CN203452763U - 一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，包括上接头、球座生成筒、活塞、外筒和内筒，活塞和内筒设置在外筒中，所述外筒上端与上接头的外壁密封固定连接，下端与内筒密封固定连接，所述球座生成筒上端与上接头的内壁密封固定连接，活塞用于与球座生成筒下端配合生成球座和用于控制喷砂孔的开启；内筒和外筒之间设置有用于推动活塞运动的动力机构。采用本实用新型无级差，分段级数不受井筒内径限制，可实现无限级大规模分段压裂改造。

Description

一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套

技术领域

本实用新型涉及一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，属于石油开采中所使用的完井改造技术领域。

背景技术

随着勘探开发的深入，页岩气、致密气储层进入规模开发阶段，水平井分段压裂和体积压裂等大规模压裂方式已逐渐成为油气田开发的主体技术，现有的分段压裂技术主要有：裸眼封隔器+滑套分段压裂技术、可钻式桥塞分段压裂技术、双封单压分段压裂技术、水力喷射分段压裂技术，但其都有一定局限性。裸眼封隔器+滑套技术由于需要不同级差球和球座配合实现开启滑套，无法实现全通径，分段级数受限；可钻式桥塞虽可进行无限级大规模压裂，但作业周期长，成本高，无法实现大面积推广应用；双封单压分段压裂技术需拖到管柱需带压作业配合，施工周期长；水力喷射由于喷孔耐磨抗冲蚀能力有限加之节流压差大，因此施工段数受限、作业周期长、施工规模受限。

现有技术中，中国专利文献公开的“一种投球开启自锁滑套”，公开号：CN201972661U，公开日期：2011年09月14日，该专利阐述了在水平井段作业时投球开启压裂喷砂通道，并锁定保持生产通道畅通，但仍采用投球分段，分段数受限。

专利“双打开压差滑套”，公开号：CN201723198U，公开日期：20110126，该实用新型是利用压差推动上、下液缸分别向上下移动，打开通道，可以解决投球滑套不能用于水平裸眼井分段压裂、酸化工具管柱第一段的问题，但仍无法解决分段受限问题。

专利“一种选择性开关滑套组件中的智能型滑套”，公开号：CN202125290U，公开日期：2012年01月25日，该实用新型是利用下入专用开关工具，打开和关闭智能滑套。该方法操作复杂，施工周期长。

其它现有技术，如专利“裸眼水平井分段改造管柱”、“油气水平井分段压裂管柱”、“裸眼完井水力喷砂不动管柱分段压裂管柱”等都是采用投球进行多级分段改造，存在级差的问题，均无法实现无限级分段改造需求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有的分段压裂技术存在的上述问题，提供一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，采用本实用新型无级差，分段级数不受井筒内径限制，可实现无限级大规模分段压裂改造。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，其特征在于：包括上接头、球座生成筒、活塞、外筒和内筒，活塞和内筒设置在外筒中，所述外筒上端与上接头的外壁密封固定连接，下端与内筒密封固定连接，所述球座生成筒上端与上接头的内壁密封固定连接，活塞用于与球座生成筒下端配合生成球座和用于控制喷砂孔的开启；内筒和外筒之间设置有用于推动活塞运动的动力机构。

所述内筒上设置有内筒喷砂孔，外筒上对应内筒喷砂孔设置有外筒喷砂孔；所述动力机构激发前，活塞封闭内筒喷砂孔和外筒喷砂孔，动力机构激发后，内筒喷砂孔和外筒喷砂孔连通形成喷砂孔。

所述内筒和外筒之间的上部设置活塞，活塞分别与内筒和外筒动密封配合，下部设置动力机构；所述动力机构激发后，推动活塞向上运动与球座生成筒配合形成球座。

所述动力机构包括从下至上依次设置的信号接收器、由信号接收器控制的点火器和与点火器配合的聚能弹。

所述活塞的上部设置有与内筒上端部配合对活塞限位的限位台阶，下部的内壁和外壁上均设置有两个密封圈；动力机构激发前，内筒喷砂孔位于内壁上的两个密封圈之间，外筒喷砂孔位于外壁上的两个密封圈之间。

所述动力机构激发后，活塞推动呈圆筒状的球座生成筒径向收缩形成球座。

所述球座生成筒下部外壁设置为锥形部，活塞上部的内表面对应设置为锥形部；当活塞向上运动时，活塞的锥形部与球座生成筒的锥形部配合推动球座生成筒径向收缩形成球座。

采用本实用新型的优点在于：

一、采用本实用新型后，可通过信号发射器与信号接收器之间的双向通讯，激发点火器，点燃聚能弹推动活塞，达到智能选择开启功能，同时活塞向上锥开球座生成筒，形成球座，可最终实现无限级改造。

