具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图2-5所示，用于水平井无限级压裂的可变径球座固井滑套，包括依次连接的上接头8、外套管10、下接头12和安装在所述外套管10内的内滑套21，所述外套管3上环周180°分布的压裂孔眼20，该压裂孔眼20为腰型孔眼，其中腰型孔眼遮蔽，压裂通道关闭；腰型孔眼露出，压裂通道开启；内滑套21后端采用台阶式结构后端小径与外套管台阶配合形成环形空间，空间内装配弹簧22，该弹簧22用于内滑套21在外套管10内复位，所述外套管3上设有回油通道5、进油通道6、销钉控制油路通道7以及与销钉控制油路通道7的销钉安装内盲孔，所述销钉安装内盲孔内设有限位销钉11、复位弹簧Ⅰ，所述复位弹簧Ⅰ两端分别固定在限位销钉11的上端、销钉安装内盲孔的内壁上；所述内滑套21上设有限位销钉孔9、两个相对设置的球座组件以及安装球座组件的腔体，所述球座组件包括活塞14、半圆环13，所述半圆环13通过销钉15固定在活塞14，两个半圆环13在内滑套21内径向向内动作形成球座，用于拦截压裂球；所述活塞14与腔体之间具有活塞上腔25、活塞下腔26；所述内滑套21内还设有与活塞下腔26连通的回油孔，所述回油孔与回油通道5连通。

本发明基本原理为：在外套管10的回油通道5、进油通道6、销钉控制油路通道7分别外接液压管线，通过进油通道6向活塞上腔25注入高压油，高压油推动活塞14径向运动，从而带动半圆环13在内滑套21内做径向运动；当活塞14移动至极限位置时，两个相对设置的半圆环13形成球座；然后再从地面投入压裂球，压裂球与球座的半圆环13接触，向井内打压，内滑套21在压力作用下下行运动，压缩弹簧22；当内滑套21到达一定位置时，再通过销钉控制油路通道7向限位销钉11的上端也注入高压油，高压油推动限位销钉11径向移动至内套管21的限位销钉孔9内，从而限制内套管21的移动；最终压裂孔眼20露出，压裂通道完全开启，可开始压裂作业；

当压裂结束后，需要关闭压裂通道；对销钉控制油路通道7进行泄压，限位销钉11在复位弹簧Ⅰ的作用下回缩到销钉安装内盲孔内；同时通过回油通道5向活塞下腔26注入高压油，该高压油推动活塞14向外移动，球座失效，压裂球通过半圆环13，进入井底；最终内滑套21在弹簧22弹力作用下上行动作，遮蔽压裂孔眼20，压裂通道完全关闭。

在本实施例中如图3所示，所述球座组件还包括支撑组件，所述支撑组件包括电机19、电机电源18、丝杆转轴17、螺母16，所述丝杆转轴17的一端与电机19的转轴连接，另一端与螺母16螺纹连接，所述螺母16位于活塞14的上方，所述电机电源18与电机19电连接；该电机的正反转可以带到螺母16前后移动，当活塞14向内移动至极限位置时，电动19转动使得螺母16向前移动至活塞14的上端面上，可为活塞14提供支撑力；当活塞14需要向外移动时，电动19转动使得螺母16向后移动，离开活塞14的上端面。

在本实施例中如图5所示，为了确保活塞14的正常状态，所述活塞下腔26内设有用于活塞14复位的复位弹簧Ⅱ。

在本实施例中如图1所示，所述外套管10上设有电源线路1、单片机2、盖板3、控制器4，控制器4一端连接电源线路1。

在本实施例中如图6所示，为了保证各个油路的正常运行，所述进油通道6、回油孔、销钉控制油路通道7内分别设有电磁阀Ⅰ27、电磁阀Ⅱ28、电磁阀Ⅲ29；通过控制器4分别控制电磁阀Ⅰ27、电磁阀Ⅱ28、电磁阀Ⅲ29的开启与关闭。

在本实施例中如图7所示，所述外套管10上设有红外测距传感器31，所述内滑套21的外壁上设有多个线性圆孔槽30，所述红外测距传感器31监测多个线性圆孔槽30的孔深，红外测距传感器31工作，识别孔深变化，输入信号给单片机2，对其孔深变化进行计数，进而控制限位销钉11的动作实现内滑套21的锁定。

