一种基于智能控制的可溶全通径滑套

摘要

本发明公开了一种基于智能控制的可溶全通径滑套，它包括上提升短节，所述上提升短节右端与上接头左端连接，上接头右端与外套筒左端连接，外套筒右端与下提升短节左端连接，下内滑套右端与下提升短节左端面贴合，左端与阀座的右端连接，电气外筒和电气内筒右端与阀座左端配合，左端与上内滑套的右端配合，电气支架A嵌装在电气内筒与电气外筒之间的环形空间中，支撑座右端面与上内滑套的左端面贴合，压裂球座右端面与支撑座左端面贴合，压裂球座左端面与上接头右端面贴合。本发明具有提高作业效率，降低作业成本，便于后续生产测试工具的下入，能实现无限级压裂施工作业的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气开发设备领域，特别是一种基于智能控制的可溶全通径滑套。

背景技术

随着油气勘探开发的不断深入，水平井分段压裂、体积压裂等大规模压裂方式已成为油气藏高效开发的主体技术。目前，现有的分段压裂技术主要有裸眼封隔器+投球滑套分段压裂技术和桥塞+分簇射孔分段压裂技术。目前，桥塞+分簇射孔分段压裂技术为页岩气藏储层改造的主体技术，指在井筒和地层有效沟通的前提下，运用电缆输将射孔管串和桥塞/球座输送至目的层，完成坐封和多簇射孔联作，后期通过套管进行分段压裂；泵送桥塞之前，需要借助连续油管完成第一段射孔作业，建立第一段流体通道。裸眼封隔器+投球滑套为低渗气藏储层改造的主体技术，指利用油管作为完井和压裂管串一趟下入裸眼水平段中，通过裸眼封隔器实现各层位之间的有效封隔，通过井口投入不同级差压裂球逐级打开滑套，实现对不同层位的合理改造和有效地施工。

现场施工作业时，桥塞+分簇射孔分段压裂技术存在长水平段连续油管钻磨桥塞、通井困难、风险大，套管内通过性变小后影响桥塞下入，无法实现无限级压裂等难题；裸眼封隔器+投球滑套分段压裂技术存在球座级差受限、井筒完整性差、后期作业工具难以下入等难题，严重影响了现场施工进度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种便于后续生产测试工具的下入，提高了作业效率，降低了作业成本，能实现无限级压裂施工作业的基于智能控制的可溶全通径滑套。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于智能控制的可溶全通径滑套，它包括上提升短节、上接头、外套筒、上内滑套、控制模块A、阀座、剪切销钉、可溶塞、下提升短节、下内滑套、开启阀、电气外筒、电气支架A、电气内筒、支撑座、压裂球座和配套使用独立的开启阀芯。

所述上提升短节右端与上接头左端连接，上接头右端与外套筒左端连接，外套筒右端与下提升短节左端连接，所述下内滑套右端与下提升短节左端面贴合，左端与阀座的右端连接，所述电气外筒和电气内筒右端与阀座左端配合，左端与上内滑套的右端配合，所述电气支架A嵌装在电气内筒与电气外筒之间的环形空间中，所述支撑座右端面与上内滑套的左端面贴合，所述压裂球座右端面与支撑座左端面贴合，压裂球座左端面与上接头右端面贴合，所述压裂球座内表面设置有球座面，球座面为后期可溶压裂球的投入提供封堵位置。

所述外套筒上设置有多个销钉孔A以及多个压裂孔，压裂孔内嵌装有可溶塞，所述下内滑套上设置有多个与销钉孔A对应的销钉孔B，下内滑套通过安装在销钉孔A和销钉孔B中的剪切销钉固定在外套筒的内部，并且封闭压裂孔。

所述上内滑套中部设置有凸台A，凸台A、上接头右端面和外套筒内壁之间形成空腔B，所述阀座中部设置有凸台B，凸台B、下内滑套外壁和外套筒内壁之间形成空腔A。

所述阀座侧面设置和开启阀安装孔和过液孔A，过液孔A连通开启阀安装孔底部和阀座内部，开启阀安装在开启阀安装孔内，阀座端面设置有与开启阀安装孔连通的过线孔A。

所述电气支架A左侧嵌装有电源模块A，右侧嵌装有控制模块A；电源模块A和控制模块A通过过线孔B用控制线连接，控制模块A通过过线孔A用控制线与开启阀连接。

所述开启阀芯由堵头、电源模块B、电气支架B、控制模块B和阀体组成，电气支架B嵌装在阀体内部，电源模块B和控制模块B分别嵌装在电气支架B左右两侧，并且通过电气支架B设置的过线孔C用控制线连接，所述控制模块A可接收控制模块B发出的命令，完成击穿与控制模块A通过控制线连接的开启阀内通道的动作。

