一种基于预编码唯一性识别压电式开关控制趾端滑套的制作方法

本发明涉及套管压裂滑套，尤其涉及一种基于预编码唯一性识别压电式开关控制趾端滑套。

背景技术：

1、随着工程需求的不断提高，对趾端滑套的性能和可靠性提出了更高的要求，在机械传动系统中，趾端滑套用于控制运动和传递力量。它能够实现高精度的位置控制和动力传递，广泛应用于数控机床、工业机器人、自动化设备以及汽车等领域。

2、公开号为cn112746834a的专利文献公开了一种预置套管分段阀式分段压裂方法及其专用工具，该方法包括如下步骤：把预置了趾端滑套和多个套管分段阀的套管送入井筒内；预置趾端滑套和多个套管分段阀把套管分成连续的第一段-第n段；开启趾端滑套，然后对第一段进行压裂施工；第二段-第n段通过入井工具串组件实现封隔和射孔，然后取出入井工具串组件压裂施工；第一段-第n段压裂施工完成后，送入连续油管把各段的套管分段阀上的阀板钻磨掉，方便进行后续油气生产。

3、现有技术中的预置套管分段阀式分段压裂方法及其专用工具存在以下问题：现有技术的趾端滑套用于桥塞多段压裂技术会增加作业成本及风险的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于预编码唯一性识别压电式开关控制趾端滑套，用以克服现有技术中的趾端滑套用于桥塞多段压裂技术会增加作业成本及风险的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供的基于预编码唯一性识别压电式开关控制趾端滑套，包括：

3、滑套外筒，其上设置有第一压裂通孔，用于保护内部组件；

4、滑套内筒，设置在所述滑套外筒内侧，与所述滑套外筒形成空腔，其上设置有第二压裂通孔和传压孔，用于通过与所述滑套外筒配合使用进行导向；

5、滑套中筒，设置在所述滑套外筒和所述滑套内筒形成的空腔内，其上设置有第三压裂通孔，用于放置压力识别控制模块；

6、所述压力识别控制模块，设置在所述滑套中筒内部，用于采集压力总信号，所述压力总信号由外接压力采集单元采集所得，所述压力总信号包括唯一的压力识别码信息，压力识别码信息用以表征压力车提供的脉冲压力波信息，以及，用于通过处理所述压力总信号，将压力信号借由所述传压孔分别传递至所述滑套外筒、滑套内筒和所述滑套中筒，进而控制所述第一压裂通孔、所述第二压裂通孔和所述第三压裂通孔打开。

7、所述压力识别控制模块包括：

8、压力传感器，设置在所述滑套中筒内侧，用于采集所述压力总信号，所述压力总信号包括第一压力信号、第二压力信号、第三压力信号以及第四压力信号；

9、信号处理器，与所述压力传感器连接，用于提取所述压力总信号中的谐波信号，所述谐波信号包括第一谐波分信号、第二谐波分信号、第三谐波分信号以及第四谐波分信号；

10、滤波器，分别与所述压力传感器和所述信号处理器连接，用于对所述压力总信号和谐波信号进行滤波，以得到滤波信号；

11、中央控制组件，与所述滤波器连接，用于根据其下井前预设的所述唯一性的压力识别码识别解码所述滤波信号，以形成控制指令；

12、压力组件，与所述中央控制组件连接，用于根据所述控制指令产生所述唯一性的压力识别码对应的压力；

13、压控开关组件，与所述压力组件连接，用于根据所述唯一性的压力识别码对应的压力触发启动，以产生协同工作指令；

14、电池组件，与所述压控开关组件连接，用于根据所述协同工作指令启动，以及，用于提供电源给电机组件和液压泵组件；

15、所述电机组件，分别与所述压控开关组件和所述电池组件连接，用于根据所述协同工作指令启动，以及，用于驱动所述液压泵组件；

16、所述液压泵组件，分别与所述压控开关组件、所述电池组件和所述电机组件连接，用于根据所述协同工作指令启动，以及，用于通过增压泵增加压力打开所述第一压裂通孔、第二压裂通孔和第三压裂通孔。

17、进一步地，所述信号处理器包括：

18、转换单元，用于通过将所述压力总信号分解为不同频率的谐波成分将时域的压力信号转换为频域的频谱；

19、频谱分析单元，与所述转换单元连接，用于对傅里叶变换得到的频谱进行分析，以找到峰值的频率成分的频率和幅值；

20、谐波信号提取单元，与所述频谱分析单元连接，用于根据所述峰值的频率成分的频率和幅值提取出谐波信号；

21、谐波信号输出单元，用于输出所述谐波信号。

22、进一步地，所述滤波器包括：

23、低通滤波单元，用于通过对比所述压力总信号和谐波信号中的频率和预设的低频截止频率以判断所述压力总信号和谐波信号中是否存在高频噪音，并去除所述高频噪音，以形成第一压力信号和第一谐波分信号，

