一种无线射频压裂滑套结构的制作方法

本实用新型涉及但不限于压裂滑套技术领域，尤其是一种无线射频压裂滑套结构。

背景技术：

随着科技的进步，地下勘探的研究、应用及需求的增多，水平井技术得到迅速发展和广泛应用。针对低渗透油藏，为了进一步提高开发效果，往往需要釆用水力压裂工艺，压开多条裂缝来增加油气井产量和最终采收率，这样，将会较大改善低渗透油田的开发效果和水平。所谓水平井多级压裂技术，就是在井筒内沿着水平井眼的方向，根据油藏物性和储层特征，在储层物性较好的几个或更多水平段上，采用一定的技术措施严格控制射孔孔眼的数量、孔径和射孔相位，通过一次压裂施工同时压开几个或更多水平段油层的技术。

现有技术中，低渗透油气藏储量在我国储量中所占比例愈来愈大，在当前能源紧张的形势下，开发好低渗透油藏十分重要，特别是利用水平井技术高效开发低渗特低渗透油气藏。基于这是一套有效改造低渗透油气藏的水平井开发技术，国内外均投入有大量人力物力进行水平井压裂技术的研究和应用，目前国内外都取得了一些研究和应用成果，但是还存在许多问题有待研究解决。

比如，目前的裸眼水平井分段压裂封隔器与滑套技术中的滑套是用不同直径的球来打开的，对应于不同直径的压裂球，投球滑套的球座内径大小也不同，因此在管柱内部形成了不同程度的缩径。由于球的直径和级差均有限制，现有技术的分段数量也受到了严格的限制，压裂增产效果不能保证；同时球座缩径增加了压裂摩阻，具体操作中还需要钻球座后才能下入修井管柱，另外，现有技术中的滑套技术不能够实现调节产量，其存在有产量大小不可 调节的缺陷；上述多个缺陷将直接导致后续的完井和修井工作的额外工作量增加，同时也增加了作业难度和风险。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供一种无线射频压裂滑套结构，能够有效解决现有技术中存在的缺陷，能够实现管柱的全通径开采，并能够实现滑套启闭的开度自由调节，以及有效降低工人的劳动强度。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种无线射频压裂滑套结构，包括依次连接的检测单元、控制单元以及执行单元；其中，

所述检测单元设置有天线模块，所述天线模块设置为检测识别压裂液的携载标签，并将所获取的信号传输给所述控制单元；

所述控制单元设置有电控模块，所述电控模块设置为根据接收的信号生成相应的控制信号，并将控制信号输送给所述执行单元；

所述执行单元设置有依次连接的电机模块、传动模块以及滑套模块；所述电机模块设置为根据接收的控制信号启动并转动相应的圈数；所述传动模块设置为根据将所述电机模块的旋转动作转换为直线动作，并带动所述滑套模块一同动作；所述滑套模块设置为通过直线动作实现滑套的启闭动作；

其中，所述电机模块设置有电机外筒、电机本体、电机内筒；其中，所述电机外筒套设在所述电机内筒外侧；所述电机外筒的第一端通过中间接头与所述电控模块连接，所述中间接头还设置有用于安装信号线和电源线第四通孔，所述电机外筒的第二端设置为连接所述传动模块；所述电机本体设置在所述电机外筒与所述电机内筒之间的环状空腔内。

上述无线射频压裂滑套结构，还可具有如下特点，

所述天线模块设置有天线外筒、天线本体、天线内筒；其中，

所述天线外筒套设在所述天线内筒外侧；所述天线外筒的第一端设置为连接上接头，第一端还设置有安装有密封胶垫以及螺钉的第一通孔；所述天线外筒的第二端设置为连接所述控制单元，第二端还设置有安装有压力传感 器的第二通孔、以及安装有天线转换接头的第三通孔，所述压力传感器设置为检测所述天线外筒与所述天线内筒之间的环状空腔内的压力；所述天线本体缠绕套设在所述天线内筒的外侧，所述天线本体的端部与所述天线转换接头电连接。

