CN106593352A - 电控滑套及压裂管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电控滑套及压裂管柱，所述电控滑套包括：滑套本体，其包括纵长延伸的滑套壳体、以及位于所述壳体内的滑芯；所述滑套壳体上开设有与外部相通的出液通孔；所述滑芯将所述出液通孔封堵，所述滑芯沿所述壳体的长度方向滑动以打开所述出液通孔；能设于所述滑套本体上方的传感装置，其形成有磁场；能穿过所述传感装置的电控棒，其具有感应机构、动作机构、以及控制机构；所述控制机构与所述感应机构、所述动作机构相连接；所述控制机构能在所述感应机构感应到所述磁场时，控制所述动作机构执行扩径动作；所述电控棒在所述动作机构未执行扩径动作时能穿过所述滑芯，所述电控棒在所述动作机构执行扩径动作后能带动所述滑芯移动。

Description

电控滑套及压裂管柱

技术领域

本发明涉及石油、天然气开采技术领域，尤其涉及一种电控滑套及压裂管柱。

背景技术

水平井能提高储层的钻遇率，同一口井可以连通若干个薄储层，是开发非常规油气资源的革命性技术手段。但有些油气藏所处的地层岩石渗透率很低，油气井必须进行水力压裂等增产措施处理后才能达到经济生产水平。随着钻井技术的发展，水平井的水平段长度不断增加，同一个水平井钻遇的储层数目不断增加，压裂施工所要处理的层段也越来越多，这对水力压裂工艺提出了更高的要求。

传统的水平井水力压裂方法大体可分为限流法压裂和分段压裂。限流法主要应用在埋藏浅、采用套管射孔完井以及各段破裂压力相近的储层。当水平井需要改造的段数较多，不能采用限流法压裂实现一次改造所有层段时，就需要采用分段压裂工艺，其中，水平井封隔器+滑套喷砂器(以下简称为滑套)分段压裂是一种适合低渗透油气井开发，在套管内不动管柱一次性完成多段定点改造的机械分段压裂工艺技术，井下工具少，工序简单，作业效率高，工艺管柱性能可靠；可以同时满足浅、中、深水平井分段压裂的要求；工艺管柱和封隔器不受卡距的限制，可同时满足短射孔、长射孔井段多裂缝的改造要求。近年来，业内知名的公司相继推出了基于此种技术的产品，如斯伦贝谢的Stage-FRAC水平井压裂技术，贝克休斯的水平井裸眼压裂***等。

在封隔器+滑套水平井分段压裂技术的井下工具中，滑套是核心的部件之一，滑套的开启方式将对井筒结构和地面设备的结构、压裂施工的时间和成本产生很大的影响。

压裂滑套开启方式有多种，常见的有投球开启，由井口投球，待其落到滑套位置后，向油管加压，液压推动压裂球开启滑套。投球的工序简单，开启可靠，但压裂管柱上的滑套通径沿着根端到趾端的方向逐渐减小，在大排量压裂施工时，趾端的滑套会对压裂液产生显著的节流作用，使得地面压裂设备工况恶化，所以分段压裂的级数将受到限制。

为了克服这一问题，出现了内部有挠性球座的滑套，此类滑套中的球座往往被做成分瓣式或者开口式的，分瓣球座的通径比压裂球的直径大，依靠流体力压缩挠性球座使之成为完整球座，并开启滑套。这种工具的缺点是结构较复杂，液压反馈管线暴露在井筒中，易受损伤。

随着技术的发展，出现了新型的电控滑套，这种滑套主要功能部件是电子控制器和电动执行机构，滑套的动作指令封装在体积很小的电子标签中，压裂过程中，从井口投送到井内。这种滑套自动化程度比传统的机械式滑套自动化程度高，操作灵活度大大上升，是未来水力压裂滑套发展的趋势。由于处于发展的初期，现有的电控滑套井下工具串的体积庞大，井下的电子元器件和电源等温度敏感长时间工作在高温环境中，可靠性不高，且电子标签捕获成功率有待遇进一步改善。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电控滑套及压裂管柱，以能够至少解决以上技术问题之一。

为达到上述目的，本发明采用如下方案：

一种电控滑套，包括：

滑套本体，其包括纵长延伸的滑套壳体、以及位于所述壳体内的滑芯；所述滑套壳体上开设有与外部相通的出液通孔；所述滑芯将所述出液通孔封堵，所述滑芯沿所述壳体的长度方向滑动以打开所述出液通孔；

