一種連續油管爬行器的製作方法

2023-12-09 16:48:51

專利名稱：一種連續油管爬行器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於連續油管鑽井工程，有助於連續油管在水平井段下入更長距離的爬行器。
背景技術：
連續油管技術是一種經濟、效率、環保的作業手段，該技術在洗井、打撈、水平井、 大位移井、現有井開窗側鑽等作業中具有較大的優勢，其將成為油田增產、難動用儲量開採和提高最終採收率的主導技術之一。與此同時，隨著水平井數量的增多，連續油管在水平井段的長度增加，連續油管與井壁摩擦力增大，僅僅依靠地面注入頭產生的水平驅動力往往不能使連續油管達到預期的深度，連續油管在水平井段下入難這一問題也成為制約其發展的主要因素之一。儘管目前用於石油鑽井技術的爬行器種類很多，但這些爬行器或多或少的存在一些缺點，不能較好的滿足井下作業的需求。主要原因有在需要較大動力且環境較為惡劣的井下，許多爬行器由於結構穩定性差，很容易發生側翻；對井壁內徑的適應能力差，而油氣井井眼在某些井段不夠規則，且可能在同一口井中存在不同直徑的井段，尤其是在裸眼井中，這就要求爬行器能夠做適當的自動調節；電驅動的爬行器需要在連續油管中加入電纜， 佔用了有限的鑽井液供給通道，適用範圍小。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種連續油管爬行器，它利用部分高壓鑽井液，能夠有效的解決連續油管在水平井段下入長度有限這一難題，使連續油管在水平井段的下入長度更長。為達到上述目的，本實用新型解決此問題所採用的技術方案是一種連續油管爬行器，其特徵在於爬行器由活塞杆總成、後爬行裝置、控制器、前爬行裝置四個部分組成，後爬行裝置、控制器、前爬行裝置順次套在活塞杆總成上。活塞杆總成兩端有與連續油管連接的接頭，內部具有為井底設備提供高壓鑽井液的通道、連接後返程液壓腔和前推進液壓腔的通道、連接後推進液壓腔和前返程液壓腔的通道、連接前推進液壓腔與控制器的通道、連接後推進液壓腔與控制器的通道。後爬行裝置由井壁固定器和推進器構成；井壁固定器由固定液壓腔體、固定活塞總成、彈簧、固定活塞杆總成、具有通道的空心管、在徑向環面上均布的三個支撐架組成，通道內有液壓閥，固定活塞杆總成套在空心管上，固定液壓腔體依靠螺栓固定在空心管上，支撐架由兩個支撐杆和一個支撐體組成，支撐杆和支撐體之間採用鉸鏈連接，支撐架一端依靠鉸鏈定位在空心管的端面凸臺上，另一端依靠鉸鏈定位在固定活塞杆總成的端面凸臺上；推進器由推進液壓腔體、通道、後推進活塞總成組成，推進液壓腔體依靠螺栓固定在空心管的端面上，後推進活塞總成固定在活塞杆總成上，將推進液壓腔體分隔成後推進液壓腔和後返程液壓腔，後推進活塞總成內具有通道和凹槽，止推閥作為通道的開關置於凹槽內，止推閥由止推活塞杆、套在止推活塞杆上的彈簧、端堵組成，端堵和後推進活塞總成採用螺紋連接，止推活塞杆可以在凹槽內滑動，彈簧的作用是使止推閥在爬行裝置不工作時處於關閉狀態。前爬行裝置除其推進液壓腔體內不具有通道之外，其餘結構和後爬行裝置相同。控制器依靠螺栓固定在活塞杆總成上，其主要由換向閥、逆止閥、過濾器、單向閥、 連接過濾器和通道的通道、排洩通道等組成；其中逆止閥作為爬行器的整體開關，只有當鑽井液壓強達到設定值時才會打開，換向閥通過改變高壓鑽井液的流道使後爬行裝置和前爬行裝置交替工作。本實用新型與現有技術相比，具有的優點有(1)井壁固定器中的在徑向環面上的三個同步支撐架使爬行裝置穩定性好，不會在井內發生翻滾；(2)液壓驅動和控制，安全可靠；(3)適用範圍廣，能應用在不同尺寸的井眼中；(4)拖動功率大，爬行速度快。