上述无线射频压裂滑套结构，还可具有如下特点，

所述天线外筒的第一端在与所述上接头的接触面上设置有密封圈，所述天线外筒的第二端在与所述电控模块的接触面上也设置有密封圈；所述螺钉设置为中空结构，所述天线内筒的中空通路设置为压裂液通路，压裂液设置为携带无线射频识别信号标签；所述第一通孔内设置有玻璃管，所述天线转换接头设置为陶瓷针脚。

上述无线射频压裂滑套结构，还可具有如下特点，

所述电控模块设置有电控外筒、电控板、电池本体、电控内筒；其中，

所述电控外筒套设在所述电控内筒外侧；所述电控外筒的第一端设置为连接所述天线模块，第二端设置为连接所述电机模块；所述电控板与所述电池本体设置在所述电控外筒与所述电控内筒之间的环状空腔内；所述电控板靠近所述电控外筒的第一端设置，所述电控板与所述天线模块的天线转换接头、压力传感器以及所述电机模块的电机本体均设置为电连接，所述电池本体靠近所述电控外筒的第二端设置。

上述无线射频压裂滑套结构，还可具有如下特点，

所述电控板通过支撑结构固定在所述电控内筒的外侧，所述支撑结构包括支撑架盘、支架螺杆、支架螺母；所述电池本体与所述电控内筒之间嵌设有支架筒体，所述支架筒体的第一端通过电池堵盘固定在所述电控内筒的外侧，第二端与所述电机模块的端面相接；所述支撑架盘套设在所述电控内筒外侧；所述支架螺杆的第一端与所述支撑架盘连接，第二端与所述电池堵盘连接。

上述无线射频压裂滑套结构，还可具有如下特点，

所述电池本体与所述电机模块之间设置有固定环，所述固定环的第一端 紧贴所述电池本体的端面，第二端紧贴所述电机模块的端面设置，所述固定环还套设在所述支架筒体的第二端外侧；所述固定环的第二端通过安装螺钉、螺母固定在所述电机模块的端面上。

上述无线射频压裂滑套结构，还可具有如下特点，

所述传动模块设置有传动外筒、丝杠传动轴、传动内筒；其中，

所述传动外筒套设在所述传动内筒外侧；所述传动外筒的第一端设置为连接所述电机模块，第二端设置为连接所述滑套模块；所述丝杠传动轴的第一端与所述电机模块的电机输出轴端连接，第二端与所述滑套模块的滑套连接，所述丝杠传动轴的外侧套设有轴承组件。

上述无线射频压裂滑套结构，还可具有如下特点，

所述滑套与所述传动外筒、与所述传动内筒之间均设置有车氏密封圈、车氏防尘圈以及扶正套；所述丝杠传动轴的第一端与所述电机输出轴端设置为卡接连接，第二端与所述滑套之间设置为梯形螺纹连接。

上述无线射频压裂滑套结构，还可具有如下特点，

所述滑套模块设置有滑套套筒、滑套；其中，

所述滑套套筒的第一端设置为连接所述传动模块，第二端设置为连接下接头；所述传动模块中的传动内筒贯穿所述滑套模块并与所述下接头连接，所述滑套套设在传动内筒与所述滑套套筒之间的环状空腔内，并设置为沿所述传动内筒轴线运动；所述滑套的内壁末端沿轴向设置有条状卡槽，所述传动内筒的外壁末端相应设置有条状凸起，所述条状卡槽卡接在所述条状凸起上并沿所述条状凸起直线运动；所述滑套、所述滑套套筒与所述传动内筒均设置有压裂液出口通道。

本实用新型上述技术方案具有如下有益效果：

本实用新型通过上述全新设计的无线射频压裂滑套结构，能够有效解决现有技术中存在的缺陷；具体可通过滑套内通径完全一致的技术特点实现管柱全通径开采的技术效果，并可基于RFID无线射频技术，实现滑套启闭以及开度的控制调节操作。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为本实用新型实施例的连接结构示意图；