能设于所述滑套本体上方的传感装置，其形成有磁场；

能穿过所述传感装置的电控棒，其具有感应机构、动作机构、以及控制机构；所述控制机构与所述感应机构、所述动作机构相连接；所述控制机构能在所述感应机构感应到所述磁场时，控制所述动作机构执行扩径动作；所述电控棒在所述动作机构未执行扩径动作时能穿过所述滑芯，所述电控棒在所述动作机构执行扩径动作后能带动所述滑芯移动。

作为一种优选的实施方式，所述电控棒包括尾座、电控仓以及球头；所述尾座、电控仓以及球头沿所述电控棒的长度方向依次连接；所述球头在下入井中时位于所述电控棒的最下方。

作为一种优选的实施方式，所述感应机构包括位于所述球头的传感磁极、以及霍尔传感器；所述传感磁极的数量为多个，且沿周向围绕所述霍尔传感器分布；所述霍尔传感器与所述控制机构相连接。

作为一种优选的实施方式，所述球头设有两个沿径向将其贯穿的放置通孔；两个所述放置通孔上下排布且互相垂直；所述传感磁极为两对，并分别设置于两个所述放置通孔内；所述霍尔传感器位于每对所述传感磁极之间。

作为一种优选的实施方式，所述传感磁极与所述放置通孔的内壁之间设有密封圈以及密封圈挡圈。

作为一种优选的实施方式，所述球头具有半球结构。

作为一种优选的实施方式，所述球头与所述电控仓为导磁材料制成。

作为一种优选的实施方式，所述电控仓内还设有电源；所述电源与所述控制机构相连接，所述控制机构能控制所述电源向所述动作机构供电，从而控制动作机构。

作为一种优选的实施方式，所述电控仓的上端与所述尾座的下端螺纹连接，所述电控仓的下端与所述球头的上端螺纹连接；所述球头的上端设有向下延伸的凹槽，所述凹槽与两个所述放置通孔相通；所述控制机构为设置于所述电控仓内的电机控制器。

作为一种优选的实施方式，所述动作机构包括电控组件、扳机组件、以及扩张组件；

所述电控组件与所述控制机构相连接，所述控制机构能控制所述电控组件由第一位置运动至第二位置；所述电控组件位于第一位置时，所述扳机组件使所述扩张组件收紧，以使所述电控棒的外径小于所述滑芯的内径；所述电控组件位于第二位置时，所述扳机组件使所述扩张组件沿径向扩张，以使所述电控棒的外径大于所述滑芯的内径。

作为一种优选的实施方式，所述尾座的侧壁上设有多个沿径向向内延伸的拨爪凹槽；

所述扩张组件包括设于所述拨爪凹槽内的拨爪、以及位于所述拨爪一端与所述拨爪凹槽底部之间的拨爪弹簧；所述拨爪的另一端通过销钉连接有尾翼板；所述尾翼板部分盖合在所述拨爪凹槽的开口上；

所述电控组件位于第一位置时，所述扳机组件使所述拨爪弹簧维持压缩状态；所述电控组件位于第二位置时，所述扳机组件释放所述拨爪弹簧，以使所述拨爪弹簧顶抵所述拨爪伸出所述拨爪凹槽，从而使所述电控棒扩径。

作为一种优选的实施方式，所述电控仓的上端设有放置凹槽以及位于所述放置凹槽下方的轴向通孔；所述电控组件位于所述扳机组件的下方；

所述电控组件包括开关磁极、开关磁铁、以及电机；所述电机位于所述轴向通孔内并与所述控制机构相连接，所述电机的输出轴的上端连接所述开关磁铁；所述开关磁极罩设于所述开关磁铁上；所述开关磁极上设置有隔磁部；所述开关磁铁能在所述电机的带动下由第一位置运动至第二位置；所述开关磁铁在所述第一位置时经所述开关磁极向所述扳机组件施加磁吸力；所述开关磁铁在所述第二位置时被所述隔磁部阻止向所述扳机组件施加磁吸力。

作为一种优选的实施方式，所述放置凹槽内还设有挡球以及挡球弹簧；所述开关磁铁的端部设有与所述挡球配合的球面；所述挡球在所述挡球弹簧的顶抵作用下与所述开关磁铁的球面相接合，以将所述开关磁铁定位在所述第一位置。

作为一种优选的实施方式，所述尾座设有中心孔；所述尾座的上端盖设于后盖；

所述扳机组件包括扳机、扳机板、扳机弹簧、以及拨销；所述扳机的下端与所述开关磁极依靠所述开关磁铁的磁吸力吸合，所述扳机的上端穿过所述中心孔与所述扳机板相连接；所述拨销安装在所述扳机板的下表面，并***所述拨爪或所述拨爪弹簧中，使所述拨爪弹簧维持在压缩状态。

