CN206376822U - 一种固井滑套 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固井滑套，涉及页岩气开采技术领域。本实用新型所提供的固井滑套为中空管状结构，包括沿轴向依次连接的上接头、电气短节、液控短节、换向短节、滑套短节和下接头。在滑套短节中设置有滑套外筒、滑套内筒和滑套，且滑套的侧壁上设置有第一压裂孔，滑套外筒的侧壁上设置有第二压裂孔，滑套内筒的侧壁上设置有与所述第二压裂孔相对的第三压裂孔。通过无线电控制电气短节，从而控制液控短节和换向短节驱动滑套在滑套腔中左右移动，当三个压裂孔对齐时可进行压裂操作。本实用新型所提供的固井滑套操作准确，时效快，简化压裂操作，并且该固井滑套可反复开启，实现对页岩气等非常规油气藏的高效开发。

Description

一种固井滑套

技术领域

本实用新型涉及页岩气开采领域，特别涉及一种固井滑套。

背景技术

随着油气藏勘探开发的持续深入，实施水平井分段压裂改造已成为页岩气等非常规气藏有效开发的必要手段。目前，页岩气井的水平井分段压裂技术主要为快钻桥塞和分簇射孔联做工艺：即将水平井段分成若干段，先对最前端套管进行射孔处理，之后压裂；然后下入快钻桥塞封堵前一段，再对相邻段进行分簇射孔和压裂施工，如此依次完成整段水平井的分段压裂。然而在页岩气水平井体积压裂过程中，多段的压裂操作会引起套管周围地层错位，压缩套管，造成套管通径形变。由此导致施工过程中不能顺利下入桥塞等情况，大大影响作业的顺利进行及实施效果，因此开发一种新型的分段压裂改造工具十分重要。

现有技术中，专利文件CN202125290U专利公开了一种选择性开关滑套组件中的智能型滑套，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。但是该方案需用连续油管带开关工具操作，操作复杂，施工周期长。专利文件CN203452763U公开了一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套，该实用新型是利用活塞控制球座的自生成，打开和关闭智能滑套。但是该方案仍需通过投球完成，不能实现滑套的往复开启，因此存在一次压裂难以达到预设标准，多次压裂导致施工繁琐的问题。

在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术中可应用于页岩气分段压裂施工工艺的智能滑套操作复杂，难以实现页岩气等非常规油气藏的高效开发。

实用新型内容

为了解决现有技术的缺陷，本实用新型实施例提供了一种操作简单的固井滑套。所述技术方案如下：

一种固井滑套为中空管状结构，包括沿轴向依次连接的上接头、电气短节、液控短节、换向短节、滑套短节和下接头；所述滑套短节包括：滑套外筒、滑套内筒，所述滑套外筒和滑套内筒之间形成环形的滑套腔；所述滑套腔中设置有滑套；所述滑套的侧壁上设置有第一压裂孔，所述滑套外筒的侧壁上设置有第二压裂孔，所述滑套内筒的侧壁上设置有与所述第二压裂孔相对的第三压裂孔；所述电气短节用于接收信号并控制所述液控短节和所述换向短节工作；所述液控短节和所述换向短节配合，用于驱动所述滑套在所述滑套腔中的左右移动；当所述第一压裂孔与所述第二压裂孔和所述第三压裂孔相对并连通时，所述滑套短节为开启状态；当所述第一压裂孔与所述第二压裂孔和所述第三压裂孔错开时，所述滑套短节为关闭状态。

优选地，所述电气短节包括：左端同时与所述上接头连接的电气外筒和电气内筒，在所述电气外筒和所述电气内筒之间形成的环形空间内设置有环形电气支架；所述环形电气支架上安装有环形电池、以及分别与所述环形电池电连接的电机驱动器和控制器，并且，所述电机驱动器电连接所述控制器。

优选地，在所述环形电气支架的左端设置有用于安装所述环形电池的环形电池仓；在所述环形电气支架的右端设置有用于安装所述电机驱动器的第一安装槽和用于安装所述控制器的第二安装槽。

优选地，在所述电气短节和所述液控短节之间设置有电气接头，且在所述电气接头中设置有线缆通道，在所述线缆通道中放置线缆以连接所述电气短节中的所述电机驱动器和所述液控短节。

