一种油井压裂智能控砂装置及控制方法与流程

1.本发明涉及油井技术领域，更具体地说，本发明涉及一种油井压裂智能控砂装置及控制方法。


背景技术：

2.在石油领域，压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，又称水力压裂，压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，使油井产量增加，对改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用；油井产能评价是通过产能测试完成的，常规的产能测试是在地下进行的，即通过测量油井产量和井底压力来确定油井的产能指数，从而对油井产能做出评价，对于某些油井，井底压力测试十分困难，产能评价往往难以实现，为了有效评价油井的产能，对其评价方法进行了改进，即把产能测试从地下移至地面，通过测试油嘴的产能方程来评价油井的产能，并采用油嘴产能指数的大小来评价油井产能的高低，通过测量不同油嘴大小的油井产量，即可确定油嘴产能指数。
3.油井压裂是用于采取石油与其他油气层物质的一种采气/油方法，由于采气/油的过程中会因地质所开设的孔洞，造成地层的压力不断下降，上覆地层压力不断下降转变成岩石间的应力，使岩石破损，砂颗粒用岩石上剥落，传统的控砂方式，是通过筛管的方式进行，但是堵塞到一定程度后，没有减轻堵塞的手段，需要人为干预进行清理，使用较为繁琐。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种油井压裂智能控砂装置及方法，通过油液容纳腔室内腔的油液向上运动，同时带动引流叶片进行旋转，使得第一滤砂用筛管同时进行旋转，利用包覆式推料叶片将砂石型物料推送出环状定位座与限位型定位环的贴合处，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种油井压裂智能控砂装置，包括滤砂用封隔机构，所述滤砂用封隔机构的底部连接有双层控砂管柱机构，所述双层控砂管柱机构的外壁绕接有螺旋状的包覆式引流机构，所述双层控砂管柱机构呈网孔状的筛管结构，所述滤砂用封隔机构的内腔顶部连接有叶片式引流机构；
6.所述双层控砂管柱机构包括环形延伸滤砂管段，所述环形延伸滤砂管段的底部连接有第一滤砂用筛管，所述滤砂用封隔机构的底部连接有第二滤砂用筛管，所述第二滤砂用筛管套接在第一滤砂用筛管的外部，所述第一滤砂用筛管的外壁设置有包覆式推料叶片；
7.所述叶片式引流机构包括中空状定位环，所述中空状定位环的外壁安装有引流叶片，所述引流叶片的顶部安装有第一支撑定位悬臂，所述第一支撑定位悬臂固定连接在滤砂用封隔机构的内壁，所述第一支撑定位悬臂的数量设置为多个，多个所述第一支撑定位悬臂靠近中空状定位环的一端连接有支撑定位环，所述支撑定位环转动连接在中空状定位
环的外壁，所述引流叶片的底部设置有第二支撑定位悬臂，所述第二支撑定位悬臂的数量设置为多个，多个所述第二支撑定位悬臂的底端固定安装在环形延伸滤砂管段的顶部，多个所述第二支撑定位悬臂的顶端固定安装在中空状定位环的外壁；
8.所述第一滤砂用筛管呈锥台型结构设置，所述第二滤砂用筛管呈下部无封顶的圆柱状结构设置，所述包覆式推料叶片呈螺旋状结构设置，且包覆式推料叶片呈实心状结构设置；
9.所述引流叶片上分别设置有图像拍摄模块与电驱动模块。
10.在一个优选地实施方式中，所述滤砂用封隔机构包括环状封隔器，所述环状封隔器的顶部开设有衔接型预置端口，所述环状封隔器的外部设有外置贴合面。
