阅读说明：本技术 一种无桥塞多级压裂电控开关智能滑套 (Intelligent sliding sleeve of bridge-plug-free multistage fracturing electric control switch ) 是由 马辉运 张华礼 喻成刚 帅春岗 付玉坤 尹强 杨云山 董亮亮 王学强 缪云 洪玉 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及本一种无桥塞多级压裂电控开关智能滑套,主要由上接头(1)、控制系统(18)、内筒(3)、外筒(4)、活塞(15)、压裂套(16)、下接头(17)组成。控制系统(18)借助压力传感器(2)检测压力信号后带动电动机(7)工作,经二级减速后传递至滚珠丝杠(10)处,滚珠丝杠(10)进行伸缩运动,通过活塞(15)控制加压孔的开闭,完成压裂施工作业。本发明结构无需下入桥塞,避免了桥塞钻磨及桥塞碎屑阻碍压裂进程；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；借助压力传感器(2)传力实现滑套的智能作业,提高压裂作业效率并降低成本。(The invention relates to an intelligent sliding sleeve of a bridge-plug-free multistage fracturing electric control switch, which mainly comprises an upper connector (1), a control system (18), an inner cylinder (3), an outer cylinder (4), a piston (15), a fracturing sleeve (16) and a lower connector (17). The control system (18) detects a pressure signal by means of the pressure sensor (2) and then drives the motor (7) to work, the pressure signal is transmitted to the ball screw (10) after two-stage speed reduction, the ball screw (10) performs telescopic motion, and the opening and closing of the pressurizing hole are controlled by the piston (15) to complete fracturing construction operation. The structure of the invention does not need to put in the bridge plug, thereby avoiding the drilling and grinding of the bridge plug and the blocking of bridge plug scraps on the fracturing process; after the fracturing operation is completed, the fracturing channel is closed by using an electric control system, so that the conventional sliding sleeve is prevented from being always opened after being fractured; the intelligent operation of the sliding sleeve is realized by transferring force through the pressure sensor (2), the fracturing operation efficiency is improved, and the cost is reduced.)

一种无桥塞多级压裂电控开关智能滑套

技术领域

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。

发明内容

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。