本發(fā)明屬于壓裂滑套，具體涉及到一種全通徑無限級智能壓裂滑套及其分層壓裂方法。
背景技術(shù)：
1、隨著我國投入開發(fā)的中、高滲透性油氣田越來越少，低滲透油田越來越多，對于低滲透油田的有效開發(fā)顯得尤為重要。壓裂是油氣井增產(chǎn)、注水井增注的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，是特低、低滲透油層改造和中、高滲透油層解堵的有效手段之一。各油藏均面臨油水井層多、跨距大、物性差異大的問題，隨著地層壓力的下降，油田層間矛盾越來越制約油藏縱向?qū)娱g動(dòng)用平衡，油井高滲透層動(dòng)用程度大，出水多，低滲透層動(dòng)用程度低甚至未動(dòng)用。注水井高滲透層吸水指數(shù)高，強(qiáng)吸水，造成對應(yīng)油井高滲層水竄，低滲層不吸水欠注，注水不見效。為了提高采收率，最大限度挖掘各油層潛能，應(yīng)該對油層進(jìn)行壓裂改造。
2、現(xiàn)有分層壓裂工藝主要有填砂分層壓裂工藝、雙封隔器拖動(dòng)分層壓裂、電控液驅(qū)壓裂滑套和投球分層壓裂工藝等，但這些工藝都有其自身的局限性。
3、其中，作為應(yīng)用較為成熟的投球分層壓裂工藝中，采用投球的方式，雖可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)壓裂，但受級差限制，只能實(shí)現(xiàn)有限級壓裂，并且無法滿足大排量和后期可控開采的技術(shù)要求，且因每段壓裂滑套受到固定的壓力才會(huì)開啟閥芯進(jìn)行壓裂，使得在面對不同特質(zhì)的地層（如滲透率、孔隙度、巖石硬度等）時(shí)會(huì)導(dǎo)致壓裂不均，例如，對于某些高滲透性的層段，壓裂液可能更容易進(jìn)入，導(dǎo)致該層段的壓裂效果過于顯著，而其他低滲透性的層段則可能得不到充分的改造，造成壓裂效果在不同層段之間不均衡。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供?一種全通徑無限級智能壓裂滑套及其分層壓裂方法。
2、解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種全通徑無限級智能壓裂滑套，包括從上往下依次固定的上接頭、滑套外殼體、下接頭，所述滑套外殼體的側(cè)壁沿軸線等距開設(shè)有若干過液孔一，所述滑套外殼體的內(nèi)側(cè)壁開設(shè)有兩個(gè)密封槽一，所述滑套外殼體的內(nèi)側(cè)壁固定有滑套內(nèi)殼體；
3、所述滑套內(nèi)殼體的頂部設(shè)有與過液孔一開關(guān)配合的閥芯組件，所述滑套內(nèi)殼體的內(nèi)側(cè)壁固定連接有固定殼體，所述固定殼體的頂部滑動(dòng)連接有滑動(dòng)殼體，所述滑動(dòng)殼體的內(nèi)部設(shè)有可無限級通流的閥體組件，所述固定殼體和滑套內(nèi)殼體的內(nèi)部設(shè)有可調(diào)節(jié)控制閥芯組件和閥體組件運(yùn)行的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)基于監(jiān)測壓力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)閥芯組件和閥體組件的啟閉順序，實(shí)現(xiàn)多級壓裂。
4、進(jìn)一步的，所述滑套內(nèi)殼體的內(nèi)側(cè)壁頂部開設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)限位槽，所述轉(zhuǎn)動(dòng)限位槽的內(nèi)壁底端開設(shè)有電機(jī)收納槽、模塊收納槽，所述滑套內(nèi)殼體的內(nèi)部開設(shè)有電池腔體，所述電池腔體與電機(jī)收納槽、模塊收納槽之間均貫通開設(shè)有導(dǎo)線孔一，所述滑套內(nèi)殼體的內(nèi)側(cè)壁開設(shè)有與導(dǎo)線孔一相貫通的導(dǎo)線孔二。
