[发明专利]一种分段压裂及控水完井方法及管柱、井下滑套开关系统

权利要求书

1.一种用于打开和关闭实现分段压裂及控水完井方法的管柱中的开关滑套的井下滑套开关系统，所述分段压裂及控水完井方法包括：

（1）下入管柱：将管柱下入到预定位置，固井或憋压坐封封隔器；

（2）第一级压裂：套管内憋压，打开第一级开关滑套，进行压裂，压裂完毕后，憋压使得开关滑套在静压力下保持开启状态；

（3）下入井下滑套开关系统，关闭前一级滑套，打开后一级滑套，进行压裂；

（4）重复步骤（3）直到完成各级压裂；

（5）投产：下入井下滑套开关系统，打开各级开关滑套，进行投产；

（6）控水：当后期某个压裂段出水后，下入井下滑套开关系统将对应的开关滑套关闭，继续生产其余层段，从而实现分段完井功能；

所述管柱包括由套管连接的多组开关滑套和定位标志短节，每组中的所述开关滑套和定位标志短节均直接连接；

所述定位标志短节上开有标志槽；

其特征在于：所述井下滑套开关系统包括声波定位器和电控滑套开关工具，所述声波定位器和电控滑套开关工具直接相连，两者之间的距离等于定位标志短节上的标志槽和开关滑套之间的距离；

所述电控滑套开关工具包括依次连接的套管咬紧机构、滑套旋转机构和滑套咬紧机构；

所述套管咬紧机构和滑套咬紧机构呈镜像对称设置，均包括动力装置、丝杠螺母副和操作爪；所述丝杠螺母副带动所述操作爪张开或者缩回；

所述滑套旋转机构包括旋转电机和第三连接头，所述旋转电机通过第三连接头带动所述滑套咬紧机构中的操作爪旋转。

2.根据权利要求1所述的用于打开和关闭实现分段压裂及控水完井方法的管柱中的开关滑套的井下滑套开关系统，其特征在于：所述套管咬紧机构和滑套咬紧机构的动力装置均包括：电机、减速器、连接机构；

所述丝杠螺母副均包括：传动轴、传动螺母、第一连接头；在所述传动轴上开有螺纹形成丝杠；

电机与减速器连接，减速器的输出轴通过连接机构与传动轴的一端连接；所述第一连接头的内腔的中部为小孔径段，两端为大孔径段，小孔径段的内壁与传动轴的外壁接触，在两者之间设有O型密封圈；

在面向电机一侧的大孔径段内设置有滚动轴承，在另一侧的大孔径段内设有所述传动螺母，在该大孔径段的内壁上开有槽，在此处的传动轴的外壁上设有螺纹，当传动轴正、反向旋转时，传动螺母能够在槽内沿轴向进行往复移动；

所述操作爪包括驱动臂外套筒以及设置在其内腔中的支撑臂推力座、曲柄滑块机构、推力座固定套；

在所述驱动臂外套筒上开有轴向孔；

所述曲柄滑块机构包括第一驱动臂和第二驱动臂，所述第一驱动臂的一端通过销钉与所述支撑臂推力座的一端连接，另一端通过销钉与第二驱动臂的一端连接，第二驱动臂的另一端通过销钉与推力座固定套连接；

所述支撑臂推力座的另一端的端面与传动螺母的端面通过压缩弹簧连接，当传动螺母沿轴向移动时，带动所述支撑臂推力座沿轴向移动，推动第一传动臂和第二传动臂进行径向张开或者缩回；

所述连接机构包括联轴器、滑环轴、滑环、平键固定套；所述减速器的输出轴通过联轴器与滑环轴的一端连接，所述滑环轴的另一端通过所述平键固定套与传动轴的一端连接，所述滑环套在所述滑环轴上；

所述套管咬紧机构和滑套咬紧机构均包括丝堵、电机密封套和电机固定套；所述丝堵与所述电机密封套的一端连接，所述电机密封套的另一端与所述第一连接头的一端连接；

所述电机固定套安装在所述电机密封套的内腔中，所述动力装置安装在所述电机固定套内；

所述滑环采用过孔式滑环，所述传动轴开有中心孔和侧孔；

所述套管咬紧机构和滑套咬紧机构中的电机采用直流无刷电机，所述减速器采用行星齿轮减速器。

3.根据权利要求2所述的用于打开和关闭实现分段压裂及控水完井方法的管柱中的开关滑套的井下滑套开关系统，其特征在于：所述滑套旋转机构中的所述旋转电机与减速器连接，减速器的输出轴与联轴器的一端连接，联轴器的另一端与滑环轴的一端连接，滑环轴的另一端与第三连接头的一端连接，第三连接头的另一端的内壁与滑套咬紧机构中的推力座固定套连接，外壁与滑套咬紧机构中的驱动臂外套筒的一端连接；

所述滑套咬紧机构中的传动轴伸入到所述第三连接头的内腔中，在两者接触处设有O型密封圈；

所述旋转电机通过第三连接头带动滑套咬紧机构中的操作爪进行旋转。