一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀及其使用方法

本发明属于天然气与石油开发领域，特别是涉及一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀及其使用方法。

背景技术：

1、随着油气开发的深入，水平井长度逐渐增加，井下环境愈发恶劣。在地层压力、流体性质、环境影响等因素的作用下，容易引起水平井各生产层的非均衡开采。为延缓水平井各生产层段底水锥进速度，提高水平井寿命，增加油气开采效率，智能完井技术研究较为广泛。流体控制阀为智能完井技术的核心装备，也是智能完井技术控制产层流量的主要执行装备，通常在水平井各产层段各放置一个阀。针对水平井均衡开采没有主动控制技术和方法的现状，专利cn116401967a和专利cn116595764a提出了水平井各生产层段理论调控方法。然而现存的流体控制阀开度控制精度不足，不能完全结合水平井均衡开采控制方法对各生产层进行精确调控，且无法同时实现压裂和节流。如专利cn212898380u中一种用于井下分层采油的流体控制阀，通过改变防砂筛网流体通道大小来实现控制流量，但防砂筛网需要针对不同的产层情况进行更换，流道大小不能实时进行调节。专利cn204552714u中一种可调式水平井完井节流短节利用球座12进行投球作业，通过憋压控制内管2和外管11之间的滑动，进而调节内外管之间的单向阀出口数目来改变流通面积大小，然而该可调式水平井完井节流短节控制精度低，流量控制范围有限。上述两种专利都无法实现开度无级调节和精确检测。

2、因此，为结合水平井均衡开采的各生产层流体控制阀开度调节方法，设计一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀。该阀可结合均衡开采调控方法有效提高均衡开采调控精度，可实现无级调节及压裂工况和节流工况的转换，有效延缓水平井各生产层段底水锥进速度，提高采油效率。

技术实现思路

1、基于上述背景技术存在的问题，本发明旨在提供了一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀及其使用方法，解决现有的流体控制阀无法实现开度无级调节和精确检测的问题。

2、本发明的实施例是这样实现的：

3、本发明实施例提供了一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀，其包括控制液压筒，所述控制液压筒包括外筒部分和内筒部分；所述外筒部分的一端端部螺纹连接有控制外筒；

4、控制外筒的端部依次连接有环空流道接头、流道转换筒和子接头；环空流道接头内设置有流道；

5、所述内筒部分的一端端部穿过控制外筒且与所述环空流道接头的内壁螺纹连接，内筒部分的端部设置有密封堵头；

6、所述外筒部分的另一端端部螺纹连接有滑套内筒，所述滑套内筒的端部通过节流-压裂转换筒螺纹连接有滑套外筒，所述滑套内筒上设置有用于与外部环境连通的压裂孔和节流孔；所述滑套外筒的端部连接有母接头；

7、外筒部分和内筒部分之间设置有环空流道，所述环空流道与所述控制外筒和滑套内筒连通；

8、内筒部分的内部设置有导杆和用于驱动所述导杆轴向位移的驱动装置，所述滑套内筒的内部设置有轮型滑套，导杆的端部与所述轮型滑套连接，轮型滑套上设置有用于供流体流过的镂空处，驱动轮型滑套沿滑套内筒的轴向滑动，轮型滑套的外壁用于遮挡所述压裂孔和节流孔；

9、内筒部分上设置有用于监测流体通道内压力的压力传感器和用于监测流体通道内流体温度的温度传感器；内筒部分的内部设置有用于监测导杆位移的位移传感器；内筒部分上还设置有与所述压力传感器、温度传感器和位移传感器电性连接的数据传输装置，所述数据传输装置与地面控制中心电性连接。

10、作为上述实施例的可选方案，所述内筒部分一端的内部开设有内通道，所述内通道内部设置有电源、电路板和控制器，内通道的开口处设有密封堵头，所述压力传感器与温度传感器均与控制器电性连接。

11、作为上述实施例的可选方案，所述内筒部分的圆周外壁上开设有多个安装槽，每个所述安装槽内均设置有一根光纤，每个所述光纤均与所述控制器和地面控制中心电性连接；每个安装槽的开口处均密封设置有一个光纤盖板。

12、作为上述实施例的可选方案，，所述内筒部分上开设有凹槽；所述驱动装置包括设置于所述凹槽内的电机，所述电机的输出端通过联轴器连接有液压泵；凹槽的开口处密封设置有电机阀盖板，凹槽的一侧设置有与所述内通道连通的通孔，电机上设置有电源线和控制线，所述电源线和控制线分别穿过所述通孔与电源和控制器电性连接；

13、所述内筒部分另一端的内部开设有油腔，所述油腔内设置有液压推塞，所述导杆部分设置于油腔内，液压推塞与位于油腔内的导杆连接；内筒部分内还设置有至少两条油路，两条所述油路的一端分别于所述液压推塞两侧的油腔连通，两条油路的另一端均与所述液压泵连通。