5、通過上述技術(shù)方案，通過設(shè)置的模塊收納槽、電池腔體為控制系統(tǒng)的部件提供安裝空間，相貫通的導(dǎo)線孔一和導(dǎo)線孔二為疏通導(dǎo)線提供條件，轉(zhuǎn)動(dòng)限位槽和電機(jī)收納槽為安裝閥芯組件提供空間，緊湊布局減少空間占用。
6、進(jìn)一步的，所述閥芯組件包括滑套閥芯、o型密封圈、伺服電機(jī)一，所述滑套閥芯的外側(cè)壁與滑套外殼體的內(nèi)側(cè)壁密封貼合，所述滑套閥芯的側(cè)壁貫通開設(shè)有與過液孔一位置相對應(yīng)的過液孔二，所述滑套閥芯的外側(cè)壁開設(shè)有兩個(gè)密封槽二，所述過液孔二位于兩個(gè)密封槽二之間，所述密封槽二與密封槽一的位置相對應(yīng)，所述o型密封圈均套接在密封槽二內(nèi)側(cè)壁，所述滑套閥芯的底端固接齒環(huán)，所述伺服電機(jī)一固定安裝在電機(jī)收納槽內(nèi)，所述伺服電機(jī)一的輸出端固接有齒輪，所述齒輪與齒環(huán)相互嚙合，所述齒輪和齒環(huán)均位于轉(zhuǎn)動(dòng)限位槽內(nèi)。
7、通過上述技術(shù)方案，在滑套閉合狀態(tài)時(shí)，滑套閥芯的側(cè)壁對過液孔一進(jìn)行封堵，進(jìn)行壓裂時(shí)，伺服電機(jī)一驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒環(huán)的嚙合傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)滑套閥芯旋轉(zhuǎn)，直至過液孔二與過液孔一對齊，實(shí)現(xiàn)壓裂滑套內(nèi)、外空間的連通，此狀態(tài)下即可實(shí)施壓裂施工作業(yè)，采用旋轉(zhuǎn)式啟閉設(shè)計(jì)，配合o型密封圈確保滑套閥芯與外殼體間的高壓密封，實(shí)現(xiàn)壓裂后無殘留阻礙，避免出現(xiàn)卡砂現(xiàn)象，保證滑套運(yùn)行的流暢性。
8、進(jìn)一步的，所述固定殼體的上表面開設(shè)有限位活動(dòng)槽、收納腔，所述限位活動(dòng)槽與收納腔之間貫通設(shè)有供導(dǎo)線收納的通線腔，所述固定殼體的側(cè)壁開設(shè)有與收納腔相貫通的通線孔，所述通線孔與導(dǎo)線孔一、導(dǎo)線孔二相貫通，所述滑動(dòng)殼體的外側(cè)壁與滑套內(nèi)殼體的內(nèi)側(cè)壁密封貼合，所述滑動(dòng)殼體的底端貫通連接有空心桿，所述空心桿的側(cè)壁與限位活動(dòng)槽的內(nèi)側(cè)壁滑動(dòng)連接，所述限位活動(dòng)槽和收納腔的開口內(nèi)側(cè)壁均固接有密封套一。
9、通過上述技術(shù)方案，在限位活動(dòng)槽與空心桿滑動(dòng)連接，為滑動(dòng)殼體受壓滑動(dòng)提供條件，保障壓力監(jiān)測的精準(zhǔn)性，通線孔、導(dǎo)線孔一、導(dǎo)線孔二、通線腔、空心桿相互貫通，實(shí)現(xiàn)模塊化電路連接，便于控制系統(tǒng)集成和維修，密封套一對空心桿的滑動(dòng)連接處進(jìn)行密封，提高密封性避免液體進(jìn)入控制系統(tǒng)內(nèi)，對控制系統(tǒng)造成影響。
10、進(jìn)一步的，所述閥體組件包括密封外圈、閥板、轉(zhuǎn)動(dòng)架、伺服電機(jī)二，所述密封外圈固定安裝在滑動(dòng)殼體的內(nèi)側(cè)壁，所述轉(zhuǎn)動(dòng)架、伺服電機(jī)二均固定安裝在滑動(dòng)殼體的內(nèi)部底端，所述轉(zhuǎn)動(dòng)架的側(cè)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接有蝸桿，所述伺服電機(jī)二的輸出端與蝸桿的一端固定連接，所述閥板的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線處設(shè)有閥門軸，所述閥門軸的兩端均與滑動(dòng)殼體的內(nèi)側(cè)壁貫穿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述閥板的直徑與密封外圈的內(nèi)圈直徑相同，所述閥門軸的轉(zhuǎn)動(dòng)連接處側(cè)壁均套接有密封套二，所述閥門軸的一端固接有蝸輪，所述蝸輪與蝸桿相互嚙合。