作为一种优选的实施方式，所述滑套外壳内还设有位于所述滑芯下方的开口环座；所述开口环座在所述滑芯下移时收缩并与所述球头配合密封。

作为一种优选的实施方式，所述滑套外壳包括上滑套壳体以及下滑套壳体；所述出液通孔设置于所述上滑套壳体上；所述滑芯与所述上滑套壳体通过第一滑芯剪钉相连接；所述开口环的下方设有挡套，所示挡套通过第二滑芯剪钉与所述下滑套壳体相连接；所述下滑套壳体的内壁设有限位台阶以与所述挡套接触时对所述开口环座限位。

作为一种优选的实施方式，所述滑芯的外壁上设有沿其长度方向间隔预设距离的第一密封圈及第二密封圈；所述预设距离大于所述出液通孔沿所述滑套外壳长度方向的长度。

作为一种优选的实施方式，所述传感装置包括上传感壳体、以及下传感壳体；所述下传感壳体的上端伸入所述上传感壳体进行螺纹连接；所述上传感壳体的内壁设有放置台阶；所述放置台阶与所述下传感壳体的上端之间放置有磁铁组件；所述磁铁组件能够形成磁场。

作为一种优选的实施方式，所述磁铁组件包括弧形磁铁以及磁铁保持架；所述弧形磁铁的数量为多个，且沿周向均匀分布于所述磁铁保持架上。

一种采用如上任一实施方式所述的电控滑套的压裂管柱，所述压裂管柱包括：多个串联的压裂管段；

所述压裂管段为封隔器与所述电控滑套的传感装置、滑套本体顺序串接形成。

作为一种优选的实施方式，所述压裂管柱中的所有所述电控滑套的内径相等。

作为一种优选的实施方式，所述控制机构在传感机构感应到所述磁场时进行计数，并在所计数值达到预定值时控制所述动作机构执行扩径动作。

借由以上技术方案可以看出，本发明的电控滑套通过将控制机构设置于电控棒中，以及感应机构的感应传感装置的磁场，使得控制机构控制动作机构进行动作，从而带动滑套本体的滑芯移动进行开启，可见，本实施方式的控制机构等电子元器件均位于电控棒上，从而在需要开启滑套时下入电控棒即可，进而可以有效避免因电子元器件长期位于井下高温环境中所产生失效问题，提升了装置的稳定性。

另外，本实施方式的电控滑套的触发条件通过磁感应的方式进行触发，相对于现有技术的电子标签捕获技术，成功率高，可靠性可以进一步得到改善。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施方式提供的压裂管柱示意图；

图2是图1中的滑套本体结构示意图；

图3是电控棒到达图2中的滑套本体示意图；

图4是电控球棒的球头进入开口环座示意图；

图5是图2中的滑套本体的开启状态示意图；

图6是图1中的电控棒结构示意图；

图7是图6中的A-A剖面结构示意图；

图8是图6中的B-B剖面结构示意图；

图9是图1中的传感装置结构示意图；

图10是图9中的C-C剖面结构示意图；

图11是电控棒与传感装置相互作用图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图11，为本发明一种实施方式提供的一种电控滑套以及压裂管柱结构示意图。在本实施方式中，所述电控滑套包括：滑套本体4，其包括纵长延伸的滑套壳体、以及位于所述壳体内的滑芯7；所述滑套壳体上开设有与外部相通的出液通孔；所述滑芯7将所述出液通孔封堵，所述滑芯7沿所述壳体的长度方向滑动以打开所述出液通孔；能设于所述滑套本体4上方的传感装置3，其形成有磁场；能穿过所述传感装置3的电控棒1，其具有感应机构、动作机构、以及控制机构27；所述控制机构27与所述感应机构、所述动作机构相连接；所述控制机构27能在所述感应机构感应到所述磁场时，控制所述动作机构执行扩径动作；所述电控棒1在所述动作机构未执行扩径动作时能穿过所述滑芯7，所述电控棒1在所述动作机构执行扩径动作后能带动所述滑芯7移动。

借由以上技术方案可以看出，本实施方式的电控滑套通过将控制机构27设置于电控棒1中，以及感应机构的感应传感装置3的磁场，使得控制机构27控制动作机构进行动作，从而带动滑套本体4的滑芯7移动进行开启，可见，本实施方式的控制机构27等电子元器件均位于电控棒1上，从而在需要开启滑套时下入电控棒1即可，进而可以有效避免因电子元器件长期位于井下高温环境中所产生失效问题，提升了装置的稳定性。

