本發(fā)明涉及油氣井套管滑套，具體涉及一種基于液體脈沖信號控制的套管趾端智能滑套。

背景技術(shù)：

目前，橋塞分層壓裂技術(shù)已成為低滲透油氣藏增儲上產(chǎn)的重要手段，但該技術(shù)主要依賴連續(xù)油管進(jìn)行第一層射孔。隨著鉆完井技術(shù)及壓裂技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場要求水平段更長，分段更多。這為橋塞分段壓裂技術(shù)帶來新的問題：第一，對于水平段較短(連續(xù)油管可以下入至井底)的水平井，橋塞多段壓裂技術(shù)主要依賴連續(xù)油管進(jìn)行第一層射孔，打通泵送通道，這種作業(yè)不僅耗費(fèi)大量金錢，同時在時間也浪費(fèi)很多費(fèi)時費(fèi)力，增加了作業(yè)成本及風(fēng)險；第二，對于水平段較長(連續(xù)油管很難下入至井底)的水平井，由于連續(xù)油管無法下入至井底致放棄第一段產(chǎn)層。

套管趾端滑套跟隨生產(chǎn)套管一起入井并固井，作為第一級壓裂滑套。該滑套配合其他分段改造工具，不受連續(xù)油管工作長度的限制，可延長水平段壓裂的深度。實(shí)現(xiàn)第一級無井筒干預(yù)增產(chǎn)改造作業(yè)，從而改善壓裂作業(yè)的效率結(jié)構(gòu)和作業(yè)成本。

專利cn204113219u公布了一種套管啟動滑套，該套管趾端啟動滑套采用的基本原理是通過滑套兩端不同面積形成的壓差力來剪斷銷釘，從而推動滑套移動打開。

專利cn205189848u公布了破裂盤趾端固井壓裂滑套，該滑套的開啟活塞由壓力驅(qū)動，壓力傳遞路徑中安裝有破裂盤，根據(jù)井況，設(shè)計相應(yīng)的破裂盤破裂值，保證在設(shè)計的壓力范圍中可以打通破裂盤，壓力驅(qū)動滑套活塞運(yùn)動，從而達(dá)到開啟滑套的目的。

從目前公開的國內(nèi)專利可以看出，現(xiàn)有套管趾端滑套主要是基于井筒內(nèi)絕對壓力，通過壓力差剪斷銷定或者絕對壓力壓破破裂盤再靠液力推動滑套而實(shí)現(xiàn)開啟的。這種開啟滑套的方式和井筒及井口裝置試壓工藝過程對井筒內(nèi)的壓力控制相沖突：在儲層改造前需對井筒和井口進(jìn)行試壓，壓力既要保證井筒和井口試壓合格又要保證趾端滑套不被打開，這往往將趾端滑套的開啟壓力設(shè)計在井筒及井口試壓壓力值之上，而在趾端滑套開啟時，其開啟壓力已超過井筒及井口試壓作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)試壓壓力。譬如井口及井筒在試壓時的井口泵壓達(dá)到90mpa方為合格，但是要想打開基于破裂盤和剪切銷釘?shù)闹憾嘶讜r常常選擇井口泵壓到95-100mpa，這一壓力值高于先前的井筒及井口安全試壓值。

另外，基于壓差剪切銷釘?shù)奶坠苤憾嘶自诂F(xiàn)場應(yīng)用中常常造成提前打開，性能不穩(wěn)定，而破裂盤結(jié)構(gòu)的套管趾端滑套當(dāng)破裂盤被水泥淹埋或者結(jié)構(gòu)受損后，都會造成滑套不能正常開啟。所以，現(xiàn)場應(yīng)用中，基于壓力差剪斷銷定或者絕對壓力壓破破裂盤的套管趾端滑套開啟成功率極低，約只有30％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動滑套的壓力與井筒和井口的試壓壓力沖突，導(dǎo)致危險系數(shù)的增加以及滑套成功幾率的低下，目的在于提供一種基于液體脈沖信號控制的套管趾端智能滑套，降低驅(qū)動滑套的壓力值，降低危險系數(shù)，提高滑套打開的成功率。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于液體脈沖信號控制的套管趾端智能滑套，包括依次連接的第一套管接頭、電氣短節(jié)、起爆短節(jié)、滑套短節(jié)和第二套管接頭；

