本發(fā)明涉及油氣開采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于液體壓力波控制的套管滑套。

背景技術(shù)：

水平井分段壓裂技術(shù)已成為當(dāng)今油氣井增產(chǎn)的重要手段，采用套管滑套進行分段壓裂的工藝是一道十分重要的工藝技術(shù)，該工藝技術(shù)可以減小甚至避免射孔等壓裂作業(yè)對儲層的傷害，降低完井成本，提高井筒完整性，大幅度提高壓裂排量，顯著提高儲層改造效率。其中該工藝技術(shù)中關(guān)鍵的核心裝備為套管滑套。

現(xiàn)有油氣田所使用的套管滑套工具一般是基于投球式、專用開關(guān)工具、壓差式三種開閉方式研制設(shè)計的。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下問題：

使用現(xiàn)有的套管滑套在進行增產(chǎn)作業(yè)時，需要在地面井口和井下滑套之間通過連續(xù)管、球體等啟閉裝置進行輸送作業(yè)。隨著水平段分段級數(shù)和作業(yè)距離的增加，要保證地面和井下通道的連通將愈發(fā)困難，當(dāng)超深井或超長水平井儲層改造時，作業(yè)地點離地面較遠(yuǎn)時，開啟和關(guān)閉套管滑套難度較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于液體壓力波控制的套管滑套，用于超深井或超長水平井儲層改造時，可方便地開啟和關(guān)閉。

具體而言，包括以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種套管滑套，包括壓力傳感器、控制板、電池、電機、滑套、中心管、外套筒及位置傳感器，其中，

所述中心管為中空結(jié)構(gòu)，位于所述外套筒內(nèi)部，所述中心管的外壁與所述外套筒的中間部分的內(nèi)壁構(gòu)成封閉的空腔；所述控制板、所述電池和所述電機位于所述空腔內(nèi)；所述位置傳感器位于所述滑套上；所述滑套上設(shè)置有第一開口，所述外套筒的第一端設(shè)置有第二開口，所述第二開口與所述中心管內(nèi)部空間連通；所述滑套適于在所述外套筒的第一端內(nèi)部運動；

所述控制板適于接收所述壓力傳感器發(fā)送的開啟信號并驅(qū)動所述電機帶動所述滑套運動，從而使所述第一開口與所述第二開口對應(yīng)連通，還適于接收所述壓力傳感器發(fā)送的關(guān)閉信號，并驅(qū)動所述電機帶動所述滑套運動，從而使所述第一開口與所述第二開口不連通，并適于接收所述位置傳感器發(fā)送的停止信號，并停止所述電機的運轉(zhuǎn)。

可選擇地，所述控制板包括電源管理電路、單片機、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動電路，所述電源管理模塊適于與所述電池連接，并將所述電池提供的電壓轉(zhuǎn)換為所述單片機、所述壓力傳感器和所述驅(qū)動電路所需要的電壓值，所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器適于接收所述壓力傳感器發(fā)送的開啟模擬信號并轉(zhuǎn)換為開啟數(shù)字信號發(fā)送給所述單片機，所述單片機適于接收所述開啟數(shù)字信號并啟動所述驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路適于驅(qū)動所述電機帶動所述滑套運動；所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器適于接收所述位置傳感器發(fā)送的停止模擬信號并轉(zhuǎn)換為停止數(shù)字信號發(fā)送給所述單片機，所述單片機適于接收所述停止數(shù)字信號并斷開所述驅(qū)動電路。

可選擇地，所述控制板還包括存儲器，所述存儲器適于存儲所述單片機接收的數(shù)字信號。

可選擇地，所述基于液體壓力波控制的套管滑套還包括接頭，所述接頭適于連接所述外套筒與外部套管。

可選擇地，所述外套筒的第一端內(nèi)部設(shè)置有滑槽。

可選擇地，所述滑槽的中心線與所述外套筒的軸線平行。

可選擇地，所述基于液體壓力波控制的套管滑套還包括凸臺，所述凸臺適于與所述滑套連接，并適于在所述滑槽內(nèi)運動。

可選擇地，所述基于液體壓力波控制的套管滑套還包括連接器，用于連接所述電機與所述凸臺。

可選擇地，所述第二開口的數(shù)量為一個或一個以上，一個或一個以上的第二開口均勻分布在與所述外套筒的軸線垂直相交的截面圓周上。

可選擇地，所述第一開口的數(shù)量與所述第二開口的數(shù)量相同，一個或一個以上的第一開口均勻分布在與所述滑套的軸線垂直相交的截面圓周上。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案的有益效果：