优选地，所述液控短节包括液控外筒和液控内筒，所述液控外筒和所述液控内筒之间形成有环形储油腔；所述液控外筒的左端与所述电气外筒的右端连接，所述液控内筒的左端和所述电气内筒的右端分别与所述电气接头的两端连接；在所述环形储油腔中设置有电机、和通过联轴器与所述电机连接的液压泵；所述电机与所述电机驱动器电连接，所述液压泵与所述换向短节连接。

优选地，在所述液控外筒靠近所述电气短节的侧壁上设置有连通所述环形储油腔的第一注液口，在所述液控外筒靠近所述换向短节的侧壁上设置有连通所述环形储油腔的出液口。

优选地，所述换向短节包括阀座，所述阀座的左端同时与所述液控外筒和液控内筒连接，右端同时与所述滑套外筒和所述滑套内筒连接；所述阀座上安装有第一两位三通电磁阀和第二两位三通电磁阀，在所述阀座的内部设置有与第一两位三通电磁阀和第二两位三通电磁阀相配合的流体通道；通过所述第一两位三通电磁阀，所述流体通道向右连通所述滑套腔的左端，向左连通所述液压泵或所述环形储油腔；通过所述第二两位三通电磁阀，所述流体通道向右可连通所述滑套腔的右端，向左连通所述液压泵或所述环形储油腔。

优选地，所述阀座与所述液控短节连接的端部沿轴向分别设置有用于容纳所述第一两位三通电磁阀的第一电磁阀安装槽、用于容纳所述第二两位三通电磁阀的第二电磁阀安装槽和用于容纳所述液压泵的液压泵安装槽。

优选地，在所述滑套的位于所述第一压裂孔右侧的外表面上设置有环形挡泥槽；所述滑套上设置有密封总成；所述滑套的内、外表面上均设置有耐磨层。

优选地，所述滑套腔的右端设置有至少一个导向轴，所述滑套的位于所述第一压裂孔右侧的部分沿轴向设置有至少一个与所述导向轴相适配的导向孔，所述导向轴插入所述导向孔内。

优选地，在所述滑套外筒的右端设置有连通所述滑套腔的第二注液口。

优选地，所述固井滑套为全通径，所述固井滑套的外径为180mm～190mm，所述固井滑套的内径为100mm～114mm，所述固井滑套的长度为2m～2.5m。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

所述固井滑套与套管连接一起下入水平井中，并通过无线电控制电气短节，从而控制液控短节和换向短节驱动滑套在滑套腔中左右移动，当所述滑套移动至第一压裂孔连通第二压裂孔和第三压裂孔的位置时，所述固井滑套开始进行压裂工作；当所述滑套移动至第一压裂孔不连通第二压裂孔和第三压裂孔的位置时，结束压裂操作。且在同一套管上可连接多个所述固井滑套，实现对页岩气井水平井段的多段压裂操作。本实用新型所提供的固井滑套操作准确，时效快，简化压裂操作，并且该固井滑套可反复开启，实现对页岩气等非常规油气藏的高效开发。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的页岩气井固井滑套的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的换向短节结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的阀座内部结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的滑套结构示意图。

附图中各个标记分别为：

Ⅰ.电气短节；Ⅱ.液控短节；Ⅲ.换向短节；Ⅳ.滑套短节；

1.上接头；2.上端盖；3.电气外筒；4.电气内筒；5.电机驱动器；6.电气接头；7.液控外筒；8.第一注液口；9.液控内筒；10.电机；11.联轴器；12.液压泵；13.第一流体通道；14.阀座；15.第二流体通道；16.滑套外筒；17.第一压裂孔；18.第二压裂孔；19.第三压裂孔；20.第二注液口；21.下端盖；22.下接头；23.滑套内筒；24.滑动导向轴；25.滑套；26.第五流体通道；27.第三流体通道；28.第四流体通道；29.安全阀；30.出液口；31.储油腔；32.线缆通道；33.控制器；34.电气支架；35.环形电池；36.第一两位三通电磁阀；37.第二两位三通电磁阀；38.第一电磁阀安装槽；39.安全阀安装槽；40.液压泵安装槽；41.第二电磁阀安装槽；42.环形挡泥槽；43.耐磨层；44.组合密封；45.滑套腔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，本实用新型实施例提供一种固井滑套，该固井滑套为中空管状结构，包括沿轴向依次连接的上接头1、电气短节Ⅰ、液控短节Ⅱ、换向短节Ⅲ、滑套短节Ⅳ和下接头22。

