CN102373894B - 投捞一体式柱塞工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投捞一体式柱塞工具，所述柱塞工具包括：柱塞打捞头，其位于柱塞工具的顶部；柱塞本体，其上端连接所述柱塞打捞头；仪器工作筒总成，其可脱离地位于柱塞工具的尾部；投送总成和打捞总成，二者其中之一连接在所述柱塞本体与仪器工作筒总成之间，以配合执行所述仪器工作筒总成的投送或打捞任务。本发明使用柱塞工具作为携带井下仪器的载体工具，通过柱塞工具在井底与井口之间的往返，来达到投送和打捞仪器的目的。

Description

投捞一体式柱塞工具

技术领域

本发明涉及油气田采气技术领域，主要涉及一种用于天然气井排液采气作业的高效气举柱塞组合工具，并提出一种利用柱塞进行仪器投捞的工作方法。

背景技术

国民经济对天然气一类的清洁能源的需求不断增加，国内油田对天然气资源的开发利用也越来越重视。随着对气田的开采进入中后期，许多气井面临单井产量低、稳产难度大的挑战。气井产量下降，流速降低，达不到气井的临界携液流量，携液能力差，井底逐步产生积液，井筒压力升高，最终导致井被压死，无法生产。因此，必须采取有效的清除积液的技术以维持气井的长期稳产。

目前油气田常用的人工举升技术都可以用作气井的排液采气作业。其中，有杆泵、电潜泵等技术必须消耗外部能量，而柱塞气举是以井下柱塞作为气液界面，利用储层本身能量来间歇性的推动油管内柱塞及柱塞上部的井液到达地面，从而进行气井排液采气的一种方法。

图1显示了一种柱塞排液采气系统，其具有井口防喷管X1，管线三通X2，电动开关阀X3，电子控制器X4和柱塞X5。柱塞X5是一个与油管相匹配的可在油管内自由游动的活塞。工作时，先关井提高井底压力，压力上升到能满足举升要求时再开井，井底的柱塞X5依靠气井的压力在油管内上升，一直升至井口防喷管X1。管线的开关由电动开关阀X3和电子控制器X4来控制调节，位于主阀门X8上方的是柱塞到达传感器X9，当柱塞X5经过柱塞到达传感器X9时，柱塞到达传感器X9向电子控制器X4发送信号，电子控制器X4打开电动开关阀X3，液体从管线三通X2排出，天然气从油套环空产出。随着天然气不断采出，井筒压力下降，电动开关阀X3重新关井，柱塞5依靠自身重力下落至井底，开始下一个压力恢复过程。井筒底部有底部减震器X6，防止柱塞X5下落后损坏。气井开井和关井形成一个柱塞气举的工作周期，循环重复这一周期性动作就可以把井底积液和天然气不断采出，如图1所示。与其它排液采气工艺相比，柱塞气举完全利用储层的能量，系统整体结构简单，成本大约只有有杆泵的1/5-1/4，非常适合气田中后期开采的需要。

目前，柱塞排液采气系统中，其在对柱塞气举井实施的测井方法还是采用传统的电缆下入工艺，实施时必须先让气井停产，使用专门的电缆从井口防喷管X1将测量仪器下入井筒中。该技术已沿用数十年，其缺点在于，测井作业周期长，效率低，测井期间气井必须长时间停产。由于柱塞气举本身就是间歇式生产，只有在柱塞上行及停留在防喷管内时气井才产气。因此，必须通过缩短柱塞运行周期、减少类似测井等非生产时间（Nonproductive Time）的措施才能提高系统效率，提高气井产量。

发明内容

本发明的目的是，提供一种投捞一体式柱塞工具，其使用柱塞工具作为携带井下仪器的载体工具，通过柱塞工具在井底与井口之间的往返，来达到投送和打捞仪器的目的。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述柱塞工具包括：

