一种基于电势差通讯的远程控制套管滑套的制作方法

本发明涉及油气井套管滑套，具体涉及一种基于电势差通讯的远程控制套管滑套。

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、大通径桥塞分段压裂技术、双封单压分段压裂技术、水力喷射分段压裂技术，但其都有很大的局限性：传统压裂技术中用于封隔的桥塞和封隔器使施工工艺变得繁琐而复杂，压裂设备和桥塞的循环下井、出井，频繁上提管柱携带封隔器至储层位置，增加了施工风险和成本。

现有智能套管滑套技术中，中国专利cn202125290u公开了“一种选择性开关滑套组件中的智能型滑套”，该发明是利用下入专用开关工具，打开和关闭智能滑套。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cn203452763u“一种用于水平井无限级分段改造的智能滑套”，该发明是利用活塞控制球座的自生成，打开和关闭智能滑套。该方案仍需通过投球完成，不能实现井筒全通径和滑套的往复开启。

专利cn203891841u“一种用于水平井分段压裂酸化改造的地面控制井下滑套”，该发明利用通过无线波打开和关闭滑套。该方案主要应用在常规天然气领域，工具安装在油管上，需要配备封隔器封隔产层，不能实现油气井水平段的多产层智能分段工艺。

总之，现有压裂技术的滑套开启方式主要有：投球坐封式、连续管开启式、液控式、电控式和电液可控式。上述方式的实现往往需要在地面井口和井下滑套之间建立控制通道，实现地面和井下通信，最终完成电力、液力等传压介质或连续管、球体等启闭装置的输送。随着水平段分段级数和作业距离的增加，要保证地面和井下通道的构建将愈发困难。因此，上述问题在一定程度上将延长作业周期，增加作业成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是现有装置需要频繁上提管柱携带封隔器至储层位置，增加了施工风险和成本，目的在于提供一种基于电势差通讯的远程控制套管滑套，降低完井成本；避免频繁上提管柱携带封隔器至储层位置，降低施工风险。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于电势差通讯的远程控制套管滑套，包括依次连接的绝缘套管接头、电气短节、滑套短节和套管接头；所述滑套短节包括滑套外筒、滑套、滑套内筒，所述滑套内筒设置在滑套外筒内侧，所述滑套外筒与滑套内筒之间形成液压通道腔室，所述滑套置于液压通道腔室中；

所述滑套外筒设置有第一压裂液通道孔，所述滑套内筒设置有第三压裂液通道孔，所述第一压裂液通道孔和第三压裂液通道孔位置相对；所述滑套中部设置有第二压裂液通道孔；

所述滑套内筒中靠近电气短节的位置设置有两位两通电磁阀，所述两位两通电磁阀的电磁阀液流入口朝向滑套内筒内侧。

两位两通电磁阀在未动作前处于关闭状态，当两位两通电磁阀打开后，滑套内筒内的高压液体流经电磁阀液流入口直达液压通道腔室，然后推动滑套，滑套运动到终端为止后，第一压裂液通道孔、第二压裂液通道孔、第三压裂液通道孔三个通道孔对齐，此时，井下套管滑套处于打开状态，便可进行后续压裂或酸化施工作业。这样就解决了频繁上提管柱携带封隔器至储层位置的问题，降低了施工风险以及成本。

进一步地，电气短节包括电气内保护筒和电气外保护筒，所述电气内保护筒设置在电气外保护筒内侧，所述电气内保护筒与电气外保护筒之间形成电气系统安装腔室。

进一步地，电气系统安装腔室内设置有通讯电路板、电池、阀控制电路板，所述通讯电路板、电池、阀控制电路板、两位两通电磁阀依次连接。

在电气内保护筒和电气外保护筒之间形成电气系统安装腔室，便于电气系统的相关硬件的整体管理，同时也避免了电气系统受到损害；电缆穿过绝缘套管接头进入电气系统安装腔室连接至通讯电路板，通讯电路板、电池、阀控制电路板、两位两通电磁阀依次连接，外界的控制信号便依次通过电缆、通讯电路板、电池、阀控制电路板传递至两位两通电磁阀，从而控制两位两通电磁阀的开通与关闭。