其中，滑套短节Ⅳ包括：滑套外筒16、滑套内筒23，滑套外筒16和滑套内筒23之间形成环形的滑套腔45；

滑套腔45中设置有滑套25；滑套25的侧壁上设置有第一压裂孔17，滑套外筒16的侧壁上设置有第二压裂孔18，滑套内筒23的侧壁上设置有与第二压裂孔18相对的第三压裂孔19；

电气短节Ⅰ用于接收信号并控制液控短节Ⅱ和换向短节Ⅲ工作；液控短节Ⅱ和换向短节Ⅲ配合，用于驱动滑套25在滑套腔45中的左右移动；当第一压裂孔17与第二压裂孔18和第三压裂孔19相对并连通时，滑套短节Ⅳ为开启状态；当第一压裂孔17与第二压裂孔18和第三压裂孔19错开时，滑套短节Ⅳ为关闭状态。

为了清楚、简洁地描述本实用新型实施例中所提供的技术方案，对该固井滑套的“左端、右端”做出以下限定：

(1)该固井滑套的左端为靠近上接头1的一端，向左移动即向靠近上接头1的方向移动。

(2)该固井滑套的右端为靠近下接头22的一端，向右移动即向靠近下接头22的方向移动。

本领域技术人员可以理解的是，上述限定仅为了便于描述本实用新型实施例所提供的技术方案，而非限定该固井滑套的实际结构。因此本实用新型实施例所提供的固井滑套的各项组成部分可依次从左至右连接，也可依次从右至左连接。

本实用新型实施例所提供的固井滑套的工作原理如下所述：

通过上接头1和下接头22将该固井滑套与套管连接在一起，并随套管下入水平井中，此时滑套25置于滑套腔45的左端。通过地面无线电发送装置发送开启信号，电气短节Ⅰ接收、识别开启信号从而控制液控短节Ⅱ和换向短节Ⅲ驱动滑套25在滑套腔45中向右移动，使得第一压裂孔17与第二压裂孔18和第三压裂孔19连通，即打开滑套短节Ⅳ。此时在滑套短节Ⅳ上形成了连通该固井滑套内腔和水平井井壁的压裂通孔。由此使得通入该固井滑套中的压裂液可通过压裂通孔对该井段周围区域进行压裂处理。当压裂处理结束后，不再向固井滑套中通入压裂液，并通过地面无线电发送装置发送关闭信号。电气短节Ⅰ接收、识别关闭信号从而控制液控短节Ⅱ和换向短节Ⅲ驱动滑套25在滑套腔45中向左移动，使得第一压裂孔17与第二压裂孔18和第三压裂孔19错开，即关闭该滑套短节Ⅳ。

在使用本实用新型实施例所提供的固井滑套时，在同一套管上间隔一定距离可连接多个所述固井滑套，一起下入水平井中，并通过遥控开启不同的固井滑套实现对页岩气井水平井段的多段压裂操作。

本实用新型实施例所提供的固井滑套采用无线电控制操作，控制精度高、时效快，滑套动作准确；同时该固井滑套操作简便，可反复开启，简化压裂操作，实现了对页岩气等非常规油气藏的高效开发。

具体地，为了进一步保证实施压裂时的压裂效果，沿滑套25的周向均匀设置多个第一压裂孔17，相应地，在滑套外筒16上设置数量相同并沿滑套外筒16周向均匀分布的第二压裂孔18，以及在滑套内筒23上对应第二压裂孔18的位置设置数量相同的第三压裂孔19。如此保证了该固井滑套对周围底层的均匀压裂，降低因地层受力不均导致的相邻井段套管形变的可能性，提高设备使用安全度。关于第一压裂孔17、第二压裂孔18和第三压裂孔19的数量不做具体限定，例如其可以为2个、3个、4个等。

此外，滑套短节Ⅳ可以直接与下接头22连接，即通过滑套外筒16和滑套内筒23的右端连接下接头22，此时下接头22的左端封堵滑套腔45。但为了提高滑套腔45的密封性和滑套短节Ⅳ与下接头22的连接稳定性，本实用新型实施例所提供的固井滑套在滑套短节Ⅳ和下接头22之间还设置有下端盖21。该下端盖21的左端与滑套外筒16和滑套内筒23相连接，且下端盖21的左端面封堵了滑套腔45的右端部，增强了滑套腔45的密封性，有助于实现液控短节Ⅱ和换向短节Ⅲ驱动滑套25在滑套腔45中的左右移动。该下端盖21的右端面与下接头22的左端面相接，并将滑套外筒16和下接头22分隔开，使得下接头22仅与滑套内筒23连接。如此在将该固井滑套连接到套管上时，对下接头22的操作不会影响到固井滑套的主体部分，增强了该固井滑套的连接稳定性和使用安全性。进一步地，在该下端盖21与滑套短节Ⅳ和下接头22的连接处均设置有密封总成，提高组件间的连接稳定性和滑套腔45的密封效果。对于下端盖21与滑套短节Ⅳ和下接头22的连接方式不做具体限定，可采用螺纹连接、焊接、铆接等。

