CN115898344B - 一种用于井下行程控制的流量控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于井下行程控制的流量控制系统及方法，包括层位选择模块、液压输出管线组、开度控制模块；层位选择模块包括三根液压输入管线、第一常闭液控单向阀、第二常闭液控单向阀、第三常闭液控单向阀；所述第一常闭液控单向阀、第二常闭液控单向阀、第三常闭液控单向阀的控制导通方向均朝向所述开度控制模块，且第一常闭液控单向阀、第二常闭液控单向阀的开启压力均大于第三常闭液控单向阀的开启压力。本发明用以解决现有技术中的控制系统结构复杂、操作繁琐、容错率低、调整开度少等问题，实现更加优化控制系统的结构，降低现场施工难度，改善油藏开采工艺等目的。

Description

一种用于井下行程控制的流量控制系统及方法

技术领域

本发明涉及油气开发领域，具体涉及一种用于井下行程控制的流量控制系统及方法。

背景技术

在油气生产中，油气井会穿过地下多个油气层，根据不同的开采决策，需要对每个油气层进行单独生产控制，以提高生产效率。井下流量控制阀是控制各产层流入的关键控制装置，通过使用流量控制阀可以独立关闭、开启或节流每个产层，可实时调整产层间的压力、流体流速、井筒流入动态，实现单层独采或任意产层合采，实现油藏的实时控制与优化开采、控制水锥气侵、加速生产、提高采收率。

井下每个产层均需安装一套流量控制阀。现有的，部分智能完井技术采用直接液力驱动的完井流量控制技术，其无解码功能，如果需要独立选择井下N层流量控制阀则需要N+1根液压控制管线，随着井下层数的增加，液压控制管线增多，井口穿越困难，井下管线太多，作业风险大。另一部分采用电控的方式来确定井下层位，其虽简单可行，但在井下高温高压恶劣环境中，电子元器件的耐久性会大大缩短。因此，如何能采用较为简单、低成本的对油气层的生产进行有效控制，是本领域的一个研究方向。

在此基础上，CN114135527A公开了一种井下滑套层位选择和开度控制的液压系统及其方法，该技术可通过三根液压管线控制井内六层滑套独立动作。然而随着研究的不断深入，本案发明人发现，该现有技术还存在较多弊端：（1）现有技术的控制系统依然较为复杂、还有较大的改进优化空间；（2）现有技术在进行层位选择时，各液压管线之间必须按照指定顺序先后加压，现场操作复杂且容错率低；（3）现有技术在调节滑套开度时，两根液压管线需要按照指定顺序、以高高压、高低压、低低压、低高压四种组合方式进行四开度节流，无法实现更多开度调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于井下行程控制的流量控制系统及方法，以解决现有技术中的控制系统结构复杂、操作繁琐、容错率低、调整开度少等问题，实现更加优化控制系统的结构，降低现场施工难度，改善油藏开采工艺等目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于井下行程控制的流量控制系统，包括层位选择模块、用于向层位选择模块供压的液压输出管线组、与所述层位选择模块相连的开度控制模块；

所述层位选择模块包括第一液压输入管线、第二液压输入管线、第三液压输入管线，第一液压输入管线连接至第一常闭液控单向阀的流入口、第二液压输入管线连接至第二常闭液控单向阀的流入口、第三液压输入管线连接至第三常闭液控单向阀的流入口；

所述第一常闭液控单向阀的控制口连通至第二常闭液控单向阀的下游端；

所述第二常闭液控单向阀的控制口与第二液压输入管线连通；

所述第三常闭液控单向阀的控制口连通至第一常闭液控单向阀的下游端；

所述第一常闭液控单向阀、第二常闭液控单向阀、第三常闭液控单向阀的控制导通方向均朝向所述开度控制模块，且第一常闭液控单向阀、第二常闭液控单向阀的开启压力均为A，第三常闭液控单向阀的开启压力为B，其中B＜A。

针对现有技术中多层采油控制系统结构复杂、操作繁琐、容错率低、调整开度少等问题，本发明首先提出一种用于井下行程控制的流量控制系统，该系统通过液压输出管线组向层位选择模块输入指定压力的液压油，由各层位选择模块选中所需开采的油气层，再由开度控制模块调整井下滑套开度，从而实现对油气井开采的有效控制。其中，本领域技术人员应当理解，液压输出管线组即是由若干液压输出管线所组成。

现有技术所公开的液压系统中，其用于层位选择的液压系统中，需要采用至少六个控制阀才能实现对井下层位的选定，因此其管路连接方式十分复杂，并且各液压管线之间必须按照指定顺序先后加压，现场施工时操作繁琐、容错率很低，稍有不慎就可能导致层位选定错误。为了克服上述缺陷，本申请对层位选择模块进行改进，采用三个常闭液控单向阀分别与三根液压输入管线连通，通过三个常闭液控单向阀的启闭，来分别控制三根液压输入管线的导通与否。

本申请通过对三个常闭液控单向阀的控制口连通点位、以及各自的开启压力的设置，可控制各层位选择模块的导通与否，即控制各层位选择模块是否与下游的开度控制模块形成液压油通路，进而实现对指定层位的选定。

具体操作时，通过液压输出管线组向其中两根液压输入管线分别打压压力A、压力大于B小于A的液压油、并使剩余的一根液压输出管线作为回油管线压力为0，即可实现对六（三的阶乘）个层位的单独选定。

可以看出，本申请与现有技术相比，虽然同样是通过三根液压管线控制井下六层目标层，但是在层位选择的液压系统中，至少成倍减少了控制阀的数量，因此显著优化了现有技术中复杂的管路连接结构，进一步优化了管线太多所导致的井口穿越困难、作业风险大等问题；并且，本申请在选择层位时，对各液压管线加压没有先后顺序要求，所以相较于现有技术而言明显降低了现场施工难度、降低了层位选定错误的风险，显著提高了工艺容错率。