进一步地，所述上提升短节上设置有密封槽F，密封槽E内装有密封组件F。

进一步地，所述上内滑套上设置有多个密封槽E，密封槽E装有密封组件E，所述凸台A上设置有多个密封槽D，密封槽D装有密封组件D。

进一步地，所述阀座上设置有密封槽C，密封槽C内装有密封组件C。

进一步地，所述下提升短节上设置有密封槽A，密封槽A内装有密封组件A。

进一步地，所述下内滑套上设置有密封槽B，密封槽B内装有密封组件B。

进一步地，所述支撑座内表面设置有内荆棘齿，所述压裂球座外表面设置有外荆棘齿，压裂球座沿径向收缩变形后，内荆棘齿和外荆棘齿形成配合。

进一步地，所述支撑座内表面设置有弧形面。

进一步地，所述压裂球座外表面设置有弧形凹槽，外表面沿轴线方向设置有多个矩形槽。

进一步地，所述支撑座和压裂球座材质均为镁基合金材料。

本发明具有以下优点：

本发明所述在压裂球座溶解后，可溶全通径滑套内径与生产套管内径相同，保持了井筒全通径和完整性，便于后续生产测试工具的下入；本发明采用预先编程方式，通过开启阀芯与全通径滑套内部控制模块之间的信号交互，通电击穿对应的开启阀内通道，建立套管内与空气腔之间的进液通道，方式简单可靠，开启成功率高；本发明投一个开启阀芯可对应打开多个滑套，实现多层段储层改造施工作业，较好的满足了页岩气压裂施工需求；本发明外套筒的压裂孔位置嵌装有可溶塞，解决了固井作业过程中固井水泥进入内滑套与外阀体之间缝隙的难题，提高了全通径滑套开启成功率；整体而言，提高了作业效率，降低了作业成本，实现了无限级压裂施工作业。

附图说明

图1 为入井管串的结构示意图；

图2 为本发明的结构示意图；

图3 为开启阀被击穿后球座生成示意图；

图4 为开启阀芯的结构示意图；

图5 为外套筒的结构示意图；

图6 为体现电气支架A位置处的示意图；

图7 为阀座的结构示意图；

图8 为上内滑套的结构示意图；

图9 为下内滑套的结构示意图；

图10 为压裂球座的结构示意图；

图11 为支撑座的结构示意图；

图中：1-上提升短节，2-上接头，3-外套筒，301-销钉孔A，302-压裂孔，4-上内滑套，401-密封槽，402-密封槽D，403-凸台A，5-电源模块A，6-控制模块A，7-阀座，701-过线孔A，702-密封槽C，703-凸台B，704-开启阀安装孔，705-进液孔，8-剪切销钉，9-可溶塞，10-下提升短节，11-密封组件A，12-下内滑套，1201-密封槽B，1202-销钉孔B，13-密封组件B，14-空腔A，15-开启阀，16-密封组件C，17-电气外筒，18-电气支架A，1801-过线孔B，19-电气内筒，20-密封组件D，21-空腔B，22-密封组件E，23-支撑座，24-压裂球座，25-密封组件F，26-生产套管，27-开启阀芯，2701-堵头，2702-电源模块B，2703-电气支架B，2704-控制模块B，2705-阀体，28-可溶全通径滑套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图2-11所示，一种基于智能控制的可溶全通径滑套，它包括上提升短节1、上接头2、外套筒3、上内滑套4、控制模块A6、阀座7、剪切销钉8、可溶塞9、下提升短节10、下内滑套12、开启阀15、电气外筒17、电气支架A18、电气内筒19、支撑座23、压裂球座24和配套使用独立的开启阀芯。

所述上提升短节1右端与上接头2左端连接，上接头2右端与外套筒3左端连接，外套筒3右端与下提升短节10左端连接，优选地，上提升短节1与上接头2之间、上接头2与外套筒3之间以及外套筒3与下提升短节10之间，连接方式均采用螺纹连接；所述下内滑套12右端与下提升短节10左端面贴合，左端与阀座7的右端连接，优选地，连接方式采用螺纹连接；所述电气外筒17和电气内筒19右端与阀座7左端配合，左端与上内滑套4的右端配合，所述电气支架A18嵌装在电气内筒19与电气外筒17之间的环形空间中，所述支撑座23右端面与上内滑套4的左端面贴合，所述压裂球座24右端面与支撑座23左端面贴合，压裂球座24左端面与上接头1右端面贴合，所述压裂球座24内表面设置有球座面2403，球座面2403为后期可溶压裂球的投入提供封堵位置。

所述外套筒3上设置有多个销钉孔A301以及多个压裂孔302，为了确保压裂孔302不受固井水泥影响，压裂孔302内嵌装有可溶塞9，所述下内滑套12上设置有多个与销钉孔A301对应的销钉孔B1202，下内滑套12通过安装在销钉孔A301和销钉孔B1202中的剪切销钉8固定在外套筒3的内部，并且封闭压裂孔302。

