井下工具G型密封装置、智能开启装置及多级压裂智能控制系统

技术领域

本发明涉及石油井下施工领域，具体涉及井下工具G型密封装置、智能开启装置及多级压裂智能控制系统。

背景技术

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。

随着技术的发展，出现了新型的电控滑套，其中这种滑套主要功能部件是电子控制器和电动执行机构，其中，电动执行机构通过电控开启滑套。

上述的井下工具在开启滑套后还需要单独投放一个井下封堵工具以实现对井筒的密封。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于井下工具的泵送和密封井筒的G型密封装置，以提高滑套泵送、开启的井筒密封的效率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

井下工具G型密封装置，包括：由弹性材料制作而成的G型密封筒，所述G型密封筒的一端与井下工具的一端密封连接，并在远离所述井下工具的方向上形成碗状结构，所述G型密封筒的外侧壁与井筒内壁抵接。

本发明的工作原理及有益效果是：由于G型密封筒在远离所述井下工具的方向上形成碗状结构，在对井下工具泵送的过程中，泵送液位于碗状结构内部，能够很好地推动井下工具向前运动；G型密封筒的外侧壁与井筒内壁抵接,G型密封筒与井筒内壁缝隙较小，泵送力全部通过G型密封筒传递给井下工具，提高了泵送效率；当井下工具执行完滑套的开启后，井下工具不能够再往井下运动，这时泵送液持续给G型密封筒施加压力，由于G型密封筒是由弹性材料制作而成的，当G型密封筒受到很大压力产生塑性形变封堵住井下工具与井筒内壁的间隙，实现了G型密封装置对井筒的密封作用。在井下工具完成滑套开启后，不需要单独或额外投放封堵工具，大大提升了作业效率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括：支撑环，所述支撑环与所述井下工具固定连接，并沿所述井下工具的径向上向所述井筒内壁延伸；所述支撑环位于所述G型密封筒与所述井下工具之间，并与所述井筒内壁具有间距。

采用上述进一步方案的有益效果是：支撑环用于承托G型密封筒在受到压力后的变形体。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述支撑环具有凸檐，所述凸檐在靠近所述井筒内壁的方向上向所述G型密封筒延伸。

采用上述进一步方案的有益效果是：凸檐在靠近所述井筒内壁的方向上向所述G型密封筒延伸，确保凸檐的外径不会大于井下工具的外径，井下工具在下井过程中不会受到额外的反作用力。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述凸檐在所述井下工具的径向具有间隙，所述凸檐展开后与所述井下工具的轴向抵接。

采用上述进一步方案的有益效果是：凸檐的间隙确保G型密封筒受压之后与凸檐也随着展开，展开后凸檐与井下工具的轴向抵接，井下工具为凸檐提供支撑。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述凸檐展开后与所述井筒内壁的间距小于所述井下工具与所述井筒内壁的间距。

采用上述进一步方案的有益效果是：确保凸檐对G型密封筒受压密封后的支撑，提高了G型密封筒的承压能力；同时，由于凸檐与井筒内壁的间距较小，提高了密封的可靠性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述G型密封筒与所述井下工具之间设置有剪切环，所述剪切环的一侧嵌入所述井下工具内，所述剪切环的另一侧在所述井下工具径向上向所述G型密封筒延伸并与所述G型密封筒的一端抵接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置剪切环，使得在泵送井下工具的过程中，G型密封筒不会受到泵送压力而变形造成与井筒内壁密封，确保泵送的效果。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述剪切环的另一侧嵌入所述G型密封筒的一端。

采用上述进一步方案的有益效果是：剪切环除了在泵送过程中可以防止G型密封筒提前与井筒内壁密封的作用，在泵送前行时支撑G型密封筒防止不均匀前行导致漏液，同时在密封中G型密封筒受压撑开时作为骨架支撑G型密封筒。

本发明还提供智能开启装置，包括：

智能开启装置主体和上述的井下工具G型密封装置，所述智能开启装置主体具有开启装置后段和开启装置前段，所述G型密封筒的一端与开启装置后段密封连接。

本发明智能开启装置的有益效果：智能开启装置包括上述的井下工具G型密封装置，井下工具G型密封装置的G型密封筒在远离所述井下工具的方向上形成碗状结构，在对井下工具泵送的过程中，泵送液位于碗状结构内部，能够很好地推动井下工具向前运动；G型密封筒的外侧壁与井筒内壁抵接；G型密封筒与井筒内壁缝隙较小，泵送力全部通过G型密封筒传递给井下工具，提高了泵送效率；当井下工具执行完滑套的开启后，井下工具不能够再往井下运动，这时泵送液持续给G型密封筒施加压力，由于G型密封筒是由弹性材料制作而成的，当G型密封筒受到很大压力产生塑性形变封堵住井下工具与井筒内壁的间隙，实现了G型密封装置对井筒的密封作用。在井下工具完成滑套开启后，不需要单独或额外投放封堵工具，大大提升了作业效率。