参见图1，本实用新型实施例提供的固井滑套中的电气短节Ⅰ包括：左端同时与上接头1连接的电气外筒3和电气内筒4，在电气外筒3和电气内筒4之间形成的环形空间内设置有环形电气支架34；环形电气支架34上安装有环形电池35、以及分别与环形电池35电连接的电机驱动器5和控制器33，并且，电机驱动器5电连接控制器33。

电气短节Ⅰ为本实用新型实施例所提供的固井滑套中的无线电控制短节。其中，控制器33用于接收、识别地面无线发送装置发送的信号，并根据信号控制电机驱动器5的开启或关闭；电机驱动器5用于启动或停止液控短节Ⅱ的工作(具体通过控制液控短节Ⅱ中电机10的开闭控制液控短节Ⅱ的工作)，以及用于为控制器33和电机驱动器5提供动力的环形电池35。具体地，环形电池35分别通过线缆与控制器33和电机驱动器5连接，同时控制器33通过线缆与电机驱动器5连接，进而实现整体电气短节Ⅰ对该固井滑套的控制作用。

更具体地，环形电池35、控制器33以及电机驱动器5均安装在环形电气支架34上。如此可以有效提高电气短节Ⅰ中的空间利用率，同时也保证了电气短节Ⅰ中各部件的安装稳定性，使得电气短节Ⅰ的结构更为集成，缩短固井滑套整体的长度。同时选用环形电池35而非平板电池也可在一定程度上提高电气短节Ⅰ中的空间利用率，缩短电气短节Ⅰ的长度。

关于环形电气支架34的结构，具体地，在环形电气支架34的左端设置有用于安装环形电池35的环形电池仓；在环形电气支架34的右端设置有用于安装电机驱动器5的第一安装槽和用于安装控制器33的第二安装槽。进一步地，在环形电池仓与第一安装槽之间、环形电池仓与第二安装槽之间以及第一安装槽和第二安装槽之间均设置有线缆通道，用于放置连通环形电池35与电机驱动器5和控制器33的线缆，以及连通控制器33和电机驱动器5的线缆。如此，可实现环形电池35、电机驱动器5以及控制器33三者的连接，同时线缆槽的设置也可避免线缆缠绕其他元件，便于电气短节Ⅰ中元件的更换和清理。对第一安装槽和第二安装槽的形状不做具体限定，举例来说，可以为两个沿环形电气支架34纵向设置的条状槽或两个沿环形电气支架34周向设置的环状槽等。

此外，关于电气短节Ⅰ与上接头1的连接方式，电气短节Ⅰ可以通过电气外筒3和电气内筒4同时与上接头1连接，上接头1的右端封堵电气外筒3和电气内筒4形成的环形空间。但为了让增强本实用新型实施例所提供的固井滑套中各个组件间的连接稳定性，在上接头1与电气短节Ⅰ之间同样设置了上端盖2。与下端盖21和滑套短节Ⅳ以及下接头22的连接类似，该上端盖2的右端与电气外筒3和电气内筒4相连接，且该上端盖2的右端与电气短节Ⅰ的环形空腔相适配，封堵了环形空腔的左端部，提高该环形空间的结构稳定性，保证了设置在该环形空间中的电气支架34的安全性。该上端盖2的左端面与上接头1的右端面相接，并将电气外筒3与上接头1分隔开，使得上接头1仅与电气内筒4连接。因此，在将该固井滑套连接到套管上时，对上接头1的操作不会影响到该固井滑套主体部分。同时对于上端盖2与电气短节Ⅰ和上接头1之间的连接方式不做具体限定，可采用螺纹连接、焊接、铆接等。