24、若所述压力总信号和谐波信号中的频率大于所述低频截止频率，则所述低通滤波单元判断所述压力总信号和谐波信号中存在高频噪音；

25、高通滤波器单元，用于通过对比所述第一压力信号和第一谐波分信号中的频率和预设的高频截止频率以判断所述压力总信号和谐波信号中是否存在低频噪音，并去除所述低频噪音，以形成第二压力信号和第二谐波分信号，

26、若所述压力总信号和谐波信号中的频率小于所述高频截止频率，则所述低通滤波单元判断所述压力总信号和谐波信号中存在低频噪音；

27、带通滤波器单元，用于提取所述第二压力信号和第二谐波分信号中在其预设的带通频率范围的信号，以形成第三压力信号和第三谐波分信号；

28、带阻滤波单元，用于提取所述第三压力信号和第三谐波分信号中在其预设的带阻频率范围的信号以形成第四压力信号和第四谐波分信号；

29、滤波计算单元，用于计算所述第四压力信号和所述第四谐波分信号的差值，以形成所述滤波信号。

30、进一步地，所述中央控制组件包括：

31、压力识别单元，用于识别所述滤波信号中的压力识别码，以及，用于将其与预设的唯一性压力识别码进行比对；

32、若所述压力识别码与所述预设的唯一性压力识别码一致，则所述压力识别单元判定所述滤波信号满足预设的解码规则；

33、解码单元，与所述压力识别单元连接，用于根据所述预设的解码规则将所述滤波信号转换为压力解码数据；

34、控制指令生成单元，用于根据所述压力解码数据生成相应的控制指令；

35、控制指令输出单元，用于输出所述控制指令。

36、进一步地，所述解码单元包括：

37、解码逻辑子单元，用于接收所述预设的唯一性压力识别码，并根据预设的解码规则通过微处理器将所述唯一性压力识别码转换为解码数据的数字形式；

38、解码表子单元，用于存储预设的解码规则和对应的解码数据，以及，用于在解码过程中查找并匹配所述唯一性压力识别码，以确定解码数据的类型和值；

39、数据处理子单元，用于通过采用滑动窗口去除解码数据中的噪声部分，以形成压力解码数据。

40、进一步地，所述压力组件包括：

41、控制电路单元，用于根据预设的指令解析算法，将所述控制指令拆分为指令类型和指令参数，并根据预设的各指令类型所代表的操作确定所述指令类型，以及，用于根据指令参数通过单位转换计算出对应的操作参数，并将所述操作参数转换为电流信号；

42、压力调节单元，用于根据所述电流信号调节压力控制阀的开度输出压力。

43、进一步地，所述压控开关组件包括：

44、压力传感器单元，用于监测所述开度输出压力的值，以形成触发压力信号；

45、压力值提取单元，与所述压力传感器单元连接，用于提取所述触发压力信号的触发压力值，以及，用于根据预设的唯一性压力触发值判断所述触发压力值是否达到触发压力的要求；

46、若所述触发压力值等于所述唯一性压力触发值，则所述压力值提取单元判断所述触发压力信号达到触发压力的要求；

47、触发启动单元，与所述压力值提取单元连接，用于根据所述压力值提取单元的判断结果，通过开关操作触发开关电路，以形成协同工作指令。

48、进一步地，所述电机组件包括：

49、驱动电路单元，用于接收所述协同工作指令，并根据所述协同工作指令产生电机控制信号；

50、电机单元，与所述驱动电路单元连接，用于根据所述电机控制信号启动并产生机械力。

51、进一步地，所述液压泵组件包括：

52、液压泵，用于将其内部的液体压力转换为机械能；

53、泵控制单元，与所述液压泵连接，用于接收所述协同工作指令，并根据所述协同工作指令通过开关、逻辑控制电路和电磁阀等元件控制液压泵的启动和停止；

54、升压单元，与所述泵控制单元连接，用于通过增压泵增加压力打开所述第一压裂通孔、第二压裂通孔和第三压裂通孔。

55、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，

56、通过滑套外筒、滑套内筒和滑套中筒的设置，配合第一压裂通孔、第二压裂通孔和第三压裂通孔以及传压孔的功能，实现了保护内部组件、导向和配合滑套运动、采集压力信号并控制压裂通孔打开的目的。压力识别控制模块通过采集唯一性压力识别码和处理信号，实现对压裂通孔的精确控制，从而提高了压力调控的准确性和可靠性，有助于优化压裂采油操作，提高采油效率。这种设计的依据在于通过预编码唯一性识别压电式开关技术，确保了压力识别和控制的精准性。

57、进一步地，压力传感器采集压力信号，信号处理器提取谐波信号，滤波器进行信号滤波，中央控制组件识别解码滤波信号产生控制指令，压力组件根据指令产生对应压力，压控开关组件触发启动并产生协同工作指令，电池组件提供电源给电机组件和液压泵组件，电机组件驱动液压泵组件工作，液压泵组件通过升压打开压裂通孔。此设计能够实现高效、精确的压力控制和协同工作，提供稳定的动力转换和操作控制功能。