本發(fā)明提供的基于液體壓力波控制的套管滑套，包括壓力傳感器、控制板、電池、電機、滑套、中心管、外套筒及位置傳感器，在油氣井增產(chǎn)改造過程中需要開啟套管滑套時，地面泵車通過控制輸往井筒內(nèi)液體的壓力幅值和占空比，產(chǎn)生一種特定的開啟信號壓力波，壓力傳感器檢測到壓力波并發(fā)送開啟信號至套管滑套內(nèi)的控制板，控制板接收到開啟信號后，驅(qū)動電機帶動滑套運動，從而使第一開口與第二開口對應(yīng)連通，套管滑套開啟，當(dāng)位置傳感器檢測到滑套運動到位后，發(fā)送停止信號至控制板，控制板接收到停止信號，停止電機的運轉(zhuǎn)；當(dāng)需要關(guān)閉套管滑套時，地面泵車通過控制井筒內(nèi)液體的壓力，產(chǎn)生特定的關(guān)閉信號壓力波，壓力傳感器檢測到壓力波并發(fā)送關(guān)閉信號至控制板，控制板接收到關(guān)閉信號后，驅(qū)動電機帶動滑套運動，從而使第一開口與第二開口不連通，當(dāng)位置傳感器檢測到套管滑套完全關(guān)閉后，發(fā)送停止信號至控制板，控制板接收到停止信號，停止電機的運轉(zhuǎn)。本發(fā)明提供的基于液體壓力波控制的套管滑套，用于超深井或超長水平井儲層改造時，可方便地開啟和關(guān)閉。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

附圖1為本發(fā)明一實施例中基于液體壓力波控制的套管滑套的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本發(fā)明一實施例中基于液體壓力波控制的套管滑套運行的原理圖；

附圖3為本發(fā)明一實施例中基于液體壓力波控制的套管滑套開啟時套管滑套第一端的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4為本發(fā)明一實施例中基于液體壓力波控制的套管滑套關(guān)閉時套管滑套第一端的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中的附圖標(biāo)記分別為：

1、壓力傳感器；2、接頭；3、控制板；4、電池；5、外套筒；6、電機；7、中心管；8、連接器；9、滑套；10、第二開口；11、第一開口；12、位置傳感器；13、滑槽；14、凸臺。

具體實施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細(xì)描述。

實施例一

本實施例提供了一種基于液體壓力波控制的套管滑套，如圖1所示，包括壓力傳感器1、控制板3、電池4、電機6、滑套9、中心管7、外套筒5及位置傳感器12，其中，中心管7為中空結(jié)構(gòu)，位于外套筒5內(nèi)部，中心管7的外壁與外套筒5的中間部分的內(nèi)壁構(gòu)成封閉的空腔；控制板3、電池4和電機6位于該空腔內(nèi)；位置傳感器12位于滑套9上；滑套9上設(shè)置有第一開口11，外套筒5的第一端設(shè)置有與中心管7的內(nèi)部空間連通的第二開口10；滑套9適于在外套筒5的第一端內(nèi)部運動；控制板3適于接收壓力傳感器1發(fā)送的開啟信號并驅(qū)動電機6帶動滑套9運動，從而使第一開口11與第二開口10對應(yīng)連通，還適于接收壓力傳感器1發(fā)送的關(guān)閉信號，并驅(qū)動電機6帶動滑套9運動，從而使第一開口11與第二開口10不連通，還適于接收位置傳感器12發(fā)送的停止信號，并停止電機6的運行。