11.在一个优选地实施方式中，所述环形延伸滤砂管段与第一滤砂用筛管的衔接处呈一体式连接有弧形衔接环，所述弧形衔接环呈网孔状结构设置，所述弧形衔接环的截面呈半圆状设置。
12.在一个优选地实施方式中，所述第一滤砂用筛管的内部开设有油液容纳腔室，所述第一滤砂用筛管与第二滤砂用筛管之间设有砂石存储腔。
13.在一个优选地实施方式中，所述包覆式推料叶片的切面呈上下双半圆结构设置，所述包覆式推料叶片切面的外侧边缘设有柱状护边。
14.在一个优选地实施方式中，所述环状封隔器的内壁设有限位型环形滑轨，所述限位型环形滑轨的内腔设有对应设置的环形滑块，所述环形滑块在限位型环形滑轨的内腔转动连接，所述环形延伸滤砂管段固定安装在环形滑块的内壁。
15.在一个优选地实施方式中，所述第一滤砂用筛管的外壁设有环状定位座，所述第二滤砂用筛管的底部设有限位型定位环，所述限位型定位环贴合在环状定位座的表面，所述限位型定位环与环状定位座的贴合面呈对应设置的关系；
16.优选地，所述限位型定位环与环状定位座内均设有相互吸引的磁石块。
17.在一个优选地实施方式中，所述中空状定位环的顶部安装有支撑型顶座，所述支撑型顶座的顶部安装有弧形限位翻板，所述弧形限位翻板的截面呈半圆形设置，所述弧形限位翻板由橡胶材料制成。
18.在一个优选地实施方式中，所述包覆式引流机构包括上引流板，所述上引流板固定在第二滤砂用筛管的外壁，所述上引流板远离第二滤砂用筛管的一端安装有半圆状衔接板，所述上引流板通过半圆状衔接板连接有下引流板，所述下引流板贴合在第二滤砂用筛管的表面，所述半圆状衔接板的中部设有预制进液槽口；
19.所述下引流板靠近第二滤砂用筛管的一端连接有平行滑块，所述第二滤砂用筛管的外壁连接有半圆状定位贴片，所述平行滑块与半圆状定位贴片内均设有相互吸引的磁石型结构；
20.所述半圆状定位贴片的顶部与底部边缘均安装有半圆状定位座，所述半圆状定位座由橡胶制成，所述上引流板与上引流板与下引流板的外壁设有完整的环状的束缚型限位拉环。
21.在一个优选地实施方式中，还公开了一种油井压裂智能控砂装置的控制方法，s1：将滤砂用封隔机构与双层控砂管柱机构纵向安装在对应的油井孔洞内，利用包覆式引流机构与第二滤砂用筛管对第一滤砂用筛管起到定位与固定的作用；
22.s2：当油液从第二滤砂用筛管渗透至油液容纳腔室内腔时，较大的砂石会停留在第二滤砂用筛管的外部，较小的砂石穿过第二滤砂用筛管停留在第二滤砂用筛管与第一滤砂用筛管之间，形成砂石分层的状态，最终油液通过中空状定位环的位置处，将其抽取；
23.s3：在第二滤砂用筛管外部的油液流速较大时，一部分油液会从预制进液槽口内穿过，同时利用油液压力的作用，上引流板与下引流板的角度会变大，形成钝角的状态，下引流板通过平行滑块上下滑动，当油液的流速趋近于平稳后，上引流板与下引流板通过束缚型限位拉环的作用使其角度恢复至锐角状态。在这个过程中，能够增加第二滤砂用筛管渗透的可利用面积；
24.s4：当部分砂石穿过第二滤砂用筛管，停留在第一滤砂用筛管外壁时，油液容纳腔室内腔的油液向上运动，同时带动引流叶片进行旋转，使得第一滤砂用筛管同时进行旋转，在第一滤砂用筛管旋转时，利用包覆式推料叶片将砂石型物料推送出环状定位座与限位型定位环的贴合处，完成砂石自清理的过程。
25.本发明的技术效果和优点：
26.1、当部分砂石穿过第二滤砂用筛管，停留在第一滤砂用筛管外壁时，油液容纳腔室内腔的油液向上运动，同时带动引流叶片进行旋转，使得第一滤砂用筛管同时进行旋转，在第一滤砂用筛管旋转时，利用包覆式推料叶片将砂石型物料推送出环状定位座与限位型定位环的贴合处，完成砂石自清理的过程，降低砂石堵塞的概率；
