卡瓦联动装置、智能开启装置及多级压裂智能控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及石油井下施工领域，具体涉及卡瓦联动装置、智能开启装置及多级压裂智能控制系统。


背景技术：

2.在封隔器+滑套水平井分段压裂技术的井下工具中，滑套是核心的部件之一，滑套的开启方式将对井筒结构和地面设备的结构、压裂施工的时间和成本产生很大的影响。
3.压裂滑套开启方式有多种，常见的有投球开启，由井口投球，待其落到滑套位置后，向油管加压，液压推动压裂球开启滑套。投球的工序简单，开启可靠，但压裂管柱上的滑套通径沿着根端到趾端的方向逐渐减小，在大排量压裂施工时，趾端的滑套会对压裂液产生显著的节流作用，使得地面压裂设备工况恶化，所以分段压裂的级数将受到限制。
4.为了克服这一问题，出现了内部有挠性球座的滑套，此类滑套中的球座往往被做成分瓣式或者开口式的，分瓣球座的通径比压裂球的直径大，依靠流体力压缩挠性球座使之成为完整球座，并开启滑套。这种工具的缺点是结构较复杂，液压反馈管线暴露在井筒中，易受损伤。
5.随着技术的发展，出现了新型的电控滑套，其中这种滑套主要功能部件是电子控制器和电动执行机构，要实现滑套的开启，必须用电动执行机构推动滑套的移动，现有的是电动执行机构中的卡瓦或者卡爪从电动执行机构中弹出，然后卡瓦或者卡爪与滑套限位接触，进而推动滑套开启；现有的卡瓦卡爪开启方式基本上都是用释放弹簧的方式，由于电动执行机构在井下的速度较快会造成卡瓦开启不完全，使得滑套开启失败。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是提供卡瓦联动装置、智能开启装置及多级压裂智能控制系统，以提高电动执行机构的卡瓦在进下展开的可靠性。
7.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
8.一种卡瓦联动装置，包括：
9.设置在联动装置主体上的第一卡瓦组件和第二卡瓦组件，所述联动装置主体的一端为下井方向的前端，所述第一卡瓦组件设置在所述联动装置主体的一端；
10.所述第一卡瓦组件包括卡瓦驱动部件和第一卡瓦，所述卡瓦驱动部件驱动所述第一卡瓦展开并保持展开状态，所述第一卡瓦伸出所述联动装置主体的表面；
11.所述第二卡瓦组件包括第二卡瓦，所述第一卡瓦驱动所述第二卡瓦展开并保持展开状态，所述第二卡瓦伸出所述联动装置主体的表面。
12.本实用新型的工作原理及有益效果是：所述第一卡瓦组件设置在所述联动装置主体的一端，也就是第一卡瓦组件中的第一卡瓦会先展开，只要第一卡瓦展开后，在第一卡瓦受到联动装置主体轴向上的推力，通过所述第一卡瓦驱动所述第二卡瓦展开并伸出所述联动装置主体的表面。在第一卡瓦组件中的第一卡瓦展开后，即使没有完全展开，只要其部分
展开，当第一卡瓦运动到滑套的限位位置时，第一卡瓦驱动所述第二卡瓦展开并伸出所述联动装置主体的表面。也就是说借助第一卡瓦的推力确保了第二卡瓦的有效开启，避免了卡瓦的展开失败问题。
13.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
14.进一步，所述卡瓦驱动部件包括中心杆和拉伸性弹力部件；
15.所述拉伸性弹力部件的一端与所述联动装置主体的另一端连接，所述拉伸性弹力部件的另一端与所述中心杆的一端连接；
16.所述中心杆滑动设置在所述联动装置主体内，所述中心杆的另一端通过驱动启动装置与所述联动装置主体的一端连接，所述拉伸性弹力部件带动所述中心杆向所述联动装置主体的另一端运动并驱动所述第一卡瓦展开并保持展开状态，所述第一卡瓦伸出所述联动装置主体的表面。
17.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置中心杆和拉伸性弹力部件，当驱动启动装置启动后，所述中心杆的另一端与所述联动装置主体脱离，所述拉伸性弹力部件带动所述中心杆向所述联动装置主体的另一端运动并驱动所述第一卡瓦展开并保持展开状态，所述第一卡瓦伸出所述联动装置主体的表面，确保第一卡瓦的顺利开启。
18.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
