专利名称：一种井下电液控制压裂滑套的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油开采技术领域，特别是一种在油井压裂作业过程中使用的井下电液控制压裂滑套。
背景技术：
随着油田开发步入中后期，为了使油井稳产增产就需要对油井进行压裂改造，油田压裂改造施工中普遍采用压裂滑套，现有的压裂滑套大多采用投球式的机械操作模式，其缺点为工作量大、压裂效果不理想等。为此，近几年国内外出现了一种新型的电液控制压裂滑套，该装置是以电子标签为电控信号载体、无线通讯为信号传输方式，实现了井下无阻碍多段压裂控制施工，该装置作业工艺简单，改造段数不受限制，且可获得较大的通径。通过多段组合，还可实现油井多段可控开采。如中国专利CN102518420A，
公开日期2012年6月27日，公开了《一种不限层电控压裂滑套》，该电控滑套压裂具有大通径、作业工艺简单、成功率和安全性高、容易实现多段无阻碍压裂等优点。但是该不限层电控压裂滑套的缺点是开关转换操作不方便，滑套投入井下只能打开一次，且无法实现自动关闭，如需关闭就要将滑套从井下提离地面，重新向腔室内注入液压油以关闭滑套，工作量较大。
发明内容
为了解决现有技术中电液控制压裂滑套开关转换操作不便的技术问题，本发明提供了一种井下电液控制压裂滑套器，该井下电液控制压裂滑套能够自动控制滑套的开关，操作简单方便。本发明为解决其技术问题采用的技术方案是一种井下电液控制压裂滑套，包括外套筒和设置在外套筒内的内套筒，内套筒的两端与外套筒密封连接并且内套筒能够沿着外套筒的轴向滑动，在外套筒和内套筒之间设置有封闭的环形空腔，在环形空腔内，沿着外套筒的轴向依次连接有封闭的第一储油腔、与内套筒固定连接的环形的滑套活塞、封闭的第二储油腔，所述井下电液控制压裂滑套还包括提供液压油的供油装置、液压换向阀和用于控制液压换向阀的控制装置，液压换向阀为两位三通电控液压换向阀，供油装置与液压换向阀的进油口连通，液压换向阀的第一出油口与第一储油腔连通，液压换向阀的第二出油口与第二储油腔连通，供油装置能够容纳的液压油的体积至少是第一储油腔体积的2倍，控制装置能够控制液压换向阀使供油装置只向第一储油腔供油，或使供油装置只向第二储油腔供油。该井下电液控制压裂滑套下入井下后，滑套处于关闭状态，外套筒设置的喷射孔不能够与内套筒的喷砂孔连通。当控制装置通过天线接收到电子标签发送的信号需要打开该压裂滑套时，控制装置能够控制液压换向阀使供油装置只向第一储油腔供油压油，滑套活塞带动内套筒移动到喷射孔与喷砂孔连通的位置，此时该井下电液控制压裂滑套处于开启状态，可以进行压裂施工。当需要关闭滑套时，控制装置能够控制液压换向阀使供油装置只向第二储油腔供油压油，滑套活塞带动内套筒反向移动并使内滑套同到喷射孔不与喷砂孔连通的初始位置。优选供油装置包括筒形的外缸套和套设于外缸套内的内缸套，外缸套的一端和内缸套的一端同时与外套筒的一端固定密封连接，外缸套的另一端与内缸套的另一端连接，在外缸套和内缸套之间形成环形容纳空间，在环形容纳空间内，沿着外缸套的轴向依次连接有封闭的环形储油空间、环形的油缸活塞和环形的储能空间，储能空间内设置有能够推动油缸活塞压缩储油空间的弹簧，内缸套的内部与内套筒的内部连通，储油空间与液压换向阀的进油口连通，储能空间与内缸套的内部连通。