本发明涉及油田钻采,具体而言,涉及一种自识别滑套开启工具。
背景技术:
1、可开关固井滑套具有全通径、不限级数压裂、后期可选择性开采等技术特点,被广泛应用于油田钻采领域,但是,在压裂过程中,可开关固井滑套主要是通过油管(或连续油管)带机械开启工具入井找到目标滑套,利用机械力或液压力完成滑套的开启,之后进行压裂,导致滑套开启工艺过程复杂,开启管柱下入效率较低,且有一定的井控风险。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种自识别滑套开启工具,以解决现有技术中的开启可开关固井滑套时,开启管柱下入效率较低,存在一定井控风险的问题。
2、为了实现上述目的,本发明提供了一种自识别滑套开启工具,包括承载结构、扩张结构、识别模块和控制模块,其中,扩张结构状态可调节地设置在承载结构的外周侧,扩张结构具有与承载结构锁定的初始状态,以及扩张结构具有与承载结构解锁并沿承载结构的径向呈放射状扩张的扩张状态;识别模块设置在承载结构的端部,识别模块用于识别井下待开启的滑套;控制模块与识别模块电连接,控制模块根据识别模块获取的识别信息控制扩张结构由初始状态切换至扩张状态,以使扩张后的扩张结构卡在待开启的滑套的滑套芯子的内周面处。
3、进一步地,承载结构设置有扩张结构的外周面呈锥形面,且锥形面的大端侧背离识别模块一侧,锥形面的小端侧朝向识别模块一侧,扩张结构的内周面与承载结构的外周面相适配。
4、进一步地,承载结构包括圆锥段和圆柱段,其中,扩张结构状态可调节地设置在圆锥段的外周侧;圆柱段与圆锥段的小端侧连接,且圆柱段的外直径大于圆锥段的大端侧的外直径,以使圆柱段与圆锥段的连接处形成第一止挡环面,识别模块设置在圆柱段远离圆锥段一侧的端部。
5、进一步地,自识别滑套开启工具还包括限位挡环,限位挡环套设在圆锥段远离圆柱段一端的外周侧,限位挡环的内周面与圆锥段的外周面相适配,限位挡环朝向圆柱段一侧的第二止挡环面与第一止挡环面之间形成用于安装扩张结构的容纳空间;当扩张结构处于初始状态时,扩张结构的轴向两端分别与第一止挡环面和第二止挡环面抵接。
6、进一步地,承载结构具有过孔结构,过孔结构贯通圆锥段和圆柱段,自识别滑套开启工具还包括限位结构和锁销结构,限位结构位于圆锥段处的过孔结构内,扩张结构具有第一限位孔,圆锥段与第一限位孔相对的位置处具有第二限位孔,第二限位孔与过孔结构连通,锁销结构的第一端依次穿过第一限位孔和第二限位孔并与限位结构限位配合,锁销结构的第二端与第一限位孔处的台阶面抵接配合;当限位结构在外力作用下解除对锁销结构的限位时,锁销结构依次由过孔结构、第二限位孔退出至第一限位孔内,以解除对扩张结构的约束。
7、进一步地,扩张结构还具有导向孔,导向孔沿圆锥段的径向延伸并贯通至扩张结构的内壁面,导向孔内设置有弹簧,弹簧的一端与导向孔的孔底面抵接,弹簧的另一端与圆锥段的外周面抵接。
8、进一步地,弹簧为压簧。
9、进一步地,扩张结构包括多个卡瓦结构,多个卡瓦结构绕设在圆锥段的外周侧,各卡瓦结构上均具有第一限位孔和导向孔,且导向孔为两个,两个导向孔分别位于第一限位孔在圆锥段的轴向上的两侧。
10、进一步地,限位结构为磁性件,自识别滑套开启工具还包括解锁结构,解锁结构设置在过孔结构内,解锁结构具有接线端,接线端与控制模块内的供电结构电连接;当识别模块获取井下的待开启的滑套的识别信息后,控制模块控制供电结构通过接线端向解锁结构供电,解锁结构得电并产生与限位结构的磁性相斥的磁场,以推动限位结构移动并解除对锁销结构的限位。
11、进一步地,限位结构包括限位段和配合段,其中,限位段的横截面呈方形,且至少设有限位段的过孔结构孔截面呈方形,限位段的外周侧具有限位凸起,限位凸起呈l型;配合段与限位段连接,配合段的横截面为圆形,且配合段的横截面的截面积小于限位段的横截面的截面积;解锁结构具有装配通孔,配合段伸入装配通孔内设置,且限位段与配合段连接处的过度面与解锁结构远离识别模块一侧的端面抵接;锁销结构的第一端具有环形限位槽,限位段的限位凸起朝向识别模块一侧延伸并伸入环形限位槽内,以对锁销结构进行限位;当解锁结构得电并产生与限位结构的磁性相斥的磁场时,限位结构在磁场推力作用力沿远离解锁结构的方向移动,以使限位凸起从环形限位槽内退出。
12、进一步地,过孔结构在圆锥段的大端侧至小端侧的方向上依次包括第一孔段、第二孔段、第三孔段、第四孔段、第五孔段、第六孔段,其中,第一孔段的孔径r1、第二孔段的孔径r2、第三孔段的孔径r3、第四孔段的孔径r4、第五孔段的孔径r5、第六孔段的孔径r6之间满足:r1>r2>r3=r4,r3=r4<r5<r6,r1<r6。
13、进一步地,第四孔段的孔截面呈方形,第一孔段、第二孔段、第三孔段、第五孔段、第六孔段的孔截面均呈圆形。
14、进一步地,解锁结构包括绕线段和抵接段,其中,绕线段位于第四孔段内,绕线段的外周侧绕射有导线,抵接段与绕线段朝向识别模块一侧的端部连接,抵接段的外径大于绕线段的外径,抵接段位于第五孔段内,装配通孔贯通绕线段和抵接段。
