CN106522882A - 一种基于液体压力波控制的套管滑套 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于液体压力波控制的套管滑套，包括压力传感器、控制板、电池、电机、滑套、中心管、外套筒及位置传感器，其中，控制板、电池和电机位于中心管的外壁与外套筒的中间部分的内壁构成的空腔内；滑套上设置有第一开口，外套筒的第一端设置有与中心管内部空间连通的第二开口；控制板适于接收压力传感器发送的开启信号并驱动电机带动滑套运动，从而使第一开口与第二开口对应连通，还适于接收压力传感器发送的关闭信号，并驱动电机带动滑套运动，从而使第一开口与第二开口不连通，并适于接收位置传感器发送的停止信号，并停止电机的运转。本发明提供的套管滑套，用于超深井或超长水平井储层改造时，可较方便开启和关闭。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采技术领域，特别涉及一种基于液体压力波控制的套管滑套。
背景技术
水平井分段压裂技术已成为当今油气井增产的重要手段，采用套管滑套进行分段压裂的工艺是一道十分重要的工艺技术，该工艺技术可以减小甚至避免射孔等压裂作业对储层的伤害，降低完井成本，提高井筒完整性，大幅度提高压裂排量，显著提高储层改造效率。其中该工艺技术中关键的核心装备为套管滑套。
现有油气田所使用的套管滑套工具一般是基于投球式、专用开关工具、压差式三种开闭方式研制设计的。
在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：
使用现有的套管滑套在进行增产作业时，需要在地面井口和井下滑套之间通过连续管、球体等启闭装置进行输送作业。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连通将愈发困难，当超深井或超长水平井储层改造时，作业地点离地面较远时，开启和关闭套管滑套难度较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于液体压力波控制的套管滑套，用于超深井或超长水平井储层改造时，可方便地开启和关闭。
具体而言，包括以下的技术方案：
本发明提供了一种套管滑套，包括压力传感器、控制板、电池、电机、滑套、中心管、外套筒及位置传感器，其中，
所述中心管为中空结构，位于所述外套筒内部，所述中心管的外壁与所述外套筒的中间部分的内壁构成封闭的空腔；所述控制板、所述电池和所述电机位于所述空腔内；所述位置传感器位于所述滑套上；所述滑套上设置有第一开口，所述外套筒的第一端设置有第二开口，所述第二开口与所述中心管内部空间连通；所述滑套适于在所述外套筒的第一端内部运动；
所述控制板适于接收所述压力传感器发送的开启信号并驱动所述电机带动所述滑套运动，从而使所述第一开口与所述第二开口对应连通，还适于接收所述压力传感器发送的关闭信号，并驱动所述电机带动所述滑套运动，从而使所述第一开口与所述第二开口不连通，并适于接收所述位置传感器发送的停止信号，并停止所述电机的运转。
可选择地，所述控制板包括电源管理电路、单片机、第一数模转换器、第二数模转换器和驱动电路，所述电源管理模块适于与所述电池连接，并将所述电池提供的电压转换为所述单片机、所述压力传感器和所述驱动电路所需要的电压值，所述第一数模转换器适于接收所述压力传感器发送的开启模拟信号并转换为开启数字信号发送给所述单片机，所述单片机适于接收所述开启数字信号并启动所述驱动电路，所述驱动电路适于驱动所述电机带动所述滑套运动；所述第二数模转换器适于接收所述位置传感器发送的停止模拟信号并转换为停止数字信号发送给所述单片机，所述单片机适于接收所述停止数字信号并断开所述驱动电路。
可选择地，所述控制板还包括存储器，所述存储器适于存储所述单片机接收的数字信号。
可选择地，所述基于液体压力波控制的套管滑套还包括接头，所述接头适于连接所述外套筒与外部套管。
可选择地，所述外套筒的第一端内部设置有滑槽。
可选择地，所述滑槽的中心线与所述外套筒的轴线平行。
可选择地，所述基于液体压力波控制的套管滑套还包括凸台，所述凸台适于与所述滑套连接，并适于在所述滑槽内运动。