柱塞打捞头，其位于柱塞工具的顶部；

柱塞本体，其上端连接所述柱塞打捞头；

仪器工作筒总成，其可脱离地位于柱塞工具的尾部；

投送总成和打捞总成，二者其中之一连接在所述柱塞本体与仪器工作筒总成之间，以配合执行所述仪器工作筒总成的投送或打捞任务。

本发明还提出了一种投捞一体式柱塞工具的工作方法，所述工作方法包括步骤：

将柱塞打捞头、柱塞本体、投送总成和仪器工作筒总成连接在一起，形成配有投送总成的柱塞工具；

将配有投送总成的柱塞工具下行到井底；

通过所述投送总成将所述仪器工作筒总成脱开，连接在一起的柱塞打捞头、柱塞本体和投送总成一起上行，将仪器工作筒总成留在井底执行测量任务；

当仪器工作筒总成完成测量任务后，将柱塞工具上的投送总成拆下，并将打捞总成安装在所述柱塞本体的下端；

接着，连接在一起的柱塞打捞头、柱塞本体和打捞总成一起开始下行直到井底，直到打捞总成的下端嵌合在仪器工作筒总成的上部；

携带有仪器工具筒总成的柱塞工具上行至井口，仪器工作筒总成的打捞回收作业完成。

在优选的实施方式中，所述柱塞本体的内部设有供流体通过的流道孔，柱塞本体的外表面分别设有上部环槽组和下部环槽组，所述上部环槽组和下部环槽组均设有等间距分布的环槽；所述柱塞本体的上部设有多个均匀分布的上斜孔，柱塞本体的下部设有多个均匀分布的下斜孔，所述上斜孔的靠近流道孔一端的位置低于其靠近柱塞本体外表面一端的位置，所述下斜孔的靠近流道孔一端的位置高于其靠近柱塞本体外表面一端的位置；所述上斜孔对应所述上部环槽组的其中一部分的环槽，所述下斜孔对应所述下部环槽组的其中一部分的环槽，所述上、下斜孔均与流道孔连通。

在优选的实施方式中，所述柱塞本体的中部设有圆柱体，所述圆柱体位于所述上部环槽组和下部环槽组之间，所述圆柱体设有螺旋流道。

在优选的实施方式中，所述上、下部环槽组的各个环槽中，靠近所述圆柱体的一面呈平面，远离圆柱体的一面为斜面，所述上部环槽组的环槽的斜面与所述上斜孔平行，所述下部环槽组的环槽的斜面与所述下斜孔平行。

在优选的实施方式中，所述仪器工作筒总成包括仪器工作筒本体和井下仪器，所述仪器工作筒本体上设有多道长条形的进液孔，所述井下仪器设置在仪器工作筒本体内部，井下仪器的两端分别连接着压帽和减震弹簧，减震弹簧位于压帽的外侧端，所述仪器工作筒本体的上、下两端分别设有工作筒打捞头和底堵，将井下仪器固定，所述工作筒打捞头与所述投送总成和打捞总成的下部相配合。

在优选的实施方式中，所述仪器工作筒本体的外表面均匀设有加强肋。

在优选的实施方式中，所述投送总成包括投送总成本体，所述投送总成本体的内部的中间位置固定有执行器底座，所述执行器底座上设有热执行器和执行部件，所述执行部件可上下伸缩运动地连接在热执行器上；所述仪器工作筒总成的上部可脱离地嵌设在投送总成本体的内部下方，所述柱塞本体的下部连接在投送总成的内部上方。

在优选的实施方式中，所述投送总成本体的下部设有防脱开总成，所述工作筒打捞头的中部设有内凹的半球形环槽，在所述仪器工作筒总成嵌设在投送总成本体内的状态下，所述防脱开总成插设在半球形环槽内。

在优选的实施方式中，所述执行部件包括执行杆和动作筒，所述动作筒的一端为开口端，另一端为封闭端，动作筒的筒壁可活动地套设在所述执行器底座的外侧，且封闭端位于执行器底座的下方，所述执行杆的一端连接所述热执行器，另一端从动作筒的开口端穿过而固定在封闭端上。