二、本实用新型克服了传统水平井分段压裂成本高、分段数受限等的技术瓶颈，达到智能选择开关，操作简单、快捷；另外，封堵球座内径相同，无级差，分段级数不受井筒内径限制，可实现无限级分段压裂改造。

三、本实用新型中，所述滑套包括上接头、球座生成筒、活塞、外筒和内筒，活塞和内筒设置在外筒中，所述外筒上端与上接头的外壁密封固定连接，下端与内筒密封固定连接，所述球座生成筒上端与上接头的内壁密封固定连接，活塞用于与球座生成筒下端配合生成球座和用于控制喷砂孔的开启；内筒和外筒之间设置有用于推动活塞运动的动力机构，采用此结构，由于滑套内径相同，无级差，从而实现了水平井无限级分段改造，并且采用此滑套后，开关时只有活塞运动，减小的机械故障，提高了可靠性。

四、本实用新型中，所述内筒上设置有内筒喷砂孔，外筒上对应内筒喷砂孔设置有外筒喷砂孔；所述动力机构激发前，活塞封闭内筒喷砂孔和外筒喷砂孔，动力机构激发后，内筒喷砂孔和外筒喷砂孔连通形成喷砂孔，采用此结构，保证了动力机构激发前各部件之间的密封性，并且激发后，喷砂孔能够快速形成。

五、本实用新型中，所述内筒和外筒之间的上部设置活塞，活塞分别与内筒和外筒动密封配合，下部设置动力机构；所述动力机构激发后，推动活塞向上运动与球座生成筒配合形成球座，采用此结构，保证了活塞与内筒和外筒之间的密封，并且通过活塞的运动实现了球座的生成，保证了后序改造的顺利进行。

六、本实用新型中，所述活塞的上部设置有与内筒上端部配合对活塞限位的限位台阶，下部的内壁和外壁上均设置有两个密封圈；动力机构激发前，内筒喷砂孔位于内壁上的两个密封圈之间，外筒喷砂孔位于外壁上的两个密封圈之间；采用此结构，保证了动力机构激发前活塞的稳定性，并且使外筒喷砂孔和内筒喷砂孔能够可靠封闭。

七、本实用新型中，所述动力机构激发后，活塞推动呈圆筒状的球座生成筒径向收缩形成球座，采用此结构，不需要提前设置球座，保证了无级差的实现。

八、本实用新型中，所述球座生成筒下部外壁设置为锥形部，活塞上部的内表面对应设置为锥形部；当活塞向上运动时，活塞的锥形部与球座生成筒的锥形部配合推动球座生成筒径向收缩形成球座，采用此方式配合生成球座，保证在打开油管内外连通通道的同时能够生成球座，与现有技术均不相同，提高了生成球座的可靠性，投球封堵储层更加可靠。

九、本实用新型对于目前水平井大规模的分段压裂施工具有很强的针对性和适应性，该技术可适应于页岩气、致密气等水平井无极限大规模压裂改造，在石油天然气领域的推广应用，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型中的滑套结构示意图

图2为本实用新型分段改造结构示意图

图中标记为：1、上接头；2、球座生成筒；3、密封圈；4、引鞋；5、活塞；6、外筒；7、滑套；8、封隔器；9、聚能弹；10、点火器；11、信号接收器；12、内筒；13、油管；14、套管。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，包括上接头1、球座生成筒2、活塞5、外筒6和内筒12，活塞5和内筒12设置在外筒6中，所述外筒6上端与上接头1的外壁密封固定连接，下端与内筒12密封固定连接，所述球座生成筒2上端与上接头1的内壁密封固定连接，活塞5用于与球座生成筒2下端配合生成球座和用于控制喷砂孔的开启；内筒12和外筒6之间设置有用于推动活塞5运动的动力机构。

进一步地，所述内筒12上设置有内筒喷砂孔，外筒6上对应内筒喷砂孔设置有外筒喷砂孔；所述动力机构激发前，活塞5封闭内筒喷砂孔和外筒喷砂孔，动力机构激发后，内筒喷砂孔和外筒喷砂孔连通形成喷砂孔。

进一步地，所述内筒12和外筒6之间的上部设置活塞5，活塞5分别与内筒12和外筒6动密封配合，下部设置动力机构；所述动力机构激发后，推动活塞5向上运动与球座生成筒2配合形成球座。

本实用新型中，所述动力机构包括从下至上依次设置的信号接收器11、由信号接收器11控制的点火器10和与点火器10配合的聚能弹9。

本实用新型中，所述活塞5的上部设置有与内筒12上端部配合对活塞5限位的限位台阶，下部的内壁和外壁上均设置有两个密封圈3；动力机构激发前，内筒喷砂孔位于内壁上的两个密封圈3之间，外筒喷砂孔位于外壁上的两个密封圈3之间。