可选择地，所述基于液体压力波控制的套管滑套还包括连接器，用于连接所述电机与所述凸台。
可选择地，所述第二开口的数量为一个或一个以上，一个或一个以上的第二开口均匀分布在与所述外套筒的轴线垂直相交的截面圆周上。
可选择地，所述第一开口的数量与所述第二开口的数量相同，一个或一个以上的第一开口均匀分布在与所述滑套的轴线垂直相交的截面圆周上。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
本发明提供的基于液体压力波控制的套管滑套，包括压力传感器、控制板、电池、电机、滑套、中心管、外套筒及位置传感器，在油气井增产改造过程中需要开启套管滑套时，地面泵车通过控制输往井筒内液体的压力幅值和占空比，产生一种特定的开启信号压力波，压力传感器检测到压力波并发送开启信号至套管滑套内的控制板，控制板接收到开启信号后，驱动电机带动滑套运动，从而使第一开口与第二开口对应连通，套管滑套开启，当位置传感器检测到滑套运动到位后，发送停止信号至控制板，控制板接收到停止信号，停止电机的运转；当需要关闭套管滑套时，地面泵车通过控制井筒内液体的压力，产生特定的关闭信号压力波，压力传感器检测到压力波并发送关闭信号至控制板，控制板接收到关闭信号后，驱动电机带动滑套运动，从而使第一开口与第二开口不连通，当位置传感器检测到套管滑套完全关闭后，发送停止信号至控制板，控制板接收到停止信号，停止电机的运转。本发明提供的基于液体压力波控制的套管滑套，用于超深井或超长水平井储层改造时，可方便地开启和关闭。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明一实施例中基于液体压力波控制的套管滑套的结构示意图；
附图2为本发明一实施例中基于液体压力波控制的套管滑套运行的原理图；
附图3为本发明一实施例中基于液体压力波控制的套管滑套开启时套管滑套第一端的结构示意图；
附图4为本发明一实施例中基于液体压力波控制的套管滑套关闭时套管滑套第一端的结构示意图。
附图中的附图标记分别为：
1、压力传感器；2、接头；3、控制板；4、电池；5、外套筒；6、电机；7、中心管；8、连接器；9、滑套；10、第二开口；11、第一开口；12、位置传感器；13、滑槽；14、凸台。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本实施例提供了一种基于液体压力波控制的套管滑套，如图1所示，包括压力传感器1、控制板3、电池4、电机6、滑套9、中心管7、外套筒5及位置传感器12，其中，中心管7为中空结构，位于外套筒5内部，中心管7的外壁与外套筒5的中间部分的内壁构成封闭的空腔；控制板3、电池4和电机6位于该空腔内；位置传感器12位于滑套9上；滑套9上设置有第一开口11，外套筒5的第一端设置有与中心管7的内部空间连通的第二开口10；滑套9适于在外套筒5的第一端内部运动；控制板3适于接收压力传感器1发送的开启信号并驱动电机6带动滑套9运动，从而使第一开口11与第二开口10对应连通，还适于接收压力传感器1发送的关闭信号，并驱动电机6带动滑套9运动，从而使第一开口11与第二开口10不连通，还适于接收位置传感器12发送的停止信号，并停止电机6的运行。
在需要开启基于液体压力波控制的套管滑套时，地面通过控制井筒内液体压力幅值和占空比，产生一种特定的开启信号压力波，压力传感器1检测到开启信号压力波后发送开启信号至控制板3，控制板3接收到开启信号并驱动电机6带动滑套运动，从而使第一开口11与第二开口10对应连通，套管滑套开启；当位置传感器12检测到滑套9运动到位后，发送停止信号至控制板3，控制板3接收到停止信号，停止电机6的运转。当需要关闭套管滑套时，地面通过控制井筒内液体的压力，产生特定的关闭信号压力波，压力传感器1检测到关闭信号压力波后发送关闭信号至控制板3，控制板3接收到控制信号后，驱动电机6带动滑套9运动，从而使第一开口11与第二开口10不连通，当位置传感器12检测到滑套9运动到位后，发送停止信号至控制板3，控制板3接收到停止信号，停止电机6的运转。本发明提供的套管滑套，可在水平段分段级数和作业距离增加的情况下，保证地面和井下通道的连通。