在优选的实施方式中，所述执行器底座内设有限位环，所述限位环的中央设有供所述执行杆上下运行的通孔；所述动作筒的封闭端上具有固定座，所述执行器底座上设有导向套，所述执行杆的另一端固定在固定座上，所述固定座可沿导向套上下运动。

在优选的实施方式中，所述打捞总成包括打捞总成本体，所述打捞总成本体内部的轴向上设有贯通孔，打捞总成本体的内部的中间位置设有旁通阀组件，打捞总成本体的中部设有均布的出液孔，所述打捞总成本体的下部设有防脱开组件，所述工作筒打捞头的中部设有内凹的半球形环槽，在所述仪器工作筒总成嵌设在打捞总成本体内的状态下，所述防脱开组件插设在半球形环槽内。

在优选的实施方式中，所述打捞总成本体的中部固定有环凸台，所述旁通阀组件包括锁紧总成和阀杆，所述锁紧总成的一端面连接环凸台，另一端面连接端盖以定位，所述阀杆可上下运动地连接在锁紧总成上，所述出液孔位于所述阀杆处于打开位置和关闭位置之间。

在优选的实施方式中，所述锁紧总成包括锁紧环，锁紧环由两个呈半圆的环体组成，锁紧环的外表面设有两个环形凹槽，在每个环形凹槽内分别设有环形弹簧。

本发明的特点和优点是：

（1）无需电缆测井作业：气井停产关井的时间被大幅缩短，安全性好；

（2）系统工作可靠：柱塞内有特殊的热执行器，具有较高的使用寿命和可靠性，很适合在高工作负荷的柱塞气举井中应用；

（3）作业效率高：利用柱塞的往复上下运动来投送与打捞下井仪器，比传统的电缆测井作业效率高；

（4）多种测量用途：可根据测量需求，装入不同的测量和采样仪器，以执行各类测量任务，包括常规温度压力测量、井筒流体采样、压力恢复测试（Pressure Build-Up）等；

（5）结构紧凑简单：工作柱塞既是正常生产用的排液采气工具，又是测量仪器的可靠运输载体，投捞工具结构简单，工作可靠，所需零部件较少，也便于维护修理；

（6）自清洁功能：工作柱塞有特殊设计的喷嘴组，喷嘴组呈双向布置，在柱塞工作期间，可自动清除附着在柱塞表面的沉砂、结垢等不利于系统正常运行的物质，同时也可有效保护下部的电子仪器；

（7）避免油管清洗作业：通过柱塞工作时在油管内的上下往复运动，可以有效清除管内的沉砂、结垢和蜡，取消了单独下一趟清洗作业管柱。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关的柱塞排液采气系统的示意图；