本发明还提供一种多级压裂智能控制系统，包括：

多个相互连接的滑套组件，所述滑套组件包括外滑套和内滑套，所述外滑套周向上设有贯穿所述外滑套径向的孔眼；所述内滑套固定套设在所述外滑套的内壁，并密封所述孔眼；

和

上述的智能开启装置，所述智能开启装置的数量与所述滑套组件的数量一一对应，所述智能开启装置位于所述内滑套内用于开启所述孔眼。

本发明多级压裂智能控制系统的有益效果：多级压裂智能控制系统中的包括上述智能开启装置，在智能开启装置下井过程中，井下工具G型密封装置的G型密封筒在远离所述井下工具的方向上形成碗状结构，在对井下工具泵送的过程中，泵送液位于碗状结构内部，能够很好地推动井下工具向前运动；G型密封筒的外侧壁与井筒内壁抵接；G型密封筒与井筒内壁缝隙较小，泵送力全部通过G型密封筒传递给井下工具，提高了泵送效率；当井下工具执行完滑套的开启后，井下工具不能够再往井下运动，这时泵送液持续给G型密封筒施加压力，由于G型密封筒是由弹性材料制作而成的，当G型密封筒受到很大压力产生塑性形变封堵住井下工具与井筒内壁的间隙，实现了G型密封装置对井筒的密封作用。在井下工具完成滑套开启后，不需要单独或额外投放封堵工具，大大提升了作业效率。

附图说明

图1是本发明G型密封装置实施例一的结构示意图；

图2是本发明G型密封装置实施例二的结构示意图；

图3是实施例二中支撑环的整体结构图；

图4是实施例二中支撑环的局部结构图

图5是本发明G型密封装置实施例三的结构示意图；

图6是本发明智能开启装置实施例一结构示意图；

图7是本发明多级压裂智能控制系统实施例一结构示意图；

图8是本发明多级压裂智能控制系统实施例二结构示意图；

图9是本发明多级压裂智能控制系统实施例三结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、G型密封筒，2、支撑环，21、凸檐，22、间隙，3、剪切环，4、滑套组件，41、外滑套，42、内滑套，43、孔眼，5、智能开启装置主体，51、开启装置后段，52、开启装置前段。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明G型密封装置实施例一的结构示意图参见图1。

井下工具G型密封装置，包括：由弹性材料制作而成的G型密封筒1，G型密封筒1的一端与井下工具的一端密封连接，并在远离井下工具的方向上形成碗状结构，G型密封筒1的外侧壁与井筒内壁抵接。

本实施例的工作原理及有益效果是：由于G型密封筒1在远离井下工具的方向上形成碗状结构，在对井下工具泵送的过程中，泵送液位于碗状结构内部，能够很好地推动井下工具向前运动；G型密封筒1的外侧壁与井筒内壁抵接；G型密封筒与井筒内壁缝隙较小，泵送力全部通过G型密封筒1传递给井下工具，提高了泵送效率。如图5所示，当井下工具执行完滑套的开启后，井下工具不能够再往井下运动，这时泵送液持续给G型密封筒1施加压力，由于G型密封筒1是由弹性材料制作而成的，当G型密封筒受到很大压力产生塑性形变封堵住井下工具与井筒内壁的间隙，实现了G型密封装置对井筒的密封作用。在井下工具完成滑套开启后，不需要单独或额外投放封堵工具，大大提升了作业效率。

本发明G型密封装置实施例二的结构示意图参见图2至图4，在本实施例中，还包括支撑环2，支撑环2与井下工具固定连接，并沿井下工具的径向上向井筒内壁延伸；支撑环2位于G型密封筒1与井下工具之间，并与井筒内壁具有间距。其中，支撑环2具有凸檐21，凸檐21在靠近井筒内壁的方向上向G型密封筒1延伸。

在本实施例中，如图3和4所示，凸檐21在井下工具的径向具有间隙22，凸檐21展开后与井下工具的轴向上抵接。同时，展开后，凸檐21展开后与井筒内壁的间距小于井下工具与井筒内壁的间距。

支撑环用于承托G型密封筒1在受到压力后的变形体。凸檐21在靠近井筒内壁的方向上向G型密封筒1延伸，确保凸檐21的外径不会大于井下工具的外径，确保井下工具在下井过程中不会受到额外的反作用力。

