[發明專利]一種模塊化無級差可反復開關式壓裂滑套

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• 申請號: 201711272301.X
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108005631A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 高勝;滕向松;范立華;張麗巍;劉躍寶;譚鴻創
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;E21B34/08
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 李建華

1.一種模塊化無級差可反復開關式壓裂滑套包括框架支撐單元、檢測控制單元以及執行單元，其特征在于：

所述的框架支撐單元為整個壓裂滑套機構的框架支撐機構，包括上管柱接頭（1）、中心管（2）、下管柱接頭（4）和套體（3）；中心管（2）作為主要的承重和定位部件，用來連接和定位滑套內的各個模塊；中心管（2）上的噴砂孔（63）端具有一個用于定位的加厚結構；中心管（2）穿套在套體（3）內部，上管柱接頭（1）和下管柱接頭（4）的末端均以螺紋連接的形式固定在中心管（2）兩端且內接于套體（3）的上下兩端；其中，上管柱接頭（1）的下部連接套體（3）的上部，連接方式為螺紋連接；套體（3）的下部與液壓缸模塊（9）采用焊接的方式連接在一起；下管柱接頭（4）的靠近下部位置的周向間隔設置有4個均勻對稱分布的噴砂孔（57），以使得下管柱接頭（4）的上端與內滑套模塊（10）中的噴砂孔（54）以及中心管（2）中的噴砂孔（63）的位置相互吻合；上管柱接頭（1）靠近下端位置的外側設置有一圈臺階（56）；中心管（2）、內滑套模塊（10）以及下管柱接頭（4）上的4個均勻分布的噴砂孔，孔徑尺寸由內到外逐漸減小，以使噴砂孔內外形成較大的壓力差，在三組噴砂孔的中心線重合時，壓裂液得以噴出；

所述檢測控制單元為整個滑套機構的信號接收和信號傳遞的控制機構；包括射頻識別模塊（5）和液壓閥模塊（6）；液壓閥模塊（6）包括液壓閥閥腔體（44）、二通插裝閥1號（13）、二通插裝閥2號（15）、二通插裝閥3號（17）以及二通插裝閥4號（20）；全部的二通插裝閥均由磁鐵（59）、彈簧（61）、閥芯（60）、蓋板（58）和閥座（62）組成；所述檢測控制單元按照如下模式工作，首先由射頻識別模塊（5）接收來自外界的指令，并將其轉換成內部信號輸送到液壓閥模塊（6），液壓閥模塊（6）接收到來自射頻模塊（5）的信號時，該裝置里面的控制部件使線圈得電，產生電磁力，將磁鐵（59）向上吸引，進而打開液壓通道，使高壓液從液壓閥模塊（6）流向液壓缸模塊（9）；

所述執行單元為整個滑套滑套機構的動力執行機構，包括供油模塊（7）、儲油模塊（8）、液壓缸模塊（9）和內滑套模塊（10）；其中，供油模塊（7）是整個滑套機構的最初能源動力中心，包括后端蓋（21）、圓筒體（22）、彈簧（23）、前端蓋（25）及高壓活塞（26）；為了平衡圓筒體（22）內外壓差，在孔壁上開了2個平衡孔（27）；在外筒壁上還開有一個充油孔（24），用于高壓油液的注入；前端蓋（25）與圓筒體（22）用螺紋連接實現配合，緊扣住圓筒體（22）；后端蓋（21）與圓筒體（22）均采用焊接技術連接在一起并在后端蓋（21）上面開有一個高壓油孔（64），該管路為液壓缸模塊（9）中活塞的運動提供高壓液體，并且后端蓋（21）上設有卡槽，保證了與儲油模塊（8）的穩固連接；儲油模塊（8）作為整個滑套機構的低壓回油裝置，用于回收高壓液體、液壓缸處的油液以及各液壓管路中的油液，儲油模塊（8）包括前端蓋（29）、低壓油缸（32）及后端蓋（33）；前端蓋（29）、后端蓋（33）與低壓油缸（32）采用焊接技術相連；其中，前端蓋（29）上開有2個儲油孔（30）和一個輸油孔（31），儲油孔（30）是作為回油的主要油路，輸油孔（30）是將油液輸送到液壓缸模塊（9）的主要油路；后端蓋（33）上開有一個高壓油孔（34），該高壓油孔（34）與供油模塊（7）上的高壓油孔（64）相通；儲油模塊（7）的低壓油缸（32）內部有6塊脛板（36），用來平衡內外的壓差，并且在每一塊脛板上都開有一個小的圓孔（35），以保證6個儲油腔都能夠相通；儲油模塊的后端蓋（33）與供油模塊的前端蓋以卡槽的形式緊密相連，并依次穿套在中心管（2）上；液壓缸模塊（9）作為整個滑套機構中將機械能轉化為液壓能的部件，以卡槽的連接方式與液壓閥模塊（6）緊密相連；液壓缸模塊（9）包括液壓缸缸體（44）、液壓缸大墊板（45）、液壓缸大密封墊片（46）及液壓缸小密封墊片（49）；其中，液壓缸模塊（9）的環形管壁上開有5個通孔，通孔與液壓閥模塊（6）中的主高壓油路（14）相通，另外4個通孔是對稱均勻分布的，活塞和液壓桿均在這4個通孔里做往復直線運動；此外，在液壓缸模塊的后端面上開有一條環形油路（40），其作用是將4個通孔互相連通；在前端面上也開有一條環形油路（43），其作用是將5個通孔互相連通；

液壓缸模塊（6）在工作時，首先液壓閥模塊（6）接收到來自射頻模塊（5）的開啟信號，位于主高壓油路（14）和主儲油路（11）上的二通插裝閥2號和1號開啟，而另外兩個二通插裝閥3號和4號關閉，此時高壓油液就從液壓閥模塊（6）進入主高壓油路（38），到達前端面，在通過前端面環形油路（43）均勻分布到4個對稱分布的活塞油路，進而推動液壓缸腔體（44）內的4個活塞往后端面運動，液壓桿（50）縮短；當液壓閥模塊（6）收到關閉信號時，位于副高壓油路（12）和副儲油路（16）上的二通插裝閥3號和4號開啟，而另外兩個二通插裝閥2號和1號關閉，此時高壓油液就從液壓閥模塊（6）進入副高壓油路（37），到達后端面，再通過后環形油路（40）均勻分布到4個對稱分布的活塞油路，進而推動液壓缸腔體（44）內的4個活塞往前端面運動，液壓桿（50）伸長；

內滑套模塊（10）作為整個滑套機構的最終執行部件，起到對噴砂孔打開或者關閉的作用；內滑套模塊（10）包括滑動頭（51）和4個液壓桿（50），滑動頭（51）的后端卡有4個均勻分布的液壓桿槽（55），用于與液壓桿（50）進行螺栓連接；此外，在內滑套的噴砂孔（54）前后均開有密封槽（53），每一處密封槽均安放3個密封圈（65），以防止在噴砂口（54）打開時外部的油液從油口進入下接頭（4）與滑動頭（51）之間的環形空間，阻礙內滑套模塊（10）的往復直線運動；內滑套模塊（10）在工作時以中心管（2）為導軌，進行往復直線運動，滑動頭（51）向前運動時，噴砂孔（54）打開，向后運動時，噴砂孔（54）關閉；

所述執行單元通過供油模塊（7）將儲存的能量釋放出來，經過液壓缸模塊（9）驅動，儲油模塊（8）的回油，推動液壓桿（55）來帶動內滑套模塊（10）運動，來實現機構的執行運動。