图2是本发明的配有投送总成的柱塞工具的主视示意图；

图3是本发明的配有投送总成的柱塞工具的侧视示意图；

图4是本发明的配有投送总成的柱塞工具的剖视示意图；

图4A是图4的A部放大示意图；

图5是本发明的配有打捞总成的柱塞工具的主视示意图；

图6是本发明的配有打捞总成的柱塞工具的侧视示意图；

图7是本发明的配有打捞总成的柱塞工具的剖视示意图；

图7A是图7的A部放大示意图；

图8是本发明的柱塞工具的柱塞本体的主视示意图；

图9是本发明的柱塞工具的柱塞本体的俯视示意图；

图10是本发明的柱塞工具的柱塞本体的剖视示意图；

图11是本发明的柱塞工具的仪器工作筒总成的主视示意图；

图12是本发明的柱塞工具的仪器工作筒总成的俯视示意图；

图13是本发明的柱塞工具的仪器工作筒总成的剖视示意图；

图14是本发明的柱塞工具的投送总成在执行器未动作时剖视示意图；

图15是本发明的柱塞工具的投送总成在执行器动作后时剖视示意图；

图16是本发明的柱塞工具的投送总成的俯视示意图；

图17是本发明的柱塞工具的打捞总成在旁通阀处于打开状态的剖视示意图；

图18是本发明的柱塞工具的打捞总成在旁通阀处于关闭状态的剖视示意图；

图19是本发明的柱塞工具的打捞总成的俯视示意图；

图20是本发明的柱塞工具的锁紧总成的主视示意图；

图21是本发明的柱塞工具的锁紧总成的俯视示意图；

图22是本发明的柱塞工具的锁紧总成的剖视示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提出了一种投捞一体式柱塞工具，其包括柱塞打捞头1，柱塞本体2，投送总成3，打捞总成4和仪器工作筒总成5。柱塞打捞头1位于柱塞工具的顶部。仪器工作筒总成5可脱离地位于柱塞工具的尾部。柱塞本体2的上端连接所述柱塞打捞头1。投送总成3和打捞总成4，二者其中之一连接在所述柱塞本体2与仪器工作筒总成5之间，以配合执行所述仪器工作筒总成5的投送或打捞任务。

具体来说，配有投送总成的柱塞工具由柱塞打捞头1、柱塞本体2、投送总成3和仪器工作筒总成5组成，如图2至图4A所示。配有打捞总成的柱塞工具由柱塞打捞头1、柱塞本体2、打捞总成4和仪器工作筒总成5组成，如图5至图7A所示。该柱塞工具在执行仪器工作筒总成5的投送任务时，采用投送总成3作为柱塞本体2与仪器工作筒总成5之间的连接部分，接着将柱塞工具下行到井底，通过投送总成3将仪器工作筒总成5脱开，柱塞工具上行，将仪器工作筒总成5留在井底执行预定的测量任务。当仪器工作筒总成5完成测量任务，需要被打捞回收时，将柱塞工具上的投送总成3拆下，并将打捞总成4安装在柱塞本体2的下端，接着柱塞工具开始下行直到井底，打捞总成4的下端嵌合在仪器工作筒总成5的上部，接着携带有仪器工具筒总成5的柱塞工具上行至井口，仪器工作筒总成5的打捞回收作业完成。

本发明实施例解决了传统电缆测井工艺的作业效率低、关井停产时间长、安全性差等缺点，该柱塞工具可根据现场作业需求，将测量仪器安全的放置井底，在测量任务完成后将存储大量数据的仪器快速携带至地面。该柱塞工具摒弃了传统的电缆测井作业工艺，整个柱塞工具的结构简单，工作可靠，作业效率高，关井停产时间短，安全性好。该工具可用于各类气井的排液采气作业，包括低产气井、气藏压力衰竭气井、开采后期的凝析气气井、致密气气井、页岩气气井、煤层气气井等常规和非常规气藏开发井。

根据本发明的一个实施方式，参见图8至图10所示，所述柱塞本体2的内部设有供流体通过的流道孔21，柱塞本体的外表面分别设有上部环槽组22和下部环槽组23，所述上部环槽组22和下部环槽组23均设有等间距分布的环槽24。所述柱塞本体2的上部设有多个均匀分布的上斜孔25，柱塞本体的下部设有多个均匀分布的下斜孔26，所述上斜孔25的靠近流道孔21一端的位置低于其靠近柱塞本体2外表面一端的位置，所述下斜孔26的靠近流道孔21一端的位置高于其靠近柱塞本体2外表面一端的位置，也就是说，下斜孔26的朝向与上斜孔25的朝向相反。所述上斜孔25对应所述上部环槽组22的其中一部分的环槽，所述下斜孔26对应所述下部环槽组23的其中一部分的环槽，在此处，上部环槽组22由上至下具有七个等间距分布的环槽，上斜孔25则对应间隔设置的环槽24，下部环槽组23由上至下具有七个等间距分布的环槽24，下斜孔26则对应间隔设置的环槽24，所述上、下斜孔25、26均与流道孔21连通。