58、进一步地，转换单元将压力信号从时域转换为频域，频谱分析单元对傅里叶变换得到的频谱进行分析，提取出峰值的频率和幅值，谐波信号提取单元根据峰值频率和幅值提取谐波信号，最后谐波信号输出单元输出谐波信号。这种信号处理器的设计有助于从压力信号中提取谐波成分，实现对压力波形的精确分析和提取。

59、进一步地，低通滤波单元去除压力信号和谐波信号中的高频噪音，形成第一压力信号和第一谐波分信号；高通滤波器单元去除第一压力信号和第一谐波分信号中的低频噪音，形成第二压力信号和第二谐波分信号；带通滤波器单元提取第二压力信号和第二谐波分信号中特定频率范围的成分，形成第三压力信号和第三谐波分信号；带阻滤波单元去除第三压力信号和第三谐波分信号中特定频率噪音，形成第四压力信号和第四谐波分信号；滤波计算单元计算第四压力信号和第四谐波分信号的差值，获得滤波信号。这种滤波器的设计有效地去除了噪音和干扰，提取出需要的信号成分，使得信号处理更加准确和可靠。它有助于提高系统的稳定性和准确性。

60、进一步地，压力识别单元识别滤波信号中的压力识别码，并与预设的唯一性压力识别码进行比对；若压力识别码与预设的唯一性压力识别码一致，则压力识别单元判定滤波信号满足预设的解码规则；解码单元根据预设的解码规则将滤波信号转换为压力解码数据；控制指令生成单元根据压力解码数据生成相应的控制指令；控制指令输出单元输出控制指令。这种中央控制组件的设计实现了对滤波信号的解码与转换，进而生成相应的控制指令。它能够根据压力信号准确识别并生成需要的控制指令，使得系统的控制功能更加精确和可靠。

61、进一步地，解码逻辑子单元接收预设的唯一性压力识别码，并根据预设的解码规则通过微处理器将唯一性压力识别码转换为解码数据的数字形式；解码表子单元存储预设的解码规则和对应的解码数据，并在解码过程中查找并匹配唯一性压力识别码，确定解码数据的类型和值；数据处理子单元通过数据过滤对解码数据进行进一步的处理和修正，形成压力解码数据。这种解码单元的设计能够准确地将唯一性压力识别码转换为相应的压力解码数据，为后续的控制指令生成和传递提供准确的数据基础，提高系统的控制准确性和稳定性。

62、进一步地，控制电路单元通过控制电路对控制指令进行处理和解析，形成电流信号；压力调节单元根据电流信号调节压力控制阀的开度，从而输出所需的压力。这种压力组件的设计能够根据中央控制组件生成的控制指令进行相应的处理和调节，实现精确的压力控制功能。它能够根据控制需求调节阀门的开度，从而实现准确的压力输出。这对于系统的稳定性和精确性具有重要意义，能够保证系统的正常运行和满足不同应用需求。

63、进一步地，压力传感器单元监测压力数值，形成触发压力信号；压力值提取单元提取触发压力信号的触发压力值，并根据预设的唯一性压力触发值判断触发压力值是否满足触发压力的要求；若触发压力值等于唯一性压力触发值，则压力值提取单元判断触发压力信号满足触发压力的要求；触发启动单元根据压力值提取单元的判断结果，通过开关操作触发开关电路，形成协同工作指令。这种压控开关组件的设计能够根据实时的压力监测情况，判断是否满足触发压力要求，并触发相应的开关操作，实现协同工作指令的生成和执行。它能够保证系统在达到指定压力时自动触发相应的操作，提高工作效率和安全性。

64、进一步地，驱动电路单元接收协同工作指令，并根据指令产生相应的电机控制信号；电机单元根据电机控制信号启动电机，并产生机械力。这种电机组件的设计能够根据协同工作指令驱动电机的启停和力的产生，实现精确的电机控制和机械力输出。它能够根据需求提供所需的机械动力，满足系统的运行和工作要求。这对于实现各种应用场景下的精确控制和动力输出具有重要意义，提高了系统的可靠性和效率。

65、进一步地，液压泵将液体的液压能转换为机械能，提供所需的力和压力；泵控制单元根据协同工作指令控制液压泵的启动和停止，通过开关、逻辑控制电路和电磁阀等元件实现泵的控制；升压单元通过增压泵增加压力打开相应的压裂通孔。这种液压泵组件的设计能够根据协同工作指令控制液压泵的运行，通过增压泵提供所需的压力，并打开相应的压裂通孔。它能够满足系统对动力和压力的要求，提供稳定的动力和压力支持。这对于液压系统的正常运行和工作效果具有重要意义，保证了系统的安全性和可靠性。