在本实施例中如图8所示，所述内滑套21两端均设有密封圈23，用于内滑套21两端与外套管10两端内壁间的密封。

本发明的具体工作过程如下：

初始状态，滑套21处于关闭状态。地面连接的电源线路1未接通，处于断电状态，电磁阀Ⅰ27、电磁阀Ⅱ28、电磁阀Ⅲ29线路开关断开，电磁阀Ⅰ27、电磁阀Ⅱ28、电磁阀Ⅲ29的线圈均没有电流，电磁阀阀芯处于正常状态，阀芯阻断通道，此时外套管10的进油通道6被电磁阀Ⅰ27阻断，内滑套21的回油孔被电磁阀Ⅱ28阻断。活塞14在复位弹簧Ⅱ的支承作用下处于正常状态，活塞14未形成球座，保持井内大径。限位销钉11处于非工作状态；红外测距传感器31线路开关断开，与之连接的用于计数作用的单片机2未启动；电机19处于非工作状态，连接的用于定时作用的单片机2未启动，丝杆转轴17、螺母16未动作，螺母16处于最左侧位置静止状态，与活塞14上表面无接触作用；滑套21在弹簧22的支承下处于最左侧位置，滑套14遮蔽住压裂孔眼20，压裂通道处于关闭状态。

压裂开始前，需要打开压裂通道。从地面给出信号，接通电源线路1，通过控制器4控制电磁阀Ⅰ27、电磁阀Ⅱ28的线路开关闭合，此时电磁阀Ⅰ27、电磁阀Ⅱ28中线圈通入电流，两处电磁阀阀芯在磁场作用下向右动作，进油通道6与活塞上腔25连通，回油通道5与活塞下腔26连通，两处液流通道打开。由地面从进油通道6泵入高压油，高压油经电磁阀Ⅰ27进入到活塞上腔25，推动活塞14下行动作，沿径向向内收缩，压缩复位弹簧Ⅱ；接着控制器4输入一个信号给单片机2其T0计时器开始工作计时，输出信号激励电机19启动发生正转，电机19转动带动丝杆17转动，丝杆17带动与之连接的螺母16直线向右运动，最终单片机2其T0计时器计时溢出，计时结束，信号失效，电机19、丝杆17、螺母16停止运动，螺母16支承在活塞14上端面，使活塞14上行受制，此时球座形成。

球座形成后，从地面投入压裂球，压裂球与球座的半圆环13接触，向井内打压，内滑套21在压力作用下下行运动，压缩弹簧22。同时在内滑套21运动过程中，控制器4控制外套管10上红外测距传感器31开关闭合，在内滑套21下行运动中，红外测距传感器31不断对内滑套21上的线性圆孔槽30监测，深度每发生一次变化，红外测距传感器31输出一个信号传递给单片机2，单片机2其T1计数器开始工作，不断计数，最终红外测距传感器31监测到最后一处孔槽，单片机2T1计数器计数溢出，计数结束，输出一个信号传递给控制器4，控制器4控制销钉控制油路7液流通道打开，从地面泵入压力，限位销钉11在压力作用下下行动作，进入内滑套21的限位销钉孔9，限定内滑套21的运动。

此时可以关闭电源线路1，节约成本；最终压裂孔眼20露出，压裂通道完全开启，可开始压裂作业。

当压裂结束后，需要关闭压裂通道。从地面给出信号，接通电源线路1，控制器4输入信号给单片机2其T0开始计时，输出信号激励电机19启动发生反转，电机19转动带动丝杆17转动，丝杆17带动与之螺纹连接的螺母16直线向左运动，计时结束，信号失效，电机19，丝杆17、螺母16停止运动，螺母16到达最左侧位置，与活塞14上端面分离，支承限定失效。

接着通过控制器4控制电磁阀Ⅱ28、电磁阀Ⅲ29的线路开关闭合，进油通道6与活塞下腔26连通，回油通道5与活塞上腔25连通，两处液流通道打开。由地面从进油通道6泵入高压油，高压油经电磁阀Ⅱ28进入到活塞下腔26，推动活塞14上行动作，活塞上腔25的油进入回油通道5，活塞14沿径向向外扩张，复位弹簧Ⅱ复位，球座失效，压裂球通过半圆环13，进入井底。从单片机输出一个信号传递给控制器4，对限位销钉11的液流通道进行泄压，限位销钉11在复位弹簧Ⅰ的作用下上行，内滑套21的锁定解除，最终内滑套21在弹簧22弹力作用下上行动作，遮蔽压裂孔眼20，压裂通道完全关闭。

整个滑套开启关闭系统，结构较简单，无需下放工具，通过控制器4和单片机2配合控制执行元件动作即可实现球座形成，滑套顺利开启和关闭，节约时间和成本；同时可以选择性压裂作业，通过调控滑套开启的顺序实现无限极交替压裂(德州两步跳)，增加缝间应力干扰，实现复杂裂缝网络，提高裂缝导流能力，增大油气产量。

本发明的可变径球座，在滑套打开前，活塞的上腔与进油腔相一致，控制电磁阀动作液压通道接通，活塞向径向内侧动作形成球座，滑套下行运动中，活塞的上腔与进油腔液压通道断开；滑套关闭前，活塞的下腔与进油腔相一致，控制电磁阀动作液压通道接通，活塞向径向外侧动作球座失效；活塞两次动作的终点位置采用丝杠机构实现球座限位，而使液压系统与球座相互独立，互不干扰；运动过程中球座可靠不失效。

以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。