一种模块化无级差可反复开关式压裂滑套制造技术

一种模块化无级差可反复开关式压裂滑套。主要为了解决现有滑套存在的压裂层数、开关次数、管柱通径受限等问题。其特征在于：包括依次连接的框架支撑单元、检测控制单元以及执行单元；框架支撑单元即滑套的外壳和主要支撑部件；检测控制单元设置有射频识别模块和液压阀模块，射频识别模块设置为检测识别压裂液的携载标签，并将所获取的信号传输给液压阀模块，液压阀为滑套的控制部件，被设置为根据接收的信号生成相应的控制信号，并将控制信号输送给执行单元；执行单元设置有供油模块、储油模块、液压缸传动模块及内滑套模块；液压缸传动模块设置为将供油模块提供的液压能转化为机械能；内滑套模块设置为通过直线运动实现滑套的启闭动作。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化无级差可反复开关式压裂滑套
本专利技术涉及一种应用于石油开发领域的可反复开关式压裂滑套。
技术介绍
我国随着石油需求的不断增加，世界油气田资源的开发愈也加深入。为了提高石油与天然气的开采量，则必须加快研究水平井压裂技术的研究，而水平井压裂技术中最重要的是压裂滑套。所以如何提高油田的开发效益，最大程度的提高油田采收率已经成为石油行业共同追求的目标。因此，研发出一种高效的，工艺简单，井下工具数量少，成本低的压裂设备尤为重要。在现有技术的几类滑套中，投球式滑套由于压裂球和球座存在尺寸的限制，不能实现无限极压裂；飞镖式滑套由于结构复杂，制造成本高昂，而且经常存在密封不严的情况；开关式滑套由于在进行压裂工作时需要很大的驱动力，再加上本体结构、生锈以及密封圈的摩擦和限位机构等影响因素，导致该驱动力会变得更大，极易导致管串的断裂。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所提到的技术问题，本专利技术提供一种模块化无级差可反复开关式压裂滑套。该设备能够在水平石油井下工作，实现滑套的多次打开与关闭，可实现多层压裂，使其不再受压裂层数的限制，在压裂过程中可实现滑套启闭的自由调节，同时实现管柱的全通径开采，使其压裂程度最大化。有效解决了传统压裂滑套的缺陷，使滑套向智能化发展，同时可降低工人的工作疲劳强度。本专利技术的技术方案是：该种模块化无级差可反复开关式压裂滑套包括框架支撑单元、检测控制单元以及执行单元，其独特之处在于：所述的框架支撑单元为整个压裂滑套机构的框架支撑机构，包括上管柱接头、中心管、下管柱接头和套体；中心管作为主要的承重和定位部件，用来连接和定位滑套内的各个模块；中心管上的喷砂孔端具有一个用于定位的加厚结构；中心管穿套在套体内部，上管柱接头和下管柱接头的末端均以螺纹连接的形式固定在中心管两端且内接于套体的上下两端；其中，上管柱接头的下部连接套体的上部，连接方式为螺纹连接；套体的下部与液压缸模块采用焊接的方式连接在一起；下管柱接头的靠近下部位置的周向间隔设置有4个均匀对称分布的喷砂孔，以使得下管柱接头的上端与内滑套模块中的喷砂孔以及中心管中的喷砂孔的位置相互吻合；上管柱接头靠近下端位置的外侧设置有一圈台阶；中心管、内滑套模块以及下管柱接头上的4个均匀分布的喷砂孔，孔径尺寸由内到外逐渐减小，以使喷砂孔内外形成较大的压力差，在三组喷砂孔的中心线重合时，压裂液得以喷出；所述检测控制单元为整个滑套机构的信号接收和信号传递的控制机构；包括射频识别模块和液压阀模块；液压阀模块包括液压阀阀腔体、二通插装阀1号、二通插装阀2号、二通插装阀3号以及二通插装阀4号；全部的二通插装阀均由磁铁、弹簧、阀芯、盖板和阀座组成；所述检测控制单元按照如下模式工作，首先由射频识别模块接收来自外界的指令，并将其转换成内部信号输送到液压阀模块，液压阀模块接收到来自射频模块的信号时，该装置里面的控制部件使线圈得电，产生电磁力，将磁铁向上吸引，进而打开液压通道，使高压液从液压阀模块流向液压缸模块。