在本实施例中，如图8凸檐21展开后与井筒内壁的间距小于井下工具与井筒内壁的间距。确保凸檐21对G型密封筒1受压密封后的支撑，提高了G型密封筒1的承压能力；同时，由于凸檐与井筒内壁的间距较小，提高了密封的可靠性。

本发明G型密封装置实施例三的结构示意图参见图5，本实施例与实施例二相比，其区别在于：G型密封筒1与井下工具之间设置有剪切环3，剪切环3的一侧嵌入井下工具内，剪切环3的另一侧在井下工具径向上向G型密封筒1延伸并与G型密封筒1的一端抵接。在本实施例中，剪切环3的另一侧嵌入G型密封筒1的一端。

在本实施例中，通过设置剪切环3，使得在泵送井下工具的过程中，G型密封筒1不会受到泵送压力而变形造成与井筒内壁密封，确保泵送的效果。进一步地，剪切环3除了在泵送过程中可以防止G型密封筒1提前与井筒内壁密封的作用，在泵送前行时支撑G型密封筒1防止不均匀前行导致漏液，同时，如图9所示，在密封中G型密封筒1受压撑开时作为骨架支撑G型密封筒1。

本发明智能开启装置实施例一结构示意图参见图6，一种智能开启装置，包括：智能开启装置主体5和上述的井下工具G型密封装置，智能开启装置主体5具有开启装置后段51和开启装置前段52，G型密封筒1的一端与开启装置后段51密封连接。

由于智能开启装置包括上述的井下工具G型密封装置，井下工具G型密封装置的G型密封筒1在远离井下工具的方向上形成碗状结构，在对井下工具泵送的过程中，泵送液位于碗状结构内部，能够很好地推动井下工具向前运动；G型密封筒1的外侧壁与井筒内壁抵接；G型密封筒与井筒内壁缝隙较小，泵送力全部通过G型密封筒1传递给井下工具，提高了泵送效率；当井下工具执行完滑套的开启后，井下工具不能够再往井下运动，这时泵送液持续给G型密封筒1施加压力，由于G型密封筒1是由弹性材料制作而成的，当G型密封筒受到很大压力产生塑性形变封堵住井下工具与井筒内壁的间隙，实现了G型密封装置对井筒的密封作用。在井下工具完成滑套开启后，不需要单独或额外投放封堵工具，大大提升了作业效率。

本发明多级压裂智能控制系统实施例一结构示意图参见图7，多级压裂智能控制系统，包括：

多个相互连接的滑套组件4，滑套组件包括外滑套41和内滑套42，外滑套41周向上设有贯穿外滑套41径向的孔眼43；内滑套42固定套设在外滑套41的内壁，并密封孔眼43。

以及上述的智能开启装置，智能开启装置的数量与滑套组件4的数量一一对应(本附图中只图示了一个智能开启装置和一个滑套组件)，智能开启装置位于内滑套42内用于开启孔眼43。其中，智能开启装置中的井下工具G型密封装置为实施例一中的井下工具G型密封装置。

多级压裂智能控制系统中的包括上述智能开启装置，在智能开启装置下井过程中，井下工具G型密封装置的G型密封筒1在远离井下工具的方向上形成碗状结构，在对井下工具泵送的过程中，泵送液位于碗状结构内部，能够很好地推动井下工具向前运动；G型密封筒1的外侧壁与井筒内壁抵接；G型密封筒与井筒内壁缝隙较小，泵送力全部通过G型密封筒1传递给井下工具，提高了泵送效率；当井下工具执行完滑套的开启后，井下工具不能够再往井下运动，这时泵送液持续给G型密封筒1施加压力，由于G型密封筒1是由弹性材料制作而成的，当G型密封筒受到很大压力产生塑性形变封堵住井下工具与井筒内壁的间隙，实现了G型密封装置对井筒的密封作用。在井下工具完成滑套开启后，不需要单独或额外投放封堵工具，大大提升了作业效率。

本发明多级压裂智能控制系统实施例二结构示意图参见图8，与图7相比，其区别在于，智能开启装置中的井下工具G型密封装置为实施例二中的井下工具G型密封装置。

本发明多级压裂智能控制系统实施例三结构示意图参见图9，与图7相比，其区别在于，智能开启装置中的井下工具G型密封装置为实施例三中的井下工具G型密封装置。

在本发明中，G型密封筒1为耐高温橡胶，以适应与井下高温高压的环境。在具体实施例中，G型密封筒1为耐高温可溶于井下的可溶橡胶，其中，可溶橡胶即是该橡胶在井下环境中溶解。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。