19.进一步，所述中心杆远离所述拉伸性弹力部件端具有保持所述第一卡瓦处于展开状态的限位台。
20.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置防止卡瓦回缩的限位台，在驱动启动装置启动后，第一卡瓦出于展开状态，避免卡瓦回缩，提高了卡瓦联动装置的可靠性。
21.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
22.进一步，所述联动装置主体的另一端连接设有用于所述中心杆穿过的开口，所述开口处设有挡块，所述挡块与所述拉伸性弹力部件的一端连接。
23.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置开口，便于中心杆的安装。
24.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
25.进一步，所述联动装置主体的另一端设有容纳所述第二卡瓦的第二卡瓦槽，所述第二卡瓦槽的底面为沿所述联动装置主体另一端的方向逐渐远离其轴线的斜面，所述第二卡瓦滑动设置在所述底面上。
26.采用上述进一步方案的有益效果是：通过第二卡瓦与斜面接触，当第二卡瓦被第一卡瓦向所述联动装置主体另一端的方向推动挤压时，所述第二卡瓦伸出所述联动装置主体的表面，同时还避免展开的第二卡瓦回缩。
27.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
28.进一步，所述第一卡瓦的抗压强度小于所述第二卡瓦的抗压强度。
29.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置上述结构，也就是说前面的卡瓦第一卡瓦的强度较低，其主要是传动和驱动的作用，第二卡瓦的抗压强度较高，可以起到承压的作用。
30.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
31.进一步，所述第一卡瓦和所述第二卡瓦均布在所述联动装置主体的周向上。
32.采用上述进一步方案的有益效果是：通过均布设置，确保各个卡瓦受力的均衡性，
提高联动装置的可靠性。
33.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
34.进一步，所述第一卡瓦的数量与所述第二卡瓦的数量一致。
35.采用上述进一步方案的有益效果是：第二卡瓦的数量，提高了第二卡瓦的承压能力。
36.本实用新型还提供智能开启装置；包括：
37.开启装置后段、开启装置前段和上述的卡瓦联动装置；
38.开所述启装置后段与所述联动装置主体的另一端连接，所述开启装置前段所述联动装置主体的一端连接。
39.所述开启装置前段内设置有用于启动所述卡瓦驱动部件的驱动控制装置，所述驱动控制装置与所述卡瓦驱动部件连接。
40.本实用新型的工作原理及有益效果是：由于智能开启装置中的，所述第一卡瓦组件，通过设置在所述联动装置主体的一端，也就是第一卡瓦组件中的第一卡瓦会先展开，只要第一卡瓦展开后，在第一卡瓦受到径向上的推力，通过所述第一卡瓦驱动所述第二卡瓦展开并伸出所述联动装置主体的表面。在第一卡瓦组件中的第一卡瓦展开后，即使没有完全展开，只要其部分展开，当第一卡瓦运动到滑套的限位位置时，第一卡瓦驱动所述第二卡瓦展开并伸出所述联动装置主体的表面。也就是说借助第一卡瓦的推力确保了第二卡瓦的有效开启，避免了卡瓦的展开失败问题。
41.本实用新型还提供一种多级压裂智能控制系统，包括：
42.多个相互连接的滑套组件，所述滑套组件包括外滑套和内滑套，所述外滑套周向上设有贯穿所述外滑套径向的孔眼；所述内滑套的一端内壁具有限位凸台，所述内滑套固定套设在所述外滑套的内壁，并密封所述孔眼，所述内滑套的另一端设有信号传输装置；
43.和
44.上述的智能开启装置，所述智能开启装置的数量与所述滑套组件的数量一一对应，所述智能开启装置位于所述内滑套内。