在需要開啟基于液體壓力波控制的套管滑套時，地面通過控制井筒內(nèi)液體壓力幅值和占空比，產(chǎn)生一種特定的開啟信號壓力波，壓力傳感器1檢測到開啟信號壓力波后發(fā)送開啟信號至控制板3，控制板3接收到開啟信號并驅(qū)動電機6帶動滑套運動，從而使第一開口11與第二開口10對應(yīng)連通，套管滑套開啟；當(dāng)位置傳感器12檢測到滑套9運動到位后，發(fā)送停止信號至控制板3，控制板3接收到停止信號，停止電機6的運轉(zhuǎn)。當(dāng)需要關(guān)閉套管滑套時，地面通過控制井筒內(nèi)液體的壓力，產(chǎn)生特定的關(guān)閉信號壓力波，壓力傳感器1檢測到關(guān)閉信號壓力波后發(fā)送關(guān)閉信號至控制板3，控制板3接收到控制信號后，驅(qū)動電機6帶動滑套9運動，從而使第一開口11與第二開口10不連通，當(dāng)位置傳感器12檢測到滑套9運動到位后，發(fā)送停止信號至控制板3，控制板3接收到停止信號，停止電機6的運轉(zhuǎn)。本發(fā)明提供的套管滑套，可在水平段分段級數(shù)和作業(yè)距離增加的情況下，保證地面和井下通道的連通。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，為了使中心管7置于外套筒5內(nèi)部，中心管7的外徑應(yīng)小于外套筒5的內(nèi)徑；為了使滑套9適于在外套筒5的第一端內(nèi)部運動，外套筒5第一端的內(nèi)部應(yīng)設(shè)置有適于滑套9運動的滑槽。

作為本實施例的一種改進，控制板3可包括電源管理電路、單片機、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動電路，電源管理電路適于與電池4連接，并將電池4提供的電壓轉(zhuǎn)換為壓力傳感器1、單片機及驅(qū)動電路所需要的電壓值，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器適于接收壓力傳感器1發(fā)送的開啟模擬信號并轉(zhuǎn)換為開啟數(shù)字信號發(fā)送給單片機，單片機適于接收開啟數(shù)字信號并啟動驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動電機6帶動滑套9運動；第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器適于接收位置傳感器12發(fā)送的停止模擬信號并轉(zhuǎn)換為停止數(shù)字信號發(fā)送給單片機，單片機適于接收停止數(shù)字信號并斷開驅(qū)動電路。

本發(fā)明中所用的單片機也用數(shù)字信號處理芯片(DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列芯片(FPGA)、RISC微處理器(ARM)等替代。

作為本實施例的一種改進，3控制板可還包括存儲器，存儲器適于存儲單片機接收的數(shù)字信號。這樣，可根據(jù)存儲器中存儲的信息來判斷套管滑套是否正常工作。

具體地，基于液體壓力波控制的套管滑套的工作原理如圖2所示，需要開啟套管滑套時，壓力傳感器1檢測到地面發(fā)送的第一開啟信號壓力波并發(fā)送第一開啟模擬信號至第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器將傳感器1發(fā)送的第一開啟模擬信號轉(zhuǎn)換為第一開啟數(shù)字信號并發(fā)送給單片機，單片機接收到第一開啟數(shù)字信號后啟動驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動電機6運轉(zhuǎn)，從而電機6帶動滑套9運動，使第一開口11與第二開口10對應(yīng)連通，如圖3所示，為基于液體壓力波控制的套管滑套開啟時套管滑套第一端的結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)位置傳感器12檢測到滑套9運動到位后，發(fā)送第一停止模擬信號至第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器，第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器將位置傳感器12發(fā)送的第一停止模擬信號轉(zhuǎn)換為第一停止數(shù)字信號并發(fā)送給單片機，單片機接受到第一停止數(shù)字信號后停止驅(qū)動電路，進而電機停止運轉(zhuǎn)，滑套9停止運動。需要關(guān)閉套管滑套時，壓力傳感器1檢測到地面發(fā)送的關(guān)閉信號壓力波并發(fā)送第二開啟模擬信號至第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器將傳感器1發(fā)送的第二開啟模擬信號轉(zhuǎn)換為第二開啟數(shù)字信號并發(fā)送給單片機，單片機接收到第二開啟數(shù)字信號后啟動驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動電機6運轉(zhuǎn)，從而電機6帶動滑套9運動，使第一開口11與第二開口10不連通，如圖4所示，為基于液體壓力波控制的套管滑套關(guān)閉時套管滑套第一端的結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)位置傳感器12檢測到滑套9運動到位后，發(fā)送第二停止信號至第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器，第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器將位置傳感器12發(fā)送的第二停止模擬信號轉(zhuǎn)換為第二停止數(shù)字信號并發(fā)送給單片機，單片機接收到第二停止數(shù)字信號后斷開驅(qū)動電路，進而電機停止運轉(zhuǎn)，滑套9停止運動。