此外，本领域技术人员应当理解，本申请中所使用的液控单向阀为现有技术，是指在控制导通方向上可由液压控制启闭，在反向上能够自动保持常开的阀门。本申请中的下游端，是指沿着液压输出管线组加压方向的下游。

进一步的，所述层位选择模块还包括与第一常闭液控单向阀的流出口相连的第一过油通道、与第二常闭液控单向阀的流出口相连的第二过油通道、与第三常闭液控单向阀的流出口相连第三过油通道；所述第一常闭液控单向阀的控制口与第二过油通道连通，所述第三常闭液控单向阀的控制口与第一过油通道连通。

其中，第一过油通道、第二过油通道、第三过油通道用于与开度控制模块相连。

进一步的，所述层位选择模块共六个；所述液压输出管线组包括三根液压输出管线，三根液压输出管线分别与各层位选择模块中的第一液压输入管线、第二液压输入管线、第三液压输入管线连接，且任意两个层位选择模块与液压输出管线组的连接方式均不相同。

本方案中，通过三根液压输出管线与三根液压输出管线之间采用排列组合的方式一一连通，可得到六种管线连接方式，进而与六个层位选择模块、以及井下的六个产层相对应匹配，使得仅需调整三根液压输出管线的输入压力，即可完成层位选择。

进一步的，所述开度控制模块用于控制滑套开度，包括第四常闭液控单向阀、第五常闭液控单向阀、第六常闭液控单向阀、第七常闭液控单向阀、第一常开液控单向阀、第二常开液控单向阀、第三常开液控单向阀、普通单向阀；

所述第一常开液控单向阀的流入口与第一过油通道相连、第一常开液控单向阀的流出口连通至滑套内部、第一常开液控单向阀的控制口与第二过油通道相连，第一常开液控单向阀的控制导通方向朝向滑套；

所述第二常开液控单向阀的流入口与第三过油通道相连、第二常开液控单向阀的流出口与第七常闭液控单向阀的流入口相连、第二常开液控单向阀的控制口与第二过油通道相连，第二常开液控单向阀的控制导通方向朝向第三过油通道；

所述第四常闭液控单向阀的流入口与第一过油通道相连、第四常闭液控单向阀的流出口与第七常闭液控单向阀的流入口相连、第四常闭液控单向阀的控制口与第二过油通道相连，所述第四常闭液控单向阀的控制导通方向朝向第七常闭液控单向阀；

所述第五常闭液控单向阀的流入口与第三过油通道相连、第五常闭液控单向阀的流出口连通至滑套内部、第五常闭液控单向阀的控制口与第二过油通道相连，第五常闭液控单向阀的控制导通方向朝向第三过油通道；

所述普通单向阀的流入口与第二过油通道相连、普通单向阀的流出口与第三常开液控单向阀的控制口、第六常闭液控单向阀的控制口相连，普通单向阀自流入口向流出口方向导通；

所述第三常开液控单向阀的流入口与第二过油通道相连、第三常开液控单向阀的流出口与第七常闭液控单向阀的控制口相连，第三常开液控单向阀的控制导通方向朝向第七常闭液控单向阀；

所述第六常闭液控单向阀的流入口与第三常开液控单向阀的流出口相连，第六常闭液控单向阀的流出口连通至滑套内部，第六常闭液控单向阀的控制导通方向朝向滑套内部；

所述第七常闭液控单向阀的流出口连通至滑套内部，第七常闭液控单向阀的控制导通方向朝向滑套内部。

所述第一常开液控单向阀、第二常开液控单向阀的关闭压力均为C；第三常开液控单向阀的关闭压力为D；第四常闭液控单向阀、第五常闭液控单向阀的开启压力均为C；第六常闭液控单向阀、第七常闭液控单向阀的开启压力均为D；且A＜C＜D。

本方案对开度控制模块进行优化改进，改进后的开度控制模块相较于现有技术而言：首先，仅需使用从层位选择模块中输出的三根液压管线来输入液压，显著降低了输入端的管线复杂程度；其次，本方案在开度调节过程中，只需调节第二过油通道一根管线上的压力即可，相较于现有技术需要由两根液压管线按照指定顺序以不同打压方式反复操作而言，更是优化了开度调节的工艺，降低了现场操作难度、显著提高了容错率；并且，现有技术虽然经过复杂的加压控制方式，也只能够实现对井下滑套在4个开度上的控制，即是现有技术只能够适用于最多具有3组节流口的滑套使用，而本方案中对滑套的开度调节不受数量限制，滑套上有M组节流口，就能够实现M+1个开度控制，因此还显著扩大了适配范围，并且有利于提高对油藏开采的控制精度。

此外，本方案中的普通单向阀，即为常规的、只能够单向导通、无法反向导通的单向阀，其中“普通”二字为与其余液控单向阀区分，无特殊含义。

进一步的，所述滑套内部由活塞分隔为第一腔室、第二腔室；

所述第一常开液控单向阀的流出口、第五常闭液控单向阀的流出口、第六常闭液控单向阀的流出口均连通至第一腔室；

所述第七常闭液控单向阀的流出口连通至第二腔室。

现有技术中，由于其用于调节滑条开度的管线和阀门结构过于复杂、必须适配三腔室的滑套使用，这也是现有技术操作复杂且容错率低的原因之一。而本申请由于采用了全新的优化结构，因此滑套内部只需由一个活塞分隔为两个腔室，即可满足对所有开度的控制需求。