优选供油装置的另一端设置有筒形的上接头，外缸套的另一端的内壁与上接头一端的外壁固定密封连接，内缸套的另一端的外壁与上接头一端的内壁连接，储能空间与上接头相邻，弹簧的一端与上接头的一端抵接，弹簧的另一端与油缸活塞抵接，储能空间与内缸套的内部通过内缸套和上接头之间的缝隙连通。优选储油空间与外套筒相邻，外缸套的一端的内壁与外套筒的一端的外壁连接，内缸套的一端的外壁与外套筒的一端的内壁连接，供油管设置在外套筒的侧壁中。优选控制装置包括用于接收射频信号的天线、根据天线接收的信号控制液压换向阀运行的控制单元。优选天线设置在外套筒的内表面，控制单元设置在外套筒侧壁中的密封腔内。优选内套筒设置有多个喷砂孔，外套筒设置有能够连通喷砂孔与外套筒外部的喷射孔，外套筒和内套筒之间设置有剪切销。优选沿着内套筒的轴线方向，内套筒的外表面设置有凹槽，凹槽中设置有与外套筒的内表面固定连接的导向销钉。优选外套筒的另一端设置有圆筒形的下接头，下接头的一端与外套筒的另一端固定连接，下接头的另一端与内套筒的内部连通。优选外套筒包括从上向下依次连接的第一外套筒、第二外套筒和第三外套筒，第一外套筒的内壁设置有环形凹槽，环形凹槽通过内套筒的外壁密封形成环形空腔，供油装置与第一外套筒的一端固定连接。本发明的有益效果是通过供油装置和控制装置向第一储油腔或第二储油腔内注入液压油可以带动内套筒移动，实现了该井下电液控制压裂滑套能够自动控制滑套的开关，操作简单方便，工作效率高。
下面结合附图对本发明所述的井下电液控制压裂滑套作进一步详细的描述。图1是本发明所述的井下电液控制压裂滑套的结构示意图。图2是图1中B部位的局部放大示意图。图3是图1中A部位的局部放大示意图。图4是图1中A部位在滑套处于关闭状态时的局部放大示意图。其中1.上接头，4.供油装置，41.环形容纳空间，42.外缸套，43.弹簧，44.油缸活塞，45.内缸套，46.储油空间，47.储能空间，6.控制装置，61.天线，62.控制单元，63.密封腔，7.外套筒，71.第一外套筒，72.第二外套筒，73.第三外套筒，8.液压换向阀，9.内套筒，12.下接头，13.喷砂孔，15.导向销钉，16.环形空腔，161.第一储油腔，162.第二储油腔，163.滑套活塞。
具体实施例方式下面结合附图对本发明所述的井下电液控制压裂滑套进行详细说明。一种井下电液控制压裂滑套，包括外套筒7和设置在外套筒7内的内套筒9，内套筒9的两端与外套筒7密封连接并且内套筒9能够沿着外套筒7的轴向滑动，在外套筒7和内套筒9之间设置有封闭的环形空腔16，在环形空腔16内，沿着外套筒7的轴向依次连接有封闭的第一储油腔161、与内套筒9固定连接的环形的滑套活塞163、封闭的第二储油腔162，所述井下电液控制压裂滑套还包括提供液压油的供油装置4、液压换向阀8和用于控制液压换向阀8的控制装置6，液压换向阀8为两位三通电控液压换向阀，供油装置4与液压换向阀8的进油口连通，液压换向阀8的第一出油口与第一储油腔161连通，液压换向阀8的第二出油口与第二储油腔162连通，供油装置4能够容纳的液压油的体积至少是第一储油腔161体积的2倍，控制装置6能够控制液压换向阀8使供油装置4只向第一储油腔161供油，或使供油装置4只向第二储油腔162供油，如图1所示。该井下电液控制压裂滑套下入井下后，滑套处于关闭状态，外套筒7设置的喷射孔不能够与内套筒9的喷砂孔13连通。当控制装置6通过天线61接收到电子标签发送的信号需要打开该压裂滑套时，控制装置6能够控制液压换向阀8使供油装置4只向第一储油腔161内加注液压油，滑套活塞163带动内套筒9如图1中从下向上移动，当内套筒9移动到喷射孔与喷砂孔13连通的位置时，该井下电液控制压裂滑套处于开启状态，可以进行压裂施工。