多级压裂智能控制系统.pdf

本发明公开了一种多级压裂智能控制系统，信息写入外线圈安装在主体的外壁上，用于向智能滑套RFID标签内写入当前智能套管滑套的深度信息，内线圈安装在主体的内壁上；智能压裂及定位管串和位于地面上的连续油管车、RFID标签投放装置串联安装在连续油管上，连续油管车用于控制连续油管的下放，RFID标签投放装置用于向连续油管内投放携带预设信息的信息下传RFID标签；RFID标签读取器用于读取管串内和管串外对应位置上的RFID标签，控制及定位电路连接至RFID标签读取器和泥浆脉冲发生器，用于在RFID标签读取器读取到智能滑套RFID标签中的深度信息时控制泥浆脉冲发生器将该深度信息上传至泥浆脉冲信号接收器。本发明中的多级压裂系统简单可靠。

1.  一种多级压裂智能控制系统，其特征在于，包括智能压裂及定位管串(6)、泥浆脉冲信号接收器(1)、RFID标签投放装置(3)、多节智能套管滑套(7)、连续油管车(4)，其中：
所述智能套管滑套(7)包括主体、安装在所述主体上的智能滑套RFID标签(28)、连接至所述智能滑套RFID标签(28)的内线圈(27)和信息写入外线圈(29)，所述信息写入外线圈(29)安装在所述主体的外壁上，用于向所述智能滑套RFID标签(28)内写入当前智能套管滑套(7)的深度信息，所述内线圈(27)安装在所述主体的内壁上，用于读取所述智能套管RFID标签(28)中存储的深度信息；
所述智能压裂及定位管串(6)和位于地面上的所述连续油管车(4)、所述RFID标签投放装置(3)串联安装在连续油管(5)上，所述连续油管车(4)用于控制所述连续油管(5)的下放，所述RFID标签投放装置(3)用于向所述连续油管(5)内投放携带预设信息的信息下传RFID标签(10)；
所述智能压裂及定位管串(6)包括RFID标签读取器(13)、控制及定位电路(15)、泥浆脉冲发生器(12)，所述RFID标签读取器(13)用于读取管串内和管串外对应位置上的RFID标签，所述控制及定位电路(15)连接至所述RFID标签读取器(13)和所述泥浆脉冲发生器(12)，用于在所述RFID标签读取器(13)读取到所述智能滑套RFID标签(28)中的深度信息时控制所述泥浆脉冲发生器(12)将该深度信息上传至所述泥浆脉冲信号接收器(1)。

2.  根据权利要求1所述的多级压裂智能控制系统，其特征在于，所述智能压裂及定位管串(6)还包括滑套控制工具(16)，连接至所 述控制及定位电路(15)，所述控制及定位电路(15)用于在所述RFID标签读取器(13)读取到携带开/闭滑套的信息下传RFID标签时，控制所述滑套控制工具(16)开/闭当前对应的所述智能套管滑套(7)，并控制所述泥浆脉冲发生器(12)上传所述智能套管滑套(7)的开闭状态信息。

3.  根据权利要求2所述的多级压裂智能控制系统，其特征在于，所述智能套管滑套(7)还包括内滑套(24)，所述主体上设有压裂孔(31)，所述内滑套(24)可开关所述压裂孔(31)地安装在所述主体内，所述主体内形成一预设长度的环形槽(32)，所述内滑套(24)的一端深入所述环形槽(32)内，所述内滑套(24)的内壁上安装有与所述RFID标签读取器(13)配合的滑套开指示标签(22)和滑套闭指示标签(23)，所述环形槽(32)的侧壁上开有一标签读取窗口(21)，所述内滑套(24)打开时所述滑套开指示标签(22)通过所述标签读取窗口(21)露出且所述滑套闭指示标签(23)被所述环形槽(32)的侧壁遮挡，所述内滑套(24)关闭时所述滑套闭指示标签(23)露出且所述滑套开指示标签(22)被所述环形槽(32)的侧壁遮挡。

4.  根据权利要求1所述的多级压裂智能控制系统，其特征在于，所述智能压裂及定位管串(6)还包括封隔器(17，19)，连接至所述控制及定位电路(14)，所述控制及定位电路(14)用于在所述智能滑套RFID标签(28)读取到携带坐封/解封的信息下传RFID标签时，控制所述封隔器(17，19)坐封/解封，以及控制所述泥浆脉冲发生器(12)上传所述封隔器(17，19)的坐封/解封状态信息。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的多级压裂智能控制系统， 其特征在于，还包括地面控制系统(8)，连接至所述泥浆脉冲信号接收器(1)、所述RFID标签投放装置(3)和所述连续油管车(4)，用于根据所述泥浆脉冲信号接收器(1)接收到的信息控制所述RFID标签投放装置(3)投放相应控制信息的信息下传RFID标签(10)以及控制所述连续油管车(4)执行相应的指令。