进一步的，所述滑套包括若干节流口，所述活塞上设置若干沿轴向分布的环形槽，还包括与所述环形槽相匹配的第一球型定位销、第二球型定位销；所述第一球型定位销用于驱动第七常闭液控单向阀开启，所述第二球型定位销用于驱动普通单向阀开启。

本方案中，第一球型定位销、第二球型定位销作为对应单向阀的钢球顶杆使用，球型定位销位于某个环形槽内，当活塞移动时、驱动球型定位销向外运动，进而顶开对应单向阀内的钢球，实现开启对应单向阀的效果。可以看出，本方案中的第七常闭液控单向阀除了通过控制口液压控制开启外，还可通过机械方式开启；本方案中的普通单向阀在常态下为关闭状态，需要机械方式开启。

进一步的，所述环形槽的数量大于所述节流口的数量，且差值为1；即是，所述环形槽的数量等于所述节流口数量+1，以保证本申请能够满足对滑套上所有节流口的开度调节。

基于流量控制系统的控制方法，包括层位选中步骤、节流口开度控制步骤，所述层位选中步骤包括：

步骤一、确定需要选中的层位；

步骤二、通过液压输出管线组向第一液压输入管线、第二液压输入管线、第三液压输入管线打压，使其中一根液压输入管线的压力为A、一根液压输入管线的压力为E、一根液压输入管线的压力为，使液压油在被选中的层位中形成与地面连通的回路、其余层位不导通；其中B＜E＜A。

现有技术中，已知对于井下行程控制的过程包括了对开采层位的选中、以及选中层位后的节流口开度控制。本方案对层位选中工艺进行优化，可以看出，优化后的工艺步骤，对各液压管线加压没有先后顺序要求，所以相较于现有技术而言明显降低了现场施工难度、降低了层位选定错误的风险，显著提高了工艺容错率。

进一步的，所述节流口开度控制步骤包括，在完成层位选中步骤后：

步骤三、层位选择模块中压力为E的液压油进入第一过油通道，层位选择模块中压力为A的液压油进入第二过油通道，层位选择模块中压力为的液压输入管线与第三过油通道连通，使第一过油通道、第二过油通道、第三过油通道与开度控制模块之间形成回路，由液压油推动滑套内的活塞移动，使活塞上的所有节流口关闭、滑套处于全关状态；

步骤四、将第二过油通道内的压力提高至D，通过开度控制模块使滑套内的活塞移动设定距离，打开部分节流口，使滑套开度变化；

步骤五、将第二过油通道的压力降低至C，再重复步骤四；若滑套已经处于所需开度，进入步骤七；否则进入步骤六；其中A＜C＜D；

步骤六、重复步骤五，直至滑套处于所需开度；

步骤七、第一液压输入管线、第二液压输入管线、第三液压输入管线泄压。

本方案中，每执行一次步骤四，即可打开滑套一个开度，重复多次即可使滑套处于全开状态。其中，本领域技术人员应当理解，滑套内的活塞移动，使活塞上的所有节流口关闭，是指活塞在滑套内移动至一侧的行程极限位置，由活塞本体遮挡住所有的节流口。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种用于井下行程控制的流量控制系统及方法，在层位选择的液压系统中成倍减少了控制阀的数量，显著优化了现有技术中复杂的管路连接结构，解决了管线太多所导致的井口穿越困难、作业风险大等问题。

2、本发明一种用于井下行程控制的流量控制系统及方法，对各液压管线加压没有先后顺序要求，所以相较于现有技术而言明显降低了现场施工难度、降低了层位选定错误的风险，显著提高了工艺容错率。

3、本发明一种用于井下行程控制的流量控制系统及方法，仅需使用从层位选择模块中输出的三根液压管线来向开度控制模块输入液压，显著降低了开度控制模块输入端的管线复杂程度。

4、本发明一种用于井下行程控制的流量控制系统及方法，在开度调节过程中，只需调节第二过油通道一根管线上的压力即可，相较于现有技术需要由两根液压管线按照指定顺序以不同打压方式反复操作而言，更是优化了开度调节的工艺，降低了现场操作难度、显著提高了容错率。

5、本发明一种用于井下行程控制的流量控制系统及方法，对滑套的开度调节不受数量限制，滑套上有M组节流口，就能够满足M+1个开度控制，因此还显著扩大了适配范围，并且有利于提高对油藏开采的控制精度，进而能够为油气藏的实时控制与优化开采、控制水锥气侵、加速生产、提高采收率等方面提供有力支撑。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例中液压站输出示意图；

