一种无桥塞多级压裂电控开关智能滑套的制作方法

本发明涉及油气田储层分层改造技术领域，特别是一种无桥塞多级压裂电控开关智能滑套。

背景技术：

近年来，随着钻井技术的不断进步，石油开采逐渐由中高渗透常规储层油气藏向低孔、低渗、低压的非常规油气藏发展。面对低渗油气藏的开采，分段压裂技术是提高低渗透储层开采有效的手段。滑套是井筒分段的主要技术手段，现有滑套大多只能实现滑套的开启，难以实现关闭过程，因此施工过程大多基于桥塞与滑套配合作业的方式，实现井筒中各段分别压裂，在施工完成后通过钻桥塞的方式打通井眼通道，该作业方式存在成本高、作业周期长且作业流程复杂、桥塞碎屑无法返出井口影响后续作业等诸多问题。为了减少钻桥塞作业过程，随后开发了可溶桥塞，通过在井下酸液溶解桥塞的方式免除钻桥塞作业过程，但该作业方式仍然存在施工周期长、受限条件多等问题。因此开发一种能够井下智能开关滑套，实现滑套在井下的智能开关，可大幅提高多级分段压裂作业效率和压裂作业成本。

专利203463073u所述的一种可重复开关套管滑套，该装置将套管滑套与套管内通径保持一致，利用配套开关工具，实现分层压裂作业。该装置虽然钻桥塞作业，但滑套的开启与关闭需要从井口下入工具，施工作业较为复杂。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种自动化程度高、无需使用桥塞的多级压裂滑套。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种无桥塞多级压裂电控开关智能滑套，包括上接头、内筒、外筒、活塞、压裂套、下接头和控制系统；所述上接头与内筒上端连接，所述外筒套设于内筒外部，所述压裂套上端与内筒下端连接，所述压裂套下端与下接头的上端连接，所述内筒中部设置有第一台阶，所述第一台阶两端分别设置有第二台阶和第一环槽，所述第一环槽与外筒之间形成第一环空，所述控制系统设置于第一环空内，所述外筒的下端面抵靠于第一台阶的上端面上，所述第一台阶的下端面抵靠于压裂套的上端面上，所述内筒上设置有连通第一环槽下端面与第二台阶下端面的通孔，所述通孔内设置有阀杆，所述阀杆下端与活塞上端连接，所述阀杆上端与控制系统下端连接，所述下接头上设置有第三台阶和第四台阶，所述压裂套的下端面抵靠于第三台阶的上端面，所述第二台阶的下端面与第四台阶的上端面之间形成第二环空，所述活塞设置于第二环空内，所述内筒和下接头之间有间隙，所述间隙与第二环空连通，所述压裂套上第二环空部分的侧壁上设置有多个加压孔。

所述内筒的上端设置有压力传感器，所述压力传感器的感应探头设置于内筒内部，所述压力传感器的输出端与控制系统连接。

所述控制系统包括电路板、电池组、电动机、减速器、联轴器、滚珠丝杠、连接件和固定套筒，所述电路板的输出端与电动机电连接，所述电路板的输入端与压力传感器的输出端连接，所述电池组分别与电路板和电动机电连接，所述电动机的输出轴与减速器连接，所述减速器的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠上端连接，所述所述滚珠丝杠可旋转地固定于外筒内壁上，所述滚珠丝杠的下端套设有连接件，所述连接件上端设置有外螺纹，下端设置有内螺纹，所述连接件上端通过外螺纹与滚珠丝杠配合连接，连接件下端通过内螺纹与阀杆上端固定连接，所述连接件在滚珠丝杠作用下沿滚珠丝杠的轴向方向往复移动，连接件带动阀杆沿滚珠丝杠的轴向方向往复移动，所述固定套筒上开设有与连接件向匹配的通孔，所述通孔的轴向方向与滚珠丝杠的轴向方向相同，所述连接件在滚珠丝杠作用下沿固定套筒上的通孔移动，所述固定套筒通过螺钉固定于外筒的内壁上。

所述电路板焊接于外筒的内壁上。

所述压力传感器通过粘合剂粘合在内筒上端部。

内筒的外壁上设置有电动机安装座，所述电动机固定于电动机安装座内。

所述减速器为二级齿轮减速器，所述减速器固定于电动机上。

所述压裂套的轴向和周向方向上均设置有加压孔。通过活塞的上下移动控制加压孔的开启数量，从而实现多级压裂。通过从上接头传来的不同压力，电路板控制电动机的旋转时间来控制活塞上下移动的距离，从而达到多级压裂的目的。

本发明具有以下优点：

1、压裂过程中，无需下入桥塞，避免了桥塞钻磨及桥塞碎屑阻碍压裂进程；

2、压裂作业完成后，压裂通道利用电控系统实现关闭状态，避免了常规滑套压裂后一直处于打开状态，出现井筒过早见水的问题；

3、利用压力传感器2传力实现滑套的智能作业，自动化程度高，提高压裂作业效率。

附图说明

图1为本发明的剖视图；

图2为本发明的控制系统18部分的剖视图；

图3为本发明减速器8齿轮传动示意图；

图4为本发明的工作流程图；

图中：1-上接头，2-压力传感器2，3-内筒3，4-外筒4，5-电路板5，6-电池组6，7-电动机7，8-减速器8，9-联轴器9，10-滚珠丝杠10，11-连接件11，12-螺钉12，13-固定套筒13，14-阀杆14，15-活塞15，16-压裂套16，17-下接头17，18-控制系统18，19-第一齿轮19，20-第二齿轮20，21-第三齿轮21，22-第四齿轮，23-第一台阶，24-第二台阶，25-第一环空，26-第三台阶，27-第四台阶，28-第二环空。