本实用新型中，所述动力机构激发后，活塞5推动呈圆筒状的球座生成筒2径向收缩形成球座。

本实用新型中，所述球座生成筒2下部外壁设置为锥形部，活塞5上部的内表面对应设置为锥形部；当活塞5向上运动时，活塞5的锥形部与球座生成筒2的锥形部配合推动球座生成筒2径向收缩形成球座。

采用本实用新型的改造方法包括如下步骤：

a、由滑套7上的信号接收器在设定范围内发送搜索信号；

b、向井内投入信号发射器，当信号发射器进入该设定范围时，信号发射器接收到搜索信号，并向信号接收器发送控制信号；

c、信号接收器接收到该控制信号后，激发动力机构，推动活塞向上运动，开启喷砂孔，打开油管内外连通通道，并在活塞的作用下，滑套的球座生成筒生成球座，实施第一段改造；

d、第一段改造完成后，投球使其坐落于球座生成筒生成的球座处，封堵第一段储层，关闭油管内外连通通道；

e、重复上述步骤，依次进行后续段改造。

所述c步骤中，信号接收器11接收到该控制信号后，控制激发点火器10点燃聚能弹9，聚能弹9产生的气体推动活塞5向上运动，内筒喷砂孔和外筒喷砂孔连通，打开油管内外连通通道。

实施例2

如图2所示，设置好封隔器8和引鞋4后，将与油管13或套管14外径相近的滑套连接在油管或套管上，下入预定位置。通过向井内投入低频信号发射器，由信号接收器11发送一条编码的信号，搜索进入有效范围内的信号发射器接近，当接近的信号发射器接收到该信号时会对编码的信号进行解码验证，当信号发射器识别成功后会向位于套筒上的信号接收器11发送一条高频编码报文，由信号接收器11接收该段高频报文并进行解码，若识别后的信息吻合，则会激发点火器10，点燃聚能弹9，聚能弹9产生的高能气体推动活塞5，露出喷砂孔，打开油管内外连通通道，同时活塞5向上锥开球座生成筒2，形成球座，实施第一段改造，后投球封堵第一段储层，改造第二段储层，依次进行后续段改造，因分段级数不受井筒内径限制，最终实现无限级改造。

本实用新型中，所述的信号发射器由微控制器、高频发生电路、低频接收电路组成。所述的信号接收器11由微控制器、高频接收电路、低频发射电路及总线传输电路组成。信号发射器和信号接收器11与其它领域的信号发射器和信号接收器相同，在此不做详细描述。

Claims (7)

1.一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，其特征在于：包括上接头（1）、球座生成筒（2）、活塞（5）、外筒（6）和内筒（12），活塞（5）和内筒（12）设置在外筒（6）中，所述外筒（6）上端与上接头（1）的外壁密封固定连接，下端与内筒（12）密封固定连接，所述球座生成筒（2）上端与上接头（1）的内壁密封固定连接，活塞（5）用于与球座生成筒（2）下端配合生成球座和用于控制喷砂孔的开启；内筒（12）和外筒（6）之间设置有用于推动活塞（5）运动的动力机构。

2.根据权利要求1所述的一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，其特征在于：所述内筒（12）上设置有内筒喷砂孔，外筒（6）上对应内筒喷砂孔设置有外筒喷砂孔；所述动力机构激发前，活塞（5）封闭内筒喷砂孔和外筒喷砂孔，动力机构激发后，内筒喷砂孔和外筒喷砂孔连通形成喷砂孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，其特征在于：所述内筒（12）和外筒（6）之间的上部设置活塞（5），活塞（5）分别与内筒（12）和外筒（6）动密封配合，下部设置动力机构；所述动力机构激发后，推动活塞（5）向上运动与球座生成筒（2）配合形成球座。

4.根据权利要求3所述的一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，其特征在于：所述动力机构包括从下至上依次设置的信号接收器（11）、由信号接收器（11）控制的点火器（10）和与点火器（10）配合的聚能弹（9）。

5.根据权利要求2所述的一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，其特征在于：所述活塞（5）的上部设置有与内筒（12）上端部配合对活塞（5）限位的限位台阶，下部的内壁和外壁上均设置有两个密封圈（3）；动力机构激发前，内筒喷砂孔位于内壁上的两个密封圈（3）之间，外筒喷砂孔位于外壁上的两个密封圈（3）之间。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，其特征在于：所述动力机构激发后，活塞（5）推动呈圆筒状的球座生成筒（2）径向收缩形成球座。

7.根据权利要求6所述的一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，其特征在于：所述球座生成筒（2）下部外壁设置为锥形部，活塞（5）上部的内表面对应设置为锥形部；当活塞（5）向上运动时，活塞（5）的锥形部与球座生成筒（2）的锥形部配合推动球座生成筒（2）径向收缩形成球座。

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