所述起爆短節(jié)包括射孔彈內(nèi)保護(hù)筒和射孔彈外保護(hù)筒，所述射孔彈內(nèi)保護(hù)筒設(shè)置在射孔彈外保護(hù)筒內(nèi)側(cè)，在射孔彈內(nèi)保護(hù)筒與射孔彈外保護(hù)筒之間形成的空腔內(nèi)設(shè)置有聚能射孔彈；

滑套短節(jié)包括滑套外筒和滑套內(nèi)筒，所述滑套內(nèi)筒設(shè)置在滑套外筒內(nèi)側(cè)，所述滑套外筒與滑套內(nèi)筒形成的空腔內(nèi)設(shè)置有滑套；所述滑套外筒設(shè)置有第二壓裂孔，所述滑套內(nèi)筒設(shè)置有第三壓裂孔，所述第二壓裂孔和第三壓裂孔位置相對；所述滑套中部設(shè)置有第二壓裂孔；

所述電氣短節(jié)中設(shè)置有壓力敏感器，所述壓力敏感器與聚能射孔彈連接。

本發(fā)明中，壓力敏感器將電氣內(nèi)保護(hù)筒內(nèi)液體壓力的變化轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢斫Y(jié)構(gòu)變化量，聚能射孔彈接收到壓力敏感器的物理結(jié)構(gòu)變化的信息后會被引爆，聚能射孔彈起爆后在射彈孔內(nèi)保護(hù)筒上形成射孔，將射彈孔內(nèi)保護(hù)筒內(nèi)的高壓液體引入到射彈孔內(nèi)保護(hù)筒和射彈孔外保護(hù)筒之間的空腔中，高壓液體再傳輸?shù)交椎亩瞬?，高壓液體推動滑套向右運(yùn)動，直到第一壓裂孔、第二壓裂孔、第三壓裂孔三者對齊，將滑套內(nèi)筒和底層連通，套管趾端滑套便處于打開狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述電氣短節(jié)包括電氣內(nèi)保護(hù)筒和電氣外保護(hù)筒，所述電氣內(nèi)保護(hù)筒設(shè)置在電氣外保護(hù)筒內(nèi)側(cè)。

進(jìn)一步地，在電氣內(nèi)保護(hù)筒與電氣外保護(hù)筒之間形成的空腔中設(shè)置有電池、中央控制芯片和敏感器信號處理變送電路，所述敏感器信號處理變送電路、電池、中央控制芯片依次連接在壓力敏感器與聚能射孔彈連接的線路上。

壓力敏感器將電氣內(nèi)保護(hù)筒內(nèi)液體壓力的變化轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢斫Y(jié)構(gòu)變化量，經(jīng)傳感信號處理變送電路將壓力敏感器的物理結(jié)構(gòu)變化量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并發(fā)送給中央控制芯片，中央控制芯片再經(jīng)過濾波消噪以及信號提取等算法將有效的控制命令解讀出來并發(fā)送到起爆電路，起爆電路再通過導(dǎo)炸索起爆聚能射孔彈。

進(jìn)一步地，電氣短節(jié)與起爆短節(jié)之間通過導(dǎo)炸索引線筒連接。導(dǎo)炸索引線筒內(nèi)部有引線孔，導(dǎo)炸索一端連接起爆電路，另一端連接聚能射孔彈，從而將起爆信號傳送至聚能射孔彈。

進(jìn)一步地，起爆短節(jié)與滑套短節(jié)之間通過滑套接頭連接。

進(jìn)一步地，滑套接頭中部設(shè)置有壓裂液通道孔。聚能射孔彈起爆后將射彈孔內(nèi)保護(hù)筒內(nèi)的高壓液體引入到射彈孔內(nèi)保護(hù)筒和射彈孔外保護(hù)筒之間的空腔中，高壓液體通過壓裂液通道孔到達(dá)滑套端，高壓液體從而推動滑套端。

進(jìn)一步地，聚能射孔彈設(shè)置在彈架上，彈架安裝在射孔彈外保護(hù)筒與射孔彈內(nèi)保護(hù)筒之間并固緊在滑套接頭的卡槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，滑套外筒與滑套內(nèi)筒之間通過設(shè)置防水泥組合密封進(jìn)行密封配合組裝。