另外，本实施方式的电控滑套的触发条件通过磁感应的方式进行触发，相对于现有技术的电子标签捕获技术，成功率高，可靠性可以进一步得到改善。

在本实施方式中，电控滑套分成结构上相互独立的3个功能子部件，根据其位置的不同，可将这3个功能子部件分为井下部分和井上部分，井下部分包括滑套本体4和传感装置3，井上部分为电控棒1。其中，电控棒1可以从井口投球器投入到井筒中，在垂直井段，电控棒可依靠重力向下运动，在水平井段，须以一定排量推动电控棒1向前运动。

具体的，在本实施方式中，所述电控棒1可以包括尾座23、电控仓26以及球头31；所述尾座23、电控仓26以及球头31沿所述电控棒1的长度方向依次连接；所述球头31在下入井中时位于所述电控棒1的最下方。其中，所述球头31具有半球结构。故从外观上，电控棒1的一端为半球形的圆柱棒。

所述感应机构可以包括位于所述球头31的传感磁极32、以及霍尔传感器(未示出)；所述传感磁极32的数量为多个，且沿周向围绕所述霍尔传感器分布；所述霍尔传感器与所述控制机构27相连接。

所述球头31设有两个沿径向将其贯穿的放置通孔(未标示)；两个所述放置通孔上下排布且互相垂直；所述传感磁极32为两对，并分别设置于两个所述放置通孔内；所述霍尔传感器位于每对所述传感磁极32之间。所述传感磁极32与所述放置通孔的内壁之间设有密封圈30以及密封圈挡圈29。

具体地如图6所示，两对传感磁极32插在球头31中，轴线或长度方向分别正交。球头31与传感磁极32的接触面分别用密封圈33和密封圈挡圈34密封，球头31与电控仓26之间的轴向接触面用密封圈30和密封圈挡圈29密封。每对传感磁极32之间留有间隙。两对传感磁极32组合成的环形空间中容纳有霍尔传感器未在图中表示。

所述球头31与所述电控仓26为导磁材料制成。所述电控仓26内还设有电源28；所述电源28与所述控制机构27相连接，所述控制机构27能控制所述电源28向所述动作机构供电，从而控制动作机构。

所述电控仓26的上端与所述尾座23的下端螺纹连接，所述电控仓26的下端与所述球头31的上端螺纹连接。具体的，电控仓26和尾座23之间的轴向接触面用密封圈25和密封圈挡圈24密封。

所述球头31的上端设有向下延伸的凹槽，所述凹槽与两个所述放置通孔相通。霍尔传感器与控制机构27的连接线穿过该凹槽，其中，霍尔传感器的连接线的两端可焊接于控制机构27所形成的电路板上。具体的，所述控制机构27为设置于所述电控仓内的电机控制器。具体的，控制机构27可以具有信号采集器、电子计数器和电机驱动器。

此时，电控棒1可以通过计数的方式寻找目的滑套本体，电控棒1每经过一个传感装置3，霍尔传感器就受到一次触发从而产生一个脉冲信号，电子计数器统计总的信号数目，当信号总数与预设的值相等时，即可判断电控棒到达了目标本体。到达目标滑套本体后，电控棒1中的动作机构迅速响应，从电控棒1中伸出一组拨爪18，在流体的推力作用下开启滑套，继续完成后续的压裂施工。待所有压裂施工都完成后，取出压裂管柱，更换生产管柱。

在本实施方式中，所述动作机构包括电控组件、扳机组件、以及扩张组件。所述电控组件与所述控制机构27相连接，所述控制机构27能控制所述电控组件由第一位置运动至第二位置；所述电控组件位于第一位置时，所述扳机组件使所述扩张组件收紧，以使所述电控棒的外径小于所述滑芯的内径；所述电控组件位于第二位置时，所述扳机组件使所述扩张组件沿径向扩张，以使所述电控棒1的外径大于所述滑芯7的内径。

具体的，所述尾座23的侧壁上设有多个沿径向向内延伸的拨爪凹槽(未标示)；所述扩张组件包括设于所述拨爪凹槽内的拨爪18、以及位于所述拨爪18一端与所述拨爪凹槽底部之间的拨爪弹簧17；所述拨爪18的另一端通过(尾翼)销钉16连接有尾翼板15；所述尾翼板15部分盖合在所述拨爪凹槽的开口上。其中，尾翼板15的功能是辅助电控棒1通过相邻两根油管接头上的空隙。