图2为本发明具体实施例中流量控制系统的整体示意图；

图3为本发明具体实施例中层位选择模块的示意图；

图4为本发明具体实施例中开度控制模块的示意图；

图5为本发明具体实施例中滑套处于第一开度的示意图；

图6为本发明具体实施例中滑套处于第二开度的示意图；

图7为本发明具体实施例中滑套处于第三开度的示意图；

图8为本发明具体实施例中滑套处于第四开度的示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-第一液压输出管线，2-第二液压输出管线，3-第三液压输出管线，4-第一液压输入管线，5-第二液压输入管线，6-第三液压输入管线，7-第一常闭液控单向阀，8-第二常闭液控单向阀，9-第三常闭液控单向阀，10-第二常闭液控单向阀流入口，11-第二常闭液控单向阀控制口，12-第二常闭液控单向阀流出口，13-第一常闭液控单向阀流入口，14-第一常闭液控单向阀控制口，15-第一常闭液控单向阀流出口，16-第三常闭液控单向阀流入口，17-第三常闭液控单向阀控制口，18-第三常闭液控单向阀流出口，19-第一过油通道，20-第二过油通道，21-第三过油通道，22-第四常闭液控单向阀，23-第四常闭液控单向阀流入口，24-第四常闭液控单向阀控制口，25-第四常闭液控单向阀流出口，26-第一常开液控单向阀，27-第一常开液控单向阀控制口，28-第一常开液控单向阀流入口，29-第一常开液控单向阀流出口，30-第二常开液控单向阀，31-第二常开液控单向阀流入口，32-第二常开液控单向阀控制口，33-第二常开液控单向阀流出口，34-第五常闭液控单向阀，35-第五常闭液控单向阀控制口，36-第五常闭液控单向阀流入口，37-第五常闭液控单向阀流出口，38-普通单向阀，39-普通单向阀流入口，40-普通单向阀流出口，41-第三常开液控单向阀，42-第三常开液控单向阀流入口，43-第三常开液控单向阀控制口，44-第三常开液控单向阀流出口，45-第六常闭液控单向阀，46-第六常闭液控单向阀控制口，47-第六常闭液控单向阀流出口，48-第六常闭液控单向阀流入口，49-第七常闭液控单向阀，50-第七常闭液控单向阀流出口，51-第七常闭液控单向阀流入口，52-第七常闭液控单向阀控制口，53-第一球型定位销，54-第二球型定位销，55-活塞，56-滑套，57-第一环形槽，58-第二环形槽，59-第三环形槽，60-第四环形槽，61-第一节流口，62-第二节流口，63-第三节流口，64-第二腔室，65-第一腔室。

实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种用于井下行程控制的流量控制系统，如图2所示，包括层位选择模块、用于向层位选择模块供压的液压输出管线组、与所述层位选择模块相连的开度控制模块。需要说明的是，图2中左侧虚线方框代表层位选择模块、右侧虚线方框代表开度控制模块。

本实施例中，层位选择模块共六个；液压输出管线组包括三根液压输出管线，分别为第一液压输出管线1、第二液压输出管线2、第三液压输出管线3；三根液压输出管线分别与各层位选择模块中的第一液压输入管线4、第二液压输入管线5、第三液压输入管线6连接，且任意两个层位选择模块与液压输出管线组的连接方式均不相同，具体连接方式如图1所示。三根液压输出管线从地面液压站一直连通至井下的六层流量控制系统，井下各层流量控制系统结构一致。

所述层位选择模块如图3所示，包括第一液压输入管线4、第二液压输入管线5、第三液压输入管线6，第一液压输入管线4连接至第一常闭液控单向阀7的流入口、第二液压输入管线5连接至第二常闭液控单向阀8的流入口、第三液压输入管线6连接至第三常闭液控单向阀9的流入口；

所述第一常闭液控单向阀7的控制口连通至第二常闭液控单向阀8的下游端；

所述第二常闭液控单向阀8的控制口与第二液压输入管线5连通；

所述第三常闭液控单向阀9的控制口连通至第一常闭液控单向阀7的下游端；

所述第一常闭液控单向阀7、第二常闭液控单向阀8、第三常闭液控单向阀9的控制导通方向均朝向所述开度控制模块，且第一常闭液控单向阀7、第二常闭液控单向阀8的开启压力均为A，第三常闭液控单向阀9的开启压力为B，其中B＜A。

层位选择模块还包括与第一常闭液控单向阀7的流出口相连的第一过油通道19、与第二常闭液控单向阀8的流出口相连的第二过油通道20、与第三常闭液控单向阀9的流出口相连第三过油通道21；所述第一常闭液控单向阀7的控制口与第二过油通道20连通，所述第三常闭液控单向阀9的控制口与第一过油通道19连通。

进行层位选择的方法包括：

步骤一、确定需要选中的层位；

步骤二、通过液压输出管线组向第一液压输入管线4、第二液压输入管线5、第三液压输入管线6打压，使其中一根液压输入管线的压力为A、一根液压输入管线的压力为E、一根液压输入管线的压力为0，使液压油在被选中的层位中形成与地面连通的回路、其余层位不导通；其中B＜E＜A。

本实施例以需要选中的层位为图1中的第一层为例进行说明：

其中，A=10MPa，B=1MPa，E=5MPa。

地面液压站为第一液压输出管线1、第二液压输出管线2分别提供5MPa、10MPa压力，第三液压输出管线3不打压，回油。

此时第一层的层位选择模中第一液压输入管线4、第二液压输入管线5上压力分别为5MPa、10MPa，第三液压输入管线6上无压力，用于回油。10MPa压力通过第二液压输入管线5流入第二常闭液控单向阀控制口11，第二常闭液控单向阀8被打开，液压油从第二常闭液控单向阀流入口10流向第二常闭液控单向阀流出口12，第二液压输入管线5与第二过油通道20导通。压力为10MPa的液压油流入第二过油通道20后，10MPa压力通过液压管线流入第一常闭液控单向阀控制口14，第一常闭液控单向阀7被打开，5MPa的液压油从第一常闭液控单向阀流入口13流向第一常闭液控单向阀流出口15，第一液压输入管线4与第一过油通道19导通。5MPa压力通过液压管线流入第三常闭液控单向阀控制口17，第三常闭液控单向阀9被打开，第三常闭液控单向阀流入口16与第三常闭液控单向阀流出口18导通，第三过油通道21与第三液压输入管线6导通。此时，第一过油通道19、第二过油通道20分别向下游的开度控制模块输出5MPa、10MPa液压油，第一层被选中。在此状态下，第二层至第六层均未被选中，具体原理为：

