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1. WO2021142878 - MULTI-STAGE FRACTURING INTELLIGENT CONTROL SYSTEM AND CONTROL METHOD

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

附图

1   2   3   4   5   6  

说明书

发明名称 : 一种多级压裂智能控制系统及控制方法

技术领域

[0001]
本发明涉及油气开发技术领域,特别是一种多级压裂智能控制系统及控制方法。

背景技术

[0002]
现有的套管滑套开启程序需要先将滑套锁紧装置破坏或解锁,将滑套开启,从而将液体流道孔眼暴露,液体通过孔眼进入地层,通过高压水力将地层制造裂缝,从而有效开采地层中的油气资源。为了最大化对地层中的油气资源进行开采,通常一口井内会有多只套管滑套,而每一只套管滑套对应与其相对应的地层。若在套管试压过程中,某一级滑套被提前开启,将导致该级以下的地层无法正常进行水力压裂改造。
[0003]
为了准确识别需要开启的滑套,出现了通过EM(电磁波)开启指定的滑套锁紧装置的方法,通常在滑套内设置天线、阅读器、电池、电机、锁紧装置等,再往套管中投放相适配的电子标签,滑套的天线接收电磁信号,通过阅读器识别后,激活电机,从而解除锁紧装置,实现解锁,开启指定的滑套。
[0004]
该方法需要事先将天线、阅读器、电池、电机、锁紧装置等内置在滑套内,这些电器件需要跟随滑套长期置于井下,对各个电器件的耐高温性能要求较高,且电器件置于井下的时间越长,识别的可靠性越低,在实际操作中出现了识别的可靠性较低的情况。
[0005]
发明内容
[0006]
本发明的目的在于:针对现有技术存在的问题,提供一种多级压裂智能控制系统及控制方法。
[0007]
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
[0008]
一种多级压裂智能控制系统,包括套管管节、滑套和智能投放装置。
[0009]
所述滑套连接于相邻两个所述套管管节之间,每个所述滑套包括套接连接的滑套外管和滑套内管,在所述滑套外管上设有出液孔,所述滑套内管通过锁紧装置与所述滑套外管相连接,且所述滑套内管对所述出液孔进行遮挡,所述滑套内还设有电子标签。
[0010]
所述智能投放装置包括天线、阅读器、电池、驱动机构、执行机构和限位机构,所述天线用于接收所述电子标签的电磁信号,所述阅读器和所述天线相连接,所述阅读器用于对接收的所述电磁信号进行识别,所述驱动机构和所述阅读器相连接,所述阅读器识别所述电磁信号后控制所述驱动机构动作,所述执行机构与所述驱动机构相连接,所述限位机构和所述执行机构相连接,所述驱动机构驱动所述执行机构动作,并使得所述限位机构伸出所述智能投放装置,所述限位机构能够和所述滑套内管相抵接,推动滑套内管破坏所述锁紧装置,并推动所述滑套内管相对于所述滑套外管滑动,露出所述出液孔。所述锁紧装置可以是销钉等结构,在一定剪切力作用下会受到破坏。
[0011]
所述电池分别与所述天线、所述阅读器、驱动机构相连接,所述电池用于给所述智能投放装置供电。