所述执行单元为整个滑套滑套机构的动力执行机构，包括供油模块、储油模块、液压缸模块和内滑套模块；其中，供油模块是整个滑套机构的最初能源动力中心，包括后端盖、圆筒体、弹簧、前端盖及高压活塞；为了平衡圆筒体内外压差，在孔壁上开了2个平衡孔；在外筒壁上还开有一个充油孔，用于高压油液的注入；前端盖与圆筒体用螺纹连接实现配合，紧扣住圆筒体；后端盖与圆筒体均采用焊接技术连接在一起并在后端盖上面开有一个高压油孔，该管路为液压缸模块中活塞的运动提供高压液体，并且后端盖上设有卡槽，保证了与储油模块的稳固连接；储油模块作为整个滑套机构的低压回油装置，用于回收高压液体、液压缸处的油液以及各液压管路中的油液，储油模块包括前端盖、低压油缸及后端盖；前端盖、后端盖与低压油缸采用焊接技术相连；其中，前端盖上开有2个储油孔和一个输油孔，储油孔是作为回油的主要油路，输油孔是将油液输送到液压缸模块的主要油路；后端盖上开有一个高压油孔，该高压油孔与供油模块上的高压油孔相通；储油模块的低压油缸内部有6块胫板，用来平衡内外的压差，并且在每一块胫板上都开有一个小的圆孔，以保证6个储油腔都能够相通；储油模块的后端盖与供油模块的前端盖以卡槽的形式紧密相连，并依次穿套在中心管上；液压缸模块作为整个滑套机构中将机械能转化为液压能的部件，以卡槽的连接方式与液压阀模块紧密相连；液压缸模块包括液压缸缸体、液压缸大垫板、液压缸大密封垫片及液压缸小密封垫片；其中，液压缸模块的环形管壁上开有5个通孔，通孔与液压阀模块中的主高压油路相通，另外4个通孔是对称均匀分布的，活塞和液压杆均在这4个通孔里做往复直线运动；此外，在液压缸模块的后端面上开有一条环形油路，其作用是将4个通孔互相连通；在前端面上也开有一条环形油路，其作用是将5个通孔互相连通。液压缸模块在工作时，首先液压阀模块接收到来自射频模块的开启信号，位于主高压油路和主储油路上的二通插装阀2号和1号开启，而另外两个二通插装阀3号和4号关闭，此时高压油液就从液压阀模块进入主高压油路，到达前端面，在通过前端面环形油路均匀分布到4个对称分布的活塞油路，进而推动液压缸腔体内的4个活塞往后端面运动，液压杆缩短；当液压阀模块收到关闭信号时，位于副高压油路和副储油路上的二通插装阀3号和4号开启，而另外两个二通插装阀2号和1号关闭，此时高压油液就从液压阀模块进入副高压油路，到达后端面，再通过后环形油路均匀分布到4个对称分布的活塞油路，进而推动液压缸腔体内的4个活塞往前端面运动，液压杆伸长；内滑套模块作为整个滑套机构的最终执行部件，起到对喷砂孔打开或者关闭的作用；内滑套模块包括滑动头和4个液压杆，滑动头的后端卡有4个均匀分布的液压杆槽，用于与液压杆进行螺栓连接；此外，在内滑套的喷砂孔前后均开有密封槽，每一处密封槽均安放3个密封圈，以防止在喷砂口打开时外部的油液从油口进入下接头与滑动头之间的环形空间，阻碍内滑套模块的往复直线运动；内滑套模块在工作时以中心管为导轨，进行往复直线运动，滑动头向前运动时，喷砂孔打开，向后运动时，喷砂孔关闭；所述执行单元通过供油模块将储存的能量释放出来，经过液压缸模块驱动，储油模块的回油，推动液压杆来带动内滑套模块运动，来实现机构的执行运动。本专利技术具有如下有益效果：本种滑套的检测控制单元设置有射频识别模块和液压阀模块，射频识别模块设置为检测识别压裂液的携载标签，并将所获取的信号传输给液压阀模块，液压阀为滑套的控制部件，被设置为根据接收的信号生成相应的控制信号，并将控制信号输送给执行单元；执行单元设置有依次连接的供油模块、储油模块、液压缸传动模块及内滑套模块。液压缸传动模块设置为根据将供油模块提供的液压能转化为机械能，进行直线往复运动，并带动内滑套模块一同动作，内滑套模块设置为通过直线运动实现滑套的启闭动作。采取上述方案后，不再依靠电动马达提供打开滑套的能量，而以供油模块即高压油缸作为能量源，利用供油模块所释放的能量通过储油模块和液压阀来控制液压缸的驱动，打开或者关闭滑套。其次，该种滑套采用无线射频技术（RFID）接收信号控制液压阀，该技术已经相当成熟，具有高效性、及时性、准确性，有利于滑套的打开和关闭并提高工作效率。