15、进一步地,控制模块设置在第五孔段内,控制模块与抵接段远离绕线段的一端抵接配合,圆柱段位于第六孔段的外周侧开设有旁通孔,且旁通孔贯通圆柱段远离圆锥段一侧的端面,识别模块的信号线穿过旁通孔以与控制模块信号连接。
16、进一步地,圆柱段远离圆锥段一侧的端面处具有环形限位台,旁通孔开设在环形限位台上,且旁通孔与第五孔段连通;识别模块具有限位通孔,限位通孔在远离圆柱段的方向上包括相连通的第一限位孔段和第二限位孔段,且第一限位孔段的孔截面大于第二限位孔段的孔截面;当识别模块装配至圆柱段的端部时,环形限位台伸入第一限位孔段内设置;自识别滑套开启工具还包括止挡堵头,止挡堵头的止挡端穿过第二限位孔段并与第六孔段的孔壁面螺纹配合,止挡堵头的止挡盖止挡在识别模块远离圆柱段一侧的端面处。
17、进一步地,自识别滑套开启工具还包括助推组件,助推组件与圆锥段的大端侧连接,助推组件用于在井筒加压时推动承载结构向井底方向移动,且在助推组件推动承载结构向下移动的过程中,扩张结构处于扩张状态,以及限位挡环发生形变并扩张,以使圆锥段穿过限位挡环,限位挡环脱离圆锥段后背离识别模块一侧的端面与助推组件上的止挡端面抵接,限位挡环朝向识别模块一侧的端面与扩张结构的端面抵接。
18、进一步地,助推组件与圆锥段的大端侧的过孔结构的第一孔段螺纹连接。
19、进一步地,助推组件包括胶筒座,胶筒座在圆锥段的大端侧至小端侧的方向上依次包括相连接的第一筒座段、第二筒座段、第三筒座段,且第一筒座段的外径r7、第二筒座段的外径r8、第三筒座段的外径r9满足:r7>r8>r9;以使第一筒座段与第二筒座段连接处形成第一台阶面,以及第二筒座段与第三筒座段连接处形成第二台阶面,胶筒座的第三筒座段与第一孔段螺纹连接,且圆锥段的大端侧与第二台阶面抵接配合。
20、进一步地,第一筒座段具有容球孔,第二筒座段具有止挡孔,第一筒座段与第二筒座段的连接处具有锥形孔,容球孔通过锥形孔与止挡孔连通,容球孔的孔径大于止挡孔的孔径,且止挡孔的孔径小于球体的球径,以在锥形孔处托住球体。
21、进一步地,第二筒座段远离第一筒座段的一端具有至少一个径向通孔,径向通孔与止挡孔连通。
22、进一步地,助推组件还包括可溶胶筒和防突环结构,其中,可溶胶筒套设在第二筒座段的外周侧,可溶胶筒的轴向一端与第一台阶面抵接;防突环结构套设在第二筒座段的外周侧,并位于第二筒座段远离第一筒座段的一端,防突环结构朝向可溶胶筒的一侧具有锥形罩,可溶胶筒的轴向另一端与锥形罩的内壁面抵接,防突环结构远离可溶胶筒的一侧具有止挡端面。
23、进一步地,在圆锥段的大端侧至小端侧的方向上,防突环结构包括相连接的抵接结构、第一圆环段、第二圆环段,抵接结构朝向可溶胶筒的一侧形成锥形罩,第一圆环段的外径大于第二圆环段的外径,以在两者之间的连接处形成止挡端面,第二圆环段远离抵接结构一端的端面与圆锥段的端面抵接。
24、进一步地,抵接结构处的锥形罩通过线切割方式分为呈花瓣状的多个子结构,以在限位挡环推动防突环结构挤压可溶胶筒时,多个子结构中相邻的两个子结构之间为产生形变的可溶胶筒提供形变空间。
25、进一步地,在助推组件推动承载结构向下移动的过程中,限位挡环脱离圆锥段后并于止挡端面抵接,限位挡环推动防突环结构挤压可溶胶筒,可溶胶筒在压缩作用力下产生径向扩张并与滑套芯子的内壁面抵接。
26、进一步地,在限位挡环推动防突环结构挤压可溶胶筒的过程中,防突环结构朝向第一筒座段移动,以使限位挡环的内壁面和第二筒座段具有径向通孔的外周面形成压裂液返出空间,径向通孔与返出空间连通。
27、应用本发明的技术方案,将识别模块设置在承载结构的端部,用于识别井下待开启的滑套,识别模块将获取的相应的滑套的识别信息传递到控制模块,控制模块获得相应的滑套的信息后,控制扩张结构与承载结构解锁,使得扩张结构沿承载结构的径向呈放射状扩张,并卡在待开启的滑套的滑套芯子的内周面处,这样,通过识别模块自动识别滑套信息,可自动开启任意滑套,使得井下可无顺序下入无限个滑套,满足了水平井细分切割体积压裂要求,同时,提升了施工效率,减小了作业风险。
1.一种自识别滑套开启工具,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述承载结构(10)设置有所述扩张结构(20)的外周面呈锥形面,且所述锥形面的大端侧背离所述识别模块(30)一侧,所述锥形面的小端侧朝向所述识别模块(30)一侧,所述扩张结构(20)的内周面与所述承载结构(10)的外周面相适配。
3.根据权利要求1所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述承载结构(10)包括:
4.根据权利要求3所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述自识别滑套开启工具还包括:
5.根据权利要求3所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述承载结构(10)具有过孔结构(13),所述过孔结构(13)贯通所述圆锥段(11)和所述圆柱段(12),