本实施例中，柱塞本体2可采用不锈钢制造，内部有供流体通过的流道孔21，该结构在柱塞工具从井口回落时，有助于提高柱塞工具的下行速度。柱塞本体2的顶部与柱塞打捞头1连接，柱塞打捞头1为符合API标准的零件，用于柱塞工具打捞回收时使用。上、下斜孔25、26的作用与喷嘴类似，在柱塞本体2上下行期间，将柱塞本体2内部流道孔21中流过的一部分流体将通过这些斜孔高速的向柱塞本体2与油管内壁之间的空间喷射（如图10中的箭头所示），将柱塞本体2周围以及柱塞本体2上下的局部区域的沉砂和结垢清除掉，特别是可以有效清除柱塞本体2下部的仪器工作筒总成5周围的污物，减少其通过进液孔进入仪器工作筒5内部而损坏电子设备的可能性。

根据本发明的一个实施方式，所述柱塞本体2的中部设有圆柱体27，所述圆柱体27位于所述上部环槽组22和下部环槽组23之间，所述圆柱体27设有螺旋流道27a。本实施例的上、下两部分环形槽组22、23与斜孔被中间的、带有螺旋流道27a的圆柱体27给隔开，螺旋流道27a的作用是，在柱塞本体2上下行过程中，在柱塞本体2周围形成气体湍流，可有助于提高柱塞本体2与油管内壁之间的密封，有效减少柱塞本体2上部的液体回落和滑脱，提高柱塞的工作效率。

所述上、下部环槽组22、23的各个环槽24中，靠近所述圆柱体27的一面呈平面，远离圆柱体的一面为斜面，所述上部环槽组22的环槽的斜面与所述上斜孔25平行，所述下部环槽组23的环槽的斜面与所述下斜孔26平行。进一步而言，柱塞本体2外表面的环槽24为环形、不等边梯形槽，其主要作用是柱塞本体2上下运行过程中，可清除斜孔25、26内壁上附着的沉砂和结垢。

根据本发明的一个实施方式，参见图11至图13所示，所述仪器工作筒总成5包括仪器工作筒本体51和井下仪器52，所述仪器工作筒本体51上设有多道长条形的进液孔53，所述井下仪器52设置在仪器工作筒本体51内部，井下仪器52的两端分别连接着压帽54和减震弹簧55，减震弹簧55位于压帽54的外侧端，所述仪器工作筒本体51的上、下两端分别设有工作筒打捞头56和底堵57，将井下仪器52固定，所述工作筒打捞头56与所述投送总成3和打捞总成4的下部相配合，以便于工作筒打捞头56连接在投送总成3或打捞总成4上。

本实施例的井下仪器52种类可很多，包括压力传感器、温度传感器、井下流体采样设备等，可以执行多种井下物理参数的测量任务。工作筒打捞头56为符合API标准的结构，当仪器工作筒总成5不能由打捞总成4顺利回收时，工作筒打捞头56可方便地面设备打捞。减震弹簧55可用于吸收仪器工作筒总成5下行落至井底、上行升至井口时产生的震动能量，压帽54可为橡胶制造，用于对井下仪器52的定位，并吸收、缓冲各种冲击和震动。仪器工作筒总成5在井下时，井筒流体将通过上述长条形的进液孔53进入仪器工作筒本体51内部，供各类仪器分析、采样用。

所述仪器工作筒本体51的外表面均匀设有加强肋58，以对仪器工作筒本体51在油管内进行位置扶正。

根据本发明的一个实施方式，参见图14至图16所示，所述投送总成3包括投送总成本体31，所述投送总成本体31的内部的中间位置固定有执行器底座32，所述执行器底座32上设有热执行器33和执行部件34，所述执行部件34可上下伸缩运动地连接在热执行器33上；所述仪器工作筒总成5的上部可脱离地嵌设在投送总成本体31的内部下方，所述柱塞本体2的下部连接在投送总成3的内部上方。