当需要关闭滑套时，控制装置6能够控制液压换向阀8使供油装置只向第二储油腔162内加注液压油，滑套活塞163带动内套筒9如图1中从上向下移动，即内套筒9反向移动并使内滑套9回到喷射孔不与喷砂孔13连通的初始位置。第一储油腔161和第二储油腔162设置有泄压孔以利于液压油的排出。该供油装置在井下使用，由于井下空间有限，需要充分利用空间，供油装置4包括筒形的外缸套42和套设于外缸套内的内缸套45,夕卜缸套42的一端和内缸套45的一端同时与外套筒7的一端固定密封连接，外缸套42的另一端与内缸套45的另一端连接，在外缸套42和内缸套45之间形成环形容纳空间41，在环形容纳空间41内，沿着外缸套的轴向依次连接有封闭的环形储油空间46、环形的油缸活塞44和环形的储能空间47，储能空间47内设置有能够推动油缸活塞44压缩储油空间46的弹簧43，内缸套45的内部与内套筒9的内部连通，储油空间46与液压换向阀8的进油口连通，储能空间47与内缸套45的内部连通，如图2所示。这样设置可以不增大压裂滑套的径向面积，对压裂滑套的体积影响不大，方便该井下电液控制压裂滑套的投放与操作。另外，一般情况下，第一储油腔161和第二储油腔162的体积相同，储油空间46的体积至少是第一储油腔161体积的2倍，这样可以保证该井下电液控制压裂滑套至少可以开关一次。供油装置4的另一端设置有圆筒形的上接头1，外缸套42的另一端的内壁与上接头I 一端的外壁固定密封连接，内缸套45的另一端的外壁与上接头I 一端的内壁连接，储能空间47与上接头I相邻，弹簧43的一端与上接头I的一端抵接，弹簧43的另一端与油缸活塞44抵接，储能空间47与内缸套45的内部通过内缸套45和上接头I之间的缝隙连通。储油空间46被注入液压油后，弹簧43被压缩，液压油的机械能转换为弹簧的势能被储存，储能空间47与内缸套45的内部连通，这样设计可以使弹簧在伸展时油缸活塞44所受到的压力只来自于弹簧，避免储能空间47在体积变化时的内外压差的变化对油缸活塞的影响，保证该供油装置输出液压油的压力均一稳定。储油空间46与外套筒7相邻，外缸套42的一端的内壁与外套筒7的一端的外壁固定密封连接，内缸套45的一端的外壁与外套筒7的一端的内壁固定密封连接。外缸套42与内缸套45之间通过油缸活塞44和外套筒7密封连接形成储油空间46。用外套筒7的一端密封储油空间46，这样可以充分利用现有结构来节约空间。控制装置6包括用于接收射频信号的天线61、根据天线61接收的信号控制液压换向阀8运行的控制单元62。天线61设置在外套筒7的内表面，控制单元62设置在外套筒侧壁中的密封腔63内。内套筒9设置有多个喷砂孔13，外套筒7设置有能够连通喷砂孔13与外套筒7外部的喷射孔，外套筒7和内套筒9之间设置有剪切销。为了避免内套筒9沿轴向转动，沿着内套筒9的轴线方向，内套筒9的外表面设置有凹槽，凹槽中设置有与外套筒7的内表面固定连接的导向销钉15。凹槽与导向销钉15相配合可以保证喷砂孔13与喷射孔的连通。外套筒7的另一端设置有圆筒形的下接头12，下接头12的一端与外套筒7的另一端固定连接，下接头12的另一端与内套筒9的内部连通。从上接头I到下接头12的方向，该井下电液控制压裂滑套的内部处于导通状态。