CN210217687U

CN210217687U - 一种压裂用全通径可开关滑套

Info

Publication number: CN210217687U
Application number: CN201921009912.XU
Authority: CN
Inventors: Weigang Wang; 王卫刚; Juntao Zhang; 张军涛; Hongjun Qiao; 乔红军; Zhiliang Gao; 高志亮; Jingfu Mu; 穆景福; Xiaobing Liang; 梁小兵; Xiao Sun; 孙晓; Qing Guo; 郭庆
Original assignee: Shaanxi Yanchang Petroleum Group Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Yanchang Petroleum Group Co Ltd
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2029-07-02

Abstract

本实用新型具体涉及一种全通径可开关压裂滑套。一种压裂用全通径可开关滑套，包括上接头、下接头、滑套本体及外滑套筒；所述滑套本体的上下两端分别连接上接头和下接头；外滑套筒位于滑套本体的外侧，且与滑套本体转动连接；其特征在于：所述滑套本体与外滑套筒上均设有环形槽；所述外滑套筒上设有被动齿轮，滑套本体上设有用于驱动被动齿轮的主动齿轮；还包括用于驱动主动齿轮转动的驱动装置。本实用新型的运动部件在滑套的外部，压裂时高压流体不会对滑套的运动部件形成冲击。

Description

一种压裂用全通径可开关滑套

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气开采技术领域，特别是各种增产措施作业中常用的压裂滑套的改进，具体为一种全通径可开关压裂滑套。

背景技术

近年来随着水平井技术的日益成熟，分段压裂技术已成为我国油气资源开采的重要手段，主要应用于低渗透油气藏和致密油气的压裂增产改造。滑套作为储层沟通/隔离和油藏管理的核心工具，在分段压裂技术中占有重要的地位，滑套分段压裂工艺也是应用最广泛的分压工艺之一。目前分段压裂用滑套主要采用的多级投球滑套，采用直径不同的低密度压裂球投送到滑套球座后通过井口打压从而控制各段滑套的开启，从而实现多级逐段分层压裂，具有施工方便、施工效率高的优点。但是多级投球滑套也存在以下问题：1)受到压裂球及球座必须存在一定级差的限制，无法实现无限极分段压裂。2)滑套只能通过液压打开，无法关闭，油气井出水后无法控制。3)压裂球存在受到井筒内介质的影响，无法有效密封球座，有时无法有效打开。4)滑套的球座，使完井管柱通井较小，后期作业困难。5）滑套内筒结构复杂、机械运动部件以及凸槽、台阶较多，高压流体介质容易对球座、机械运动部件造成损坏，造成施工事故。6）滑套内径的缩颈会对压裂液产生节流作用，并且会增大施工摩阻，施工排量有限，不能满足体积压裂中大排量的技术要求。上述多个缺陷将直接导致后续的完井和修井工作的额外工作量增加，同时也增加了作业难度和风险。

常规滑套是通过滑套内部的内滑套执行相应的机械运动来开启与关闭滑套的，并且常规滑套内筒结构复杂，含有较多的球座、凸槽及机械运动部件，压裂施工时高压混合流体介质会对滑套内部的内滑套筒的凸槽及机械运动部件形成冲击，进而导致滑套不能正常的开启和关闭，造成压裂施工事故，影响压裂施工效率。

现有技术《旋转式全通径压裂开关》滑套还是在内部，虽然内筒也有旋转机构，但是旋转机构最终还是要带动内滑套筒进行轴向运动，即还是通过内滑套筒的轴向运动来实现滑套的开启和关闭的；且其旋转机构较为复杂，带动滑套内筒实现轴向运动时还需剪切销钉；且旋转机构和内滑套是两个独立的机构。

发明内容

本实用新型旨在针对上述问题，提出一种通过外滑套筒的旋转来打开和关闭滑套的一种压裂用全通径可开关滑套及其使用方法。

本实用新型的技术方案在于：

一种压裂用全通径可开关滑套，包括上接头、下接头、滑套本体及外滑套筒；所述滑套本体的上下两端分别连接上接头和下接头；外滑套筒位于滑套本体的外侧，且与滑套本体转动连接；所述滑套本体与外滑套筒上均设有环形槽；所述外滑套筒上设有被动齿轮，滑套本体上设有用于驱动被动齿轮的主动齿轮；还包括用于驱动主动齿轮转动的驱动装置。