27.2、在第二滤砂用筛管外部的油液流速较大时，一部分油液会从预制进液槽口内穿过，同时利用油液压力的作用，上引流板与下引流板的角度会变大，形成钝角的状态，下引流板通过平行滑块上下滑动，当油液的流速趋近于平稳后，上引流板与下引流板通过束缚型限位拉环的作用使其角度恢复至锐角状态，增加第二滤砂用筛管渗透的可利用面积，改善了油液流速不稳定的问题；
28.3、利用图像拍摄模块的处理，当图像拍摄模块抓取到引流叶片运转异常后，或者油液容纳腔室内腔没有液体渗入时，发送信号文本至电驱动模块，使得电驱动模块推动引流叶片进行电驱动运转，排出砂石，提升砂石排出的稳定性。
附图说明
29.图1为本发明的整体结构示意图。
30.图2为本发明的底部结构示意图。
31.图3为本发明的结构剖视图。
32.图4为本发明图3的a部结构放大图。
33.图5为本发明图3的b部结构放大图。
34.图6为本发明图3的c部结构放大图。
35.图7为本发明包覆式引流机构的结构剖视图。
36.附图标记为：1滤砂用封隔机构、101环状封隔器、102衔接型预置端口、103外置贴合面、2双层控砂管柱机构、21环形延伸滤砂管段、22第一滤砂用筛管、23包覆式推料叶片、24第二滤砂用筛管、25弧形衔接环、26油液容纳腔室、27限位型环形滑轨、28环形滑块、29环状定位座、210限位型定位环、3包覆式引流机构、31上引流板、32半圆状衔接板、33下引流板、34预制进液槽口、35平行滑块、36半圆状定位座、37半圆状定位贴片、38束缚型限位拉
环、4叶片式引流机构、41中空状定位环、42引流叶片、43第一支撑定位悬臂、44支撑定位环、45第二支撑定位悬臂、46支撑型顶座、47弧形限位翻板。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.实施例1：一种油井压裂智能控砂装置，包括滤砂用封隔机构1，滤砂用封隔机构1的底部连接有双层控砂管柱机构2，双层控砂管柱机构2的外壁绕接有螺旋状的包覆式引流机构3，双层控砂管柱机构2呈网孔状的筛管结构，滤砂用封隔机构1的内腔顶部连接有叶片式引流机构4；
39.双层控砂管柱机构2包括环形延伸滤砂管段21，环形延伸滤砂管段21的底部连接有第一滤砂用筛管22，滤砂用封隔机构1的底部连接有第二滤砂用筛管24，第二滤砂用筛管24套接在第一滤砂用筛管22的外部，第一滤砂用筛管22的外壁设置有包覆式推料叶片23；
40.叶片式引流机构4包括中空状定位环41，中空状定位环41的外壁安装有引流叶片42，引流叶片42的顶部安装有第一支撑定位悬臂43，第一支撑定位悬臂43固定连接在滤砂用封隔机构1的内壁，第一支撑定位悬臂43的数量设置为多个，多个第一支撑定位悬臂43靠近中空状定位环41的一端连接有支撑定位环44，支撑定位环44转动连接在中空状定位环41的外壁，引流叶片42的底部设置有第二支撑定位悬臂45，第二支撑定位悬臂45的数量设置为多个，多个第二支撑定位悬臂45的底端固定安装在环形延伸滤砂管段21的顶部，多个第二支撑定位悬臂45的顶端固定安装在中空状定位环41的外壁；
41.第一滤砂用筛管22呈锥台型结构设置，第二滤砂用筛管24呈下部无封顶的圆柱状结构设置，包覆式推料叶片23呈螺旋状结构设置，且包覆式推料叶片23呈实心状结构设置；
42.引流叶片42上分别设置有图像拍摄模块与电驱动模块。