進(jìn)一步地，滑套與滑套外筒通過防動銷釘進(jìn)行固定。防動銷釘將滑套固定，防止下井和固井作業(yè)過程中滑套提前移動。

進(jìn)一步地，第一套管接頭內(nèi)部設(shè)置有臺階，所述電氣短節(jié)與臺階連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明通過電氣內(nèi)保護(hù)筒內(nèi)液體壓力的變化開啟滑套，這樣就降低了滑套的開啟壓力值，避免了與井筒和井口試壓值之間的沖突，降低了危險系數(shù)，同時提高了滑套開啟的成功率；

2、本發(fā)明還可作為井內(nèi)任一段的儲層改造，無需其他輔助分層封隔工具，大大簡化地面設(shè)備及作業(yè)流程，安全可靠，方便經(jīng)濟(jì)。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)總體示意圖；

圖2為本發(fā)明電氣短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明起爆短節(jié)引爆前結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明爆短節(jié)引爆后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明滑套短節(jié)滑動前結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明滑套短節(jié)滑動后結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標(biāo)記及對應(yīng)的零部件名稱：

1-第一套管接頭，2-第一密封圈，3-電氣內(nèi)保護(hù)筒，4-第二密封圈，5-壓力敏感器，6-敏感器信號處理變送電路，7-電池，8-中央控制芯片，9-電氣外保護(hù)筒，10-第三密封圈，11-導(dǎo)炸索引線筒，12-導(dǎo)炸索，13-聚能射孔彈，14-射孔彈內(nèi)保護(hù)筒，15-彈架，16-射孔彈外保護(hù)筒，17-第四密封圈，18-滑套接頭，19-滑套外筒，20-滑套，21-滑套內(nèi)筒，22-防水泥組合密封，23-防動銷釘，24-第五密封圈，25-第二套管接頭，26-第一壓裂孔，27-第二壓裂孔，28-第三壓裂孔。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

如圖1至圖6所示，一種基于液體脈沖信號控制的套管趾端智能滑套，包括依次連接的第一套管接頭1、電氣短節(jié)、起爆短節(jié)、滑套短節(jié)和第二套管接頭25；

起爆短節(jié)包括射孔彈內(nèi)保護(hù)筒14和射孔彈外保護(hù)筒16，所述射孔彈內(nèi)保護(hù)筒14設(shè)置在射孔彈外保護(hù)筒16內(nèi)側(cè)，在射孔彈內(nèi)保護(hù)筒14與射孔彈外保護(hù)筒16之間形成的空腔內(nèi)設(shè)置有聚能射孔彈13；

滑套短節(jié)包括滑套外筒19和滑套內(nèi)筒21，所述滑套內(nèi)筒21設(shè)置在滑套外筒19內(nèi)側(cè)，所述滑套外筒19與滑套內(nèi)筒21形成的空腔內(nèi)設(shè)置有滑套20；所述滑套外筒19設(shè)置有第二壓裂孔27，所述滑套內(nèi)筒21設(shè)置有第三壓裂孔28，所述第二壓裂孔27和第三壓裂孔28位置相對；所述滑套20中部設(shè)置有第二壓裂孔26；

電氣短節(jié)中設(shè)置有壓力敏感器5，所述壓力敏感器5與聚能射孔彈13連接。

電氣短節(jié)包括電氣內(nèi)保護(hù)筒3和電氣外保護(hù)筒9，所述電氣內(nèi)保護(hù)筒3設(shè)置在電氣外保護(hù)筒9內(nèi)側(cè)。電氣內(nèi)保護(hù)筒3與第一套管接頭1之間通過第一密封圈2進(jìn)行配合密封；電氣外保護(hù)筒9與第一套管接頭1通過螺紋相連并配合第二密封圈4進(jìn)行密封。

在電氣內(nèi)保護(hù)筒3與電氣外保護(hù)筒9之間形成的空腔中設(shè)置有電池7、中央控制芯片8和敏感器信號處理變送電路6，所述敏感器信號處理變送電路6、電池7、中央控制芯片8依次連接在壓力敏感器5與聚能射孔彈13連接的線路上。