11、通過上述技術(shù)方案，伺服電機(jī)二通過蝸輪和蝸桿傳動(dòng)，配合密封外圈實(shí)現(xiàn)閥板轉(zhuǎn)動(dòng)密封，防止壓裂液泄漏，蝸桿與蝸輪的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)兼顧快速響應(yīng)與扭矩輸出，確保閥板在5秒內(nèi)完成關(guān)閉，適應(yīng)井下復(fù)雜工況，且壓裂后可完全恢復(fù)全通徑狀態(tài)，支持任意級數(shù)壓裂而不依賴額外工具。
12、進(jìn)一步的，所述控制系統(tǒng)包括壓力傳感器、無線通信模塊、電路板、電池內(nèi)襯、電池組，所述壓力傳感器固定在收納腔的內(nèi)部，所述壓力傳感器的膜片表面與滑動(dòng)殼體的底端表面相接觸，所述無線通信模塊、電路板均固定安裝在模塊收納槽內(nèi)，所述電池組組裝位于電池內(nèi)襯內(nèi)，所述電池內(nèi)襯設(shè)置于電池腔體內(nèi)，所述壓力傳感器、無線通信模塊、電路板、電池組之間通過導(dǎo)線電性連接，所述無線通信模塊與地表遠(yuǎn)程監(jiān)控終端信號(hào)連接。
13、通過上述技術(shù)方案，電池組為控制系統(tǒng)運(yùn)行提供電力支持，壓力傳感器可動(dòng)態(tài)監(jiān)測地層壓力數(shù)據(jù)，通過無線通信模塊反饋至地表遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，工作人員可根據(jù)反饋數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)壓力泵的壓力，確保不同巖層的壓裂效果均衡，壓裂作業(yè)完成后，通過地表遠(yuǎn)程監(jiān)控終端傳達(dá)指令，電路板控制閥體組件打開，重新恢復(fù)滑套全通徑狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)無限極通徑，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力與無限級擴(kuò)展特性，推動(dòng)了水力壓裂從“固定層級”向“按需精準(zhǔn)壓裂”的革新，具有顯著的經(jīng)濟(jì)與技術(shù)效益。
14、進(jìn)一步的，所述密封外圈的下端設(shè)有延伸端，所述延伸端的外側(cè)壁與固定殼體的內(nèi)側(cè)壁密封貼合。
15、通過上述技術(shù)方案，密封外圈的延伸端與固定殼體的內(nèi)側(cè)壁相接觸，隔離出密封空間，對壓力傳感器進(jìn)行防水保護(hù)。
16、一種全通徑無限級智能壓裂滑套的分層壓裂方法，所述方法包括以下步驟；
17、步驟一、進(jìn)行層位地址設(shè)置，實(shí)現(xiàn)各壓裂滑套與目標(biāo)壓裂層段的一一對應(yīng)；
18、步驟二、組裝油管，通過上接頭與上部的油管連接，通過下接頭與下部的油管連接，從而完成多段壓裂滑套串聯(lián)的施工管柱；
19、步驟三、通過聲波測井和光學(xué)成像對井壁巖層的特性和結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行分析，結(jié)合密度測井?dāng)?shù)據(jù)，生成地層力學(xué)剖面，標(biāo)注壓裂靶點(diǎn)，結(jié)合聲波數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析對每段壓裂滑套內(nèi)壓力傳感器的壓力閾值進(jìn)行調(diào)試，與每段不同特性的巖層進(jìn)行對應(yīng)，使得不同斷層壓裂的效果更加均衡；