在电气短节Ⅰ和液控短节Ⅱ之间还设置有电气接头6，且在电气接头6中设置有线缆通道32，在线缆通道32中放置线缆以连接所述电气短节Ⅰ中的电机驱动器5和液控短节Ⅱ。

电气接头6将电气短节Ⅰ和液控短节Ⅱ分隔开，并由穿过线缆通道32的线缆连接电气短节Ⅰ和液控短节Ⅱ。具体地，该电气接头6的左端同时与电气外筒3和电气内筒4连接，并且对连接方式不做具体限定。不难看出，电气接头6的左端封堵了电气短节Ⅰ中环形空腔的右端部，使得环形电气支架34安装在封闭的环形腔中，从而限制了环形电气支架34沿轴向的运动，使得电气短节Ⅰ的结构更加稳定，不易使得电气短节Ⅰ内部的组件被破坏，进而延长该固井滑套的使用寿命；电气接头6的右端连接液控短节Ⅱ，有利于液控短节Ⅱ的正常工作，以下将针对该固井滑套中液控短节Ⅱ的结构和组成进行详细阐述。

参见图1，本实用新型实施例提供的固井滑套中的液控短节Ⅱ包括：液控外筒7和液控内筒9，液控外筒7和液控内筒9之间形成有环形储油腔31；液控外筒7的左端与电气外筒3的右端连接，液控内筒9的左端和电气内筒4的右端分别与电气接头6的两端连接；在环形储油腔31中设置有电机10、和通过联轴器11与电机10连接的液压泵12；电机10与电机驱动器5电连接，液压泵12与换向短节Ⅲ连接。

本实用新型实施例所提供的固井滑套优选液压控制系统来驱动滑套25，液控短节Ⅱ即为该固井滑套的驱动短节。具体地，在电气短节Ⅰ的控制下该液控短节Ⅱ中的电机10带动液压泵12，该液压泵12与换向短节Ⅲ连接，可将环形储油腔31中的液压油注入换向短节Ⅲ中，液压油经过换向短节Ⅲ进入滑套短节Ⅳ从而驱动滑套25移动。

更具体地，液控外筒7和液控内筒9之间形成了环形空腔，并且液控外筒7和液控内筒9的左端同时与电气接头6连接，液控外筒7和液控内筒9的右端同时与换向短节Ⅲ连接。不难看出，在电气接头6和换向短节Ⅲ的左右封堵下液控短节Ⅱ中的环形空腔形成了封闭式环形储油腔31，该环形储油腔31用于储存液控系统的液压油。综上，通过电气接头6分隔电气短节Ⅰ和液控短节Ⅱ，不仅可以提高电气短节Ⅰ的稳定性还可以对环形储油腔31的左端进行密封，并且为了进一步提高环形储油腔31的密封性，还可在电气接头6与液控短节Ⅱ的连接处设置密封总成，防止液压油泄露。

进一步地，电机10和液压泵12设置在环形储油腔31中，不仅省去了单独设置储油腔以及储油腔与液压泵之间的连接结构，简化固井滑套结构使得整体结构更为集成，同时环形储油腔31中的液压油还能够对电机10和液压泵12进行冷却，提高电机10和液压泵12的使用寿命。具体地，为了达到这一效果电机10选用微型电机，液压泵12选用微型液压泵12。

此外，在液控外筒7靠近电气短节Ⅰ的侧壁上设置有连通环形储油腔31的第一注液口8，在液控外筒7靠近换向短节Ⅲ的侧壁上设置有连通环形储油腔31的出液口30。第一注液口8用于将向环形储液腔31中注入液压油；出液口30用于在进行设备清理等操作时排出液压油。同时在环形储油腔31上设置第一注液口8和出液口30同样有利于在液压油注入过程中排出储油腔中的空气，避免对电机10和液压泵12造成损害，提高该固井滑套的使用安全性。

参见图2、图3，本实用新型实施例提供的固井滑套中的换向短节Ⅲ包括阀座14，阀座14的左端同时与液控外筒7和液控内筒9连接，右端同时与滑套外筒16和所述滑套内筒23连接；阀座14上安装有第一两位三通电磁阀36和第二两位三通电磁阀37，在阀座14的内部设置有与第一两位三通电磁阀36和第二两位三通电磁阀37相配合的流体通道；通过第一两位三通电磁阀36，流体通道向右连通滑套腔45的左端，向左连通液压泵12或环形储油腔31；通过第二两位三通电磁阀37，流体通道向右可连通滑套腔45的右端，向左连通液压泵12或环形储油腔31。

