本發(fā)明涉及趾端壓裂滑套的領(lǐng)域，尤其涉及一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、為了建立深層長(zhǎng)水平段頁巖氣井第一段井筒與地層連通的通道，目前一般采用的方式是：將趾端壓裂滑套隨套管一起下入，通過地面打壓的方式開啟滑套，以建立連通通道。該方式建立通道時(shí)不受井深與水平段長(zhǎng)度等因素限制，還具有操作簡(jiǎn)單、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)及成本低等優(yōu)點(diǎn)。

2、延時(shí)趾端滑套一般包括套接的內(nèi)筒與外筒，內(nèi)筒與外筒之間成型有第一環(huán)空與第二環(huán)空，內(nèi)筒與外筒對(duì)應(yīng)于第一環(huán)空的位置分別開設(shè)有第一噴砂孔和第二噴砂孔，且第一環(huán)空內(nèi)還滑動(dòng)設(shè)有滑套，滑套阻斷第一噴砂孔與第二噴砂孔的連通。內(nèi)筒還在滑套遠(yuǎn)離第二環(huán)空的一側(cè)安裝有爆破片組件，當(dāng)內(nèi)筒中的壓力漲到試壓值時(shí)爆破片組件破裂，隨后壓力通過內(nèi)筒與外筒之間的間隙傳遞至滑套，推動(dòng)滑套朝向第二環(huán)空滑移，使第一噴砂孔與第二噴砂孔連通。在第一環(huán)空內(nèi)，滑套靠近第二環(huán)空的一側(cè)充填有液壓油，第一環(huán)空與第二環(huán)空之間通過流道連通，流道內(nèi)安裝有延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)，延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)通過控制液壓油流入第二環(huán)空的速度來改變滑套的移動(dòng)速度，以實(shí)現(xiàn)滑套準(zhǔn)確延時(shí)開啟，滿足井筒的試壓要求。

3、延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)在施工作業(yè)過程中的主要作用是精確控制液壓油的流量，從而控制滑套本體的啟停，該機(jī)構(gòu)的可靠性直接決定滑套開啟的成敗。目前，趾端壓裂滑套用延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)主要采用單流閥與限流閥組合的方式實(shí)現(xiàn)滑套延時(shí)開啟功能。而隨著頁巖氣藏勘探開發(fā)的持續(xù)深入，對(duì)于儲(chǔ)層埋深超過4000米的工作環(huán)境中，滑套工作的絕對(duì)壓力超160mpa，現(xiàn)有的延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)難以滿足超高壓、超微流量條件下的流量精確控制。

4、如公告號(hào)為cn214997575u的專利公開了一種hdtd型延時(shí)滑套，其結(jié)構(gòu)包括上接頭、密封套、上筒體、芯軸、連接接頭、下筒體、活塞、破裂盤、下接頭和延時(shí)閥體，延時(shí)閥體包括延時(shí)閥總成和單流閥。該方案中利用單流閥實(shí)現(xiàn)滑套啟停，單流閥不能補(bǔ)償由負(fù)載變化而造成的速度不穩(wěn)定問題，其在儲(chǔ)層埋深超過4000米的工作環(huán)境中，開啟壓力范圍與精度誤差較大，會(huì)導(dǎo)致滑套啟停嚴(yán)重滯后，影響滑套延時(shí)的時(shí)間，無法滿足超高壓、超微流量條件下的流量精確控制要求。另外延時(shí)閥總成內(nèi)還設(shè)有用于控制流量的節(jié)流間隙，但節(jié)流間隙難以實(shí)現(xiàn)精確加工，也即難以滿足超高壓、超微流量條件下的流量精確控制要求。

5、目前，尚沒有一種能夠用于頁巖氣分段壓裂改造的趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，能夠滿足深層頁巖氣井井筒試壓及建立第一段井筒與地層連通通道的要求，在超高壓、超微流量條件下對(duì)流量進(jìn)行精確控制以及準(zhǔn)確控制滑套啟停。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，利用微流量控制閥可以在超高壓、超微流量條件下精確地控制液壓油的流速，從而控制滑套滑移開啟的速度保持穩(wěn)定；另外控制器根據(jù)內(nèi)筒中壓力變化的脈沖信號(hào)控制密封結(jié)構(gòu)運(yùn)行，改變流道的通斷狀態(tài)，可以精確地控制滑套開始或停止滑動(dòng)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，包括套接的內(nèi)筒與外筒，所述內(nèi)筒與外筒之間設(shè)有通過流道連通的第一環(huán)空與第二環(huán)空，所述流道內(nèi)設(shè)有延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)，所述第一環(huán)空內(nèi)裝有滑套以及液壓油，還包括用于控制所述流道通斷的密封機(jī)構(gòu)，所述延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)包括用于供液壓油流過的微流量控制閥，所述微流量控制閥內(nèi)填充有納米多孔金屬，所述內(nèi)筒的內(nèi)壁設(shè)有用于監(jiān)測(cè)內(nèi)筒中壓力變化的壓力傳感器，所述壓力傳感器電連接有控制器，所述控制器與密封機(jī)構(gòu)也電連接。

