[發(fā)明專利]一種模塊化無級差可反復開關(guān)式壓裂滑套

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• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108005631A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高勝;滕向松;范立華;張麗巍;劉躍寶;譚鴻創(chuàng)
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)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(guān)式壓裂滑套包括框架支撐單元、檢測控制單元以及執(zhí)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(gòu)的框架支撐機構(gòu)，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(nèi)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(jié)構(gòu)；中心管（2）穿套在套體（3）內(nèi)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(nèi)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(shè)置有4個均勻?qū)ΨQ分布的噴砂孔（57），以使得下管柱接頭（4）的上端與內(nèi)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(cè)設(shè)置有一圈臺階（56）；中心管（2）、內(nèi)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(nèi)到外逐漸減小，以使噴砂孔內(nèi)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(gòu)的信號接收和信號傳遞的控制機構(gòu)；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(zhuǎn)換成內(nèi)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(chǎn)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(zhí)行單元為整個滑套滑套機構(gòu)的動力執(zhí)行機構(gòu)，包括供油模塊（7）、儲油模塊（8）、液壓缸模塊（9）和內(nèi)滑套模塊（10）；其中，供油模塊（7）是整個滑套機構(gòu)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(nèi)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(xiàn)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(shù)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(shè)有卡槽，保證了與儲油模塊（8）的穩(wěn)固連接；儲油模塊（8）作為整個滑套機構(gòu)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(shù)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(nèi)部有6塊脛板（36），用來平衡內(nèi)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(gòu)中將機械能轉(zhuǎn)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(huán)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(huán)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(huán)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(guān)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(huán)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(nèi)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(guān)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(guān)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(huán)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(nèi)的4個活塞往前端面運動，液壓桿（50）伸長；

內(nèi)滑套模塊（10）作為整個滑套機構(gòu)的最終執(zhí)行部件，起到對噴砂孔打開或者關(guān)閉的作用；內(nèi)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(nèi)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(huán)形空間，阻礙內(nèi)滑套模塊（10）的往復直線運動；內(nèi)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(guān)閉；

所述執(zhí)行單元通過供油模塊（7）將儲存的能量釋放出來，經(jīng)過液壓缸模塊（9）驅(qū)動，儲油模塊（8）的回油，推動液壓桿（55）來帶動內(nèi)滑套模塊（10）運動，來實現(xiàn)機構(gòu)的執(zhí)行運動。