6.根据权利要求5所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述扩张结构(20)还具有导向孔(212),所述导向孔(212)沿所述圆锥段(11)的径向延伸并贯通至所述扩张结构(20)的内壁面,所述导向孔(212)内设置有弹簧,所述弹簧的一端与所述导向孔(212)的孔底面抵接,所述弹簧的另一端与所述圆锥段(11)的外周面抵接。
7.根据权利要求6所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述弹簧为压簧。
8.根据权利要求6所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述扩张结构(20)包括多个卡瓦结构(21),多个所述卡瓦结构(21)绕设在所述圆锥段(11)的外周侧,各所述卡瓦结构(21)上均具有所述第一限位孔(211)和所述导向孔(212),且所述导向孔(212)为两个,两个所述导向孔(212)分别位于所述第一限位孔(211)在所述圆锥段(11)的轴向上的两侧。
9.根据权利要求5所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述限位结构(60)为磁性件,所述自识别滑套开启工具还包括:
10.根据权利要求9所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,
11.根据权利要求10所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,
12.根据权利要求11所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述第四孔段(134)的孔截面呈方形,所述第一孔段(131)、所述第二孔段(132)、所述第三孔段(133)、所述第五孔段(135)、所述第六孔段(136)的孔截面均呈圆形。
13.根据权利要求11所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述解锁结构(80)包括:
14.根据权利要求13所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,
15.根据权利要求14所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,
16.根据权利要求4所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述自识别滑套开启工具还包括:
17.根据权利要求16所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述助推组件(100)与所述圆锥段(11)的大端侧的过孔结构(13)的第一孔段(131)螺纹连接。
18.根据权利要求17所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述助推组件(100)包括:
19.根据权利要求18所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述第一筒座段(1011)具有容球孔,所述第二筒座段(1012)具有止挡孔,所述第一筒座段(1011)与所述第二筒座段(1012)的连接处具有锥形孔,所述容球孔通过所述锥形孔与所述止挡孔连通,所述容球孔的孔径大于所述止挡孔的孔径,且所述止挡孔的孔径小于球体(102)的球径,以在所述锥形孔处托住球体(102)。
20.根据权利要求19所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述第二筒座段(1012)远离所述第一筒座段(1011)的一端具有至少一个径向通孔,所述径向通孔与所述止挡孔连通。
21.根据权利要求20所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,所述助推组件(100)还包括:
22.根据权利要求21所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,
23.根据权利要求22所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,
24.根据权利要求21所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,
25.根据权利要求23所述的自识别滑套开启工具,其特征在于,在所述限位挡环(50)推动所述防突环结构(104)挤压所述可溶胶筒(103)的过程中,所述防突环结构(104)朝向所述第一筒座段(1011)移动,以使所述限位挡环(50)的内壁面和所述第二筒座段(1012)具有所述径向通孔的外周面形成压裂液返出空间(200),所述径向通孔与所述返出空间(200)连通。