電氣短節(jié)與起爆短節(jié)之間通過導(dǎo)炸索引線筒11連接。電氣內(nèi)保護(hù)筒3與導(dǎo)炸索引線筒11通過絲扣相連；導(dǎo)炸索引線筒11與射孔彈內(nèi)保護(hù)筒14之間通過螺紋連接；導(dǎo)炸索引線筒11內(nèi)部開有引線孔，導(dǎo)炸索12穿過導(dǎo)炸索引線筒11內(nèi)部的引線孔，聚能射孔彈13通過導(dǎo)炸索12與中央控制芯片8相連。

起爆短節(jié)與滑套短節(jié)之間通過滑套接頭18連接。

滑套接頭18中部設(shè)置有壓裂液通道孔。滑套接頭18與滑套外筒19以及滑套內(nèi)筒20扣連，滑套外筒19與第二套管接頭25通過螺紋連接并配合第五密封圈24進(jìn)行密封，滑套內(nèi)筒20與第二套管接頭25緊密配合連接?；?0安裝在滑套外筒19和滑套內(nèi)筒21之間并通過防水泥組合密封22進(jìn)行密封配合組裝，滑套20通過防動銷釘23進(jìn)行初始位置固定。

聚能射孔彈13設(shè)置在彈架15上，彈架15安裝在射孔彈外保護(hù)筒16與射孔彈內(nèi)保護(hù)筒14之間并固緊在滑套接頭18的卡槽內(nèi)。射孔彈外保護(hù)筒16與滑套接頭18通過螺紋相連并配合第四密封圈17進(jìn)行密封，射孔彈外保護(hù)筒16與電氣外保護(hù)筒9通過扣連接。

滑套外筒19與滑套內(nèi)筒21之間通過設(shè)置防水泥組合密封22進(jìn)行密封配合組裝。

滑套20與滑套外筒19通過防動銷釘23進(jìn)行固定。

第一套管接頭1內(nèi)部設(shè)置有臺階，所述電氣短節(jié)與臺階連接。

實(shí)施例2

本發(fā)明在增產(chǎn)改造時，地面通過壓裂車控制井筒內(nèi)液體壓力變化，從而產(chǎn)生一種特定的脈沖壓力波信號向井下發(fā)射滑套開啟或命令，本發(fā)明的壓力敏感器5在接收信號后，經(jīng)井下中央控制芯片8引爆聚能射孔彈13打穿射孔彈內(nèi)保護(hù)筒14，將射孔彈內(nèi)保護(hù)筒14內(nèi)的高壓液體引入套管趾端滑套內(nèi)部腔室，從而推動滑套20開啟。利用脈沖波形式控制滑套開啟方式只需低于井筒和井口試壓壓力值，通過井口壓裂車按照既定設(shè)計流程周期性改變出口壓力即可方便實(shí)現(xiàn)，具有遠(yuǎn)程無線控制滑套開啟功能，簡化滑套開啟的工藝流程，降低風(fēng)險和成本，提高滑套開啟準(zhǔn)確率，以更好的提高增產(chǎn)改造效率。

實(shí)施中，只有當(dāng)?shù)孛鎳?yán)格按照液壓脈沖波編碼方案進(jìn)行壓裂車壓力控制產(chǎn)生的脈沖壓力波才能被套管趾端智能滑套內(nèi)的中央控制芯片8正確解碼出滑套20開啟命令，其余的井筒內(nèi)液體壓力波動信號都還被處理成噪聲或無效命令，確保了本發(fā)明滑套的準(zhǔn)確、安全開啟。

一次滑套打開，其過程在于：

步驟1，壓力敏感器接收地面向井下發(fā)射的壓力脈沖波信號；

步驟2，傳感信號處理及變送電路將壓力敏感器的物理變化轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號；

步驟3，單片機(jī)解碼運(yùn)算傳感信號處理及變送電路的數(shù)字信號，得到的控制命令；

步驟4，單片機(jī)按照控制命令使能啟爆單路引爆聚能射孔彈；

步驟5，聚能射孔彈向內(nèi)射穿射孔彈內(nèi)保護(hù)筒；

步驟6，管串內(nèi)液體通過彈孔和滑套接頭內(nèi)部的液流通道推動滑套打開。

壓力脈沖信號可以通過井口壓裂車向井內(nèi)發(fā)送。

本發(fā)明的套管趾端智能滑套通過上下兩端套管接頭分別與固井套管相連，隨套管一起入井，完成固井作業(yè)。

以上所述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。