[0012]
本发明仅在滑套内设置电子标签,而将其他的电器件(天线、阅读器、电池、驱动机构、执行机构和限位机构)均设置在智能投放装置内,相较于滑套需长期置于井下而言(可长达几个月),所述智能投放装置仅需短暂性地入井(一般为几个小时),因此,可大大减小井下高温环境对电器件的影响,从而大幅提高识别的准确性和可靠性,同时大大减小各个电器件的设计难度。
[0013]
作为本发明的优选方案,所述滑套外管上设有限位部件,所述限位部件用于阻挡所述滑套内管滑动。当露出出液孔后,所述限位部件可限制滑套内管进一步滑动,起到限位作用。
[0014]
作为本发明的优选方案,所述执行机构包括锥体,所述限位机构为套设在所述锥体上的限位环,所述限位环上设有与所述锥体相适配的坡面。驱动机构推动所述锥体运动,使得限位环在所述锥体上发生爬坡,进而使得所述限位环伸出所述智能投放装置。
[0015]
作为本发明的优选方案,所述执行机构还包括弹簧,所述弹簧的两端分别连接所述驱动机构和所述锥体。所述弹簧能够在驱动结构停止驱动后,带动所述锥体回到初始位置。
[0016]
作为本发明的优选方案,某一级所述滑套对应的电子标签安装在其前一级所述滑套上。如此设置,可以增长电磁信号接收时间,提高识别准确性,减少误识别和漏识别。
[0017]
作为本发明的优选方案,某一级所述滑套对应的电子标签安装在该级所述滑套上。
[0018]
作为本发明的优选方案,所述电池为高温电池。
[0019]
作为本发明的优选方案,所述驱动机构为电机。
[0020]
作为本发明的优选方案,所述智能投放装置为可溶解结构,所述智能投放装置的主体结构和大部分器件均由可溶材料制成,如镁合金等,如此可实现所述智能投放装置在井下的自动溶解,减少打捞、打磨等工作量。
[0021]
本发明还公开了一种多级压裂智能控制方法,利用任一所述的一种多级压裂智能控制系统进行控制,包括以下步骤:
[0022]
步骤一:在滑套内放置电子标签,并将所述滑套置于井下;
[0023]
步骤二:往井中投放智能投放装置,所述智能投放装置推动所述滑套的滑套内管相对于所述滑套外管滑动,露出出液孔。
[0024]
本发明通过往井中投放带有读卡功能的智能投放装置,通过所述智能投放装置识别所述滑套上的电子标签,进而打开对应的滑套,操作简单,且识别准 确率高。
[0025]
作为本发明的优选方案,所述步骤一中,将某一级所述滑套对应的电子标签安装在其前一级所述滑套上,或将某一级所述滑套对应的电子标签安装在该级所述滑套上。
[0026]
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
[0027]
1、本发明仅在滑套内设置电子标签,而将其他的电器件(天线、阅读器、电池、驱动机构、执行机构和限位机构)均设置在智能投放装置内,相较于滑套需长期置于井下而言(可长达几个月),所述智能投放装置仅需短暂性地入井(一般为几个小时),因此,可大大减小井下高温环境对电器件的影响,从而大幅提高识别的准确性和可靠性,同时大大减小各个电器件的设计难度。
[0028]
2、本发明通过往井中投放带有读卡功能的智能投放装置,通过所述智能投放装置识别所述滑套上的电子标签,进而打开对应的滑套,操作简单,且识别准确率高。