进一步地，绝缘套管接头与电气短节之间通过设置绝缘硫化橡胶进行隔离。绝缘硫化橡胶将绝缘套管接头与电气短节之间隔离，防止流窜于绝缘套管接头的电流直接通过电气短节、滑套短节而造成两位两通电磁阀的误触发。

进一步地，滑套外筒通过设置防动销钉将滑套固定。防动销钉将滑套固定，防止下井和固井作业过程中滑套提前移动。

进一步地，绝缘套管接头与电气内保护筒之间通过密封圈进行密封；所述绝缘套管接头与电气外保护筒之间通过丝扣连接，同时通过密封圈进行密封。

进一步地，电气短节和滑套短节之间通过滑套接头连接。

进一步地，滑套接头与滑套短节之间通过丝扣连接，同时通过密封圈密封。

进一步地，绝缘套管接头、滑套接头中均设置有电缆通道孔。

进一步地，滑套外筒以及滑套内筒分别通过防水泥组合密封圈与滑套连接。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明能实现真正意义上的井下远距离无线遥控技术，不再需要借助电缆、光纤以及中继器等硬件装置来向井下传输信号，大大节约井下数据通讯成本，减轻现场作业劳动强度；

2、本发明相比于液压脉冲、声波等无线信号传输方式，能提高数据传输的准确率和可靠性，能够为现场作业的高效管理及指挥提供强有力的支撑；

3、本发明能够解决部分复杂井增产改造时出现的井筒完整性差、耗时长、受套变影响大等难题。

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为本发明结构整体示意图；

图2为本发明电气短节结构示意图；

图3为本发明滑套短节结构示意图；

图4至图6为本发明防水泥组合密封圈结构示意图；

图7为本发明的管串安装图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-绝缘套管接头，16-绝缘硫化橡胶，17-第一电缆通道孔，2-电气内保护筒，3-电气外保护筒，4-通讯电缆，5-通讯电路板，6-电池，7-电磁阀控制电路板，8-滑套接头，81-第二电缆通道孔，9-滑套外筒，91-第一压裂液通道孔，10-电磁阀控制电缆，11-两位两通电磁阀，111-电磁阀液流入口，12-滑套，121-第二压裂液通道孔，13-滑套内筒，131-第三压裂液通道孔，14-防动销钉，15-套管接头，m1-第一密封圈，m2-第二密封圈，dq1-电气系统安装腔室，m3-第三密封圈，m4-第四密封圈，m5-第五密封圈，yq1-液压通道腔室，m6-第六密封圈，m8-防水泥组合密封圈，m9-第七密封圈，m10-第八密封圈，a-地面控制装置，b-井台，c-井台固定装置，d-表层导管，e-技术导管，f-生产导管，g-地层，h-智能套管，j-产层。

具体实施方式

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

如图1至图6所示，一种基于电势差通讯的远程控制套管滑套，包括依次连接的绝缘套管接头1、电气短节、滑套短节和套管接头15；所述滑套短节包括滑套外筒9、滑套12、滑套内筒13，所述滑套内筒13设置在滑套外筒9内侧，所述滑套外筒9与滑套内筒13之间形成液压通道腔室yq1，所述滑套12置于液压通道腔室yq1中；

所述滑套外筒9设置有第一压裂液通道孔91，所述滑套内筒13设置有第三压裂液通道孔131，所述第一压裂液通道孔91和第三压裂液通道孔131位置相对；所述滑套12中部设置有第二压裂液通道孔121；