20、步驟四、將油管投入井內(nèi)，在對壓裂滑套進(jìn)行關(guān)閉時(shí)，通過地表的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端發(fā)射信號(hào)指令，無線通信模塊接收信號(hào)指令，電路板解析指令后，啟動(dòng)伺服電機(jī)二反向驅(qū)動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，通過蝸輪嚙合傳動(dòng)帶動(dòng)閥板轉(zhuǎn)動(dòng)，與密封外圈配合進(jìn)行密封，從而實(shí)現(xiàn)管柱內(nèi)通道的阻斷；
21、步驟五、通過井口泵車加壓，管柱內(nèi)的液體對閥板和滑動(dòng)殼體進(jìn)行沖壓，壓力傳感器對滑動(dòng)殼體受到的壓力進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，電路板啟動(dòng)伺服電機(jī)一反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪和齒環(huán)的嚙合傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)滑套閥芯旋轉(zhuǎn)，直至過液孔二與過液孔一對齊，形成通徑，實(shí)現(xiàn)壓裂滑套內(nèi)、外空間的連通，此狀態(tài)下即可實(shí)施壓裂施工作業(yè)；
22、步驟六、當(dāng)壓裂作業(yè)結(jié)束后，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端再次發(fā)射信號(hào)指令，電路板控制伺服電機(jī)一和伺服電機(jī)二正向轉(zhuǎn)動(dòng)，滑套閥芯對過液孔一進(jìn)行封堵，打開閥板，重新恢復(fù)滑套全通徑狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)無限極通徑；
23、通過上述方法，結(jié)合聲波測井巖層力學(xué)參數(shù)與光學(xué)成像井壁裂縫識(shí)別，精準(zhǔn)定位高潛力壓裂層段，降低試錯(cuò)成本，通過層位地址設(shè)置與壓力閾值差異化調(diào)試，每個(gè)滑套可獨(dú)立匹配目標(biāo)巖層特性，實(shí)現(xiàn)“一層一策”的精準(zhǔn)壓裂，壓力傳感器動(dòng)態(tài)反饋地層壓力數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)可實(shí)時(shí)調(diào)整閥芯組件和閥體組件的啟閉順序，確保不同巖層的壓裂效果均衡，地表遠(yuǎn)程監(jiān)控終端通過無線通信模塊發(fā)送指令，結(jié)合電路板解析實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)一、伺服電機(jī)二的精準(zhǔn)控制，形成“監(jiān)測-調(diào)整-執(zhí)行”的閉環(huán)系統(tǒng)，提升作業(yè)靈活性。
24、本發(fā)明的有益效果如下：
25、通過設(shè)置的閥芯組件、閥體組件，均采用旋轉(zhuǎn)式啟閉設(shè)計(jì)，降低卡砂風(fēng)險(xiǎn)，壓裂后可完全恢復(fù)全通徑狀態(tài)，支持任意級數(shù)壓裂而不依賴額外工具，全通徑設(shè)計(jì)允許串聯(lián)多段滑套，僅需增加控制系統(tǒng)算力，即可實(shí)現(xiàn)無限級壓裂，顯著降低完井成本；
26、（2）通過設(shè)置的控制系統(tǒng)，通過壓力傳感器動(dòng)態(tài)反饋地層壓力數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)可實(shí)時(shí)調(diào)整閥芯組件和閥體組件的啟閉順序，確保不同巖層的壓裂效果均衡，且配合地表遠(yuǎn)程監(jiān)控終端形成“監(jiān)測-調(diào)整-執(zhí)行”的閉環(huán)系統(tǒng)，出現(xiàn)異常情況可即時(shí)調(diào)整策略，避免井下工具失效或地層損傷。