多级压裂智能控制系统
技术领域
本发明涉及石油钻探领域，具体而言，涉及一种多级压裂智能控制系统。
背景技术
在很多情况下，单口油气井会穿过多个油气层，需要进行多油气层复合开发。由于井深的不断增加，涉及到的完井操作也越来越复杂，如多级压裂作业。压裂作业对不同层段进行水力压裂以增大泻油通道，提高该层段的采收效果。目前，压裂作业使用最多的方法是一次性投球逐级压裂、压裂后各层段合并开采，但是当某一层压裂效果不佳需再次压裂时不可再次进行压裂作业，影响压裂效果，并且合采时层段间互相影响，也无法对单层段进行开关操作，单层段出现问题严重时会影响该井的整体产量，甚至导致该井报废，无法长期增产。除一次性投球逐级压裂外，已出现少量多级压裂方法，但往往对层段定位精度不高，操作工艺复杂，可靠性不高等缺点，难以满足智能完井所需的多级压裂作业需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种简单可靠的多级压裂 系统。
因此，本发明的技术方案如下：
一种多级压裂智能控制系统，包括智能压裂及定位管串、泥浆脉冲信号接收器、RFID标签投放装置、多节智能套管滑套、连续油管车，其中：
所述智能套管滑套包括主体、安装在所述主体上的智能滑套RFID标签、连接至所述智能滑套RFID标签的内线圈和信息写入外线圈，所述信息写入外线圈安装在所述主体的外壁上，用于向所述智能滑套RFID标签内写入当前智能套管滑套的深度信息，所述内线圈安装在所述主体的内壁上，用于读取所述智能套管RFID标签中存储的深度信息；
所述智能压裂及定位管串和位于地面上的所述连续油管车、所述RFID标签投放装置串联安装在连续油管上，所述连续油管车用于控制所述连续油管的下放，所述RFID标签投放装置用于向所述连续油管内投放携带预设信息的信息下传RFID标签；
所述智能压裂及定位管串包括RFID标签读取器、控制及定位电路、泥浆脉冲发生器，所述RFID标签读取器用于读取管串内和管串外对应位置上的RFID标签，所述控制及定位电路连接至所述RFID标签读取器和所述泥浆脉冲发生器，用于在所述RFID标签读取器读取到所述智能滑套RFID标签中的深度信息时控制所述泥浆脉冲发生器将该深度信息上传至所述泥浆脉冲信号接收器。
在该技术方案中，通过预先在滑套内的智能滑套RFID标签中写 入该滑套要下入井下的深度信息，在智能压裂及定位管串下井时，保持RFID标签读取器始终打开，从而可以实时获得智能压裂及定位管串的下入深度和位置并通过泥浆脉冲发生器将信息上传至地面，实现精确定位。
该技术方案中的控制系统：
所述智能压裂及定位管串还包括滑套控制工具，连接至所述控制及定位电路，所述控制及定位电路用于在所述RFID标签读取器读取到携带开/闭滑套的信息下传RFID标签时，控制所述滑套控制工具开/闭当前对应的所述智能套管滑套，并控制所述泥浆脉冲发生器上传所述智能套管滑套的开闭状态信息。
所述智能套管滑套还包括内滑套，所述主体上设有压裂孔，所述内滑套可开关所述压裂孔地安装在所述主体内，所述主体内形成一预设长度的环形槽，所述内滑套的一端深入所述环形槽内，所述内滑套的内壁上安装有与所述RFID标签读取器配合的滑套开指示标签和滑套闭指示标签，所述环形槽的侧壁上开有一标签读取窗口，所述内滑套打开时所述滑套开指示标签通过所述标签读取窗口露出且所述滑套闭指示标签被所述环形槽的侧壁遮挡，所述内滑套关闭时所述滑套闭指示标签露出且所述滑套开指示标签被所述环形槽的侧壁遮挡。
所述智能压裂及定位管串还包括封隔器，，连接至所述控制及定位电路，所述控制及定位电路用于在所述智能滑套RFID标签读取到携带坐封/解封的信息下传RFID标签时，控制所述封隔器，坐封/解封，以及控制所述泥浆脉冲发生器上传所述封隔器，的坐封/解封状态信 息。