45.本实用新型多级压裂智能控制系统的有益效果：多级压裂智能控制系统中的包括上述智能开启装置，由于智能开启装置中的，所述第一卡瓦组件，通过设置在所述联动装置主体的一端，也就是第一卡瓦组件中的第一卡瓦会先展开，只要第一卡瓦展开后，在第一卡瓦受到径向上的推力，通过所述第一卡瓦驱动所述第二卡瓦展开并伸出所述联动装置主体的表面。在第一卡瓦组件中的第一卡瓦展开后，即使没有完全展开，只要其部分展开，当第一卡瓦运动到滑套的限位位置时，第一卡瓦驱动所述第二卡瓦展开并伸出所述联动装置主体的表面。也就是说借助第一卡瓦的推力确保了第二卡瓦的有效开启，避免了卡瓦的展开失败问题。
附图说明
46.图1是本实用新型卡瓦联动装置实施例一的一个方向视图；
47.图2是图1的一个方向上的剖视图；
48.图3是本实用新型智能开启装置实施例一的一个方向的剖视图；
49.图4是本实用新型智能开启装置实施例一第一状态的一个方向的剖视图；
50.图5是本实用新型智能开启装置实施例一第二状态的一个方向的剖视图；
51.图6是多级压裂智能控制系统实施例一第一状态的一个方向的剖视图；
52.图7是多级压裂智能控制系统实施例一第二状态的一个方向的剖视图。
53.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
54.1、联动装置主体，11、第一卡瓦槽，12、第二卡瓦槽，21、中心杆， 22、拉伸性弹力部件，23、驱动启动装置，24、限位台，25、挡块，3、第一卡瓦，4、第二卡瓦，5、开启装置后段，6、开启装置前段，61、驱动控制装置，7、滑套组件，71、外滑套，72、内滑套，73、孔眼，74、限位凸台，75、信号传输装置，8，井筒。
具体实施方式
55.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
56.本实用新型卡瓦联动装置的实施例一的结构示意图参见图1至图2。
57.一种卡瓦联动装置，包括：
58.设置在联动装置主体1上的第一卡瓦组件和第二卡瓦组件，联动装置主体1的一端为下井方向的前端，第一卡瓦组件设置在联动装置主体1的一端。
59.第一卡瓦组件包括卡瓦驱动部件和第一卡瓦3，卡瓦驱动部件驱动第一卡瓦3展开并保持展开状态，第一卡瓦3伸出联动装置主体1的表面。
60.第二卡瓦组件包括第二卡瓦4，第一卡瓦3驱动第二卡瓦4展开并保持展开状态，第二卡瓦4伸出联动装置主体1的表面。
61.在本实施例中，联动装置主体1的一端上设有用于容纳第一卡瓦3的第一卡瓦槽11，第一卡瓦3通过销钉与联动装置主体1在其轴向上转动连接，也就是第一卡瓦3通过销钉转动时，第一卡瓦3部分伸出联动装置主体1的表面。其中，联动装置主体1的另一端设有容纳第二卡瓦4的第二卡瓦槽12；第一卡瓦槽11和二卡瓦槽12是连通的，即是，第一卡瓦槽11中的第一卡瓦3直接与第二卡瓦槽12中的第二卡瓦4抵接。
62.卡瓦驱动部件包括中心杆21和拉伸性弹力部件22；
63.拉伸性弹力部件22的一端与联动装置主体1的另一端连接，拉伸性弹力部件22的另一端与中心杆21的一端连接；
64.中心杆滑动设置在联动装置主体内，中心杆21的另一端通过驱动启动装置23与联动装置主体1的一端连接，拉伸性弹力部件22带动中心杆21 向述联动装置主体1的另一端运动并驱动第一卡瓦3展开并保持展开状态，第一卡瓦3伸出联动装置主体1的表面。
65.中心杆21远离拉伸性弹力部件22端具有保持第一卡瓦3处于展开状态的限位台24。联动装置主体1的另一端连接设有用于中心杆21穿过的开口，开口处设有挡块25，挡块25与拉伸性弹力部件22的一端连接。在本实施例中，驱动启动装置23包括熔断装置和拉线，其中，拉线用于将熔断装置和中心杆21的另一端的连接，以及将熔断装置和联动装置主体1的一端连接。
66.本实施例的工作原理及有益效果是：第一卡瓦组件设置在联动装置主体1的一端，也就是第一卡瓦组件中的第一卡瓦3会先展开，只要第一卡瓦3 展开后，在第一卡瓦受到联动装置主体1轴向上的推力，通过第一卡瓦3驱动第二卡瓦4展开并伸出联动装置主体1的表
面。在第一卡瓦组件中的第一卡瓦3展开后，即使没有完全展开，只要其部分展开，当第一卡瓦3运动到滑套的限位位置时，第一卡瓦3驱动第二卡瓦4展开并伸出联动装置主体1 的表面。也就是说借助第一卡瓦3的推力确保了第二卡瓦4的有效开启，避免了卡瓦的展开失败问题。