本领域技术人员应该明白，为了使中心管7置于外套筒5内部，中心管7的外径应小于外套筒5的内径；为了使滑套9适于在外套筒5的第一端内部运动，外套筒5第一端的内部应设置有适于滑套9运动的滑槽。
作为本实施例的一种改进，控制板3可包括电源管理电路、单片机、第一数模转换器、第二数模转换器和驱动电路，电源管理电路适于与电池4连接，并将电池4提供的电压转换为压力传感器1、单片机及驱动电路所需要的电压值，第一数模转换器适于接收压力传感器1发送的开启模拟信号并转换为开启数字信号发送给单片机，单片机适于接收开启数字信号并启动驱动电路，驱动电路驱动电机6带动滑套9运动；第二数模转换器适于接收位置传感器12发送的停止模拟信号并转换为停止数字信号发送给单片机，单片机适于接收停止数字信号并断开驱动电路。
本发明中所用的单片机也用数字信号处理芯片(DSP)、现场可编程门阵列芯片(FPGA)、RISC微处理器(ARM)等替代。
作为本实施例的一种改进，3控制板可还包括存储器，存储器适于存储单片机接收的数字信号。这样，可根据存储器中存储的信息来判断套管滑套是否正常工作。
具体地，基于液体压力波控制的套管滑套的工作原理如图2所示，需要开启套管滑套时，压力传感器1检测到地面发送的第一开启信号压力波并发送第一开启模拟信号至第一数模转换器，第一数模转换器将传感器1发送的第一开启模拟信号转换为第一开启数字信号并发送给单片机，单片机接收到第一开启数字信号后启动驱动电路，驱动电路驱动电机6运转，从而电机6带动滑套9运动，使第一开口11与第二开口10对应连通，如图3所示，为基于液体压力波控制的套管滑套开启时套管滑套第一端的结构示意图。当位置传感器12检测到滑套9运动到位后，发送第一停止模拟信号至第二数模转换器，第二数模转换器将位置传感器12发送的第一停止模拟信号转换为第一停止数字信号并发送给单片机，单片机接受到第一停止数字信号后停止驱动电路，进而电机停止运转，滑套9停止运动。需要关闭套管滑套时，压力传感器1检测到地面发送的关闭信号压力波并发送第二开启模拟信号至第一数模转换器，第一数模转换器将传感器1发送的第二开启模拟信号转换为第二开启数字信号并发送给单片机，单片机接收到第二开启数字信号后启动驱动电路，驱动电路驱动电机6运转，从而电机6带动滑套9运动，使第一开口11与第二开口10不连通，如图4所示，为基于液体压力波控制的套管滑套关闭时套管滑套第一端的结构示意图。当位置传感器12检测到滑套9运动到位后，发送第二停止信号至第二数模转换器，第二数模转换器将位置传感器12发送的第二停止模拟信号转换为第二停止数字信号并发送给单片机，单片机接收到第二停止数字信号后断开驱动电路，进而电机停止运转，滑套9停止运动。
作为本实施例的一种改进，如图1所示，基于液体压力波控制的套管滑套还包括接头2，接头2适于连接外套筒5与外部套管。这样，可通过接头将套管滑套的外套筒5与外部套管连接在一起。本发明不限于此，也可采用其他方式将外套筒5与外部套管连接。
作为本实施例的一种改进，如图1所示，外套筒5的第一端内部可设置滑槽13。
作为本实施例的一种改进，如图1所示，滑槽13的中心线可与外套筒5的轴线平行。
作为本实施例的一种改进，如图1所示，基于液体压力波控制的套管滑套还可包括凸台14，凸台14适于与滑套9连接，并适于在滑槽13内运动。
作为本实施例的另一种改进，基于液体压力波控制的套管滑套还可包括连接器8，连接器8用于连接电机6与凸台14。
以上改进可保证当电机6运转时，通过连接器8带动凸台14在滑槽13内做平行于外套筒5的轴线的方向运动，进而凸台14带动滑套9沿平行于外套筒5的轴线的方向运动，从而使第一开口11与第二开口10对应连通或者错位不连通。
作为本实施例的一种改进，第二开口的数量为一个或一个以上，一个或一个以上的第二开口10均匀分布在与外套筒5的轴线垂直相交的截面圆周上。
作为本实施例的一种改进，第一开口11的数量与第二开口10的数量相同，一个或一个以上的第一开口均匀分布在与滑套9的轴线垂直相交的截面圆周上。