优选地，所述销钉孔A301和销钉孔B1202的数量均为2个，且均呈180°均布；所述压裂孔302的数量为8个，呈45°均布。

所述上内滑套4中部设置有凸台A403，凸台A403、上接头2右端面和外套筒3内壁之间形成空腔B21，所述阀座7中部设置有凸台B703，凸台B703、下内滑套12外壁和外套筒3内壁之间形成空腔A14。

所述阀座7侧面设置和开启阀安装孔704和过液孔A705，过液孔A705连通开启阀安装孔704底部和阀座7内部，开启阀15安装在开启阀安装孔704内，阀座7端面设置有与开启阀安装孔704连通的过线孔A701。

所述电气支架A18左侧嵌装有电源模块A5，右侧嵌装有控制模块A6；电源模块A5和控制模块A6通过过线孔B1801用控制线连接，控制模块A6通过过线孔A701用控制线与开启阀15连接。

所述开启阀芯27由堵头2701、电源模块B2702、电气支架B2703、控制模块B2704和阀体2705组成，电气支架B2703嵌装在阀体2705内部，电源模块B2702和控制模块B2704分别嵌装在电气支架B2703左右两侧，并且通过电气支架B2703设置的过线孔C用控制线连接，所述控制模块A6可接收控制模块B2704发出的命令，完成击穿与控制模块A6通过控制线连接的开启阀15内通道的动作。

优选地，所述上提升短节1上设置有密封槽F，密封槽E内装有密封组件F25；较佳地，密封槽F的数量为2个，密封组件F25可为O型密封圈。

优选地，所述上内滑套4上设置有多个密封槽E401，密封槽E401装有密封组件E22，所述凸台A403上设置有多个密封槽D402，密封槽D402装有密封组件D20；较佳地，密封槽E401和密封槽D402的数量均为2个，密封组件E22和密封组件D20均可为O型密封圈。

优选地，所述阀座7上设置有密封槽C702，密封槽C702内装有密封组件C16；较佳地，密封槽C702的数量为2个，密封组件C16可为O型密封圈。

优选地，所述下提升短节10上设置有密封槽A，密封槽A内装有密封组件A11；较佳地，密封槽A的数量为2个，密封组件A11可为O型密封圈。

优选地，所述下内滑套12上设置有密封槽B1201，密封槽B1201内装有密封组件B13；较佳地，密封槽B1201的数量为4个，密封组件B13可为O型密封圈。

优选地，所述支撑座23内表面设置有内荆棘齿2302，所述压裂球座24外表面设置有外荆棘齿2402，压裂球座24沿径向收缩变形后，内荆棘齿2302和外荆棘齿2402形成配合，防止了压裂球座24回弹。

优选地，为了便于压裂球座24与支撑座23产生相对运动，所述支撑座23内表面设置有弧形面2301。

优选地，所述压裂球座24外表面设置有弧形凹槽2401，弧形凹槽2401在压裂球座24沿径向收缩变形时，可有效减小应力集中；压裂球座24外表面沿轴线方向设置有多个矩形槽2404，优选地，矩形槽2404的数量为4个，为压裂球座24提供更大的收缩变形空间。

优选地，所述支撑座23和压裂球座24材质均为镁基合金材料，可满足弹性形变要求的同时，后期可实现快速溶解。

本发明的使用过程如下：施工作业前，逐一编写不同可溶全通径滑套28内的控制模块A6的代码，并完成与之相配套的开启阀芯27内控制模块B2704代码的编写；施工作业时，将多个可溶全通径滑套28与生产套管26首尾相连一起入井（如图1所示），完成固井作业；开启作业时，在井口向生产套管26内投入开启阀芯27，通过泵缓慢将开启阀芯27送至第一个可溶全通径滑套28位置，可溶全通径滑套28内的控制模块A6接收到来自开启阀芯27内控制模块B2704发出的命令后，完成击穿开启阀15内通道的动作，此时通过泵持续向生产套管26内部泵入高压流体，流体经进液孔705、开启阀15进入空腔A14，由于此时空腔A中的流体压力大于空腔B21，流体将会推动上内滑套4、电气内筒19、电气外筒17、阀座7和下内滑套12一起向左运动，当空腔A14完全封闭，即当上内滑套4左端面运动到与上提升短节1右端面贴合时，停止运动，压裂孔302露出，建立生产套管26内部与地层之间的流体通道；同时，上内滑套4推动支撑座23向左运动，压裂球座24在支撑座23的挤压作用下向内收缩，形成球座，随后在井口投入配套可溶压裂球，按照预先设计程序完成该层段的储层改造施工。随后，通过井口逐次投入不同编码的开启阀芯27，开启对应的可溶全通径滑套28，直至完成全井的储层改造施工作业。