所述外滑套筒内壁设有内齿轮，相对应地，滑套本体的外壁上也设有与内齿轮匹配的外齿轮；还包括用于驱动外齿轮的驱动装置。

还包括：位于滑套本体内且相互作用的通讯腔室、控制腔室、传动腔室及执行腔室；还包括地面控制系统；所述通讯腔室为将地面发送的信号通过声电转换模块转换成模拟电信号，并将模拟电信号通过A/D转换模块转换成数字电信号，并将数字电信号传给控制腔室的通讯腔室；所述控制腔室为接受该数字电信号并对该数字电信号进行识别、判断、处理并生成相应控制信号的MCU；所述传动腔室包括用于接受控制腔室的控制信号且用于驱动外齿轮的驱动装置；所述执行腔室包括外齿轮。

所述通讯腔室包括依次连接的声电转换模块及A/D转换模块，所述声电转换模块与地面控制系统电连接，所述A/D转换模块与MCU电连接。

所述控制腔室还包括与MCU连接并为其供电的供电模块；所述供电模块为锂电池，所述供电模块还设有用于充电的充电接口。

所述传动腔室包括传动轴承及与传动轴承连接且为传动轴承提供电能的电机模块；所述电机模块为微型减速电机；所述传动轴承与外齿轮连接；所述微型减速电机上设有用于控制微型减速电机启闭的自动开关，所述自动开关与MCU电连接。

所述滑套本体的上下两端与上接头、下接头之间分别通过连接销钉固定连接。

一种压裂用全通径可开关滑套的使用方法，包括上接头、下接头、滑套本体及外滑套筒；所述滑套本体的上下两端分别连接上接头和下接头；外滑套筒位于滑套本体的外侧，且与滑套本体转动连接；其特征在于：滑套本体与外滑套筒通过齿轮传动模块转动连接；所述齿轮传动模块包括位于外滑套筒内壁的内齿轮，滑套本体外壁上设有与内齿轮匹配的外齿轮；还包括用于驱动外齿轮的驱动装置；所述滑套本体与外滑套筒上均设有环形槽；驱动装置带动外齿轮进而带动内齿轮从而使得滑套本体上的环形槽与外滑套筒上的环形槽发生重合或错位进而实现外滑套筒的打开和关闭。

还包括位于滑套本体内且相互作用的通讯腔室、控制腔室、传动腔室及执行腔室；通讯腔室将地面发送的地面震动声波信号依次转化成模拟电信号、数字电信号，并将数字电信号传递给控制腔室的MCU；由MCU对该数字电信号进行识别、判断、处理并生成相应控制信号；传动腔室的自动开关在收到该控制信号后控制微型减速电机开启，由微型减速电机带动传动腔室的传动轴承转动，进而驱动外齿轮动作、进而带动内齿轮转动，从而使得滑套本体上的环形槽与外滑套筒上的环形槽发生重合或错位进而实现外滑套筒的打开和关闭。

本实用新型的技术效果在于：

(1)与内旋的套筒结构相比,内旋方式只是在常规滑套的基础上,实现了滑套的可开关；而本实用新型此次的外旋结构不仅实现了滑套的可开关，且滑套本体的整体是光滑的，没有运动部件，不会受高压流体的冲击，造成运动部件损坏，影响滑套使用；

（2）另一方面，内旋是在内部旋转会减少内径，影响压裂施工的排量，不能应用于体积压裂；外旋内径较大，运动部件在外部，不会影响内径大小，施工排量不受影响，能够进行体积压裂，实现全通径。

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。

图1为本实用新型最佳主视半剖视结构示意图。

图2为本实用新型最佳主视全剖视结构示意图。

图3为全通径可开关滑套上接头的结构示意图。

图4为全通径可开关滑套下接头的结构示意图。

图5为滑套本体结构局部放大示意图。

图6为外滑套筒最佳全剖视结构示意图。

附图标记： 1-上接头、2-连接销钉、3-外滑套筒、4-滑套本体、5-执行腔室、6-传动腔室、7-控制腔室、9-通讯腔室、10-下接头、11-环形槽、12-传动轴承、13-外齿轮、15-电机模块、17-供电模块、18-充电接口、20-声电转换模块、21-A/D转换模块、22-MCU、24-内齿轮。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。