所述电控组件位于第一位置时，所述扳机组件使所述拨爪弹簧17维持压缩状态；所述电控组件位于第二位置时，所述扳机组件释放所述拨爪弹簧17，以使所述拨爪弹簧17顶抵所述拨爪18伸出所述拨爪凹槽，从而使所述电控棒1扩径。

所述电控仓16的上端设有放置凹槽(未标示)以及位于所述放置凹槽下方的轴向通孔(未标示)。所述电控组件位于所述扳机组件的下方。所述电控组件包括开关磁极19、开关磁铁40、以及电机35；所述电机35位于所述轴向通孔内并与所述控制机构27相连接，所述电机35的输出轴的上端连接所述开关磁铁40。

如图6、图8所示，电控仓26上端有轴向通孔，微型直流减速电机35电机的上端面与电控仓26的内端面接触，并通过螺钉轴向固定。电控仓可以安装有深沟球轴承36，微型直流减速电机35的输出轴穿过深沟球轴承36的内孔，轴上安装有开关磁铁40，磁铁的下端面与轴承之间用轴套37隔开。开关磁极19的内孔中开有轴承孔，安装有深沟球轴承，开关磁铁40的上端面与此轴承隔开，微型直流减速电机35输出轴末端悬在轴承孔。

所述开关磁极19罩设于所述开关磁铁40上；所述开关磁极19上设置有隔磁部22；所述开关磁铁40能在所述电机的带动下由第一位置运动至第二位置；所述开关磁铁40在所述第一位置时经所述开关磁极19向所述扳机组件施加磁吸力；所述开关磁铁40在所述第二位置时被所述隔磁部22阻止向所述扳机组件施加磁吸力。其中，尾座23与开关磁极19的轴向接触面用磁极密封圈20密封，同时用挡圈21增强密封圈的耐压能力。

在本实施方式中，开关磁极19是一个焊接件，左右两瓣是导磁率高的电工软铁，夹层用非导磁材料形成隔磁部22，通过面焊接的工艺焊接成一个整体。

所述放置凹槽内还设有挡球39以及挡球弹簧38；所述开关磁铁40的端部设有与所述挡球39配合的球面(未标示)。所述挡球39在所述挡球弹簧38的顶抵作用下与所述开关磁铁40的球面相接合，以将所述开关磁铁40定位在所述第一位置。

如图6、图7所示，所述尾座23设有中心孔(未标示)。所述尾座23的上端盖设于后盖14。所述扳机组件包括扳机41、扳机板44、扳机弹簧42、以及拨销43。所述扳机41的下端与所述开关磁极19依靠所述开关磁铁40的磁吸力吸合，所述扳机41的上端穿过所述中心孔与所述扳机板44相连接。所述拨销43安装在所述扳机板44的下表面，并***所述拨爪18或所述拨爪弹簧17中，使所述拨爪弹簧17维持在压缩状态。

具体的，扳机41也是电工软铁。在图6示位置时，开关磁铁40、开关磁极19的左右两瓣和扳机41构成闭合回路，通过扳机41的磁感应强度较大，扳机41受到较强的磁力。开关磁铁40转过90°后，开关磁铁40与开关磁极19的左右两瓣直接形成闭合磁路，通过扳机41的磁感应强度较低，磁极19对扳机41的磁力消失。

如图6所示，扳机41的下端与开关磁极19之间依靠磁力吸合，扳机41的上端穿过尾座23的中心孔与扳机板44用螺纹连接。扳机板44上安装有拨销43。扳机弹簧42的上端受到扳机板限位，下端受到沉孔孔底限位。

如图7所示，拨爪18处于尾座23的拨爪凹槽中，拨销43对拨爪18进行限位，拨爪弹簧17在拨爪18的拨爪凹槽孔中处于压缩状态。尾翼板15可以由尾翼销钉16固定在拨爪18上。后盖14用螺钉连接在尾座23上。电控仓26与井筒环境完全隔离，所有接触面都用密封圈进行了密封。

在电控棒1到达目的滑套本体4时，微型直流减速电机35通电转动，带动开关磁铁40转过一定的角度，开关磁极19对扳机41的磁力消失，扳机41和扳机板44在扳机弹簧42的推动下向上运动，拨销43从拨爪18的限位孔或拨爪弹簧17中抽出，拨爪18在拨爪弹簧17的弹力作用下从尾座23中弹出。从拨爪凹槽中弹出后，拨爪18即可与滑套本体4中的滑芯7相互作用。