4、優(yōu)選的，所述納米多孔金屬的空隙尺寸為2nm-50nm。

5、優(yōu)選的，所述微流量控制閥靠近第一環(huán)空的一側(cè)設(shè)有濾網(wǎng)。

6、優(yōu)選的，所述濾網(wǎng)的過濾精度為50μm－100μm。

7、優(yōu)選的，所述流道包括依次連通的密封孔與滲透孔，所述密封機(jī)構(gòu)包括與密封孔的孔壁滑動(dòng)配合的密封塊以及用于驅(qū)動(dòng)密封塊滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件，所述密封塊與密封孔適配，所述延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)設(shè)置在滲透孔中。

8、優(yōu)選的，所述密封孔與滲透孔之間連通有用于安裝驅(qū)動(dòng)件的第三環(huán)空，所述驅(qū)動(dòng)件包括與第三環(huán)空內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)配合的絲杠以及用于驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的微電機(jī)，所述絲杠的軸線平行于密封塊的滑移方向，且絲桿與一個(gè)沿絲桿軸線方向滑移的螺母導(dǎo)向連接器螺紋配合，所述螺母導(dǎo)向連接器沿與密封塊連接。

9、優(yōu)選的，所述第三環(huán)空內(nèi)還設(shè)有用于支撐微電機(jī)與控制器的的承壓支架，所述承壓支架上還設(shè)有用于對(duì)微電機(jī)供電的高溫電池。

10、優(yōu)選的，所述內(nèi)筒的側(cè)壁開設(shè)有安裝槽，所述安裝槽的槽口設(shè)有傳壓堵頭，所述壓力傳感器設(shè)于安裝槽內(nèi)，所述壓力傳感器、傳壓堵頭以及安裝槽的側(cè)壁之間圍成的空間為傳壓腔，所述傳壓腔內(nèi)填充有硅油。

11、優(yōu)選的，所述延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)還包括與微流量控制閥固定連接的錨定卡瓦，所述錨定卡瓦具有用于供液壓流過的中孔，錨定卡瓦的外側(cè)與滲透孔的孔壁貼合抵緊，中孔內(nèi)設(shè)有錨定堵頭，所述錨定堵頭開設(shè)有用于供液壓油流過的開口。

12、優(yōu)選的，所述錨定卡瓦的外側(cè)還成型有荊棘齒，所述荊棘齒的表面噴涂有合金顆粒涂層。

13、優(yōu)選的，所述合金顆粒涂層中的合金顆粒直徑在0.01～0.02mm之間。

14、本發(fā)明技術(shù)方案的有益技術(shù)效果：

15、(一)延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)中使用納米多孔金屬控制液壓油的流速，可以在超高壓、超微流量的條件下保證液壓油勻速流過延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)，通過控制液壓油的流速，來保證滑套朝向第二環(huán)空滑動(dòng)的速度穩(wěn)定。壓力傳感器監(jiān)測(cè)內(nèi)筒中的壓力變化信號(hào)，再由控制器實(shí)時(shí)地向密封機(jī)構(gòu)傳輸控制信號(hào)，控制密封機(jī)構(gòu)改變流道的通斷狀態(tài)，改變液壓油的流通，來實(shí)現(xiàn)對(duì)滑套進(jìn)行精確的啟?？刂啤?/p>

16、(二)濾網(wǎng)用于對(duì)流道中流向微流量控制閥的液壓油進(jìn)行過濾，除去液壓油中混雜的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)堵塞微流量控制閥，影響延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)對(duì)液壓油流速的控制精度。

17、(三)利用微電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以穩(wěn)定地帶動(dòng)螺母導(dǎo)向連接器與密封塊沿密封孔的軸線方向滑移，從而根據(jù)控制器的控制信號(hào)，準(zhǔn)確地改變流道的通斷狀態(tài)。