实施例1

一种压裂用全通径可开关滑套，包括上接头1、下接头10、滑套本体4及外滑套筒3；所述滑套本体4的上端通过连接销钉2连接上接头1，下端通过连接销钉2连接下接头10；外滑套筒3位于滑套本体4的外侧，且与滑套本体4转动连接；所述滑套本体4与外滑套筒3上均设有五个大小相同的环形槽11；所述外滑套筒3上设有被动齿轮，滑套本体4上设有用于驱动被动齿轮的主动齿轮。主动齿轮带动被动齿轮进而带动外滑套筒3进行正向旋转，使滑套本体4上的环形槽11与外滑套筒3上的环形槽11重合，即打开出液孔，进行压裂施工；施工完成后主动齿轮带动被动齿轮进而带动外滑套筒3进行逆向旋转，使滑套本体4上的环形槽11与外滑套筒3上的环形槽11错位，即关闭出液孔，即关闭压裂用全通径可开关滑套。

实施例2

在实施例1的基础上，所述外滑套筒3内壁设有被动齿轮，即内齿轮24，相对应地，滑套本体4的外壁上也设有与内齿轮24匹配的外齿轮13，即主动齿轮；还包括用于驱动外齿轮13的驱动装置。

实施例3

在实施例2的基础上，还包括位于滑套本体4内且相互作用的通讯腔室9、控制腔室7、传动腔室6及执行腔室5；还包括地面控制系统；所述通讯腔室9包括依次连接的声电转换模块20及A/D转换模块21，所述声电转换模块20与地面控制系统电连接，所述A/D转换模块21与MCU22电连接。所述控制腔室7包括MCU22及与MCU22连接的供电模块17；所述供电模块17为锂电池，所述供电模块17还设有用于充电的充电接口18。所述传动腔室6包括传动轴承12及与传动轴承12连接且为传动轴承12提供电能的电机模块15；所述电机模块15为微型减速电机；所述传动轴承12与外齿轮13连接；所述微型减速电机上设有用于控制微型减速电机启闭的自动开关，所述自动开关与MCU22电连接。

实施例4

一种压裂用全通径可开关滑套的使用方法，包括上接头1、下接头10、滑套本体4及外滑套筒3；所述滑套本体4的上下两端分别连接上接头1和下接头10；外滑套筒3位于滑套本体4的外侧，且与滑套本体4转动连接；其特征在于：滑套本体4与外滑套筒3通过齿轮传动模块转动连接；所述齿轮传动模块包括位于外滑套筒3内壁的内齿轮24，滑套本体4外壁上设有与内齿轮24匹配的外齿轮13；还包括用于驱动外齿轮13的驱动装置；所述滑套本体4与外滑套筒3上均设有环形槽11；驱动装置带动外齿轮13进而带动内齿轮24从而使得滑套本体4上的环形槽11与外滑套筒3上的环形槽11发生重合或错位进而实现外滑套筒3的打开和关闭。

实施例5

在实施例4的基础上，还包括位于滑套本体4内且相互作用的通讯腔室9、控制腔室7、传动腔室6及执行腔室5；通讯腔室9将地面发送的地面震动声波信号依次转化成模拟电信号、数字电信号，并将数字电信号传递给控制腔室7的MCU22；由MCU22对该数字电信号进行识别、判断、处理并生成相应控制信号；传动腔室6的自动开关在收到该控制信号后控制微型减速电机开启，由微型减速电机带动传动腔室6的传动轴承12转动，进而驱动外齿轮13动作、进而带动内齿轮24转动，从而使得滑套本体4上的环形槽11与外滑套筒3上的环形槽11发生重合或错位进而实现外滑套筒3的打开和关闭。

具体实施过程为：

本实用新型压裂用全通径可开关滑套在使用时，首先与油管连接成一串井下管柱下入井下目的层位置，下入井下的压裂用全通径可开关滑套初始处于关闭状态。压裂施工开始后，通过地面控制系统发射一个打开滑套的地面震动声波信号，该地面震动声波信号通过油管传输至位于井下的压裂用全通径可开关滑套，声电换能模块将该地面震动声波信号转换为模拟电信号，A/D转换模块21将该模拟电信号转换为数字电信号，并将该数字电信号传递给控制腔室7的MCU22，MCU22对该数字电信号进行识别、判断、处理，并生成对应的控制信号；传动腔室6的自动开关在收到该控制信号后控制微型减速电机开启，由微型减速电机带动传动腔室6的传动轴承12转动，进而依次驱动外齿轮13、内齿轮24转动，驱动外滑套筒3进行正向旋转；使滑套本体4上的环形槽11与外滑套筒3上的环形槽11重合，即打开出液孔，进行压裂施工；施工完成后主动齿轮带动被动齿轮进而带动外滑套筒3进行逆向旋转，使滑套本体4上的环形槽11与外滑套筒3上的环形槽11错位，即关闭出液孔，即关闭压裂用全通径可开关滑套。