所述滑套内筒13中靠近电气短节的位置设置有两位两通电磁阀11，所述两位两通电磁阀11的电磁阀液流入口111朝向滑套内筒13内侧。

电气短节包括电气内保护筒2和电气外保护筒3，所述电气内保护筒2设置在电气外保护筒3内侧，所述电气内保护筒2与电气外保护筒3之间形成电气系统安装腔室dq1。

电气系统安装腔室dq1内设置有通讯电路板5、电池6、阀控制电路板7，所述通讯电路板5、电池6、阀控制电路板7、两位两通电磁阀11依次连接。

绝缘套管接头1与电气内保护筒2之间通过密封圈进行密封；所述绝缘套管接头1与电气外保护筒3之间通过丝扣连接，同时通过密封圈进行密封。

电气短节和滑套短节之间通过滑套接头8连接。

滑套接头8与滑套短节之间通过丝扣连接，同时通过密封圈密封。

绝缘套管接头1、滑套接头8中均设置有电缆通道孔81。

绝缘套管接头1与电气短节之间通过设置绝缘硫化橡胶16进行隔离。

滑套外筒9以及滑套内筒13分别通过防水泥组合密封圈m8与滑套12连接。如图4和图5所示，由于本发明的工作环境为含砂砾或水泥微颗粒的液体中，因此需要考虑防颗粒型的液压密封，同时防水泥组合密封圈m8还有降低摩阻的功能。图4和图6的防水泥组合密封圈m8相同，两个相同的防水泥组合密封圈m8一端用来密封液体，较高的密封圈一端用作封阻沙石或水泥颗粒。图5组合密封圈左右两端的主要作防颗粒介质液体密封，中间主要作液体密封。

滑套外筒9通过设置防动销钉14将滑套12固定。

本发明外径170mm，内径114mm，内部承压140mpa，外部承压120mpa，耐温150℃，具备保持井眼的大通径及井筒的完整性的能力；同时本发明适用于所有油气井，在垂直井、大斜度井以及水平井中均适用。

实施例2

本发明中，如果要从地面往井下套管滑套传输信号，则在地面将一定大小的电流或电压一极施加在套管上，另一极安装在50～200米处(理论计算上，只需要距套管中心20米外即可，考虑到现场有杂散电磁场干扰，距离越远越好，建议在距套管中心100米以上)，井下套管滑套上端为绝缘套管接头1，将固井套管的上部套管和本发明的套管滑套绝缘隔离，从绝缘套管接头1内部穿过一根电缆导线将固井套管的上部套管和本发明中的通讯电路板5相连，通讯电路板5以后面的套管作为电势基准，这样就形成了一个近似的套管滑套两端电势差(或电流)检测电路。井下套管滑套内的通讯电路板5接收到地面发射电流或电压变化值，将接收到的微电位信号放大、滤波，并解调得出地面控制指令，再将指令输出到电磁阀控制电路板7，驱动两位两通电磁阀11打开，将套管内筒13的高压液体引入到液压通道腔室yq1，从而推动滑套12至第一压裂液通道孔91、第二压裂液通道孔121、第三压裂液通道孔131对齐后将套管内筒13与外界连通。井下向地面发射信号的过程为地面往下的逆过程。

实施例3

如图7所示，安装本套管滑套的管串结构，包括地面控制装置a、井台b、表层导管d、技术导管e、生产导管f，所述表层导管d、技术导管e、生产导管f的直径依次减小，所述表层导管d、技术导管e、生产导管f的长度依次增加；所述表层导管d竖直埋设在地层g中，所述技术导管e设置在表层导管d内侧，所述生产导管f设置在技术导管e内侧；所述地面控制装置a通过电缆与生产导管f连接；套管滑套设置在生产导管f内侧。

现有技术通常采用的都是在地面与套管之间建立专门的控制通道，但是随着开采的深度以及开采的段数增加，建立控制通道不仅会延长开采时间，同时还费财费力，不能满足现有石油油井开采的条件了。本实施例通过地面控制装置a发出控制命令，控制命令通过电缆传递到生产导管f上，生产导管f由于要承受较高的压力以及较高的温度，通常均采用金属材质，生产导管f将控制命令传递给两位两通电磁阀11，两位两通电磁阀11便能开启滑套12。

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。