67.同时，由于采用双卡瓦结构，在第一个卡瓦失效时，第二卡瓦还可以进行滑套推进的作用，提高了智能开启装置的可靠性。
68.在本实施例中，通过设置中心杆21和拉伸性弹力部件22，当驱动启动装置23启动后，中心杆21的另一端与联动装置主体1脱离，拉伸性弹力部件22带动中心杆21向述联动装置主体1的另一端运动并驱动第一卡瓦3展开并保持展开状态，第一卡瓦3伸出联动装置主体1的表面，确保第一卡瓦 3的顺利开启。在本实施例中，拉伸性弹力部件22为弹簧，在具体实施例中，可以采用其他具有拉伸性弹力部件，比如耐高温橡皮筋等。
69.通过设置防止卡瓦回缩的限位台24，在驱动启动装置23启动后，第一卡瓦3出于展开状态，避免卡瓦回缩，提高了卡瓦联动装置的可靠性。中心杆21穿过的开口，便于中心杆21的安装。
70.在本实施例中，第二卡瓦槽12的底面为沿联动装置主体1另一端的方向延伸逐渐远离其轴线的斜面，第二卡瓦4滑动设置在底面上。
71.通过第二卡瓦4与斜面接触，当第二卡瓦4被第一卡瓦3向联动装置主体1另一端的方向推动挤压时，第二卡瓦4伸出联动装置主体1的表面，同时，还避免展开的第二卡瓦4回缩。
72.在本实施例中，第一卡瓦3的抗压强度小于第二卡瓦4的抗压强度。第一卡瓦3和第二卡瓦4均布在联动装置主体1的周向上。
73.通过设置上述结构，也就是说前面的卡瓦第一卡瓦3的强度较低，其主要是传动和驱动的作用，第二卡瓦4的抗压强度较高，可以起到承压的作用。通过均布设置，确保各个卡瓦受力的均衡性，提高联动装置的可靠性。
74.在本实施例中，第一卡瓦3的数量与第二卡瓦4的数量一致，是通过第一卡瓦3与第二卡瓦4抵接挤压的方式驱动第二卡瓦4展开的。在具体实施例中，第一卡瓦3驱动第二卡瓦4展开的方式可以是通过传动杆驱动。
75.卡瓦联动装置实施例的具体工作过程参见图3至图5，即是驱动启动装置23启动后，也就是本实施例中的熔断装置断开，拉伸性弹力部件22的弹簧带动中心杆21向述联动装置主体1的另一端运动，限位台24与第一卡瓦 3的下端抵接并驱动第一卡瓦3通过销钉转动，使第一卡瓦3部分伸出联动装置主体1的表面。当第一卡瓦3与内滑套72的一端内壁具有限位凸台74 抵接时，并受到滑套组件的推力，当第一卡瓦3受到的推力大于销钉承压能力后，销钉断裂，第一卡瓦3推动第二卡瓦4在二卡瓦槽12向图示的左方移动，使得第二卡瓦4伸出联动装置主体1的表面，当卡瓦联动装置继续向井下移动时，第二卡瓦4继续伸出联动装置主体1的表面，当卡瓦联动装置受到泵送力继续向前井下移动，当第一卡瓦3受到的推力大于其溃败强度，第一卡瓦3破裂溃败，使得第二卡瓦4与内滑套72的一端内壁具有限位凸台74抵接，当联动装置受到的泵送力大于内滑套72与外滑套71附着力时，内滑套72随着联动装置与外滑套71滑动，进而使孔眼73与井筒内外贯通。
76.本实用新型还提供一种实施例，新型智能开启装置实施例一结构参见图 3至图5，
一种智能开启装置；包括：
77.开启装置后段5、开启装置前段6和上述的卡瓦联动装置。
78.开启装置后段5与联动装置主体1的另一端连接，开启装置前段6联动装置主体1的一端连接。
79.开启装置前段6内设置有用于启动卡瓦驱动部件的驱动控制装置61，驱动控制装置61与卡瓦驱动部件连接。
80.本实施例的工作原理及有益效果是：第一卡瓦组件设置在联动装置主体 1的一端，也就是第一卡瓦组件中的第一卡瓦3会先展开，只要第一卡瓦3 展开后，在第一卡瓦受到联动装置主体1轴向上的推力，通过第一卡瓦3驱动第二卡瓦4展开并伸出联动装置主体1的表面。在第一卡瓦组件中的第一卡瓦3展开后，即使没有完全展开，只要其部分展开，当第一卡瓦3运动到滑套的限位位置时，第一卡瓦3驱动第二卡瓦4展开并伸出联动装置主体1 的表面。也就是说借助第一卡瓦3的推力确保了第二卡瓦4的有效开启，避免了卡瓦的展开失败问题。