对于第二层的层位选择模块而言：5MPa压力通过第二液压输入管线5流入第二常闭液控单向阀控制口11，其压力值小于开启压力10MPa，第二常闭液控单向阀8未被打开，第二液压输入管线5与第二过油通道20不导通。第一常闭液控单向阀控制口14中无液压油流入，第一常闭液控单向阀7未被打开，第一液压输入管线4与第一过油通道19不导通。第三常闭液控单向阀控制口17中无液压油流入，第三常闭液控单向阀9未被打开，第三液压输入管线6与第三过油通道21不导通，故第二层未被选中。

对于第三层的层位选择模块而言：第一液压输入管线4、第二液压输入管线5上压力分别为0MPa、5MPa，第三液压输入管线6上压力为10MPa。5MPa压力通过第二液压输入管线5流入第二常闭液控单向阀控制口11，其压力值小于开启压力10MPa，第二常闭液控单向阀8未被打开，第二液压输入管线5与第二过油通道20不导通。第一常闭液控单向阀控制口14中无液压油流入，第一常闭液控单向阀7未被打开，第一液压输入管线4与第一过油通道19不导通。第三常闭液控单向阀控制口17中无液压油流入，第三常闭液控单向阀9未被打开，第三液压输入管线6与第三过油通道21不导通，故第三层未被选中。

对于第四层的层位选择模块而言：第一液压输入管线4、第二液压输入管线5上压力分别为5MPa、0MPa，第三液压输入管线6上压力为10MPa。第二常闭液控单向阀控制口11处压力为0MPa，第二常闭液控单向阀8未被打开，第二液压输入管线5与第二过油通道20不导通。第一常闭液控单向阀控制口14中无液压油流入，第一常闭液控单向阀7未被打开，第一液压输入管线4与第一过油通道19不导通。第三常闭液控单向阀控制口17中无液压油流入，第三常闭液控单向阀9未被打开，第三液压输入管线6与第三过油通道21不导通，故第四层未被选中。

对于第五层的层位选择模块而言：第一液压输入管线4、第二液压输入管线5上压力分别为10MPa、0MPa，第三液压输入管线6上5MPa。第二常闭液控单向阀控制口11处压力为0MPa，第二常闭液控单向阀8未被打开，第二液压输入管线5与第二过油通道20不导通。第一常闭液控单向阀控制口14中无液压油流入，第一常闭液控单向阀7未被打开，第一液压输入管线4与第一过油通道19不导通。第三常闭液控单向阀控制口17中无液压油流入，第三常闭液控单向阀9未被打开，第三液压输入管线6与第三过油通道21不导通，故第五层未被选中。

对于第六层的层位选择模块而言：第一液压输入管线4、第二液压输入管线5上压力分别为0MPa、10MPa，第三液压输入管线6上5MPa。10MPa压力流入第二常闭液控单向阀控制口11，第二常闭液控单向阀8被打开，第二液压输入管线5与第二过油通道20导通。10MPa压力通过液压管线流入第一常闭液控单向阀控制口14，第一常闭液控单向阀7被打开，第一液压输入管线4与第一过油通道19导通，但第一液压输入管线4和第一过油通道19上无液压油，处于回油状态。第三常闭液控单向阀控制口17中无液压油流入，第三常闭液控单向阀9未被打开，第三液压输入管线6与第三过油通道21不导通，即是，第二过油通道20上流入压力值为10MPa液压油，但第一过油通道19上无液压油，故第六层未被选中。

以此类推，本实施例只需调整地面液压站为第一液压输出管线1、第二液压输出管线2、第三液压输出管线3各自输入的液压油压力，即可单独选中所需层位。具体的：

当第一液压输出管线1、第二液压输出管线2、第三液压输出管线3上压力分别为5MPa、10MPa和0MPa时，第一层被选中。

当第一液压输出管线1、第二液压输出管线2、第三液压输出管线3上压力分别为10MPa、5MPa和0MPa时，第二层被选中。

当第一液压输出管线1、第二液压输出管线2、第三液压输出管线3上压力分别为10MPa、0MPa和5MPa时，第三层被选中。

当第一液压输出管线1、第二液压输出管线2、第三液压输出管线3上压力分别为5MPa、0MPa和10MPa时，第四层被选中。

当第一液压输出管线1、第二液压输出管线2、第三液压输出管线3上压力分别为0MPa、5MPa和10MPa时，第五层被选中。

当第一液压输出管线1、第二液压输出管线2、第三液压输出管线3上压力分别为0MPa、10MPa和5MPa时，第六层被选中。

实施例2

一种用于井下行程控制的流量控制系统，在实施例1 的基础上，所述开度控制模块用于控制滑套56开度，如图4所示，包括第四常闭液控单向阀22、第五常闭液控单向阀34、第六常闭液控单向阀45、第七常闭液控单向阀49、第一常开液控单向阀26、第二常开液控单向阀30、第三常开液控单向阀41、普通单向阀38；

所述第一常开液控单向阀26的流入口与第一过油通道19相连、第一常开液控单向阀26的流出口连通至滑套56内部、第一常开液控单向阀26的控制口与第二过油通道20相连，第一常开液控单向阀26的控制导通方向朝向滑套56；

所述第二常开液控单向阀30的流入口与第三过油通道21相连、第二常开液控单向阀30的流出口与第七常闭液控单向阀49的流入口相连、第二常开液控单向阀30的控制口与第二过油通道20相连，第二常开液控单向阀30的控制导通方向朝向第三过油通道21；

所述第四常闭液控单向阀22的流入口与第一过油通道19相连、第四常闭液控单向阀22的流出口与第七常闭液控单向阀49的流入口相连、第四常闭液控单向阀22的控制口与第二过油通道20相连，所述第四常闭液控单向阀22的控制导通方向朝向第七常闭液控单向阀49；