再次，液压阀模块采用4个插装阀实现传统三位四通阀的功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化无级差可反复开关式压裂滑套包括框架支撑单元、检测控制单元以及执行单元，其特征在于：所述的框架支撑单元为整个压裂滑套机构的框架支撑机构，包括上管柱接头（1）、中心管（2）、下管柱接头（4）和套体（3）；中心管（2）作为主要的承重和定位部件，用来连接和定位滑套内的各个模块；中心管（2）上的喷砂孔（63）端具有一个用于定位的加厚结构；中心管（2）穿套在套体（3）内部，上管柱接头（1）和下管柱接头（4）的末端均以螺纹连接的形式固定在中心管（2）两端且内接于套体（3）的上下两端；其中，上管柱接头（1）的下部连接套体（3）的上部，连接方式为螺纹连接；套体（3）的下部与液压缸模块（9）采用焊接的方式连接在一起；下管柱接头（4）的靠近下部位置的周向间隔设置有4个均匀对称分布的喷砂孔（57），以使得下管柱接头（4）的上端与内滑套模块（10）中的喷砂孔（54）以及中心管（2）中的喷砂孔（63）的位置相互吻合；上管柱接头（1）靠近下端位置的外侧设置有一圈台阶（56）；中心管（2）、内滑套模块（10）以及下管柱接头（4）上的4个均匀分布的喷砂孔，孔径尺寸由内到外逐渐减小，以使喷砂孔内外形成较大的压力差，在三组喷砂孔的中心线重合时，压裂液得以喷出；所述检测控制单元为整个滑套机构的信号接收和信号传递的控制机构；包括射频识别模块（5）和液压阀模块（6）；液压阀模块（6）包括液压阀阀腔体（44）、二通插装阀1号（13）、二通插装阀2号（15）、二通插装阀3号（17）以及二通插装阀4号（20）；全部的二通插装阀均由磁铁（59）、弹簧（61）、阀芯（60）、盖板（58）和阀座（62）组成；所述检测控制单元按照如下模式工作，首先由射频识别模块（5）接收来自外界的指令，并将其转换成内部信号输送到液压阀模块（6），液压阀模块（6）接收到来自射频模块（5）的信号时，该装置里面的控制部件使线圈得电，产生电磁力，将磁铁（59）向上吸引，进而打开液压通道，使高压液从液压阀模块（6）流向液压缸模块（9）；所述执行单元为整个滑套滑套机构的动力执行机构，包括供油模块（7）、储油模块（8）、液压缸模块（9）和内滑套模块（10）；其中，供油模块（7）是整个滑套机构的最初能源动力中心，包括后端盖（21）、圆筒体（22）、弹簧（23）、前端盖（25）及高压活塞（26）；为了平衡圆筒体（22）内外压差，在孔壁上开了2个平衡孔（27）；在外筒壁上还开有一个充油孔（24），用于高压油液的注入；前端盖（25）与圆筒体（22）用螺纹连接实现配合，紧扣住圆筒体（22）；后端盖（21）与圆筒体（22）均采用焊接技术连接在一起并在后端盖（21）上面开有一个高压油孔（64），该管路为液压缸模块（9）中活塞的运动提供高压液体，并且后端盖（21）上设有卡槽，保证了与储油模块（8）的稳固连接；储油模块（8）作为整个滑套机构的低压回油装置，用于回收高压液体、液压缸处的油液以及各液压管路中的油液，储油模块（8）包括前端盖（29）、低压油缸（32）及后端盖（33）；前端盖（29）、后端盖（33）与低压油缸（32）采用焊接技术相连；其中，前端盖（29）上开有2个储油孔（30）和一个输油孔（31），储油孔（30）是作为回油的主要油路，输油孔（30）是将油液输送到液压缸模块（9）的主要油路；后端盖（33）上开有一个高压油孔（34），该高压油孔（34）与供油模块（7）上的高压油孔（64）相通；储油模块（7）的低压油缸（32）内部有6块胫板（36），用来平衡内外的压差，并且在每一块胫板上都开有一个小的圆孔（35），以保证6个储油腔都能够相通；储油模块的后端盖（33）与供油模块的前端盖以卡槽的形式紧密相连，并依次穿套在中心管（2）上；液压缸模块（9）作为整个滑套机构中将机械能转化为液压能的部件，以卡槽的连接方式与液压阀模块（6）紧密相连；液压缸模块（9）包括液压缸缸体（44）、液压缸大垫板（45）、液压缸大密封垫片（46）及液压缸小密封垫片（49）；其中，液压缸模块（9）的环形管壁上开有5个通孔，通孔与液压阀模块（6）中的主高压油路（14）相通，另外4个通孔是对称均匀分布的，活塞和液压杆均在这4个通孔里做往复直线运动；此外，在液压缸模块的后端面上开有一条环形油路（40），其作用是将4个通孔互相连通；在前端面上也开有一条环形油路（43），其作用是将5个通孔互相连通；液压缸模块（6）在工作时，首先液压阀模块（6）接收到来自射频模块（5）的开启信号，位于主高压油路（14）和主储油路（11）上的二通插装阀2号和1号开启，而另外两个二通插装阀3号和4号关闭，此时高压油液就从液压阀模块（6）进入主高压油路（38），到达前端面，在通过前端面环形油路（43）均匀分布到4个对称分布的活塞油路，进而推动液压缸腔体（44）内的4个活塞往后端面...