本发明实施例中，当配有投送总成3的柱塞工具携带仪器工作筒总成5下行到井底时，热执行器33与小行程液压缸的运动方式类似，热执行器33的内部充满一种固体物质（如石蜡，熔点在48-70℃），该物质在周围环境温度达到其熔点时，将逐渐液化并发生体积膨胀，热执行器33的内腔压力上升，使执行部件34伸出，从而将仪器工作筒总成5顶推出，使之脱离投送总成3。执行器底座32为热执行器33的保护外壳，在投送总成本体31内也起到定位的作用，采用导热系数高的材料制造，比如黄铜，有利于环境热量很快传递至热执行器33。

所述投送总成本体31的下部设有防脱开总成34，所述工作筒打捞头56的中部设有内凹的半球形环槽561，在所述仪器工作筒总成5嵌设在投送总成本体31内的状态下，所述防脱开总成34插设在半球形环槽561内。其中，所述防脱开总成34可为弹簧预紧的钢球，当工作筒打捞头56嵌入投送总成31的下部，且防脱开总成34与半球形环槽561对应时，防脱开总成34嵌入半球形环槽561内，使工作筒打捞头56与投送总成31连接在一起。

所述执行部件34包括执行杆341和动作筒342，所述动作筒342的一端为开口端，另一端为封闭端，动作筒342的筒壁可活动地套设在所述执行器底座32的外侧，且封闭端位于执行器底座32的下方，所述执行杆341的一端连接所述热执行器33，另一端从动作筒342的开口端穿过而固定在封闭端上。其中，动作筒342和执行杆341可通过螺纹固定连接在一起。

所述执行器底座32内设有限位环35，所述限位环35的中央设有供所述执行杆341上下运行的通孔；所述动作筒342的封闭端上具有固定座36，所述执行器底座32上设有导向套37，所述执行杆341的另一端固定在固定座36上，所述固定座36可沿导向套37上下运动。本实施例中，导向套37的作用是执行杆341运动过程中防止其发生偏移，减小执行杆341的磨损。限位环35的作用是对热执行器33等部件进行固定和限位。

根据本发明的一个实施方式，参见图17至图19所示，所述打捞总成4包括打捞总成本体41，所述打捞总成本体41内部的轴向上设有贯通孔42，打捞总成本体41的内部的中间位置设有旁通阀组件43，打捞总成本体41的中部设有均布的出液孔44，所述打捞总成本体41的下部设有防脱开组件45，所述工作筒打捞头56的中部设有内凹的半球形环槽561，在所述仪器工作筒总成5嵌设在打捞总成本体41内的状态下，所述防脱开组件45插设在半球形环槽561内。其中，所述防脱开组件45可为弹簧预紧的钢球，当工作筒打捞头56嵌入打捞总成本体41的下部，且防脱开组件45与半球形环槽561对应时，防脱开组件45嵌入半球形环槽561内，使工作筒打捞头56与打捞总成本体41连接在一起。

本实施例中，在柱塞工具下行过程中，旁通阀组件43打开，如图17所示，出液孔44与柱塞本体2内的流道孔21连通，柱塞工具可以更快到达井底。打捞总成本体41下部有喇叭口结构，便于仪器工作筒总成5进入打捞总成本体41。

所述打捞总成本体41的中部固定有环凸台411，所述旁通阀组件43包括锁紧总成431和阀杆432，所述锁紧总成431的一端面连接环凸台411，另一端面连接端盖46以定位，所述阀杆432可上下运动地连接在锁紧总成431上，所述出液孔44位于所述阀杆432处于打开位置和关闭位置之间。锁紧总成431的主要作用是，在旁通阀组件43打开与关闭时保持阀杆432的位置，防止柱塞运行时机械震动、液体冲击等次要因素导致阀杆432产生误动作。