所述第五常闭液控单向阀34的流入口与第三过油通道21相连、第五常闭液控单向阀34的流出口连通至滑套56内部、第五常闭液控单向阀34的控制口与第二过油通道20相连，第五常闭液控单向阀34的控制导通方向朝向第三过油通道21；

所述普通单向阀38的流入口与第二过油通道20相连、普通单向阀38的流出口与第三常开液控单向阀41的控制口、第六常闭液控单向阀45的控制口相连，普通单向阀38自流入口向流出口方向导通；

所述第三常开液控单向阀41的流入口与第二过油通道20相连、第三常开液控单向阀41的流出口与第七常闭液控单向阀49的控制口相连，第三常开液控单向阀41的控制导通方向朝向第七常闭液控单向阀49；

所述第六常闭液控单向阀45的流入口与第三常开液控单向阀41的流出口相连，第六常闭液控单向阀45的流出口连通至滑套56内部，第六常闭液控单向阀45的控制导通方向朝向滑套56内部；

所述第七常闭液控单向阀49的流出口连通至滑套56内部，第七常闭液控单向阀49的控制导通方向朝向滑套56内部。

所述第一常开液控单向阀26、第二常开液控单向阀30的关闭压力均为C；第三常开液控单向阀41的关闭压力为D；第四常闭液控单向阀22、第五常闭液控单向阀34的开启压力均为C；第六常闭液控单向阀45、第七常闭液控单向阀49的开启压力均为D；且A＜C＜D。

本实施例中的滑套56内部由活塞55分隔为第一腔室65、第二腔室64；所述第一常开液控单向阀26的流出口、第五常闭液控单向阀34的流出口、第六常闭液控单向阀45的流出口均连通至第一腔室65；所述第七常闭液控单向阀49的流出口连通至第二腔室64。

优选的，所述滑套56包括若干节流口，所述活塞55上设置若干沿轴向分布的环形槽，还包括与所述环形槽相匹配的第一球型定位销53、第二球型定位销54；所述第一球型定位销53用于驱动第七常闭液控单向阀49开启，所述第二球型定位销54用于驱动普通单向阀38开启。

优选的，环形槽呈圆弧状。

本实施例中开度控制模块的具体工作方法为：

在通过实施例1中的步骤二选定所需层位后，执行如下步骤：

步骤三、层位选择模块中压力为E的液压油进入第一过油通道19，层位选择模块中压力为A的液压油进入第二过油通道20，层位选择模块中压力为0的液压输入管线与第三过油通道21连通，使第一过油通道19、第二过油通道20、第三过油通道21与开度控制模块之间形成回路，由液压油推动滑套56内的活塞55移动至朝向井底方向的行程极限，使活塞55上的所有节流口关闭、滑套56处于全关状态；

步骤四、将第二过油通道20内的压力提高至D，通过开度控制模块使滑套56内的活塞55移动设定距离，打开部分节流口，使滑套56开度变化；

步骤五、将第二过油通道20的压力降低至C，再重复步骤四；若滑套56已经处于所需开度，进入步骤七；否则进入步骤六；其中A＜C＜D；

步骤六、重复步骤五，直至滑套56处于所需开度；

步骤七、第一液压输入管线4、第二液压输入管线5、第三液压输入管线6泄压。

本实施例中，所述环形槽共四组，所述节流口共三组。

本实施例中，A=10MPa，B=1MPa，C=15MPa，D=20MPa，E=5MPa。

更为具体的：

当某一层被选中后，该层的第一过油通道19、第二过油通道20上流入压力值分别为5MPa、10MPa的液压油，第三过油通道21上无压力、处于回油状态。第二过油通道20上压力为10MPa液压油通过液压管线流入第四常闭液控单向阀控制口24、第一常开液控单向阀控制口27、第二常开液控单向阀控制口32、第五常闭液控单向阀控制口35，由于其压力值小于15MPa，则这四个液控单向阀处于初始状态。第一过油通道19上压力为5MPa的液压油通过第一常开液控单向阀流入口28和第一常开液控单向阀流出口29流入滑套56的第一腔室65，推动活塞55向右运动，第二腔室64内液压油依次通过第七常闭液控单向阀流出口50、第七常闭液控单向阀流入口51、第二常开液控单向阀流出口33和第二常开液控单向阀流入口31流入第三过油通道21，回油至地面液压站。当活塞55运动至最右端、第一过油通道19和第一输入液压管线4上瞬时流量降为0时，第一球型定位销53和第二球型定位销54落入活塞55上第一环形槽57内，滑套56上第一节流口61、第二节流口62、第三节流口63全面关闭，此时滑套56处于第一开度，即处于全关状态。

当滑套56处于全关状态后，再将第二过油通道20上压力提升至20MPa，20MPa液压油通过液压管线流入第四常闭液控单向阀控制口24、第一常开液控单向阀控制口27、第二常开液控单向阀控制口32、第五常闭液控单向阀控制口35，则第四常闭液控单向阀22和第五常闭液控单向阀34被打开，第一常开液控单向阀26和第二常开液控单向阀30关闭。第二过油通道20上液压油同时也通过第三常开液控单向阀流入口42和第三常开液控单向阀流出口44流入第七常闭液控单向阀控制口52，第七常闭液控单向阀49被打开。第一过油通道19上液压油通过第四常闭液控单向阀流入口23、第四常闭液控单向阀流出口25、第七常闭液控单向阀流入口51、第七常闭液控单向阀流出口50流入滑套56的第二腔室64，活塞55向左运动，第一腔室65内液压油通过第五常闭液控单向阀流出口37、第五常闭液控单向阀流入口36流入第三过油通道21，回油至地面液压站。当活塞55向左运动时，第一球型定位销53和第二球型定位销54均从第一环形槽57内弹起，从而将第七常闭液控单向阀49和单向阀38中钢球顶起，打开单向阀38。第二过油通道20上液压油通过单向阀流入口39和单向阀流出口40流入第三常开液控单向阀控制口43和第六常闭液控单向阀控制口46，第三常开液控单向阀41关闭，第六常闭液控单向阀45被打开。第六常闭液控单向阀流出口47与第三过油通道21相连接，则第三常开液控单向阀流出口44、第六常闭液控单向阀流入口48和第七常闭液控单向阀控制口52处压力降为0MPa，当活塞滑动至下一个开度的工位时，第一球型定位销53和第二球型定位销54落入第二环形槽58中时，第七常闭液控单向阀49和单向阀38中钢球回位，第七常闭液控单向阀49和单向阀38关闭。第一过油通道19上液压油无法流入滑套56的第二腔室64，活塞55停止运动，滑套56上第一节流口61被打开，此时滑套56处于第二开度。