【技术特征摘要】
1.一种模块化无级差可反复开关式压裂滑套包括框架支撑单元、检测控制单元以及执行单元，其特征在于：所述的框架支撑单元为整个压裂滑套机构的框架支撑机构，包括上管柱接头（1）、中心管（2）、下管柱接头（4）和套体（3）；中心管（2）作为主要的承重和定位部件，用来连接和定位滑套内的各个模块；中心管（2）上的喷砂孔（63）端具有一个用于定位的加厚结构；中心管（2）穿套在套体（3）内部，上管柱接头（1）和下管柱接头（4）的末端均以螺纹连接的形式固定在中心管（2）两端且内接于套体（3）的上下两端；其中，上管柱接头（1）的下部连接套体（3）的上部，连接方式为螺纹连接；套体（3）的下部与液压缸模块（9）采用焊接的方式连接在一起；下管柱接头（4）的靠近下部位置的周向间隔设置有4个均匀对称分布的喷砂孔（57），以使得下管柱接头（4）的上端与内滑套模块（10）中的喷砂孔（54）以及中心管（2）中的喷砂孔（63）的位置相互吻合；上管柱接头（1）靠近下端位置的外侧设置有一圈台阶（56）；中心管（2）、内滑套模块（10）以及下管柱接头（4）上的4个均匀分布的喷砂孔，孔径尺寸由内到外逐渐减小，以使喷砂孔内外形成较大的压力差，在三组喷砂孔的中心线重合时，压裂液得以喷出；所述检测控制单元为整个滑套机构的信号接收和信号传递的控制机构；包括射频识别模块（5）和液压阀模块（6）；液压阀模块（6）包括液压阀阀腔体（44）、二通插装阀1号（13）、二通插装阀2号（15）、二通插装阀3号（17）以及二通插装阀4号（20）；全部的二通插装阀均由磁铁（59）、弹簧（61）、阀芯（60）、盖板（58）和阀座（62）组成；所述检测控制单元按照如下模式工作，首先由射频识别模块（5）接收来自外界的指令，并将其转换成内部信号输送到液压阀模块（6），液压阀模块（6）接收到来自射频模块（5）的信号时，该装置里面的控制部件使线圈得电，产生电磁力，将磁铁（59）向上吸引，进而打开液压通道，使高压液从液压阀模块（6）流向液压缸模块（9）；所述执行单元为整个滑套滑套机构的动力执行机构，包括供油模块（7）、储油模块（8）、液压缸模块（9）和内滑套模块（10）；其中，供油模块（7）是整个滑套机构的最初能源动力中心，包括后端盖（21）、圆筒体（22）、弹簧（23）、前端盖（25）及高压活塞（26）；为了平衡圆筒体（22）内外压差，在孔壁上开了2个平衡孔（27）；在外筒壁上还开有一个充油孔（24），用于高压油液的注入；前端盖（25）与圆筒体（22）用螺纹连接实现配合，紧扣住圆筒体（22）；后端盖（21）与圆筒体（22）均采用焊接技术连接在一起并在后端盖（21）上面开有一个高压油孔（64），该管路为液压缸模块（9）中活塞的运动提供高压液体，并且后端盖（21）上设有卡槽，保证了与储油模块（8）的稳固连接；储油模块（8）作为整个滑套机构的低压回油装置，用于回收高压液体、液压缸处的油液以及各液压管路中的油液，储油模块（8）包括前端盖（29）、低压油缸（32）及后端盖（33）；前端盖（29）、后端盖（33）与低压...

【专利技术属性】
技术研发人员：高胜，滕向松，范立华，张丽巍，刘跃宝，谭鸿创，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23