CN113356794A - 全通径无限级的智能开关滑套 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种全通径无限级的智能开关滑套，首次将感应模块、电控模块与压裂工艺相结合，可在管柱上设置多处磁信标感应点，每通过一个开始计数，至目标点时，提前开启装置；预先在电控模块中设置好程序，根据采集存储的磁信号生成相应的控制信号，并将控制信号转化为电源的开关，当电源通电时，滑套中的电磁铁产生磁性，与另一端的磁铁进行动作；将弹簧进行压缩，随之滑块随着对应的导轨运动，形成变径后随即对压裂段进行堵塞即可完成各层段的压裂；本发明提供的全通径无限级的智能开关滑套与套管直接连接固完井后进行套管压裂，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。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油天然气压裂改造工具，尤其涉及一种全通径无限级的智能开关滑套， 属于油气田压裂技术领域。
背景技术
随着低渗透油气藏的开发，和开采不同岩层中的页岩气资源，需要对不同的岩层进行水 力压裂，使岩层中的裂缝得以延伸，从而开采该岩层的页岩气资源。
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，段间需进行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，本发明提供一种水平井全通径无限级的智能开关滑套全通径 无限级的全通径无限级的智能开关滑套，在满足大排量的同时，还可实现不限级数、连续压 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。
全通径无限级的智能开关滑套，其特征在于，包括：设有上密封盖(1)，开关上接头(8)， 密封圈(2)，电磁体(3)，线圈(4)，电源(5)，PCB电路板(6)，上滑块(7)，下滑快(9)， 开关下接头(10)，弹簧(11)，磁铁(12)，下封盖(13)；所述上密封盖(1)与开关上接头 (8)通过螺纹连接，所述开关上接头(8)设有密封圈(2)；所述PCB电路板(6)上有感 应装置，处理收集的信号后控制电源(5)的开关；进而控制电磁体的动作；所述电磁铁包括 电磁体(3)，线圈(4)；所述弹簧(11)连结开关上接头(8)和开关下接头(10)；所述上 滑块(7)上端面设有导轨槽1，通过上滑块(7)上的轨槽1与开关上接头(8)的脊1配合， 发生滑移；所述下滑块(9)上端面设有脊2，在其内壁设有脊3，上端面的脊2通过导轨槽 2可以在其端面滑移，内壁的脊3通过开关上接头(8)的斜面导轨槽进行滑移；所述下封盖 (13)将磁铁(12)固定在开关下接头(10)的凹槽中。
所述PCB电路板(6)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，使电源(5)实现“关”到“开”，进而实现滑套的“关”到“开”。
所述电磁铁包括电磁体(3)，线圈(4)，电源(5)通电时，线圈(4)中产生磁场，进 而电磁体产生磁力，与开关下接头(10)中的磁铁(12)吸引，压缩弹簧(11)，上滑块(7)， 下滑快(6)分别按着各自的轨道滑移，实现变径。
所述弹簧(4)通过焊接的工艺连接开关上接头(1)和开关下接头(7)。
所述开关下接头(7)上的斜面导轨槽(71)的斜度与上滑块(2)的斜度相匹配，并且设有两处，呈对称分布。
所述的上滑块(2)，下滑块(6)分别有2个，分布沿着对应的导轨进行动作，可以实现 滑套的变径，最后组合成一个完整的圆环。
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：
本发明提供一种全通径无限级的智能开关滑套，首次将感应模块、测控模块与压裂工艺 相结合，可在管柱上设置多处智能滑套的磁感应点，预先在测控模块中设置好程序，根据采 集存储的信号生成相应的控制信号，并将控制信号转化为电源的开关，当电源通电时，滑套 中的电磁铁产生磁性，与另一端的磁铁进行动作；将弹簧进行压缩，随之滑块随着对应的导 轨运动，形成变径后随即对压裂段进行堵塞即可完成各层段的压裂，从而实现了不限级数压 裂的技术要求，并且，本发明提供的全通径无限级的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。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而 易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书 以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1是本发明的通径无限级的智能开关滑套的半剖图；
图2是本发明的通径无限级的智能开关滑套的外轮廓图；
图3是图1中上接头的外轮廓图；
图4是图3的B-B向剖视图；
图5是图1中下接头的外轮廓图；
图6是下接头的剖视图；
图7是图1中上滑块的示意图；