附图说明

[0029]
图1是本发明所述的多级压裂智能控制系统的结构示意图一。
[0030]
图2是本发明所述的多级压裂智能控制系统的结构示意图二。
[0031]
图3是本发明所述的多级压裂智能控制系统的结构示意图三。
[0032]
图4是本发明所述的多级压裂智能控制系统的结构示意图四。
[0033]
图5是本发明所述的智能投放装置的结构示意图。
[0034]
图6是本发明所述的滑套的结构示意图。
[0035]
图标:1-套管管节,
[0036]
2-滑套,21-电子标签,22-锁紧装置,23-出液孔,24-滑套外管,25-滑套内管,26-限位部件,
[0037]
3-智能投放装置,31-天线,32-阅读器,33-电池,34-驱动机构,35-执行机构,351弹簧,352锥体,36限位机构。

具体实施方式

[0038]
下面结合附图,对本发明作详细的说明。
[0039]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0040]
实施例1
[0041]
如图1-图6所示,一种多级压裂智能控制系统,包括套管管节1、滑套2和智能投放装置3。
[0042]
所述滑套2连接于相邻两个所述套管管节1之间,每个所述滑套2包括套接连接的滑套外管24和滑套内管25,在所述滑套外管24上设有出液孔23,所述滑套内管25通过锁紧装置22(如销钉等)与所述滑套外管24相连接,且所述滑套内管25对所述出液孔23进行遮挡。
[0043]
在所述滑套内管25的后部还设有限位部件26,所述限位部件26与所述滑套外管24为一体成型结构件,所述限位部件26的内径小于所述滑套外管24的内径,当所述滑套内管25破坏所述锁紧装置22并露出所述出液孔23后,所述限位部件26用于阻挡所述滑套内管25进一步滑动,起到限位作用。且在所述限位部件26上还设有电子标签21,所述电子标签21设置在远离所述出液孔23的一端,且某一级所述滑套2对应的电子标签21安装在其前一级所述滑套2上。
[0044]
所述智能投放装置3包括天线31、阅读器32、高温电池33、驱动机构34、执行机构35和限位机构36,所述天线31用于接收所述电子标签21的电磁信号,所述阅读器32和所述天线31相连接,所述阅读器32用于对接收的所述电磁信号进行识别,所述驱动机构34(如电机)和所述阅读器32相连接,所述阅读器 32识别所述电磁信号后控制所述驱动机构34动作,所述执行机构35与所述驱动机构34相连接,所述限位机构36和所述执行机构35相连接。所述电池33分别与所述天线31、所述阅读器32、驱动机构34相连接,所述电池33用于给所述智能投放装置3供电。
[0045]
所述执行机构35包括锥体352和弹簧351,所述弹簧351的两端分别连接所述驱动机构34和所述锥体352,所述限位机构36为套设在所述锥体352上的限位环,所述限位环上设有与所述锥体352相适配的坡面。驱动机构34推动所述锥体352运动,使得限位环在所述锥体352上发生爬坡,进而使得所述限位环伸出所述智能投放装置。限位环伸出后,和所述滑套内管25相抵接,所述限位机构36产生的推力破坏所述锁紧装置22,并继续推动所述滑套内管25相对于所述滑套外管24滑动,继而露出所述出液孔23,最后由于限位部件26的阻挡,所述滑套内管25将停留在所述限位部件26处。
[0046]
作为一种优选的实施方式,所述智能投放装置3为可溶解结构。
[0047]
实施例2
[0048]
一种多级压裂智能控制方法,利用如实施例1所述的一种多级压裂智能控制系统进行控制,包括以下步骤:
[0049]
步骤一:在滑套2内放置电子标签21,其中将某一级所述滑套2对应的电子标签21安装在其前一级所述滑套2上,并将所述滑套2置于井下;
[0050]
步骤二:往井中投放智能投放装置3,所述智能投放装置3在前一级所述滑套2上识别某一级所述滑套2的电子标签21,之后驱动限位机构36伸出,限位机构36推动所述滑套2破坏锁紧装置22,并继续推动某一级所述滑套2的滑套内管25相对于所述滑套外管24滑动,露出出液孔23。
[0051]
其中,图1为所述智能投放装置3刚入井的结构示意图,此时阅读器32还未识别电子标签21;图2为阅读器32在前一级所述滑套2上识别某一级所述滑套2的电子标签21,之后驱动限位机构36伸出的结构示意图;图3为伸出的所 述限位机构36和某一级所述滑套2的滑套内管25相抵接的结构示意图;图4为所述限位机构36破坏锁紧装置22后,推动滑套内管25相对于所述滑套外管24滑动,露出出液孔23的结构示意图。
[0052]
实施例3
[0053]
本实施例与实施例1的区别在于,在本实施例中,某一级所述滑套2对应的电子标签21安装在该级所述滑套2上,所述电子标签21位于所述滑套内管25的前部。智能投放装置3识别所述电子标签21后,推动所述滑套内管25滑动,继而露出出液孔23。
[0054]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,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、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求书