当滑套56处于第二开度后，将第二过油通道20上压力降至15MPa，单向阀流出口40、第三常开液控单向阀控制口43和第六常闭液控单向阀46处压力均降至15MPa，则第三常开液控单向阀41和第六常闭液控单向阀45恢复初始状态，然后再次将第二过油通道20上压力提升至20MPa。重复上述过程，滑套56上第二节流口62被打开，此时滑套56处于第三开度。

当滑套56处于第三开度后，将第二过油通道20上压力降至15MPa，第三常开液控单向阀41和第六常闭液控单向阀45恢复初始状态，再将第二过油通道20上压力提升至20MPa，滑套56上第三节流口63被打开，此时滑套56处于第四开度，即处于全开状态。

本实施例的上述开度控制过程，可简要概括为，当某一层被选中后：

若需要使滑套处于第一开度：第一过油通道19打压5MPa，第二过油通道20打压10MPa，第三过油通道21不打压（用于回油），滑套56的三个节流口全关；三根液压输出管线泄压；此时，滑套56处于第一开度，如图5所示。

若需要使滑套处于第二开度：第一过油通道19打压5MPa，第二过油通道20打压10MPa，第三过油通道21不打压（用于回油），待滑套56的三个节流口全关后，再将第二过油通道20压力提升至20MPa，第一节流口61被打开；三根液压输出管线泄压；此时，滑套56处于第二开度，如图6所示。

若需要使滑套处于第三开度：第一过油通道19打压5MPa，第二过油通道20打压10MPa，第三过油通道21不打压（用于回油），滑套56的三个节流口全关后，再将第二过油通道20压力提升至20MPa，第一节流口61被打开；之后将第二过油通道20压力降至15MPa，再提升至20MPa，第二节流口62被打开；三根液压输出管线泄压；此时，滑套56处于第三开度，如图7所示。

若需要使滑套处于第四开度：第一过油通道19打压5MPa，第二过油通道20打压10MPa，第三过油通道21不打压（用于回油），滑套56的三个节流口全关后，再将第二过油通道20压力提升至20MPa，第一节流口61被打开。将第二过油通道20压力降至15MPa，再提升至20MPa，第二节流口62被打开。再将第二过油通道20压力降至15MPa，再提升至20MPa，第三节流口63被打开；三根液压输出管线泄压；此时，滑套56处于第四开度，如图8所示。

可以看出，只要在满足滑套尺寸与强度要求的前提下，本申请可以无上限的为滑套提供不同开度的流量调节能力，进而为油藏的实时控制与优化开采、控制水锥气侵、加速生产、提高采收率等方面做出突出贡献。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以是经由其他部件间接相连。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于井下行程控制的流量控制系统，包括层位选择模块、用于向层位选择模块供压的液压输出管线组、与所述层位选择模块相连的开度控制模块，其特征在于，

所述层位选择模块包括第一液压输入管线（4）、第二液压输入管线（5）、第三液压输入管线（6），第一液压输入管线（4）连接至第一常闭液控单向阀（7）的流入口、第二液压输入管线（5）连接至第二常闭液控单向阀（8）的流入口、第三液压输入管线（6）连接至第三常闭液控单向阀（9）的流入口；

所述第一常闭液控单向阀（7）的控制口连通至第二常闭液控单向阀（8）的下游端；

所述第二常闭液控单向阀（8）的控制口与第二液压输入管线（5）连通；

所述第三常闭液控单向阀（9）的控制口连通至第一常闭液控单向阀（7）的下游端；

所述第一常闭液控单向阀（7）、第二常闭液控单向阀（8）、第三常闭液控单向阀（9）的控制导通方向均朝向所述开度控制模块，且第一常闭液控单向阀（7）、第二常闭液控单向阀（8）的开启压力均为A，第三常闭液控单向阀（9）的开启压力为B，其中B＜A；

所述层位选择模块还包括与第一常闭液控单向阀（7）的流出口相连的第一过油通道（19）、与第二常闭液控单向阀（8）的流出口相连的第二过油通道（20）、与第三常闭液控单向阀（9）的流出口相连第三过油通道（21）；

所述第一常闭液控单向阀（7）的控制口与第二过油通道（20）连通，所述第三常闭液控单向阀（9）的控制口与第一过油通道（19）连通；

所述开度控制模块用于控制滑套（56）开度，包括第四常闭液控单向阀（22）、第五常闭液控单向阀（34）、第六常闭液控单向阀（45）、第七常闭液控单向阀（49）、第一常开液控单向阀（26）、第二常开液控单向阀（30）、第三常开液控单向阀（41）、普通单向阀（38）；

所述第一常开液控单向阀（26）的流入口与第一过油通道（19）相连、第一常开液控单向阀（26）的流出口连通至滑套（56）内部、第一常开液控单向阀（26）的控制口与第二过油通道（20）相连，第一常开液控单向阀（26）的控制导通方向朝向滑套（56）；