所述的多级压裂智能控制系统还包括地面控制系统，连接至所述泥浆脉冲信号接收器、所述RFID标签投放装置和所述连续油管车，用于根据所述泥浆脉冲信号接收器接收到的信息控制所述RFID标签投放装置投放相应控制信息的信息下传RFID标签以及控制所述连续油管车执行相应的指令。
采用本发明中的控制系统：
1.固完井及压裂完成后，管内是同一直径，可以进行多次压裂作业；
2.根据需要开启和关闭任意一段或几段地层，实现层段的合采、分采和控制开采；
3.可同时实现无限级滑套开闭和层段压裂；
4.压裂作业时无需坐封球；
5.压裂作业定位精度高，避免误操作损坏套管；
6.使用多种电源类型，保证管串工具的可靠性；
7.无射孔作业，对产层无污染；
8.使用智能套管滑套，可以掌握开闭状态，避免滑套无法识别操作。
附图说明
图1是根据本发明实施例的多级压裂智能控制系统的示意图；
图2是根据本发明实施例的多级压裂智能控制系统中井下管串结 构示意图；
图3是根据本发明实施例的多级压裂智能控制系统中智能套管滑套的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1至图3所示，根据本发明的实施例的多级压裂智能控制系统，包括智能压裂及定位管串6、泥浆脉冲信号接收器1、RFID标签投放装置3、多节智能套管滑套7、连续油管车4，其中：
所述智能套管滑套7包括主体、安装在所述主体上的智能滑套RFID标签28、连接至所述智能滑套RFID标签28的内线圈27和信息写入外线圈29，所述信息写入外线圈29安装在所述主体的外壁上，用于向所述智能滑套RFID标签28内写入当前智能套管滑套7的深度信息，所述内线圈27安装在所述主体的内壁上，用于读取所述智能套管RFID标签28中存储的深度信息；
所述智能压裂及定位管串6和位于地面上的所述连续油管车4、所述RFID标签投放装置3串联安装在连续油管5上，所述连续油管车4用于控制所述连续油管5的下放，所述RFID标签投放装置3用于向所述连续油管5内投放携带预设信息的信息下传RFID标签10；
所述智能压裂及定位管串6包括RFID标签读取器13、控制及定 位电路15、泥浆脉冲发生器12，所述RFID标签读取器13用于读取管串内和管串外对应位置上的RFID标签，所述控制及定位电路15连接至所述RFID标签读取器13和所述泥浆脉冲发生器12，用于在所述RFID标签读取器13读取到所述智能滑套RFID标签28中的深度信息时控制所述泥浆脉冲发生器12将该深度信息上传至所述泥浆脉冲信号接收器1。
其中，图1至图3中，2为泥浆泵，9为地面控制线缆，11为丢手，14为电池组，18为压裂液喷嘴，20为下接头，25为外筒，26为滑套开闭操作槽，30为上接头。
在该技术方案中，通过预先在滑套内的智能滑套RFID标签28中写入该滑套要下入井下的深度信息，在智能压裂及定位管串6下井时，保持RFID标签读取器13始终打开，从而可以实时获得智能压裂及定位管串6的下入深度和位置并通过泥浆脉冲发生器12将信息上传至地面，实现精确定位。
该技术方案中的控制系统：
所述智能压裂及定位管串6还包括滑套控制工具16，连接至所述控制及定位电路15，所述控制及定位电路15用于在所述RFID标签读取器13读取到携带开/闭滑套的信息下传RFID标签时，控制所述滑套控制工具16开/闭当前对应的所述智能套管滑套7，并控制所述泥浆脉冲发生器12上传所述智能套管滑套7的开闭状态信息。
所述智能套管滑套7还包括内滑套24，所述主体上设有压裂孔31，所述内滑套24可开关所述压裂孔31地安装在所述主体内，所述主体 内形成一预设长度的环形槽32，所述内滑套24的一端深入所述环形槽32内，所述内滑套24的内壁上安装有与所述RFID标签读取器13配合的滑套开指示标签22和滑套闭指示标签23，所述环形槽32的侧壁上开有一标签读取窗口21，所述内滑套24打开时所述滑套开指示标签22通过所述标签读取窗口21露出且所述滑套闭指示标签23被所述环形槽32的侧壁遮挡，所述内滑套24关闭时所述滑套闭指示标签23露出且所述滑套开指示标签22被所述环形槽32的侧壁遮挡。
所述智能压裂及定位管串6还包括封隔器17，19，连接至所述控制及定位电路14，所述控制及定位电路14用于在所述智能滑套RFID标签28读取到携带坐封/解封的信息下传RFID标签时，控制所述封隔器17，19坐封/解封，以及控制所述泥浆脉冲发生器12上传所述封隔器17，19的坐封/解封状态信息。