为了便于加工制造，外套筒7包括从上向下依次连接的第一外套筒71、第二外套筒72和第三外套筒73，第一外套筒71的内壁设置有环形凹槽，环形凹槽通过内套筒9的外壁密封形成环形空腔16，供油装置4与第一外套筒71的一端固定连接。密封腔63设置在第一外套筒71的内壁中。上接头1、供油装置4、第一外套筒71、第二外套筒72、第三外套筒73和下接头12依次通过螺纹连接。该井下电液控制压裂滑套的工作过程如下将该井下电液控制压裂滑套组装好后下入井下，此时该压裂滑套处于关闭状态，外套筒7设置的喷射孔不能够与内套筒9的喷砂孔13连通，如图4所示。如需要打开该压裂滑套时，如图1所示，向该井下电液控制压裂滑套内投放电子标签球，该电子标签球从上接头I进入该井下电液控制压裂滑套并向下移动，当电子标签球经过天线61时，控制装置6能够通过天线61接收到电子标签发送的命令信号，控制装置6控制液压换向阀8使供油管只与第一输出油管导通，此时供油装置4通过供油管和第一输出油管向第一储油腔161内加注液压油，滑套活塞163带动内套筒9从下向上移动，内套筒9移动剪断内套筒9与外套筒7之间的剪切销，当内套筒9移动到喷射孔与喷砂孔13连通的位置时，该井下电液控制压裂滑套处于开启状态，如图3所示，可以进行压裂施工。控制装置6能够根据电子标签球的命令使该井下电液控制压裂滑套在一设定时间内保持开启状态，然后再关闭该压裂滑套，或根据再次投放的电子标签球的命令使该井下电液控制压裂滑套处于关闭状态。当需要关闭滑套时，控制装置6能够控制液压换向阀8使供油管只与第二输出油管导通，此时供油装置通过供油管和第二输出油管向第二储油腔162内加注液压油，滑套活塞163带动内套筒9如图1中从上向下移动，即内套筒9反向移动并使内滑套9回到喷射孔不与喷砂孔13连通的初始位置，如图4所示。第一储油腔161和第二储油腔162设置有泄压孔以利于液压油的排出。以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。
权利要求
1.一种井下电液控制压裂滑套，包括外套筒(7)和设置在外套筒(7)内的内套筒(9)， 内套筒(9)的两端与外套筒(7)密封连接并且内套筒(9)能够沿着外套筒(7)的轴向滑动，其特征在于在外套筒(7)和内套筒(9)之间设置有封闭的环形空腔(16)，在环形空腔(16)内，沿着外套筒(7)的轴向依次连接有封闭的第一储油腔(161)、与内套筒(9)固定连接的环形的滑套活塞(163)、封闭的第二储油腔(162)，所述井下电液控制压裂滑套还包括提供液压油的供油装置(4)、液压换向阀(8)和用于控制液压换向阀(8)的控制装置(6)， 液压换向阀(8)为两位三通电控液压换向阀，供油装置(4)与液压换向阀(8)的进油口连通，液压换向阀⑶的第一出油口与第一储油腔(161)连通，液压换向阀⑶的第二出油口与第二储油腔(162)连通，供油装置(4)能够容纳的液压油的体积至少是第一储油腔(161) 体积的2倍，控制装置(6)能够控制液压换向阀(8)使供油装置(4)只向第一储油腔(161) 供油，或使供油装置(4)只向第二储油腔(162)供油。
2.根据权利要求1所述的井下电液控制压裂滑套，其特征在于供油装置(4)包括筒形的外缸套(42)和套设于外缸套内的内缸套(45)，外缸套(42)的一端和内缸套(45)的一端同时与外套筒(X)的一端固定密封连接，夕卜缸套(42)的另一端与内缸套(45)的另一端连接，在外缸套(42)和内缸套(45)之间形成环形容纳空间(41)，在环形容纳空间(41) 内，沿着外缸套的轴向依次连接有封闭的环形储油空间(46)、环形的油缸活塞(44)和环形的储能空间(47)，储能空间(47)内设置有能够推动油缸活塞(44)压缩储油空间(46)的弹簧(43)，内缸套(45)的内部与内套筒(9)的内部连通，储油空间(46)与液压换向阀(8) 的进油口连通，储能空间(47)与内缸套(45)的内部连通。