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1所示，一种无桥塞多级压裂电控开关智能滑套，包括上接头1、内筒3、外筒4、活塞15、压裂套16、下接头17和控制系统18；所述上接头1下端与内筒3上端通过螺纹连接，所述外筒4通过螺纹固定于内筒3外部，所述压裂套16上端与内筒3下端通过螺纹连接，所述压裂套16下端与下接头17上端通过螺纹连接，所述内筒3中部设置有第一台阶23，所述第一台阶23两端分别设置有第二台阶24和第一环槽，所述第一环槽与外筒4之间形成第一环空25，所述控制系统18设置于第一环空25内，所述外筒4的下端面抵靠于第一台阶23的上端面上，所述第一台阶23的下端面抵靠于压裂套16的上端面上，所述内筒3上设置有连通第一环槽下端面与第二台阶24下端面的通孔，所述通孔内设置有阀杆14，所述阀杆14下端与活塞15上端连接，所述阀杆14上端与控制系统18下端连接，所述下接头17上设置有第三台阶26和第四台阶27，所述压裂套16的下端面抵靠于第三台阶26的上端面，所述第二台阶24的下端面与第四台阶27的上端面之间形成第二环空28，所述活塞15设置于第二环空28内，所述内筒3和下接头17之间有间隙，所述间隙与第二环空28连通，所述压裂套16上第二环空28部分的侧壁上设置有多个加压孔。

所述内筒3的上端设置有压力传感器2，所述压力传感器2的感应探头设置于内筒3内部，所述压力传感器2的输出端与控制系统18连接。

如图2所示，所述控制系统18包括电路板5、电池组6、电动机7、减速器8、联轴器9、滚珠丝杠10、连接件11和固定套筒13，所述电路板5的输出端与电动机7电连接，所述电路板5的输入端与压力传感器2的输出端连接，所述电池组6分别与电路板5和电动机7电连接，所述电动机7的输出轴与减速器8连接，所述减速器8的输出轴通过联轴器9与滚珠丝杠10上端连接，所述所述滚珠丝杠10可旋转地固定于外筒4内壁上，所述滚珠丝杠10的下端套设有连接件11，所述连接件11上端设置有外螺纹，下端设置有内螺纹，所述连接件11上端通过外螺纹与滚珠丝杠10配合，下端通过内螺纹与阀杆14上端固定连接，所述连接件11在滚珠丝杠10作用下沿滚珠丝杠10的轴向方向往复移动，连接件12带动阀杆14沿滚珠丝杠10的轴向方向往复移动，所述固定套筒13上开设有与连接件11向匹配的通孔，所述通孔的轴向方向与滚珠丝杠10的轴向方向相同，所述连接件11在滚珠丝杠10作用下沿固定套筒13上的通孔移动，所述固定套筒13通过螺钉12固定于外筒4的内壁上。

所述滚珠丝杠10包括与联轴器9固定连接的丝杠和套设于丝杠外的螺套，所述螺套的下端与连接件上端的外螺纹连接，所述丝杠在电动机7驱动下进行旋转，由于螺套、连接件、阀杆14和活塞15通过螺纹固定连接，所以螺套不会旋转，在丝杠的旋转作用下，螺套进行上下移动，从而带动活塞15上下移动，对压裂套16侧壁上的加压孔进行开启或封闭。

所述连接件11为倒置的螺栓结构，所述倒置的螺栓结构的螺帽部分与阀杆14连接，倒置的螺栓结构的螺杆部分与螺套连接。所述固定套筒13上端开口处设置有径向的环形挡圈，环形挡圈对连接件11进行限位，限制螺套的上下移动范围，防止螺套上移对联轴器9与丝杠连接部分造成损坏，同时防止螺套上移使丝杠与连接件11发生挤压，造成连接件11脱落。

所述电路板5焊接于外筒4的内壁上。

所述压力传感器2通过粘合剂粘合在内筒3上端部。

内筒3的外壁上设置有电动机安装座，所述电动机7固定于电动机安装座内。

如图3所示，所述减速器8为二级齿轮减速器8，由第一齿轮19、第二齿轮20、第三齿轮21和第四齿轮22啮合而成。所述减速器8固定于电动机7外壳上。

所述压裂套16的轴向和周向方向上均设置有加压孔。通过活塞15的上下移动控制加压孔的开启数量，从而实现多级压裂。通过从上接头1传来的不同压力，电路板5控制电动机7的旋转时间来控制活塞15上下移动的距离，从而达到多级压裂的目的。

如图4所示，本发明的工作过程如下：工作时，将滑套与套管一起连接下入井中。滑套下入时，螺母滚珠丝杠10处于收缩状态。压裂施工时，压力电流信号传递至内筒3压力传感器2处，传感器在检测到压力达到预定值后启动电动机7，经减速器8进行二级减速后联轴器9带动螺母滚珠丝杠10工作，螺母滚珠丝杠10推动螺母连接的阀杆14向下运行，被活塞15密封住的加压孔将被打开，完成滑套开启作业，压力传感器2根据不同的压力传出不同的压力电流信号，电路板5根据不同的压力电流信号控制电动机7的旋转时间，从而控制活塞15移动距离，使压裂套16上活塞15移动打开的加压孔数量，从而达到多级压裂的目的。压裂作业完成后，停止向管柱内施加压力，管柱内压力减小，在减小到一定数值时，压力传感器2发出的压力电流信号，电路板5启动电动机7并且使电动机7反转，带动螺母滚珠丝杠10回缩，阀杆14牵引着活塞15关闭滑套，完成该井段压裂作业。