14、作为上述实施例的可选方案，所述位移传感器设置于所述内通道的底面上。

15、作为上述实施例的可选方案，所述油腔的一端设置有液压堵头，所述导杆的一端穿过所述液压堵头与轮型滑套的中心处固定连接。

16、作为上述实施例的可选方案，所述外筒部分的直径比所述内筒部分的直径大90mm～110mm，外筒部分的长度为内筒部分长度的0.5倍～0.75倍；外筒部分通过环空筒套上于内筒部分的圆周外壁上，环空筒套内设置有多条所述环空流道。

17、本发明还提供一种环空流道流体控制阀的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

18、步骤1：将环空流道流体控制阀放入井下，轮型滑套同时遮蔽压裂孔和节流孔；

19、步骤2：进行压裂工况：地面控制中心控制驱动装置驱动导杆在内筒部分的内部轴向滑动，导杆带动轮型滑套沿滑套内筒的轴向滑动，直至轮型滑套放开压裂孔，完全遮蔽节流孔，压裂液从压裂孔流出，满足压裂工况；

20、步骤3：压力传感器和温度传感器采集流体的压力和温度数据，并将压力和温度数据通过数据传输装置传输至地面控制中心，地面控制中心根据接收到的流体的压力和温度数据预测产量；

21、步骤4：进行节流工况：根据流体的压力、温度和预测产量数据，计算出均衡开采时，流体控制阀所需开度大小：地面控制中心控制驱动装置驱动导杆带动轮型滑套沿滑套内筒的轴向滑动，直至轮型滑套完全遮蔽压裂孔，并根据流体控制阀所需开度大小调控轮型滑套的位置以达到调控节流孔达到所需开度大小，油或气从节流孔流入阀内；

22、步骤5：完成节流工作后，地面控制中心控制驱动装置驱动导杆带动轮型滑套沿滑套内筒的轴向滑动，直至轮型滑套完全遮蔽压裂孔和节流孔，流体控制阀关闭。

23、本发明的有益效果是：本发明中的环空流道流体控制阀，能够在水平井各生产层的高温和高压下，同时实现压裂和节流工况，在节流工况下，可结合流体控制阀的自动开度调节方法，采用位移传感器等测量元件测量轮型滑套的滑动距离和位置，进行节流孔开度的无级调节，以实现各产层流量的控制，本流体控制阀开度控制精确，可为我国水平井均衡开采各产层流量的智能化控制提供设备基础。

技术特征：

1.一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀，其特征在于，包括控制液压筒，所述控制液压筒包括外筒部分和内筒部分；所述外筒部分的一端端部螺纹连接有控制外筒；

2.根据权利要求1所述的一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀，其特征在于，所述内筒部分一端的内部开设有内通道，所述内通道内部设置有电源、电路板和控制器，内通道的开口处设有密封堵头，所述压力传感器与温度传感器均与控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀，其特征在于，所述内筒部分的圆周外壁上开设有多个安装槽，每个所述安装槽内均设置有一根光纤，每个所述光纤均与所述控制器和地面控制中心电性连接；每个安装槽的开口处均密封设置有一个光纤盖板。

4.根据权利要求2所述的一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀，其特征在于，所述内筒部分上开设有凹槽；所述驱动装置包括设置于所述凹槽内的电机，所述电机的输出端通过联轴器连接有液压泵；凹槽的开口处密封设置有电机阀盖板，凹槽的一侧设置有与所述内通道连通的通孔，电机上设置有电源线和控制线，所述电源线和控制线分别穿过所述通孔与电源和控制器电性连接；

5.根据权利要求2所述的一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀，其特征在于，所述位移传感器设置于所述内通道的底面上。

6.根据权利要求4所述的一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀，其特征在于，所述油腔的一端设置有液压堵头，所述导杆的一端穿过所述液压堵头与轮型滑套的中心处固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀，其特征在于，所述外筒部分的直径比所述内筒部分的直径大90mm～110mm，外筒部分的长度为内筒部分长度的0.5倍～0.75倍；外筒部分通过环空筒套上于内筒部分的圆周外壁上，环空筒套内设置有多条所述环空流道。

8.一种环空流道流体控制阀的使用方法，其特征在于，使用如权利要求1～7任一所述的环空流道流体控制阀，其中，所述使用方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀及其使用方法，属于天然气与石油开发领域。该流体控制阀主要包括控制液压筒、液压推塞、导杆、轮型滑套、滑套内筒等零件，所述控制液压筒主要放置精密元器件将液压油泵入液压推塞两侧，液压推塞通过导杆控制与导杆相连的轮型滑套轴向移动，分别遮盖滑套内筒上的压裂孔和节流孔，实现流体控制阀的开关、压裂工况及节流工况，本发明提供的一种基于轮型滑套的环空流道流体控制阀及其使用方法，能够同时完成压裂和节流工况，精确监测和实现无级调节开度，并能充分结合水平井均衡开采方法，有效延缓水平井各生产层段底水锥进速度，提高采油效率。

技术研发人员：赵建国,郑浩天,刘清友,万敏,王国荣,董学成,梁鹏辉,罗旭,裴迎举
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17