作為本實施例的一種改進，如圖1所示，基于液體壓力波控制的套管滑套還包括接頭2，接頭2適于連接外套筒5與外部套管。這樣，可通過接頭將套管滑套的外套筒5與外部套管連接在一起。本發(fā)明不限于此，也可采用其他方式將外套筒5與外部套管連接。

作為本實施例的一種改進，如圖1所示，外套筒5的第一端內(nèi)部可設(shè)置滑槽13。

作為本實施例的一種改進，如圖1所示，滑槽13的中心線可與外套筒5的軸線平行。

作為本實施例的一種改進，如圖1所示，基于液體壓力波控制的套管滑套還可包括凸臺14，凸臺14適于與滑套9連接，并適于在滑槽13內(nèi)運動。

作為本實施例的另一種改進，基于液體壓力波控制的套管滑套還可包括連接器8，連接器8用于連接電機6與凸臺14。

以上改進可保證當(dāng)電機6運轉(zhuǎn)時，通過連接器8帶動凸臺14在滑槽13內(nèi)做平行于外套筒5的軸線的方向運動，進而凸臺14帶動滑套9沿平行于外套筒5的軸線的方向運動，從而使第一開口11與第二開口10對應(yīng)連通或者錯位不連通。

作為本實施例的一種改進，第二開口的數(shù)量為一個或一個以上，一個或一個以上的第二開口10均勻分布在與外套筒5的軸線垂直相交的截面圓周上。

作為本實施例的一種改進，第一開口11的數(shù)量與第二開口10的數(shù)量相同，一個或一個以上的第一開口均勻分布在與滑套9的軸線垂直相交的截面圓周上。

外套筒5上第二開口10的數(shù)量可為一個或者多個，當(dāng)?shù)诙_口10的數(shù)量為一個時，可以是在外套筒5上開設(shè)的一個圓環(huán)形開口，也可以是在外套筒5上開設(shè)的一個其他形狀的開口。當(dāng)?shù)诙_口10的數(shù)量為多個時，可以是在與外套筒5的軸線垂直相交的截面圓周上開設(shè)的多個開口，并且均勻分布在與外套筒5的軸線垂直相交的截面圓周上。第一開口11與第二開口10的數(shù)量及位置相對應(yīng)。這樣可保證當(dāng)套管滑套開啟時，液體從外套筒5流出時，外套筒5在與軸線垂直相交的截面圓周上受力均勻，套管滑套平穩(wěn)工作。

本發(fā)明提供的基于液體壓力波控制的套管滑套，利用現(xiàn)場儲層改造過程中的設(shè)備產(chǎn)生的壓力波控制井下套管滑套的開啟和關(guān)閉，達到重復(fù)開啟和關(guān)閉產(chǎn)層的目的，具有操作簡單、重復(fù)開關(guān)等優(yōu)點，能夠解決部分復(fù)雜井增產(chǎn)改造時出現(xiàn)的井筒完整性差、耗時長、受套變影響大等難題，可用于油氣田智能分段增產(chǎn)改造、油氣藏智能分層開采以及智能完井等方面，為現(xiàn)場作業(yè)的高效管理及指揮提供強有力的支撐。

本實施例提供的基于液體壓力波控制的套管滑套在垂直井、斜井以及水平井中均適用。

以上所述僅是為了便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。