所述滑套外壳内还设有位于所述滑芯7下方的开口环座9；所述开口环座9在所述滑芯7下移时收缩并与所述球头配合密封。所述滑芯7的外壁上设有沿其长度方向间隔预设距离的第一密封圈6及第二密封圈6；所述预设距离大于所述出液通孔沿所述滑套外壳长度方向的长度。

所述滑套外壳包括上滑套壳体5以及下滑套壳体13；所述出液通孔设置于所述上滑套壳体5上；所述滑芯7与所述上滑套壳体5通过第一滑芯剪钉8相连接。所述开口环座9的下方设有挡套10，所示挡套10通过第二滑芯剪钉12与所述下滑套壳体13相连接。所述下滑套壳体13的内壁设有限位台阶(未标示)以与所述挡套接触时对所述开口环座9限位。

具体的，如图2所示，滑套本体上滑套壳体5、下滑套壳体、13上下两端分别是外螺纹，均为油管圆螺纹。滑芯7与滑套外壳的中心孔同轴安装，与滑套外壳的接触面用密封圈6密封。滑芯7的下端内孔中有一内锥面，与开口环座9的外锥面接触。挡套10与下滑套壳体13同轴安装，其上端面与开口环座9的下端面接触。初始时，滑芯7和挡套10的轴向位置分别用第一滑芯剪钉8、第二滑芯剪钉12确定。

初始时，滑套本体4处于常闭状态，出液通孔(压裂液出口)被滑芯7密封，开口环座9是一个挠性件，下端有挡套10限位，上端在滑芯7的内锥面内，可在滑芯7的轴向挤压下，发生径向变形。滑套本体4的通径大于电控棒1的外径，于是，电控棒1可在压裂液的推动下穿过非目标滑套本体。

当电控仓26中的计数器达到设定值时，电控棒1的电机动作，通过从体内伸出拨爪并依靠流体的推力开启目标滑套本体4。如图3所示，电控棒1到达目标本体4中时，电控棒中的拨爪18已伸出。

在图4中，电控棒1推动滑芯7运动，打断第一滑芯剪钉8，滑芯7的内锥面压缩开口环座9，使其不断发生变形，直至开口环座9进入滑芯7内部的柱面内，此时，开口环座的开口部分完全闭合，形成一个完整的球座。电控棒1的球头入球座密封，阻断压裂液向下游流动的通道。

如图5所示，继续往压裂油管打压，管内压力迅速升高，直至第二滑芯剪钉12被打断，电控棒1带动滑芯7、开口环座9和挡套10运动，最终被滑套本体中的台肩限位台阶限位，滑套本体4上的出液通孔释放。于是，滑套本体4开启，同时电控棒1的球头和开口环座配合，封堵了已压裂层段。

在本实施方式中，所述传感装置3可以包括上传感壳体46、以及下传感壳体51。所述下传感壳体51的上端伸入所述上传感壳体46进行螺纹连接。所述上传感壳体46的内壁设有放置台阶(未标示)；所述放置台阶与所述下传感壳体51的上端之间放置有磁铁组件；所述磁铁组件能够形成磁场。具体的，所述磁铁组件可以包括弧形磁铁48以及磁铁保持架47；所述弧形磁铁48的数量为多个，且沿周向均匀分布于所述磁铁保持架47上。

如图9所示，上传感壳体46和下传感壳体51之间通过普通螺纹连接，柱形接触面用密封圈和挡圈49、50密封，上下壳体上的螺纹为油管圆螺纹，通过接箍与油管连接。

如图10所示，弧形磁铁48可以由磁铁保持架47周向固定在上壳体46中，下传感壳体51对磁铁轴线限位。弧形磁铁48沿径向磁化，球头31和电控仓26都是用导磁材料制成。两对传感磁极32呈90°分布，使组合成的环形空间中磁场增强。

如图11所示，当电控棒1通过传感装置3内孔时，环形空间中的磁场强度变化，霍尔传感器作用，信号被电控仓中的控制电路检测到，即可判定电控棒1通过了一个传感装置3。

如图1所示，本发明另一种实施方式中还提供一种采用如上任一实施方式所述的电控滑套的压裂管柱。在本实施方式中，所述压裂管柱包括：多个串联的压裂管段；所述压裂管段为封隔器2与所述电控滑套的传感装置3、滑套本体4顺序串接形成。其中，所述压裂管柱中的所有所述电控滑套的内径相等。