不难看出，该换向短节Ⅲ起到了连接作用和调控作用。具体地，该换向短节Ⅲ用于连接液控短节Ⅱ和滑套短节Ⅳ，同时该换向短节Ⅲ与液控短节Ⅱ相互配合，用于调控液压系统中的液压油流向从而驱动滑套短节Ⅳ中滑套25向左或向右移动。

关于换向短节Ⅲ的连接作用，具体地，阀座14的左端同时与液控外筒7和液控内筒9连接，即阀座14的左端与液控短节Ⅱ连接，并封堵了环形储油腔31的右端，进一步保证了环形储油腔31的密封性。阀座14的右端同时与滑套外筒16和滑套内筒23连接，即阀座14的右端与滑套短节Ⅳ连接，并与下端盖21相互配合使得滑套腔45形成密封腔体，保证了液压系统的正常运作。其中关于阀座14与液控短节Ⅱ和滑套短节Ⅳ的连接方式不做具体限定，可以采用铆接、螺纹连接等方式，同时在该阀座14与液控短节Ⅱ和滑套短节Ⅳ的连接处还可以设置密封总成以增加连接可靠性以及密封性。

关于换向短节Ⅲ的调节作用，具体地，在阀座14中还具有流体流向转换器以及与之相配合的流体通道。更具体地，在本实用新型实施例中，流体流向转化器包括第一两位三通电磁阀36和第二两位三通电磁阀37。

两位三通电磁阀具有三个通口，通过连接或切断电磁阀的电源可改变两位三通电磁阀中三个通口的连接关系从而实现换向功能。进一步地，在本实用新型实施例中通过变换三个通口的连接关系可以在两位三通电磁阀中实现两种不同的流体通道。在换向短节Ⅲ中，第一两位三通电磁阀36和第二两位三通电磁阀37均与控制器33连接，控制器33同时与环形电池35连通，因此通过该控制器33可以实现第一两位三通电磁阀36和第二两位三通电磁阀37的通电或断电，进而改变第一两位三通电磁阀36和第二两位三通电磁阀37所连接的流体通道。

更具体地，参见图2、图3，阀座14中的流体通道包括：左端与液压泵12连通的用于进液的第一流体通道13，第一流体通道13的右端可与第一两位三通电磁阀36或第二两位三通电磁阀37连通；左端与环形储油腔31连通的用于出液的第四流体通道28，第四流体通道28的右端可与第一两位三通电磁阀36或第二两位三通电磁阀37连通；右端与滑套腔45的左端连通的第二流体通道15，第二流体通道15的左端与第一两位三通电磁阀36连通；以及，右端与滑套短节Ⅳ中的第五流体通道26连通的第三流体通道27，第三流体通道27的左端与第二两位三通电磁阀37连通。

为了便于描述该换向短节Ⅲ的工作原理，需要说明的是在滑套腔45中同样注入液压油，如此便于实现该固井滑套中液控系统的正常运作。并且如上所述，在滑套腔45中还设置有连通滑套腔45右端的第五流体通道26，进一步实现通过液控系统改变滑套25的移动方向。换向短节Ⅲ的工作原理如下所述：

当开启滑套短节Ⅳ时，一方面通过控制器33使得第一两位三通电磁阀36处于通电状态，此时第一两位三通电磁阀36连通第一流体通道13和第二流体通道15。因此环形储油腔31中的液压油通过第一流体通道13和第二流体通道15进入滑套腔45的左端，进而推动滑套25向右移动。另一方面通过控制器33使得第二两位三通电磁阀37处于断电状态，此时第二两位三通电磁阀37连通第三流体通道27和第四流体通道28。所以滑套25向右移动时可将滑套腔45右端的液压油排出滑套腔45，具体地液压油通过第五流体通道26、第三流体通道27和第四流体通道28流回环形储油腔31。

当关闭滑套短节Ⅳ时，一方面通过控制器33使得第二两位三通电磁阀37处于通电状态，此时第二两位三通电磁阀37连通第一流体通道13和第三流体通道27。因此环形储油腔31中的液压油通过第一流体通道13、第三流体通道27和第五流体通道26进入滑套腔45的右端，进而推动滑套25向左移动。另一方面通过控制器33使得第一两位三通电磁阀36处于断电状态，此时第一两位三通电磁阀36连通第二流体通道15和第四流体通道28。所以滑套25向左移动时将滑套腔45左端的液压油排出滑套腔45，具体地，液压油通过第二流体通道15和第四流体通道28流回环形储油腔31。