图2为本实用新型实施例中天线模块结构示意图；

图3为天线模块的局部结构示意图一；

图4为天线模块的局部结构示意图二；

图5为本实用新型实施例中电控模块结构示意图；

图6为电控模块的局部结构示意图一；

图7为电控模块的局部结构示意图二；

图8为本实用新型实施例中电机模块结构示意图；

图9为电机模块的局部结构示意图一；

图10为电机模块的局部结构示意图二；

图11为本实用新型实施例中传动模块结构示意图；

图12为传动模块的局部结构示意图一；

图13为传动模块的局部结构示意图二；

图14为本实用新型实施例中滑套模块结构示意图；

图15为滑套模块的局部结构示意图一；

图16为滑套模块的局部结构示意图二。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，本实用新型提供了一种无线射频压裂滑套结构，可以包括依次连接的检测单元、控制单元以及执行单元；其中，检测单元可以设置有天线模块100，天线模块100设置为检测识别压裂液的携载标签，并将所获取的信号传输给控制单元；控制单元设置有电控模块200，电控模块200设置为根据接收的信号生成相应的控制信号，并将控制信号输送给执行单元；执行单元设置有依次连接的电机模块300、传动模块400以及滑套模块500；电机模块300设置为根据接收的控制信号启动并转动相应的圈数；传动模块400设置为根据将电机模块300的旋转动作转换为直线动作，并带动滑套模块500一同动作；滑套模块500设置为通过直线动作实现滑套的启闭动作。

具体操作中，本实用新型通过上述全新的优化组合滑套结构，能够实现管柱的全通径开采，能够有效避免现有技术中的变径球座安装。本领域的技术人员在具体实施过程中，可从天线模块100的中空结构中注入携带有信号标签的压裂液，进而天线模块100将上述信号标签检测并将检测信号传输给电控模块200；电控模块200根据该检测信号生成相应的控制信号，并输送给后续的电机模块300；电机模块300根据该控制信号进行相应的正转或者反转预设圈数；与此同时，与电机模块300连接的传动模块400一同动作，并带动后续的滑套模块500进行滑动动作，进而实现滑套孔壁上所开设的压裂液出口通道的开度调节，如1/4开度,1/2开度,3/4开度,或者全开等。

结合图2、图3以及图4所示，

本实用新型提供的上述天线模块100可以设置有天线外筒5、天线本体4、天线内筒6；其中，天线外筒5套设在天线内筒6外侧；天线外筒5的第一端设置为连接上接头1，第一端还设置有安装有密封胶垫3的第一通孔；天线外筒5的第二端设置为连接控制单元，第二端还设置有安装有压力传感器 10的第二通孔、以及安装有天线转换接头9的第三通孔；压力传感器10设置为检测天线外筒5与天线内筒6之间的环状空腔内的压力；天线本体4缠绕套设在天线内筒6的外侧，天线本体4的端部与天线转换接头9电连接。进一步的，天线外筒5的第一端在与上接头1的接触面上设置有密封圈，天线外筒5的第二端在与电控模块200的接触面上也设置有密封圈；天线内筒6的中空通路设置为压裂液通路，压裂液设置为携带无线射频识别RFID信号标签；第一通孔内设置有玻璃管，天线转换接头9可设置为陶瓷针脚。

具体操作中，可通过在第一通孔内的胶垫3以及螺钉2实现第一通孔位置处的密封，上述螺钉2设置为中空结构；上述胶垫3的一侧设置为与上接头1的中心管路连通，具体可通过螺钉2的中空结构以及天线外筒5的第一端的端面与上接头1的端面之间的缝隙连通；上述胶垫3的另一侧设置为与天线外筒5与天线内筒6之间的环状空腔连通；使用过程中，上述胶垫3的两侧均填充有液体，中心管路的液体可作用于上述胶垫3的端面，进而间接作用于环状空腔内的液体；因此，可通过压力传感器10实现相应的压力变化数值。图3中所示结构对称设置有两个上述第一通孔结构；通过在第二通孔内的压力传感器10实现第二通孔位置处的密封，通过在第三通孔内的陶瓷针脚实现第三通孔位置处的密封以及相应的信号线穿过；上述第一通孔、第二通孔以及第三通孔的密封用于实现天线外筒5与天线内筒6之间环状空腔的密封；需要说明的是，实际使用过程中，上述环状空腔内充满有液体。压裂液携带有RFID信号标签经过天线内筒6时，缠绕在天线内筒6外侧的天线将检测到该信号，并与天线转换接头9连接，从而将给信号进一步输送至后续的电控模块200中。其中，上接头1与天线外筒5之间为螺纹连接，上接头1用于连接油管，并通过安装封隔器以实现该连接管口位置处的密封。