3.根据权利要求2所述的井下电液控制压裂滑套，其特征在于供油装置(4)的另一端设置有筒形的上接头(1)，外缸套(42)的另一端的内壁与上接头(I) 一端的外壁固定密封连接，内缸套(45)的另一端的外壁与上接头(I) 一端的内壁连接，储能空间(47)与上接头(I)相邻，弹簧(43)的一端与上接头(I)的一端抵接，弹簧(43)的另一端与油缸活塞 (44)抵接，储能空间(47)与内缸套(45)的内部通过内缸套(45)和上接头(I)之间的缝隙连通。
4.根据权利要求2所述的井下电液控制压裂滑套，其特征在于储油空间(46)与外套筒(7)相邻，外缸套(42)的一端的内壁与外套筒(7)的一端的外壁连接，内缸套(45)的一端的外壁与外套筒(7)的一端的内壁连接。
5.根据权利要求1所述的井下电液控制压裂滑套，其特征在于控制装置(6)包括用于接收射频信号的天线(61)、根据天线(61)接收的信号控制液压换向阀(8)运行的控制单元(62)ο
6.根据权利要求5所述的井下电液控制压裂滑套，其特征在于天线￠1)设置在外套筒⑵的内表面，控制单元(62)设置在外套筒侧壁中的密封腔(63)内。
7.根据权利要求1所述的井下电液控制压裂滑套，其特征在于内套筒(9)设置有多个喷砂孔(13)，外套筒(7)设置有能够连通喷砂孔(13)与外套筒(7)外部的喷射孔，外套筒⑵和内套筒(9)之间设置有剪切销。
8.根据权利要求1所述的井下电液控制压裂滑套，其特征在于沿着内套筒(9)的轴线方向，内套筒(9)的外表面设置有凹槽，凹槽中设置有与外套筒(7)的内表面固定连接的导向销钉(15)。
9.根据权利要求2所述的井下电液控制压裂滑套，其特征在于外套筒(7)的另一端设置有圆筒形的下接头(12)，下接头(12)的一端与外套筒(7)的另一端固定连接，下接头 (12)的另一端与内套筒(9)的内部连通。
10.根据权利要求1所述的井下电液控制压裂滑套，其特征在于外套筒(7)包括从上向下依次连接的第一外套筒(71)、第二外套筒(72)和第三外套筒(73)，第一外套筒(71) 的内壁设置有环形凹槽，环形凹槽通过内套筒(9)的外壁密封形成环形空腔(16)，供油装置(4)与第一外套筒(71)的一端固定连接。
全文摘要
本发明公开了一种井下电液控制压裂滑套，在外套筒(7)和内套筒(9)之间设置有封闭的环形空腔(16)，在环形空腔(16)内，依次连接有封闭的第一储油腔(161)、与内套筒(9)固定连接的环形的滑套活塞(163)、封闭的第二储油腔(162)，通过供油装置和控制装置向第一储油腔或第二储油腔内注入液压油可以带动内套筒移动，实现了该井下电液控制压裂滑套能够自动控制滑套的开关，操作简单方便，工作效率高。
文档编号E21B34/06GK103046917SQ201310023260
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月22日 优先权日2013年1月22日
发明者刘合, 郑立臣, 裴晓含, 高扬, 石白茹 申请人:中国石油天然气股份有限公司