同时，为了进一步确保液压控制系统的安全性，用于出液的第四流体通道28还与安全阀29连接，当第四流体通道28中的流量过大时，该安全阀29可及时切断流体通道，保证环形储油腔31的安全。

进一步地，关于阀座14的结构，阀座14与液控短节Ⅱ连接的端部沿轴向分别设置有用于容纳第一两位三通电磁阀36的第一电磁阀安装槽38、用于容纳第二两位三通电磁阀37的第二电磁阀安装槽41和用于容纳液压泵12的液压泵安装槽40。并且相应地，在阀座14上还可设置用于容纳安全阀29的安全阀安装槽39。如此可有效增强液控短节Ⅱ和换向短节Ⅲ的稳固性。

同时，参见图4，为了进一步提高该固井滑套的使用安全性以及进行压裂操作的可靠程度，对滑套短节Ⅳ做以下限定：

在滑套25的位于第一压裂孔17右侧的外表面上设置有环形挡泥槽42；在滑套25上设置有密封总成44；并且在滑套25的内、外表面上均设置有耐磨层43。环形挡泥槽42可有效过滤较大粒径的杂质，避免影响压裂孔的正常工作；密封总成44可使得滑套25与滑套腔45紧密结合，并增加滑套腔45的密封性，更具体地，密封总成44可以设置在第一压裂孔两侧以及滑套25的右端部；设置在滑套25内外表面上的耐磨层可以减少滑套25的磨损，保证反复开启滑套短节Ⅳ时，滑套25在运行过程中的密封性。关于耐磨层的材质不做具体限定，可以为金属镀膜或者耐磨硅胶等。

更进一步地，在滑套腔45的右端设置有至少一个导向轴24，滑套25的位于第一压裂孔17右侧的部分沿轴向设置有至少一个与导向轴24相适配的导向孔，导向轴24插入导向孔内。该导向轴24使得滑套25只可沿滑套腔45的轴向移动，而无法在滑套腔45中旋转，保证滑套25轴向移动时的稳定性，使得第一压裂孔1可7与第二压裂孔18和第三压裂孔19对齐，进行充分的压裂操作。并且，在滑套外筒16的右端设置有连通滑套腔45的第二注液口20。通过第二注液口20向滑套腔45的右端注入液压油，进而实现通过液控系统驱动滑套25的左右移动。

关于本实用新型实施例所提供的固井滑套的整体结构，具体地，该固井滑套为全通径，固井滑套的外径为180mm～190mm，固井滑套的内径为100mm～114mm，固井滑套的长度为2m～2.5m。更具体地，该固井滑套的外径为190mm，内径为114mm，长度为2.5m。如此，该固井滑套可以与页岩气井用套管配合保证整体井筒全通径，在后续操作中避免钻模，使得该固井滑套可快速返排投产，便于现场实际应用。同时滑套整体长度较短，便于管串下入，有利于井下操作。

综上，本实用新型实施例所提供的固井滑套通过无线信号控制滑套的开启和关闭，可快速高效地实现压裂操作。该固井滑套具有不受套管变形、井筒完整性高、井筒全通径、无需后期钻磨等优点，同时滑套整体结构集成度高，管体长度小，便于井下操作。进一步地该固井滑套简化了页岩气井压裂操作的流程，减少作业时间，节约成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种固井滑套，其特征在于，所述固井滑套为中空管状结构，包括沿轴向依次连接的上接头(1)、电气短节、液控短节、换向短节、滑套短节和下接头(22)；

所述滑套短节包括：滑套外筒(16)、滑套内筒(23)，所述滑套外筒(16)和滑套内筒(23)之间形成环形的滑套腔(45)；

所述滑套腔(45)中设置有滑套(25)；所述滑套(25)的侧壁上设置有第一压裂孔(17)，所述滑套外筒(16)的侧壁上设置有第二压裂孔(18)，所述滑套内筒(23)的侧壁上设置有与所述第二压裂孔(18)相对的第三压裂孔(19)；

所述电气短节用于接收信号并控制所述液控短节和所述换向短节工作；所述液控短节和所述换向短节配合，用于驱动所述滑套(25)在所述滑套腔(45)中的左右移动；当所述第一压裂孔(17)与所述第二压裂孔(18)和所述第三压裂孔(19)相对并连通时，所述滑套短节为开启状态；当所述第一压裂孔(17)与所述第二压裂孔(18)和所述第三压裂孔(19)错开时，所述滑套短节为关闭状态。