图8是图1中下滑块的示意图；
图9是图1中PCB电路板的示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，仅用于说明本发明的原理，并未按照实际 的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1.上密封盖，2.密封圈，3.电磁体，4.线圈(4)，5.电 源，6.PCB电路板，7.上滑块，8.开关上接头，9.下滑块，10.开关下接头，11.弹簧，12.磁铁， 13.下封盖；61.CPU，62.电源插座，63.磁感应器，64.电容，71.槽2，81.脊1，91.脊2，92. 脊3，101.槽1。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
全通径无限级的智能开关滑套，其特征在于，包括：设有上密封盖(1)，开关上接头(8)， 密封圈(2)，电磁体(3)，线圈(4)，电源(5)，PCB电路板(6)，上滑块(7)，下滑快(9)， 开关下接头(10)，弹簧(11)，磁铁(12)，下封盖(13)；所述上密封盖(1)与开关上接头 (8)通过螺纹连接，所述开关上接头(8)设有密封圈(2)；所述PCB电路板(6)上有感 应装置，处理收集的信号后控制电源(5)的开关；进而控制电磁体的动作；所述电磁铁包括 电磁体(3)，线圈(4)；所述弹簧(11)连结开关上接头(8)和开关下接头(10)；所述上 滑块(7)上端面设有导轨槽1，通过上滑块(7)上的轨槽1与开关上接头(8)的脊1配合， 发生滑移；所述下滑块(9)上端面设有脊2，在其内壁设有脊3，上端面的脊2通过导轨槽 2可以在其端面滑移，内壁的脊3通过开关上接头(8)的斜面导轨槽进行滑移；所述下封盖 (13)将磁铁(12)固定在开关下接头(10)的凹槽中。
所述PCB电路板(6)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，使电源(5)实现“关”到“开”，进而实现滑套的“关”到“开”。
所述电磁铁包括电磁体(3)，线圈(4)，电源(5)通电时，线圈(4)中产生磁场，进 而电磁体产生磁力，与开关下接头(10)中的磁铁(12)吸引，压缩弹簧(11)，上滑块(7)， 下滑快(6)分别按着各自的轨道滑移，实现变径。
所述开关下接头(7)上的斜面导轨槽(71)的斜度与上滑块(2)的斜度相匹配，并且设有两处，呈对称分布。
所述的上滑块(2)，下滑块(6)分别有2个，分布沿着对应的导轨进行动作，可以实现 滑套的变径，最后组合成一个完整的圆环。
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 (6)
1.全通径无限级的智能开关滑套，其特征在于，包括：设有上密封盖(1)，开关上接头(8)，密封圈(2)，电磁体(3)，线圈(4)，电源(5)，PCB电路板(6)，上滑块(7)，下滑快(9)，开关下接头(10)，弹簧(11)，磁铁(12)，下封盖(13)；所述上密封盖(1)与开关上接头(8)通过螺纹连接，所述开关上接头(8)设有密封圈(2)；所述PCB电路板(6)上有感应装置，处理收集的信号后控制电源(5)的开关；进而控制电磁体的动作；所述电磁铁包括电磁体(3)，线圈(4)；所述弹簧(11)连结开关上接头(8)和开关下接头(10)；所述上滑块(7)上端面设有导轨槽1，通过上滑块(7)上的轨槽1与开关上接头(8)的脊1配合，发生滑移；所述下滑块(9)上端面设有脊2，在其内壁设有脊3，上端面的脊2通过导轨槽2可以在其端面滑移，内壁的脊3通过开关上接头(8)的斜面导轨槽进行滑移；所述下封盖(13)将磁铁(12)固定在开关下接头(10)的凹槽中。
2.根据权利要求1所述的全通径无限级的智能开关滑套，其特征在于，所述PCB电路板(6)包括：控制及指令信号感应单元、数据采集及存储单元，数据采集及存储单元与控制及指令信号检测单元电连接，控制及指令信号检测单元与驱动单元电连接，当接收到感应信号后，触发预先设好的程序，使滑套开始工作。
3.根据权利要求1所述的全通径无限级的智能开关滑套，其特征在于，所述电磁铁包括电磁体(3)，线圈(4)，电源(5)通电时，线圈(4)中产生磁场，进而电磁体产生磁力，与开关下接头(10)中的磁铁(12)吸引，压缩弹簧(11)，上滑块(7)，下滑快(6)分别按着各自的轨道滑移，实现变径。
4.根据权利要求1所述的全通径无限级的智能开关滑套，其特征在于，所述弹簧(4)通过焊接的工艺连接开关上接头(1)和开关下接头(7)。
5.根据权利要求1所述的全通径无限级的全通径无限级的智能开关滑套，其特征在于，所述开关下接头(7)上的斜面导轨槽(71)的斜度与上滑块(2)的斜度相匹配，并且设有两处，呈对称分布。
6.根据权利要求1所述的全通径无限级的智能开关滑套，其特征在于，所述的上滑块(2)，下滑块(6)分别有2个，分布沿着对应的导轨进行动作，可以实现滑套的变径，最后组合成一个完整的圆环。
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