[权利要求 1]
一种多级压裂智能控制系统,其特征在于,包括套管管节(1)、滑套(2)和智能投放装置(3); 所述滑套(2)连接于相邻两个所述套管管节(1)之间,每个所述滑套(2)包括套接连接的滑套外管(24)和滑套内管(25),在所述滑套外管(24)上设有出液孔(23),所述滑套内管(25)通过锁紧装置(22)与所述滑套外管(24)相连接,且所述滑套内管(25)对所述出液孔(23)进行遮挡,所述滑套(2)内还设有电子标签(21); 所述智能投放装置(3)包括天线(31)、阅读器(32)、电池(33)、驱动机构(34)、执行机构(35)和限位机构(36),所述天线(31)用于接收所述电子标签(21)的电磁信号,所述阅读器(32)和所述天线(31)相连接,所述阅读器(32)用于对接收的所述电磁信号进行识别,所述驱动机构(34)和所述阅读器(32)相连接,所述阅读器(32)识别所述电磁信号后控制所述驱动机构(34)动作,所述执行机构(35)与所述驱动机构(34)相连接,所述限位机构(36)和所述执行机构(35)相连接,所述驱动机构(34)驱动所述执行机构(35)动作,并使得所述限位机构(36)伸出所述智能投放装置(3),所述限位机构(36)能够和所述滑套内管(25)相抵接,并推动所述滑套内管(25)相对于所述滑套外管(24)滑动,露出所述出液孔(23); 所述电池(33)分别与所述天线(31)、所述阅读器(32)、驱动机构(34)相连接,所述电池(33)用于给所述智能投放装置(3)供电。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的一种多级压裂智能控制系统,其特征在于,所述滑套外管(24)上设有限位部件(26),所述限位部件(26)用于阻挡所述滑套内管(25)滑动。
[权利要求 3]
根据权利要求1所述的一种多级压裂智能控制系统,其特征在于,所述执行机构(35)包括锥体(352),所述限位机构(36)为套设在所述锥体(352) 上的限位环,所述限位环上设有与所述锥体(352)相适配的坡面。
[权利要求 4]
根据权利要求3所述的一种多级压裂智能控制系统,其特征在于,所述执行机构(35)还包括弹簧(351),所述弹簧(351)的两端分别连接所述驱动机构(34)和所述锥体(352)。
[权利要求 5]
根据权利要求1所述的一种多级压裂智能控制系统,其特征在于,某一级所述滑套(2)对应的电子标签(21)安装在其前一级所述滑套(2)上。
[权利要求 6]
根据权利要求1所述的一种多级压裂智能控制系统,其特征在于,某一级所述滑套(2)对应的电子标签(21)安装在该级所述滑套(2)上。
[权利要求 7]
根据权利要求1-6任一所述的一种多级压裂智能控制系统,其特征在于,所述电池(33)为高温电池,所述驱动机构(34)为电机。
[权利要求 8]
根据权利要求1-6任一所述的一种多级压裂智能控制系统,其特征在于,所述智能投放装置(3)为可溶解结构。
[权利要求 9]
一种多级压裂智能控制方法,其特征在于,利用如权利要求1-8任一所述的一种多级压裂智能控制系统进行控制,包括以下步骤: 步骤一:在滑套(2)内放置电子标签(21),并将所述滑套(2)置于井下; 步骤二:往井中投放智能投放装置(3),所述智能投放装置(3)推动所述滑套(2)的滑套内管(25)相对于所述滑套外管(24)滑动,露出出液孔(23)。
[权利要求 10]
根据权利要求9所述的一种多级压裂智能控制方法,其特征在于,所述步骤一中,将某一级所述滑套(2)对应的电子标签(21)安装在其前一级所述滑套(2)上,或将某一级所述滑套(2)对应的电子标签(21)安装在该级所述滑套(2)上。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]  
[ 图 3]  
[ 图 4]  
[ 图 5]  
[ 图 6]