作为一种经济高效的井筒改造方法,投球压裂工艺不仅能在一趟管柱完成多级改造,还能显著提高压后产能。然而,传统的投球滑套球座通径随压裂级数的增加而减小,总的压裂级数受限。于是,开展针对水平井无限级投球压裂技术的研究对挖掘该工艺的应用潜力有重要意义。为此,本文提出了基于电控滑套的水平井无限级压裂系统,该压裂系统中的滑套本体几何尺寸均一致,且与管柱的通径基本相同,使用几何尺寸一致的电控压裂棒开启。针对传统投球压裂滑套“级差”现象的产生机制,提出了电控滑套的实施方案。详细阐述了该压裂系统中电控压裂棒、传感短节和滑套本体的机械结构和工作原理。同时,为了给电控滑套的结构设计和工艺规程制定提供理论指导,对以下三个关键技术问题进行了深入研究:(1)对电控压裂棒在压裂管柱中的运动规律进行了研究。以标准k-e湍流模型、壁面函数理论、刚体动力学理论、运动坐标系理论为理论基础,对电控压裂棒模型(圆柱体)在水平管中的运动进行模拟,考察了圆柱体运动规律、流场特性。对模拟中出现的圆柱体稳态运动速度及与来流速度之间线性关系进行了实验验证。提出了预测圆柱体稳态迁移速度经验公式,为电控压裂棒的泵送作业提供了理论指导。(2)对电控压裂棒的总体响应时间进行了研究。对电控开关的瞬态响应环节的响应时间进行了估算。根据耐高压磁力执行器磁力和扭矩的电磁作用机制,建立了耐高压磁力执行器的电磁学模型,在有限元软件中建立了计算模型对电磁学模型进行求解,得到了耐高压磁力执行器的机械特性,并用实验对此进行了验证,得到了电力拖动系统的瞬态响应时间的数值计算模型。对拨爪控制机构建立了“弹簧–振子”类系统动力学模型,得到了拨爪控制机构的瞬态响应时间计算模型。得到了电控压裂棒总的瞬态响应时间,为电控滑套在多薄层水平井中的适用性判定提供了依据。(3)对柔性球座的压缩变形过程进行了研究。建立了计算柔性球座轴向压缩力与柔性球座周向压缩变形量之间简单计算模型。在有限元软件中建立了表征柔性球座变形的计算模型,对所提出的计算模型进行了验证。设计了柔性球座轴向压缩实验,计算模型对柔性球座压缩闭合力的预测相对误差为-24.47%。为柔性球座的结构优化设计以及确定滑套本体开启机构设计提供了理论依据。试制了电控滑套原理样机,对样机进行了测试,各项测试指标均达到了设计要求,为电控滑套走向现场应用打下了坚实的基础。