所述第二常开液控单向阀（30）的流入口与第三过油通道（21）相连、第二常开液控单向阀（30）的流出口与第七常闭液控单向阀（49）的流入口相连、第二常开液控单向阀（30）的控制口与第二过油通道（20）相连，第二常开液控单向阀（30）的控制导通方向朝向第三过油通道（21）；

所述第四常闭液控单向阀（22）的流入口与第一过油通道（19）相连、第四常闭液控单向阀（22）的流出口与第七常闭液控单向阀（49）的流入口相连、第四常闭液控单向阀（22）的控制口与第二过油通道（20）相连，所述第四常闭液控单向阀（22）的控制导通方向朝向第七常闭液控单向阀（49）；

所述第五常闭液控单向阀（34）的流入口与第三过油通道（21）相连、第五常闭液控单向阀（34）的流出口连通至滑套（56）内部、第五常闭液控单向阀（34）的控制口与第二过油通道（20）相连，第五常闭液控单向阀（34）的控制导通方向朝向第三过油通道（21）；

所述普通单向阀（38）的流入口与第二过油通道（20）相连、普通单向阀（38）的流出口与第三常开液控单向阀（41）的控制口、第六常闭液控单向阀（45）的控制口相连，普通单向阀（38）自流入口向流出口方向导通；

所述第三常开液控单向阀（41）的流入口与第二过油通道（20）相连、第三常开液控单向阀（41）的流出口与第七常闭液控单向阀（49）的控制口相连，第三常开液控单向阀（41）的控制导通方向朝向第七常闭液控单向阀（49）；

所述第六常闭液控单向阀（45）的流入口与第三常开液控单向阀（41）的流出口相连，第六常闭液控单向阀（45）的流出口连通至滑套（56）内部，第六常闭液控单向阀（45）的控制导通方向朝向滑套（56）内部；

所述第七常闭液控单向阀（49）的流出口连通至滑套（56）内部，第七常闭液控单向阀（49）的控制导通方向朝向滑套（56）内部。

2.根据权利要求1所述的一种用于井下行程控制的流量控制系统，其特征在于，所述层位选择模块共六个；所述液压输出管线组包括三根液压输出管线，三根液压输出管线分别与各层位选择模块中的第一液压输入管线（4）、第二液压输入管线（5）、第三液压输入管线（6）连接，且任意两个层位选择模块与液压输出管线组的连接方式均不相同。

3.根据权利要求1所述的一种用于井下行程控制的流量控制系统，其特征在于，所述第一常开液控单向阀（26）、第二常开液控单向阀（30）的关闭压力均为C；第三常开液控单向阀（41）的关闭压力为D；第四常闭液控单向阀（22）、第五常闭液控单向阀（34）的开启压力均为C；第六常闭液控单向阀（45）、第七常闭液控单向阀（49）的开启压力均为D；且A＜C＜D。

4.根据权利要求1所述的一种用于井下行程控制的流量控制系统，其特征在于，所述滑套（56）内部由活塞（55）分隔为第一腔室（65）、第二腔室（64）；

所述第一常开液控单向阀（26）的流出口、第五常闭液控单向阀（34）的流出口、第六常闭液控单向阀（45）的流出口均连通至第一腔室（65）；

所述第七常闭液控单向阀（49）的流出口连通至第二腔室（64）。

5.根据权利要求4所述的一种用于井下行程控制的流量控制系统，其特征在于，所述滑套（56）包括若干节流口，所述活塞（55）上设置若干沿轴向分布的环形槽，还包括与所述环形槽相匹配的第一球型定位销（53）、第二球型定位销（54）；所述第一球型定位销（53）用于驱动第七常闭液控单向阀（49）开启，所述第二球型定位销（54）用于驱动普通单向阀（38）开启。

6.根据权利要求5所述的一种用于井下行程控制的流量控制系统，其特征在于，所述环形槽的数量大于所述节流口的数量，且差值为1。

7.基于权利要求1~6中任一所述的一种用于井下行程控制的流量控制系统的控制方法，包括层位选中步骤、节流口开度控制步骤，其特征在于，所述层位选中步骤包括：

步骤一、确定需要选中的层位；

步骤二、通过液压输出管线组向第一液压输入管线（4）、第二液压输入管线（5）、第三液压输入管线（6）打压，使其中一根液压输入管线的压力为A、一根液压输入管线的压力为E、一根液压输入管线的压力为0，使液压油在被选中的层位中形成与地面连通的回路、其余层位不导通；其中B＜E＜A。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述节流口开度控制步骤包括，在完成层位选中步骤后：

步骤三、层位选择模块中压力为E的液压油进入第一过油通道（19），层位选择模块中压力为A的液压油进入第二过油通道（20），层位选择模块中压力为0的液压输入管线与第三过油通道（21）连通，使第一过油通道（19）、第二过油通道（20）、第三过油通道（21）与开度控制模块之间形成回路，由液压油推动滑套（56）内的活塞（55）移动，使活塞（55）上的所有节流口关闭、滑套（56）处于全关状态；

步骤四、将第二过油通道（20）内的压力提高至D，通过开度控制模块使滑套（56）内的活塞（55）移动设定距离，打开部分节流口，使滑套（56）开度变化；

步骤五、将第二过油通道（20）的压力降低至C，再重复步骤四；若滑套（56）已经处于所需开度，进入步骤七；否则进入步骤六；其中A＜C＜D；

步骤六、重复步骤五，直至滑套（56）处于所需开度；

步骤七、第一液压输入管线（4）、第二液压输入管线（5）、第三液压输入管线（6）泄压。

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