外套筒5上第二开口10的数量可为一个或者多个，当第二开口10的数量为一个时，可以是在外套筒5上开设的一个圆环形开口，也可以是在外套筒5上开设的一个其他形状的开口。当第二开口10的数量为多个时，可以是在与外套筒5的轴线垂直相交的截面圆周上开设的多个开口，并且均匀分布在与外套筒5的轴线垂直相交的截面圆周上。第一开口11与第二开口10的数量及位置相对应。这样可保证当套管滑套开启时，液体从外套筒5流出时，外套筒5在与轴线垂直相交的截面圆周上受力均匀，套管滑套平稳工作。
本发明提供的基于液体压力波控制的套管滑套，利用现场储层改造过程中的设备产生的压力波控制井下套管滑套的开启和关闭，达到重复开启和关闭产层的目的，具有操作简单、重复开关等优点，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，可用于油气田智能分段增产改造、油气藏智能分层开采以及智能完井等方面，为现场作业的高效管理及指挥提供强有力的支撑。
本实施例提供的基于液体压力波控制的套管滑套在垂直井、斜井以及水平井中均适用。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于液体压力波控制的套管滑套，其特征在于，包括压力传感器、控制板、电池、电机、滑套、中心管、外套筒及位置传感器，其中，
所述中心管为中空结构，位于所述外套筒内部，所述中心管的外壁与所述外套筒的中间部分的内壁构成封闭的空腔；所述控制板、所述电池和所述电机位于所述空腔内；所述位置传感器位于所述滑套上；所述滑套上设置有第一开口，所述外套筒的第一端设置有第二开口，所述第二开口与所述中心管内部空间连通；所述滑套适于在所述外套筒的第一端内部运动；
所述控制板适于接收所述压力传感器发送的开启信号并驱动所述电机带动所述滑套运动，从而使所述第一开口与所述第二开口对应连通，还适于接收所述压力传感器发送的关闭信号，并驱动所述电机带动所述滑套运动，从而使所述第一开口与所述第二开口不连通，并适于接收所述位置传感器发送的停止信号，并停止所述电机的运转。
2.根据权利要求1所述的基于液体压力波控制的套管滑套，其特征在于，所述控制板包括电源管理电路、单片机、第一数模转换器、第二数模转换器和驱动电路，所述电源管理模块适于与所述电池连接，并将所述电池提供的电压转换为所述单片机、所述压力传感器和所述驱动电路所需要的电压值，所述第一数模转换器适于接收所述压力传感器发送的开启模拟信号并转换为开启数字信号发送给所述单片机，所述单片机适于接收所述开启数字信号并启动所述驱动电路，所述驱动电路适于驱动所述电机带动所述滑套运动；所述第二数模转换器适于接收所述位置传感器发送的停止模拟信号并转换为停止数字信号发送给所述单片机，所述单片机适于接收所述停止数字信号并断开所述驱动电路。
3.根据权利要求2所述的基于液体压力波控制的套管滑套，其特征在于，所述控制板还包括存储器，所述存储器适于存储所述单片机接收的数字信号。
4.根据权利要求1所述的基于液体压力波控制的套管滑套，其特征在于，所述基于液体压力波控制的套管滑套还包括接头，所述接头适于连接所述外套筒与外部套管。
5.根据权利要求1所述的基于液体压力波控制的套管滑套，其特征在于，所述外套筒的第一端内部设置有滑槽。
6.根据权利要求5所述的基于液体压力波控制的套管滑套，其特征在于，所述滑槽的中心线与所述外套筒的轴线平行。
7.根据权利要求6所述的基于液体压力波控制的套管滑套，其特征在于，所述基于液体压力波控制的套管滑套还包括凸台，所述凸台适于与所述滑套连接，并适于在所述滑槽内运动。
8.根据权利要求7所述的基于液体压力波控制的套管滑套，其特征在于，所述基于液体压力波控制的套管滑套还包括连接器，用于连接所述电机与所述凸台。
9.根据权利要求1所述的基于液体压力波控制的套管滑套，其特征在于，所述第二开口的数量为一个或一个以上，一个或一个以上的第二开口均匀分布在与所述外套筒的轴线垂直相交的截面圆周上。
10.根据权利要求9所述的基于液体压力波控制的套管滑套，其特征在于，所述第一开口的数量与所述第二开口的数量相同，一个或一个以上的第一开口均匀分布在与所述滑套的轴线垂直相交的截面圆周上。
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