结合图5、图6以及图7所示，

本实用新型提供的上述电控模块200可以设置有电控外筒11、电控板13、电池本体17、电控内筒18；其中，电控外筒11套设在电控内筒18外侧；电控外筒11的第一端设置为连接天线模块100，第二端设置为连接电机模块300；电控板13与电池本体17设置在电控外筒11与电控内筒18之间的环状空腔内；电控板13靠近电控外筒11的第一端设置，电控板13与天线模块 100的天线转换接头9、压力传感器10以及电机模块300的电机本体均设置为电连接，电池本体17靠近电控外筒11的第二端设置。进一步的，电控板13通过支撑结构固定在电控内筒18的外侧，支撑结构包括支撑架盘12、支架螺杆15、支架螺母14；电池本体17与电控内筒18之间嵌设有支架筒体19，支架筒体19的第一端通过电池堵盘16固定在电控内筒18的外侧，第二端与电机模块300的端面相接；支撑架盘12套设在电控内筒18外侧；支架螺杆15的第一端与支撑架盘12连接，第二端与电池堵盘16连接。

具体操作中，可将支架螺杆15贯穿上述电控板13并通过螺母实现拧紧固定，支架螺杆15的两个端部则可通过环状的支撑架盘12以及环状的电池堵盘16进行固定，上述固定也可采用螺母拧紧的连接固定方式。上述方案中，电池本体17与电控板13电连接，通过提供电力以满足电控板13的工作需要。本领域的技术人员在具体实施过程中，可以预先设定好RFID信号标签对应的控制信号；即不同的RFID信号标签具有其相对应且唯一的控制信号，该控制信号也具有包含有电机正反转以及转数等参数的唯一对应控制信号。通过上述一一对应的关系，即可实现通过RFID信号标签到电机转数的控制转换。需要说明的是，本领域的技术人员根据本技术方案的上述提示，在具体实施过程中，可以选择任意类型的控制电路，以能够实现相应的功能为准。上述信号的检测等操作可通过控制电路实现，其组成均属于本领域常用的电器元件；另外，上述控制电路结构中并不涉及软件程序的改进。

进一步的，为了能够实现电池本体17以及支架筒体19内的固定；优选地，上述方案中的电池本体17与电机模块300之间可以设置有固定环21，固定环21的第一端紧贴电池本体17的端面，第二端紧贴电机模块300的端面设置，固定环21还套设在支架筒体19的第二端外侧；固定环21的第二端通过安装螺钉24、螺母20固定在电机模块300的端面上。具体操作中，可将上述螺钉安装在中间接头25的端面上，进而将固定环21上相应的孔穿过上述螺钉，最后通过拧紧螺母即可实现固定连接。

结合图8、图9以及图10所示，

本实用新型提供的上述电机模块300可以设置有电机外筒30、电机本体29、电机内筒；其中，电机外筒30套设在电机内筒外侧；电机外筒30的第 一端通过中间接头25与电控模块200连接，中间接头25还设置有用于安装信号线和电源线第四通孔，电机外筒30的第二端设置为连接传动模块400；电机本体29设置在电机外筒30与电机内筒之间的环状空腔内；中间接头25与电机本体29之间依次设置有套设在电机内筒外侧的碟簧支撑26、碟簧27以及碟簧挡板28。

具体操作中，上述电机本体29可以设置为空心轴电机，上述电机本体29与电控模块200中的电控板13电连接；当接收到电控板13的相应控制信号时，电机本体29启动并进行相应的正转或者反转预设圈数。另外，上述电机本体29的第一端与中间接头25之间设置的碟簧组件，旨在防止电机本体29在运转过程的回退操作，能够有效保证电机运转的稳定性；上述电机本体29的第二端设置为输出轴端，其与后续的滑套模块之间的连接可以设置为卡接的连接结构，即通过卡接的方式实现电机本体29的输出轴端与后续相应部件的啮合连接并能一同旋转。