43.需要进一步说明的是，将滤砂用封隔机构1与双层控砂管柱机构2纵向安装在对应的油井孔洞内，利用包覆式引流机构3与第二滤砂用筛管24对第一滤砂用筛管22起到定位与固定的作用，部分砂石穿过第二滤砂用筛管24，停留在第一滤砂用筛管22外壁时，油液容纳腔室26内腔的油液向上运动，同时带动引流叶片42进行旋转，使得第一滤砂用筛管22同时进行旋转，在第一滤砂用筛管22旋转时，利用包覆式推料叶片23将砂石型物料推送出环状定位座29与限位型定位环210的贴合处，完成砂石自清理的过程；
44.另外引流叶片42在常态下，是利用油液向上运动的力，完成缓慢自运转的效果，当图像拍摄模块抓取到引流叶片42运转异常后，或者油液容纳腔室26内腔没有液体渗入时，发送信号文本至电驱动模块，使得电驱动模块推动引流叶片42进行电驱动运转，排出砂石；
45.在图像拍摄模块抓取图片的过程中，以固定秒速间隔，抓拍固定位置照片，并对引流叶片42叶片线条的偏移度形成抓取；
46.首先对图像中单独像素进行抓取，
[0047][0048]
其中，在对引流叶片42的随机两张图片对比中，所产生的相关联关系为：
[0049]
u(xi)＝o(x
i-1
)
[0050]
其中，u和0分别代表前后两张照片编号，ya、yb分别表示两个随机图片光场序列，并可以得到单像素强度值序列，xi与x
i-1
分别表示前后两张照片的序列号，p(xi)为引流叶片42的物体图像，
[0051]
根据前后两张图片的引流叶片42边缘线线条偏移，重建目标图像的线条像素偏移度梯度图，根据预设的偏移像素点数量，决定引流叶片42时候发生偏移，当偏移像素点大于预设值时，
[0052]
根据t
a-yb＝∑
xi
{o(xi)p (xi)-o(x
i-1
)p(xi)}，
[0053]
求得，∑
xi
o(xi){p (xi)-p(x
i+1
)}
[0054]
最终得到，
[0055]
其中，y
a-yb为目标图像的梯度图对应的单像素信号，从而完成引流叶片42的像素点梯度图重建。
[0056]
实施例2：滤砂用封隔机构1包括环状封隔器101，环状封隔器101的顶部开设有衔接型预置端口102，环状封隔器101的外部设有外置贴合面103，环形延伸滤砂管段21与第一滤砂用筛管22的衔接处呈一体式连接有弧形衔接环25，弧形衔接环25呈网孔状结构设置，弧形衔接环25的截面呈半圆状设置，第一滤砂用筛管22的内部开设有油液容纳腔室26，第一滤砂用筛管22与第二滤砂用筛管24之间设有砂石存储腔，包覆式推料叶片23的切面呈上下双半圆结构设置，包覆式推料叶片23切面的外侧边缘设有柱状护边，环状封隔器101的内壁设有限位型环形滑轨27，限位型环形滑轨27的内腔设有对应设置的环形滑块28，环形滑块28在限位型环形滑轨27的内腔转动连接，环形延伸滤砂管段21固定安装在环形滑块28的内壁，第一滤砂用筛管22的外壁设有环状定位座29，第二滤砂用筛管24的底部设有限位型定位环210，限位型定位环210贴合在环状定位座29的表面，限位型定位环210与环状定位座29的贴合面呈对应设置的关系；
[0057]
优选地，限位型定位环210与环状定位座29内均设有相互吸引的磁石块。
[0058]
中空状定位环41的顶部安装有支撑型顶座46，支撑型顶座46的顶部安装有弧形限位翻板47，弧形限位翻板47的截面呈半圆形设置，弧形限位翻板47由橡胶材料制成。
[0059]
实施例3：包覆式引流机构3包括上引流板31，上引流板31固定在第二滤砂用筛管24的外壁，上引流板31远离第二滤砂用筛管24的一端安装有半圆状衔接板32，上引流板31通过半圆状衔接板32连接有下引流板33，下引流板33贴合在第二滤砂用筛管24的表面，半圆状衔接板32的中部设有预制进液槽口34；