18、(四)錨定堵頭擠壓錨定卡瓦，可以使錨定卡瓦與滲透孔的孔壁保持抵緊，避免錨定卡瓦在滲透孔內(nèi)發(fā)生偏移，以免微流量控制閥從滲透孔中脫落。

19、(五)荊棘齒的表面噴涂合金顆粒涂層，可以增大錨定卡瓦與荊棘齒之間的摩擦力，進(jìn)一步地提高錨定卡瓦與滲透孔之間錨定的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，包括套接的內(nèi)筒與外筒，所述內(nèi)筒與外筒之間設(shè)有通過流道連通的第一環(huán)空與第二環(huán)空，所述流道內(nèi)設(shè)有延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)，所述第一環(huán)空內(nèi)裝有滑套以及液壓油，其特征在于，還包括用于控制所述流道通斷的密封機(jī)構(gòu)，所述延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)包括用于供液壓油流過的微流量控制閥，所述微流量控制閥內(nèi)填充有納米多孔金屬，所述內(nèi)筒的內(nèi)壁設(shè)有用于監(jiān)測(cè)內(nèi)筒中壓力變化的壓力傳感器，所述壓力傳感器電連接有控制器，所述控制器與密封機(jī)構(gòu)也電連接。

2.如權(quán)利要求1所述的一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述納米多孔金屬的空隙尺寸為2nm-50nm。

3.如權(quán)利要求1所述的一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述微流量控制閥靠近第一環(huán)空的一側(cè)設(shè)有濾網(wǎng)。

4.如權(quán)利要求3所述的一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述濾網(wǎng)的過濾精度為50μm－100μm。

5.如權(quán)利要求1所述的一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述流道包括依次連通的密封孔與滲透孔，所述密封機(jī)構(gòu)包括與密封孔的孔壁滑動(dòng)配合的密封塊以及用于驅(qū)動(dòng)密封塊滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件，所述密封塊與密封孔適配，所述延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)設(shè)置在滲透孔中。

6.如權(quán)利要求5所述的一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述密封孔與滲透孔之間連通有用于安裝驅(qū)動(dòng)件的第三環(huán)空，所述驅(qū)動(dòng)件包括與第三環(huán)空內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)配合的絲杠以及用于驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的微電機(jī)，所述絲杠的軸線平行于密封塊的滑移方向，且絲桿與一個(gè)沿絲桿軸線方向滑移的螺母導(dǎo)向連接器螺紋配合，所述螺母導(dǎo)向連接器沿與密封塊連接。

7.如權(quán)利要求6所述的一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述第三環(huán)空內(nèi)還設(shè)有用于支撐微電機(jī)與控制器的的承壓支架，所述承壓支架上還設(shè)有用于對(duì)微電機(jī)供電的高溫電池。

8.如權(quán)利要求7所述的一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)筒的側(cè)壁開設(shè)有安裝槽，所述安裝槽的槽口設(shè)有傳壓堵頭，所述壓力傳感器設(shè)于安裝槽內(nèi)，所述壓力傳感器、傳壓堵頭以及安裝槽的側(cè)壁之間圍成的空間為傳壓腔，所述傳壓腔內(nèi)填充有硅油。

9.如權(quán)利要求5所述的一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)還包括與微流量控制閥固定連接的錨定卡瓦，所述錨定卡瓦具有用于供液壓流過的中孔，錨定卡瓦的外側(cè)與滲透孔的孔壁貼合抵緊，中孔內(nèi)設(shè)有錨定堵頭，所述錨定堵頭開設(shè)有用于供液壓油流過的開口。

10.如權(quán)利要求9所述的一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述錨定卡瓦的外側(cè)還成型有荊棘齒，所述荊棘齒的表面噴涂有合金顆粒涂層。

11.如權(quán)利要求10所述的一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述合金顆粒涂層中的合金顆粒直徑在0.01～0.02mm之間。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種趾端壓裂滑套延時(shí)開啟精準(zhǔn)控制機(jī)構(gòu)，包括套接的內(nèi)筒與外筒，內(nèi)筒與外筒之間設(shè)有通過流道連通的第一環(huán)空與第二環(huán)空，流道內(nèi)設(shè)有延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)，第一環(huán)空內(nèi)裝有滑套以及液壓油，還包括用于控制流道通斷的密封機(jī)構(gòu)，延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)包括微流量控制閥，微流量控制閥內(nèi)填充有納米多孔金屬，內(nèi)筒的內(nèi)壁設(shè)有用于監(jiān)測(cè)內(nèi)筒中壓力變化的壓力傳感器，壓力傳感器電連接有控制器，控制器與密封機(jī)構(gòu)也電連接。其可以在超高壓、超微流量的條件下保證液壓油勻速流過延時(shí)開啟機(jī)構(gòu)，保證滑套朝向第二環(huán)空滑動(dòng)的速度穩(wěn)定。壓力傳感器監(jiān)測(cè)內(nèi)筒中的壓力變化信號(hào)，以控制密封機(jī)構(gòu)改變流道的通斷狀態(tài)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)滑套進(jìn)行精確的啟?？刂?。

技術(shù)研發(fā)人員：王龍,陳宗琦,羅大禹,劉湘華,李冬梅,李晶輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10