在本实施方式中，控制机构27可以在传感机构感应到所述磁场时进行计数，并在所计数值达到预定值时控制所述动作机构执行扩径动作。具体的，控制机构27可以具有信号采集器、电子计数器和电机驱动器。

此时，电控棒1可以通过计数的方式寻找目的滑套本体4，电控棒1每经过一个传感装置3，霍尔传感器就受到一次触发从而产生一个脉冲信号，电子计数器统计总的信号数目，当信号总数与预设的值相等时，即可判断电控棒到达了目标滑套本体。

到达目标滑套本体后，电控棒1中的电动机构迅速响应，从电控棒中伸出一组拨爪，在流体的推力作用下开启滑套本体4，继续完成后续的压裂施工。待所有压裂施工都完成后，取出压裂管柱，更换生产管柱。

本实施方式中的压裂管柱，通过投入电控棒1的方式打开滑套本体4，一趟管柱即可完成所有压裂点的改造，无需使用电缆和连续油管。压裂的级数不受限制，所有压裂滑套的尺寸均一致，通径一致，具有互换性，对于不同的压裂级数，仅需修改电控球棒中的电子计数器的参数即可达到开启对应滑套的目的。将电子控制器(控制机构27)置于电控棒1中，在送入过程中，利用压裂液的冷却作用，提高电子元器件在井下环境中的生存概率。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (22)

1.一种电控滑套，其特征在于，包括：

滑套本体，其包括纵长延伸的滑套壳体、以及位于所述壳体内的滑芯；所述滑套壳体上开设有与外部相通的出液通孔；所述滑芯将所述出液通孔封堵，所述滑芯沿所述壳体的长度方向滑动以打开所述出液通孔；

能设于所述滑套本体上方的传感装置，其形成有磁场；

能穿过所述传感装置的电控棒，其具有感应机构、动作机构、以及控制机构；所述控制机构与所述感应机构、所述动作机构相连接；所述控制机构能在所述感应机构感应到所述磁场时，控制所述动作机构执行扩径动作；所述电控棒在所述动作机构未执行扩径动作时能穿过所述滑芯，所述电控棒在所述动作机构执行扩径动作后能带动所述滑芯移动。

2.如权利要求1所述的电控滑套，其特征在于：所述电控棒包括尾座、电控仓以及球头；所述尾座、电控仓以及球头沿所述电控棒的长度方向依次连接；所述球头在下入井中时位于所述电控棒的最下方。

3.如权利要求2所述的电控滑套，其特征在于：所述感应机构包括位于所述球头的传感磁极、以及霍尔传感器；所述传感磁极的数量为多个，且沿周向围绕所述霍尔传感器分布；所述霍尔传感器与所述控制机构相连接。

4.如权利要求3所述的电控滑套，其特征在于：所述球头设有两个沿径向将其贯穿的放置通孔；两个所述放置通孔上下排布且互相垂直；所述传感磁极为两对，并分别设置于两个所述放置通孔内；所述霍尔传感器位于每对所述传感磁极之间。

5.如权利要求4所述的电控滑套，其特征在于：所述传感磁极与所述放置通孔的内壁之间设有密封圈以及密封圈挡圈。

6.如权利要求2-4任一所述的电控滑套，其特征在于：所述球头具有半球结构。

7.如权利要求6所述的电控滑套，其特征在于：所述球头与所述电控仓为导磁材料制成。

8.如权利要求4所述的电控滑套，其特征在于：所述电控仓内还设有电源；所述电源与所述控制机构相连接，所述控制机构能控制所述电源向所述动作机构供电，从而控制动作机构。

9.如权利要求8所述的电控滑套，其特征在于：所述电控仓的上端与所述尾座的下端螺纹连接，所述电控仓的下端与所述球头的上端螺纹连接；所述球头的上端设有向下延伸的凹槽，所述凹槽与两个所述放置通孔相通；所述控制机构为设置于所述电控仓内的电机控制器。

10.如权利要求3所述的电控滑套，其特征在于：

所述动作机构包括电控组件、扳机组件、以及扩张组件；

所述电控组件与所述控制机构相连接，所述控制机构能控制所述电控组件由第一位置运动至第二位置；所述电控组件位于第一位置时，所述扳机组件使所述扩张组件收紧，以使所述电控棒的外径小于所述滑芯的内径；所述电控组件位于第二位置时，所述扳机组件使所述扩张组件沿径向扩张，以使所述电控棒的外径大于所述滑芯的内径。