圖1為爬行器整體結構示意圖。圖2為爬行器沿圖1中剖面A—A得到的剖視圖。圖3是爬行器沿圖2中剖面B—B得到的剖面示意圖。圖4是沿圖3中剖面C一C得到的剖面示意圖。圖5是爬行器工作控制原理圖。圖6是爬行器工作過程示意圖。圖7是爬行器工作過程示意圖。圖8是爬行器工作過程示意圖。圖9是爬行器工作過程示意圖。圖10是爬行器工作過程示意圖。圖11是爬行器工作過程示意圖。圖中1活塞杆總成，2後爬行裝置，3控制器，4前爬行裝置，5推進液壓腔體，6通道，7後推進活塞總成，8後推進液壓腔，9後返程液壓腔，10支撐杆，11支撐體，12固定活塞杆總成，13固定液壓腔體，14彈簧，15固定活塞總成，16液壓閥，17通道，18通道，19通道， 20前推進液壓腔，21前返程液壓腔，22接頭，23通道，24空心管，25推進液壓腔體，26通道， 27井壁，28支撐架，29前推進活塞總成，30通道，31止推活塞杆，32止推閥，33彈簧，34端堵，35凹槽，36通道，37過濾器，38逆止閥，39排洩通道，40單向閥，41換向閥，42通道，43 推進器。具體實施方法如圖1所示本實用新型提供一種連續油管爬行器，其特徵在於爬行器由活塞杆總成1、後爬行裝置2、控制器3、前爬行裝置4四個部分組成。如圖2、圖3和圖4所示活塞杆總成1兩端具有與連續油管連接的接頭22，內部具有為井底設備提供高壓鑽井液的通道26、連接後返程液壓腔9和前推進液壓腔20的通道18、連接後推進液壓腔8和前返程液壓腔21的通道23、連接後推進液壓腔8與控制器3 的通道30、連接前推進液壓腔20與控制器3的通道42 ；後爬行裝置由推進器43和井壁固定器組成，井壁固定器由在徑向環面上均布的三個同步支撐架觀、固定液壓腔體13、固定活塞總成15、固定活塞杆總成12、彈簧14、空心管M組成；支撐架觀由兩個支撐杆10和一個支撐體11組成，支撐杆10和支撐體11之間採用鉸鏈連接，支撐架觀一端依靠鉸鏈定位在空心管M的端面凸臺上，另一端依靠鉸鏈定位在固定活塞杆總成12的端面凸臺上；空心管M內具有通道17，通道17 —端與通道6相連，另一端與換向閥41相連，液壓閥16位於通道17內，空心管M套在活塞杆總成1上，並可以沿活塞杆總成1軸向滑動；固定活塞杆總成12套在空心管M上，並可以沿空心管M上軸向滑動；固定液壓腔體13套在空心管M上，連接方式為螺栓連接；推進器43包括推進液壓腔體5、通道6、後推進活塞總成7， 推進液壓腔體5依靠螺栓固定空心管M的端面上，後推進活塞總成7固定在活塞杆總成1 上，將推進液壓腔體5分隔成後推進液壓腔8、後返程液壓腔9，後推進活塞總成7內具有通道30和凹槽35，止推閥32作為通道30的開關置於凹槽35內，止推閥32包括止推活塞杆 31、套在止推活塞杆31上的彈簧33，端堵34，端堵34和活塞總成7之間採用螺紋連接，止推活塞杆31可以在凹槽35內滑動，彈簧33的作用是使止推閥32在爬行裝置不工作時處於關閉狀態，除後推進活塞總成7以外的整個爬行裝置可以沿活塞杆總成1軸向滑動；前爬行裝置4除其推進液壓腔體25內沒有通道之外，其餘結構和後爬行裝置2相同。如圖1、圖5所示控制器3依靠螺栓固定在活塞杆總成1上，其主要由換向閥41、 逆止閥38、過濾器37、單向閥40、連接過濾器37與通道沈的通道36、排洩通道39組成，其中逆止閥38閥作為爬行器的整體開關，只有當鑽井液壓強達到設定值時才會打開，換向閥 41通過改變高壓鑽井液的流道使後爬行裝置2和前爬行裝置4交替工作。隨著連續油管在水平井段的長度增加，僅僅靠地面的注入系統已經不能使井底工具再往前下入時，利用地面液壓泵增大鑽井液的供給泵壓，當鑽井液壓強達到設定值時，控制器3中的逆止閥38打開，高壓鑽井液進入控制器3，爬行器開始工作，其爬行過程分為八個步驟第一步，如圖6 (a)所示高壓鑽井液經通道17進入固定液壓腔體13，固定活塞總成15連同固定活塞杆總成12沿空心管M軸向滑動，彈簧14被壓緊，支撐架觀徑向擴張，將支撐體11壓緊在井壁27上，通過支撐體11和井壁27之間的靜摩擦使後爬行裝置2 固定在井壁27上；第二步，如圖6 (b)所示當固定液壓腔體13中的壓強達到設定值時，液壓閥16 打開，高壓鑽井液經通道17和通道6進入後推進液壓腔8，再經通道23進入前返程液壓腔 21，在高壓鑽井液的作用下前爬行裝置4向遠離控制器3的方向移動；第三步，如圖6 (c)所示後推進活塞總成7在液壓的作用下，推動除後爬行裝置 2以外的整個爬行器和連續油管向井底方向移動；第四步當止推活塞杆31與推進液壓腔體5接觸時，後推進活塞總成7繼續前進並與止推活塞杆31出現相對運動，彈簧33被壓緊，通道30開啟，後推進液壓8中的部分鑽井液經通道30進入控制器3，換向閥41換向，後推進液壓腔8和前返程液壓腔20中的鑽井液經通道6、通道17、換向閥41、單向閥40、排洩通道39排入爬行器和井壁之間的環空，同時支撐架觀在彈簧14的作用下徑向收縮與井壁27脫離；第五步，如圖6 (d)所示高壓鑽井液經通道19進入前爬行裝置4，在高壓鑽井液的作用下前爬行裝置4與井壁27固定(原理同第一步)；第六步，如圖6 (e)所示後爬行裝置2在在高壓鑽井液的作用下向靠近控制器3的方向運動(原理同第二步)；第七步，如圖6 (f)所示在高壓鑽井液的驅動下，前推進活塞總成四推動除前爬行裝置4以外的整個爬行器向井底方向前進(原理同第三步)；第八步當前推進活塞總成四中的止推活塞杆與推進液壓腔體25接觸時，前推進活塞總成四中的止推閥開啟，前推進液壓腔20中的部分鑽井液經通道42進入控制器3，換向閥41換向，後返程液壓腔9和前推進液壓腔21中的高壓鑽井液排入爬行器和井壁27之間的環空，同時前爬行裝置4中的井壁固定器在彈簧的作用下與井壁脫離接觸(原理同第四步)。通過上訴循環，爬行器拖動連續油管和井下工具向井底方向前進。
權利要求1.一種連續油管爬行器，主要由活塞杆總成(1)、後爬行裝置(2)、控制器(3)、前爬行裝置(4)組成，整個爬行器的特徵在於後爬行裝置(2)、控制器(3)、前爬行裝置(4)順次套在活塞杆總成(1)上；活塞杆總成(1)兩端具有與連續油管連接的接頭(22)，內部具有為井底設備提供高壓鑽井液的通道(26 )、連接後返程液壓腔(9 )和前推進液壓腔(20 )的通道 (18)、連接後推進液壓腔(8)和前返程液壓腔(21)的通道(23)、連接後推進液壓腔(8)與控制器(3 )的通道(30 )、連接前推進液壓腔(20 )與控制器(3 )的通道(42 )；後爬行裝置(2 )由井壁固定器和推進器(43)構成；井壁固定器由固定液壓腔體(13)、固定活塞總成(15)、彈簧(14)、固定活塞杆總成(12)、具有通道(17)的空心管(24)、在徑向環面上均布的三個支撐架(28)組成，固定液壓腔體(13)套在空心管(24)上，依靠螺栓固定，通道(17)內有液壓閥(16)，固定活塞杆總成(12)套在空心管(24)上；推進器(43)由推進液壓腔體(5)、通道 (6)、後推進活塞總成(7)組成，推進液壓腔體(5)依靠螺栓固定在空心管(24)的端面上，後推進活塞總成(7)固定在活塞杆總成(1)上，將推進液壓腔體(5)分隔成後推進液壓腔(8) 和後返程液壓腔(9)，後推進活塞總成(7)內具有通道(30)和凹槽(35)，止推閥(32)作為通道(30)的開關置於凹槽(35)內，止推閥(32)由止推活塞杆(31)、套在止推活塞杆(31) 上的彈簧(33)、端堵(34)組成，端堵(34)和後推進活塞總成(7)採用螺紋連接；前爬行裝置(4 )除其推進液壓腔體(25 )內不具有通道之外，其餘結構和後爬行裝置(2 )相同；控制器 (3)依靠螺栓固定在活塞杆總成(1)上，其主要由換向閥(41)、逆止閥(38)、過濾器(37)、單向閥(40 )、連接過濾器(37 )和通道(26 )的通道(36 )、排洩通道(39 )組成。
2.根據權利要求1所描述的一種連續油管爬行器，其特徵在於整個爬行器包含有後爬行裝置(2)和前爬行裝置(4)，兩個爬行裝置都由井壁固定器和推進器(43)構成；井壁固定器在徑向環面上均布有三個同步的支撐架(28)，支撐架(28)由兩個支撐杆(10)和一個支撐體(11)組成，支撐杆(10)與支撐體(11)之間採用鉸鏈連接，支撐架(28)—端定位在空心管(24)的端面凸臺上，另一端定位在固定活塞杆總成(12)的端面凸臺上，其連接方式也是鉸鏈連接。
專利摘要本實用新型涉及一種連續油管爬行器，該爬行器主要由前爬行裝置、控制器、後爬行裝置、活塞杆總成等組成，每個爬行裝置均由推進器和井壁固定器組成；整個爬行器採用液壓控制和液壓驅動，通過改變高壓鑽井液的供給通道控制前後爬行裝置交替工作，依靠爬行裝置將高壓鑽井液的動能轉化成推動連續油管和井下工具向井底方向前進的機械能。本實用新型結合連續油管鑽井技術的具體特點，很好的解決了連續油管在水平井段下入難這一技術難題，有利於水平井鑽井技術和連續油管鑽井技術的發展。
文檔編號E21B23/08GK202325334SQ20112009271
公開日2012年7月11日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者石昌帥, 祝效華, 胡志強 申請人:西南石油大學