2.根据权利要求1所述的固井滑套，其特征在于，所述电气短节包括：左端同时与所述上接头(1)连接的电气外筒(3)和电气内筒(4)，在所述电气外筒(3)和所述电气内筒(4)之间形成的环形空间内设置有环形电气支架(34)；

所述环形电气支架(34)上安装有环形电池(35)、以及分别与所述环形电池(35)电连接的电机驱动器(5)和控制器(33)，并且，所述电机驱动器(5)电连接所述控制器(33)。

3.根据权利要求2所述的固井滑套，其特征在于，在所述环形电气支架(34)的左端设置有用于安装所述环形电池(35)的环形电池仓；在所述环形电气支架(34)的右端设置有用于安装所述电机驱动器(5)的第一安装槽和用于安装所述控制器(33)的第二安装槽。

4.根据权利要求2所述的固井滑套，其特征在于，在所述电气短节和所述液控短节之间设置有电气接头(6)，且在所述电气接头(6)中设置有线缆通道(32)，在所述线缆通道(32)中放置线缆以连接所述电气短节中的所述电机驱动器(5)和所述液控短节。

5.根据权利要求4所述的固井滑套，其特征在于，所述液控短节包括液控外筒(7)和液控内筒(9)，所述液控外筒(7)和所述液控内筒(9)之间形成有环形储油腔(31)；

所述液控外筒(7)的左端与所述电气外筒(3)的右端连接，所述液控内筒(9)的左端和所述电气内筒(4)的右端分别与所述电气接头(6)的两端连接；

在所述环形储油腔(31)中设置有电机(10)、和通过联轴器(11)与所述电机(10)连接的液压泵(12)；

所述电机(10)与所述电机驱动器(5)电连接，所述液压泵(12)与所述换向短节连接。

6.根据权利要求5所述的固井滑套，其特征在于，在所述液控外筒(7)靠近所述电气短节的侧壁上设置有连通所述环形储油腔(31)的第一注液口(8)，在所述液控外筒(7)靠近所述换向短节的侧壁上设置有连通所述环形储油腔(31)的出液口(30)。

7.根据权利要求6所述的固井滑套，其特征在于，所述换向短节包括阀座(14)，所述阀座(14)的左端同时与所述液控外筒(7)和液控内筒(9)连接，右端同时与所述滑套外筒(16)和所述滑套内筒(23)连接；

所述阀座(14)上安装有第一两位三通电磁阀(36)和第二两位三通电磁阀(37)，在所述阀座(14)的内部设置有与第一两位三通电磁阀(36)和第二两位三通电磁阀(37)相配合的流体通道；

通过所述第一两位三通电磁阀(36)，所述流体通道向右连通所述滑套腔(45)的左端，向左连通所述液压泵(12)或所述环形储油腔(31)；

通过所述第二两位三通电磁阀(37)，所述流体通道向右可连通所述滑套腔(45)的右端，向左连通所述液压泵(12)或所述环形储油腔(31)。

8.根据权利要求7所述的固井滑套，其特征在于，所述阀座(14)与所述液控短节连接的端部沿轴向分别设置有用于容纳所述第一两位三通电磁阀(36)的第一电磁阀安装槽(38)、用于容纳所述第二两位三通电磁阀(37)的第二电磁阀安装槽(41)和用于容纳所述液压泵(12)的液压泵安装槽(40)。

9.根据权利要求1所述的固井滑套，其特征在于，在所述滑套(25)的位于所述第一压裂孔(17)右侧的外表面上设置有环形挡泥槽(42)；

所述滑套(25)上设置有密封总成(44)；

所述滑套(25)的内、外表面上均设置有耐磨层(43)。

10.根据权利要求9所述的固井滑套，其特征在于，所述滑套腔(45)的右端设置有至少一个导向轴(24)，所述滑套(25)的位于所述第一压裂孔(17)右侧的部分沿轴向设置有至少一个与所述导向轴(24)相适配的导向孔，所述导向轴(24)插入所述导向孔内。

11.根据权利要求10所述的固井滑套，其特征在于，在所述滑套外筒(16)的右端设置有连通所述滑套腔(45)的第二注液口(20)。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的固井滑套，其特征在于，

所述固井滑套为全通径，所述固井滑套的外径为180mm～190mm，所述固井滑套的内径为100mm～114mm，所述固井滑套的长度为2m～2.5m。