数为4个时(提前激活开启),这时电路板开始产生新的执行信号,控制电机(66)的转动角度来实现飞镖滑套处于非激活位置或激活位置,实现滑套的“关”到“开”。
3.根据权利要求1所述的无限级智能旋转飞镖滑套,其特征在于,所述飞镖滑套在启动前,处于非激活位置,即开关装置(63)的外部轮廓同滑套主体(64)的外部轮廓一致。
4.根据权利要求1所述的无限级智能旋转飞镖滑套,其特征在于,所述的飞镖滑套(6)中的杯型密封装置(61)为聚氨酯弹性体,是一种内聚能较强的材料,耐磨性能优异,与天然像胶相比,其抗磨性能可提高2-10倍之多,同时,它还具有较高的机械强度和撕裂强度。
5.根据权利要求1所述的无限级智能旋转飞镖滑套,其特征在于,所述的飞镖滑套(6)外部轮廓的前缘和套筒(4)的内部轮廓的前缘均为锥形轮廓,避免了飞镖滑套(6)通过套筒(4)时硬接触,增大飞镖滑套(6)寿命,工作更可靠。
6.根据权利要求1所述的无限级智能旋转飞镖滑套,其特征在于,所述飞镖滑套(6)处于激活状态时,套筒(4)卡住滑套不再前行,剪断销钉(3)后推动套筒(4)前移,并且在杯型密封装置(61)的作用下憋压,高压液体从管壁(2)上的槽流出,对该位置进行压裂。
7.根据权利要求1所述的无限级智能旋转飞镖滑套,其特征在于,所述飞镖滑套(6)外部设有3个飞镖形状的凸起轮廓,呈120°均匀分布;所述开关装置(63)外部设有3个飞镖形状的凸起轮廓,呈120°均匀分布,并且与滑套主体(64)外部在激活状态时刚好能形成完整的圆环。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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