实施例6

对于多层压裂，例如水平井多段压裂，将多个压裂用全通径可开关滑套与油管相连接，并与所压裂的层段相匹配，然后将管柱串下入井筒，施工开始后，通过地面控制系统发送地面震动声波信号，可以一次发送一个或者多个信号，分别打开一个或者多个压裂用全通径可开关滑套，进而可以实现水平井的体积压裂改造。

具体实施如下所述，在地面将压裂用全通径可开关滑套与油管连接匹配完成后，将管柱串下入井中相应的位置，所有入井的压裂用全通径可开关滑套初始全部处于关闭状态。第一层压裂开始后，通过地面控制系统发送地面震动声波信号，压裂用全通径可开关滑套内部驱动外滑套筒3进行正向旋转，使滑套本体4上的环形槽11与外滑套筒3上的环形槽11重合，即打开出液孔，将该层的所有滑套全部打开，随后进行压裂施工。该层施工完成后，通过地面控制系统发送地面震动声波信号，压裂用全通径可开关滑套驱动外滑套筒3进行逆向旋转，使滑套本体4上的环形槽11与外滑套筒3上的环形槽11错位，将该层的所有滑套全部关闭。然后再从地面发送多个打开的控制信号，打开第二层段的多个压裂用全通径可开关滑套，开始第二层压裂，以此类推，直至水平井全段压裂完成。

本方案中的设备均为现有技术。例如声电转换模块20、A/D转换模块21及MCU22中所涉及到的相关技术均与申请号201410121668.1，专利名称为《基于光声效应的农田火灾远程报警系统》中的相关方案一致。

Claims

1.一种压裂用全通径可开关滑套，包括上接头（1）、控制腔室（7）、滑套本体（4）及外滑套筒（3）；所述滑套本体（4）的上下两端分别连接上接头（1）和控制腔室（7）；外滑套筒（3）位于滑套本体（4）的外侧，且与滑套本体（4）转动连接；其特征在于：所述滑套本体（4）与外滑套筒（3）上均设有环形槽（11）；所述外滑套筒（3）上设有被动齿轮，滑套本体（4）上设有用于驱动被动齿轮的主动齿轮；还包括用于驱动主动齿轮转动的驱动装置。

2.根据权利要求1所述压裂用全通径可开关滑套，其特征在于：所述外滑套筒（3）内壁设有内齿轮（24），相对应地，滑套本体（4）的外壁上也设有与内齿轮（24）匹配的外齿轮（13）；还包括用于驱动外齿轮（13）的驱动装置。

3.根据权利要求2所述压裂用全通径可开关滑套，其特征在于：还包括：位于滑套本体（4）内且相互作用的通讯腔室（9）、控制腔室（7）、传动腔室（6）及执行腔室（5）；还包括地面控制系统；

所述通讯腔室（9）为将地面发送的信号通过声电转换模块（20）转换成模拟电信号，并将模拟电信号通过A/D转换模块（21）转换成数字电信号，并将数字电信号传给控制腔室（7）的通讯腔室（9）；

所述控制腔室（7）为接受该数字电信号并对该数字电信号进行识别、判断、处理并生成相应控制信号的MCU（22）；

所述传动腔室（6）包括用于接受控制腔室（7）的控制信号且用于驱动外齿轮（13）的驱动装置；

所述执行腔室（5）包括外齿轮（13）。

4.根据权利要求3所述压裂用全通径可开关滑套，其特征在于：所述通讯腔室（9）包括依次连接的声电转换模块（20）及A/D转换模块（21），所述声电转换模块（20）与地面控制系统电连接，所述A/D转换模块（21）与MCU（22）电连接。

5.根据权利要求4所述压裂用全通径可开关滑套，其特征在于：所述控制腔室（7）还包括与MCU（22）连接并为其供电的供电模块（17）；所述供电模块（17）为锂电池，所述供电模块（17）还设有用于充电的充电接口（18）。

6.根据权利要求5所述压裂用全通径可开关滑套，其特征在于：所述传动腔室（6）包括传动轴承（12）及与传动轴承（12）连接且为传动轴承（12）提供电能的电机模块（15）；所述电机模块（15）为微型减速电机；所述传动轴承（12）与外齿轮（13）连接；所述微型减速电机上设有用于控制微型减速电机启闭的自动开关，所述自动开关与MCU（22）电连接。

7.根据权利要求6所述压裂用全通径可开关滑套，其特征在于：所述滑套本体（4）的上下两端与上接头（1）、控制腔室（7）之间分别通过连接销钉（2）固定连接。