结合图11、图12以及图13所示，

本实用新型提供的上述传动模块400可以设置有传动外筒37、丝杠传动轴35、传动内筒41；其中，传动外筒37套设在传动内筒41外侧；传动外筒37的第一端设置为连接电机模块300，第二端设置为连接滑套模块；丝杠传动轴35的第一端与电机模块300的电机输出轴端连接，第二端与滑套模块的滑套36连接，丝杠传动轴35的外侧套设有轴承组件。进一步的，滑套36与传动外筒37、与传动内筒41之间均设置有车氏密封圈、车氏防尘圈以及扶正套；丝杠传动轴35的第一端与电机输出轴端设置为卡接连接，第二端与滑套36之间设置为梯形螺纹连接。

具体操作中，上述轴承组件可以包括角接触球轴承33、轴承套34以及卡簧32，上述卡簧32以及轴承套34实现轴承组件的轴向固定。丝杠传动轴35套设在轴承33的内圈位置处，并可随同电机本体29的输出轴端一同轴向转动动作；与此同时，与丝杠传动轴35呈梯形螺纹连接的滑套36进行相应的轴向滑动动作。同时，扶正套38、45能够有效保证滑套36的滑动轨迹稳定，上述车氏密封圈39、43，以及车氏防尘圈40、42，能够实现良好的密封以及防尘效果，能够有效防止外界的杂质颗粒进入滑套36与丝杠传动轴35 连接部位所处的空腔内。

结合图14、图15以及图16所示，

本实用新型提供的上述滑套模块500可以设置有滑套套筒44、滑套36；其中，滑套套筒44的第一端设置为连接传动模块400，第二端设置为连接下接头48；传动模块400中的传动内筒41贯穿滑套模块并与下接头48连接，滑套36套设在传动内筒41与滑套套筒44之间的环状空腔内，并设置为沿传动内筒41轴线运动；滑套36的内壁末端沿轴向设置有条状卡槽，传动内筒41的外壁末端相应设置有条状凸起，条状卡槽卡接在条状凸起上并沿条状凸起直线运动；滑套36、滑套套筒44与传动内筒41均设置有压裂液出口通道。

具体操作中，上述条状凸起能够提供滑套36滑动的导向作用，使得滑套36仅能进行轴向移动，而不能进行轴向旋转。滑套36的滑动过程中，滑套36外侧套设的滑套套筒44以及内侧套设的传动内筒41均固定；通过滑套36自身的滑动动作，即可实现其压裂液出口通道的开度调节。其中，当滑套36上所开设的压裂液出口通道与滑套套筒44、传动内筒41的出口通道完全对齐时，此时呈全开状态；当滑套36上所开设的压裂液出口通道的1/2与滑套套筒44、传动内筒41的出口通道重合时，此时呈1/2开度状态。本领域的技术人员可以根据实际情况，进行相应的开度调整，具体过程此处不再赘述。

优选地，为了能够实现本技术方案的良好密封效果，上述连接结构多处设置有相应的密封结构，具体包括密封圈7、8、22、23、31、46、47、50，以及车氏密封圈39、43，车氏防尘圈40、42等类似的密封结构；具体密封结构的设置请参照附图图示，此处不再赘述。

本实用新型通过上述全新设计的无线射频压裂滑套结构，通过滑套内通径完全一致的技术特点能够实现管柱全通径开采的技术效果，并可基于RFID无线射频技术，能够实现滑套启闭以及开度的控制调节操作。目前，山西煤层气和东海低渗透油气藏均需要实施水平井压裂，本技术方案的推广应用，将为公司创造可观的经济效益。需要说明的是，本申请所提出的上述智能滑套，不仅可应用于本文所提出的石油压裂领域的操作，也可应用于其他类似的领域的操作，比如地层流体(特别是注水工艺)与外界进行沟通的任何领 域的操作。本领域的技术人员应该明白，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。