所述的多级压裂智能控制系统还包括地面控制系统8，连接至所述泥浆脉冲信号接收器1、所述RFID标签投放装置3和所述连续油管车4，用于根据所述泥浆脉冲信号接收器1接收到的信息控制所述RFID标签投放装置3投放相应控制信息的信息下传RFID标签10以及控制所述连续油管车4执行相应的指令。
其中，地面控制系统8通过接收泥浆脉冲发生器12上传的深度、滑套开闭、坐封解封等信息，根据需要控制RFID标签投放装置3投放携带对应的操作指令的信息下传RFID标签10，以及控制连续油管车4执行相应的指令。具体而言，整个系统的工作方式可以如下：
使用本压裂智能控制系统前，如图2所示安装智能压裂及定位管 串6，自上之下包含：丢手11，井下泥浆脉冲发生器12，RFID标签读取器13，电池组14，控制及定位电路、泥浆电机15，滑套控制工具16，上封隔器17，压裂液喷嘴18，下封隔器19。
如图1所示，由地面控制系统8控制RFID标签投放装置3投下包含定位信息的信息下传RFID标签10，由RFID标签读取器13获取定位信息。地面控制系统8通过地面控制线缆9指示连续油管车4控制智能压裂及定位管串6的下入速度。
下入智能压裂及定位管串6的过程中，RFID标签读取器13始终保持读取状态搜索需要进行操作的目标智能套管滑套7，当通过智能套管滑套7内壁上的内线圈27读取到智能滑套RFID标签28内包含的深度及地层信息为所需要操作的目标智能套管滑套7时，控制及定位电路15命令井下泥浆脉冲发生器12发送泥浆脉冲信号上传位置信号。当地面泥浆脉冲信号接受器1接收到泥浆脉冲位置信号并传递给地面控制系统8，进而指示连续油管车4停止下放工具。
地面控制系统8控制RFID标签投放装置3投下包含控制信息的信息下传RFID标签10，由RFID标签读取器13获取控制信息，并发送给控制及定位电路15，进而指示滑套控制工具16通过滑套开闭操作槽26打开当前定位位置所在的智能套管滑套7。完成滑套开关操作后，由控制及定位电路15命令井下泥浆脉冲发生器12发送泥浆脉冲上传操作状态信息。
地面控制系统8接收到智能套管滑套开启状态信息后，命令RFID标签投放装置3投下包含封隔器坐封命令的信息下传RFID标签10， 由RFID标签读取器13获取坐封信息，并发送给控制及定位电路15，进而指示上封隔器17和下封隔器19坐封。完成封隔器坐封操作后，由控制及定位电路15命令井下泥浆脉冲发生器12发送泥浆脉冲上传操作状态信息。
地面控制系统8接收到封隔器坐封状态信息后，地面人员对连续油管5内打入压裂液，压裂液由压裂液喷嘴18经过智能套管滑套7进入指定地层，开始压裂作业。压裂完成后，地面控制系统8命令RFID标签投放装置3投下包含封隔器解封命令的信息下传RFID标签10，实现上封隔器17和下封隔器19解封。地面控制系统8接收到封隔器解封状态信息后，命令RFID标签投放装置3投下包含关闭滑套命令的信息下传RFID标签10，实现智能套管滑套7关闭。
控制及定位电路15与井下泥浆脉冲发生器12由泥浆电机15供电，上封隔器17和下分割器19由电池组14供电。
根据上述操作顺序，可实现任意层段的压裂作业。
当进行智能套管滑套7的开关作业时，先进行定位作业。定位作业完成后，滑套控制工具16通过滑套开闭操作槽26拖动内滑套24，滑套完全打开后，滑套开指示标签22位于标签读取窗口21所在位置。当智能套管滑套7处于开状态时，智能压裂及定位管串6可以通过标签读取窗口21读取智能套管滑套7的开闭状态。当智能套管滑套7处于闭状态时，智能压裂及定位管串6可以直接读取智能套管滑套7的开闭状态。
采用本发明中的控制系统：
1.固完井及压裂完成后，管内是同一直径，可以进行多次压裂作业；
2.根据需要开启和关闭任意一段或几段地层，实现层段的合采、分采和控制开采；
3.可同时实现无限级滑套开闭和层段压裂；
4.压裂作业时无需坐封球；
5.压裂作业定位精度高，避免误操作损坏套管；
6.使用多种电源类型，保证管串工具的可靠性；
7.无射孔作业，对产层无污染；
8.使用智能套管滑套，可以掌握开闭状态，避免滑套无法识别操作。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。