81.本实施例具体工作过程为：在智能开启装置在进行移动时，驱动控制装置61得到需要开启智能开启装置的信号后，其驱动驱动启动装置23启动后，也就是本实施例中的熔断装置断开，拉伸性弹力部件22的弹簧带动中心杆 21向述联动装置主体1的另一端运动，限位台24与第一卡瓦3的下端抵接并驱动第一卡瓦3通过销钉转动，使第一卡瓦3部分伸出联动装置主体1的表面。当第一卡瓦3与内滑套72的一端内壁具有限位凸台74抵接时，并受到滑套组件的推力，当第一卡瓦3受到的推力大于销钉承压能力后，销钉断裂，第一卡瓦3推动第二卡瓦4在二卡瓦槽12向图示的左方移动，使得第二卡瓦4伸出联动装置主体1的表面，当卡瓦联动装置继续向井下移动时，第二卡瓦4继续伸出联动装置主体1的表面，当卡瓦联动装置受到泵送力继续向前井下移动，当第一卡瓦3受到的推力大于其溃败强度，第一卡瓦3破裂溃败，使得第二卡瓦4与内滑套72的一端内壁具有限位凸台74抵接，当联动装置受到的泵送力大于内滑套72与外滑套71附着力时，内滑套72随着联动装置与外滑套71滑动，进而使孔眼73与井筒内外贯通。
82.在本实施例中，开启装置后段5主要是起到对智能开启装置泵送的作用，开启装置前段6主要是对对智能开启装置下井过程中的减震扶正作用。
83.本实用新型还提供一种多级压裂智能控制系统的实施例，具体参见图6 至图7。
84.一种多级压裂智能控制系统，包括：
85.多个相互连接的滑套组件7，滑套组件包括外滑套71和内滑套72，外滑套71周向上设有贯穿外滑套71径向的孔眼73；内滑套72的一端内壁具有限位凸台74，内滑套72固定套设在外滑套71的内壁，并密封孔眼73，内滑套72的另一端设有信号传输装置75。
86.上述的智能开启装置，智能开启装置的数量与滑套组件7的数量一一对应，智能开启装置位于内滑套72内。
87.本实施例的多级压裂智能控制系统的有益效果：多级压裂智能控制系统中的包括上述智能开启装置，由于智能开启装置中的，第一卡瓦组件，通过设置在联动装置主体1的一端，也就是第一卡瓦组件中的第一卡瓦3会先展开，只要第一卡瓦3展开后，在第一卡瓦受到径向上的推力，通过第一卡瓦 3驱动第二卡瓦4展开并伸出联动装置主体1的表面。在第一卡瓦组件中的第一卡瓦3展开后，即使没有完全展开，只要其部分展开，当第一卡瓦3运动
到滑套的限位位置时，第一卡瓦3驱动第二卡瓦4展开并伸出联动装置主体1的表面。也就是说借助第一卡瓦3的推力确保了第二卡瓦4的有效开启，避免了卡瓦的展开失败问题。
88.本实施例的多级压裂智能控制系统的工作过程为，如图6，将智能开启装置放置到井筒8中，其中，开启装置前段6位于下井方向的前方，开启装置后段5位于下井方向的后方，开启装置后段5的主要作用是用于将将智能开启装置泵送到井下预设的位置，在开启装置前段6内设置有驱动控制装置 61。
89.当智能开启装置本泵送到预设位置，如图6所示，驱动控制装置61探测到信号传输装置75发出的驱动控制信号后，驱动控制装置61发出驱动启动装置23启动信号，中心杆21的另一端与联动装置主体1脱离，拉伸性弹力部件22带动中心杆21向述联动装置主体1的另一端运动并驱动第一卡瓦 3展开并保持展开状态，第一卡瓦3伸出联动装置主体1的表面，确保第一卡瓦3的顺利开启。
90.此时，智能开启装置继续在井下向前运动，如图6所示，第一卡瓦3与内滑套72的一端内壁具有限位凸台74抵接时，并受到滑套组件的推力，当第一卡瓦3受到的推力大于销钉承压能力后，销钉断裂。
91.智能开启装置由于泵送力的所用继续在井下向前运动，如图7所示，第一卡瓦3推动第二卡瓦4在二卡瓦槽12向图示的下方移动，由于第一卡瓦3 与第二卡瓦4抵接，使得第二卡瓦4伸出联动装置主体1的表面，当卡瓦联动装置继续向井下移动时，第二卡瓦4继续伸出联动装置主体1的表面，当卡瓦联动装置受到泵送力继续向前井下移动，当第一卡瓦3受到的推力大于其溃败强度，第一卡瓦3破裂溃败，使得第二卡瓦4与内滑套72的一端内壁具有限位凸台74抵接，当联动装置受到的泵送力大于内滑套72与外滑套 71附着力时，内滑套72随着联动装置与外滑套71滑动，进而使孔眼73开启并与井筒内外贯通。
92.在本实施例中，为了方便描述，多级压裂智能控制系统只是在图示中显示出一个滑套组件7和一个智能开启装置，在实际应用中，会设置多个一对对应的滑套组件7和智能开启装置。同时，对于驱动控制装置61和信号传输装置75，可以选择霍尔传感器、rfid电子标签等技术实现，在此不再赘述。
93.以上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。