[0060]
下引流板33靠近第二滤砂用筛管24的一端连接有平行滑块35，第二滤砂用筛管24的外壁连接有半圆状定位贴片37，平行滑块35与半圆状定位贴片37内均设有相互吸引的磁石型结构；
[0061]
半圆状定位贴片37的顶部与底部边缘均安装有半圆状定位座36，半圆状定位座36由橡胶制成，上引流板31与下引流板33的外壁设有完整的环状的束缚型限位拉环38。
[0062]
其中在实施例1-3中，还涉及到一种油井压裂智能控砂装置的控制方法，s1：将滤砂用封隔机构1与双层控砂管柱机构2纵向安装在对应的油井孔洞内，利用包覆式引流机构3与第二滤砂用筛管24对第一滤砂用筛管22起到定位与固定的作用；
[0063]
s2：当油液从第二滤砂用筛管24渗透至油液容纳腔室26内腔时，较大的砂石会停留在第二滤砂用筛管24的外部，较小的砂石穿过第二滤砂用筛管24停留在第二滤砂用筛管24与第一滤砂用筛管22之间，形成砂石分层的状态，最终油液通过中空状定位环41的位置处，将其抽取；
[0064]
s3：在第二滤砂用筛管24外部的油液流速较大时，一部分油液会从预制进液槽口34内穿过，同时利用油液压力的作用，上引流板31与下引流板33之间的角度会变大，形成钝角的状态，下引流板33通过平行滑块35上下滑动，当油液的流速趋近于平稳后，上引流板31与下引流板33通过束缚型限位拉环38的作用使其角度恢复至锐角状态。在这个过程中，能够增加第二滤砂用筛管24渗透的可利用面积；
[0065]
s4：当部分砂石穿过第二滤砂用筛管24，停留在第一滤砂用筛管22外壁时，油液容纳腔室26内腔的油液向上运动，同时带动引流叶片42进行旋转，使得第一滤砂用筛管22同时进行旋转，在第一滤砂用筛管22旋转时，利用包覆式推料叶片23将砂石型物料推送出环状定位座29与限位型定位环210的贴合处，完成砂石自清理的过程。
[0066]
需要说明的是，其中，当油液从第二滤砂用筛管24渗透至油液容纳腔室26内腔时，较大的砂石会停留在第二滤砂用筛管24的外部，较小的砂石穿过第二滤砂用筛管24停留在第二滤砂用筛管24与第一滤砂用筛管22之间，形成砂石分层的状态，在第二滤砂用筛管24外部的油液流速较大时，一部分油液会从预制进液槽口34内穿过，同时利用油液压力的作用，上引流板31与下引流板33之间的角度会变大，形成钝角的状态，下引流板33通过平行滑块35上下滑动，当油液的流速趋近于平稳后，上引流板31与下引流板33通过束缚型限位拉环38的作用使其角度恢复至锐角状态。在这个过程中，能够增加第二滤砂用筛管24渗透的可利用面积；
[0067]
另外当部分砂石穿过第二滤砂用筛管24，停留在第一滤砂用筛管22外壁时，油液容纳腔室26内腔的油液向上运动，同时带动引流叶片42进行旋转，使得第一滤砂用筛管22同时进行旋转，在第一滤砂用筛管22旋转时，利用包覆式推料叶片23将砂石型物料推送出环状定位座29与限位型定位环210的贴合处，完成砂石自清理的过程；
[0068]
最终油液通过中空状定位环41的位置处，将其抽取。
[0069]
最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
[0070]
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
[0071]
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。