11.如权利要求10所述的电控滑套，其特征在于：

所述尾座的侧壁上设有多个沿径向向内延伸的拨爪凹槽；

所述扩张组件包括设于所述拨爪凹槽内的拨爪、以及位于所述拨爪一端与所述拨爪凹槽底部之间的拨爪弹簧；所述拨爪的另一端通过销钉连接有尾翼板；所述尾翼板部分盖合在所述拨爪凹槽的开口上；

所述电控组件位于第一位置时，所述扳机组件使所述拨爪弹簧维持压缩状态；所述电控组件位于第二位置时，所述扳机组件释放所述拨爪弹簧，以使所述拨爪弹簧顶抵所述拨爪伸出所述拨爪凹槽，从而使所述电控棒扩径。

12.如权利要求11所述的电控滑套，其特征在于：

所述电控仓的上端设有放置凹槽以及位于所述放置凹槽下方的轴向通孔；所述电控组件位于所述扳机组件的下方；

所述电控组件包括开关磁极、开关磁铁、以及电机；所述电机位于所述轴向通孔内并与所述控制机构相连接，所述电机的输出轴的上端连接所述开关磁铁；所述开关磁极罩设于所述开关磁铁上；所述开关磁极上设置有隔磁部；所述开关磁铁能在所述电机的带动下由第一位置运动至第二位置；所述开关磁铁在所述第一位置时经所述开关磁极向所述扳机组件施加磁吸力；所述开关磁铁在所述第二位置时被所述隔磁部阻止向所述扳机组件施加磁吸力。

13.如权利要求12所述的电控滑套，其特征在于：所述放置凹槽内还设有挡球以及挡球弹簧；所述开关磁铁的端部设有与所述挡球配合的球面；所述挡球在所述挡球弹簧的顶抵作用下与所述开关磁铁的球面相接合，以将所述开关磁铁定位在所述第一位置。

14.如权利要求12所述的电控滑套，其特征在于：

所述尾座设有中心孔；所述尾座的上端盖设于后盖；

所述扳机组件包括扳机、扳机板、扳机弹簧、以及拨销；所述扳机的下端与所述开关磁极依靠所述开关磁铁的磁吸力吸合，所述扳机的上端穿过所述中心孔与所述扳机板相连接；所述拨销安装在所述扳机板的下表面，并***所述拨爪或所述拨爪弹簧中，使所述拨爪弹簧维持在压缩状态。

15.如权利要求7-14任一所述的电控滑套，其特征在于：所述滑套外壳内还设有位于所述滑芯下方的开口环座；所述开口环座在所述滑芯下移时收缩并与所述球头配合密封。

16.如权利要求15所述的电控滑套，其特征在于：所述滑套外壳包括上滑套壳体以及下滑套壳体；所述出液通孔设置于所述上滑套壳体上；所述滑芯与所述上滑套壳体通过第一滑芯剪钉相连接；所述开口环的下方设有挡套，所示挡套通过第二滑芯剪钉与所述下滑套壳体相连接；所述下滑套壳体的内壁设有限位台阶以与所述挡套接触时对所述开口环座限位。

17.如权利要求1所述的电控滑套，其特征在于：所述滑芯的外壁上设有沿其长度方向间隔预设距离的第一密封圈及第二密封圈；所述预设距离大于所述出液通孔沿所述滑套外壳长度方向的长度。

18.如权利要求1所述的电控滑套，其特征在于：所述传感装置包括上传感壳体、以及下传感壳体；所述下传感壳体的上端伸入所述上传感壳体进行螺纹连接；所述上传感壳体的内壁设有放置台阶；所述放置台阶与所述下传感壳体的上端之间放置有磁铁组件；所述磁铁组件能够形成磁场。

19.如权利要求18所述的电控滑套，其特征在于：所述磁铁组件包括弧形磁铁以及磁铁保持架；所述弧形磁铁的数量为多个，且沿周向均匀分布于所述磁铁保持架上。

20.一种采用如权利要求1至19任一所述的电控滑套的压裂管柱，其特征在于，所述压裂管柱包括：多个串联的压裂管段；

所述压裂管段为封隔器与所述电控滑套的传感装置、滑套本体顺序串接形成。

21.如权利要求20所述的压裂管柱，其特征在于：所述压裂管柱中的所有所述电控滑套的内径相等。

22.如权利要求20或21所述的压裂管柱，其特征在于：所述控制机构在传感机构感应到所述磁场时进行计数，并在所计数值达到预定值时控制所述动作机构执行扩径动作。