参见图20-图22所示，所述锁紧总成431包括锁紧环433，锁紧环433由两个呈半圆的环体组成，锁紧环433的外表面设有两个环形凹槽，在每个环形凹槽内分别设有环形弹簧434。具体而言，锁紧环433是一个带通孔和两个环形凹槽的整体回转体零件，将其切割成完全相同的两半。安装时重新合好，两个环形弹簧434塞入环形凹槽内，由于弹簧力的作用，锁紧环433被紧紧扣在一起。两只锁紧环433对扣后形成的圆孔略小于阀杆432杆体的外径，安装时，阀杆432穿过锁紧总成431时将锁紧环433撑开，借助环形弹簧434的回复力作用，阀杆432被抱紧。这样，除了柱塞工具在井口受推杆的作用、在井底受底部减震器X6的作用使阀杆432移动以外，其它干扰不会对阀杆432在打捞总成本体41内的位置有影响。锁紧总成431在通过端盖46顶紧，端盖46有外螺纹，安装时拧入打捞总成本体41的底部。

当要执行仪器投送任务时，在地面将投送总成3与柱塞本体2连接，并将仪器工作筒总成5从投送总成3的下部插入，通过防脱开总成34扣住仪器工作筒总成5，此时投送总成如图14所示，其执行部件34处于未动作时的状态。工具组合投入井中，开关阀X3关闭，柱塞工具组合开始下行，直到井底。在井底的温度条件下，热执行器33开始动作，动作筒342和执行杆341伸出（如图15所示），顶在仪器工作筒总成5的工作筒打捞头56的端面上，并克服防脱开总成34的锁扣力将仪器工作筒总成5推出投送总成3下部的筒形内孔结构，使仪器工作筒总成5与柱塞脱离。随后开关阀X3打开，柱塞工具上行，而仪器工作筒总成5则留在井底执行预设的测量程序。仪器的投送作业完成。

当仪器工作筒总成5完成测量任务，需要被打捞回收时，将柱塞上的投送总成3拆下，装上打捞总成4，并保持阀杆432处于下位，即旁通阀组件43打开状态（如图17所示），然后将柱塞工具组合放入井中。关闭开关阀X3，柱塞工具开始下行直到井底。由于旁通阀组件43打开，柱塞上下的压力平衡，柱塞可以更快的速度运行至井底（柱塞内部流体的流动按图17的箭头方向进行）。当仪器工作筒总成5进入打捞总成本体41下部的筒形内孔结构时，防脱开组件45发挥作用，钢球进入半球形环槽561，从而扣住工作筒打捞头56。同时，阀杆432被推至上位（如图18所示），顶住柱塞本体2的内孔的锥形端面。柱塞本体2的内孔的锥形端面与阀杆432的杆头的锥形端面之间配合紧密，形成有效的密封，使得柱塞内外之间的流动通道被堵住，旁通阀组件处于关闭状态，整个柱塞工具组合相当于油缸内的一个“活塞”。地面开关阀X3打开，在井底气压作用下，柱塞将携带仪器工作筒总成5一起上行，直至井口。仪器的打捞回收作业完成。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述柱塞工具包括：

柱塞打捞头，其位于柱塞工具的顶部；

柱塞本体，其上端连接所述柱塞打捞头；

仪器工作筒总成，其可脱离地位于柱塞工具的尾部；

投送总成和打捞总成，二者其中之一连接在所述柱塞本体与仪器工作筒总成之间，以配合执行所述仪器工作筒总成的投送或打捞任务；

其中，所述柱塞本体的内部设有供流体通过的流道孔，柱塞本体的外表面分别设有上部环槽组和下部环槽组，所述上部环槽组和下部环槽组均设有等间距分布的环槽；所述柱塞本体的上部设有多个均匀分布的上斜孔，柱塞本体的下部设有多个均匀分布的下斜孔，所述上斜孔的靠近流道孔一端的位置低于其靠近柱塞本体外表面一端的位置，所述下斜孔的靠近流道孔一端的位置高于其靠近柱塞本体外表面一端的位置；所述上斜孔对应所述上部环槽组的其中一部分的环槽，所述下斜孔对应所述下部环槽组的其中一部分的环槽，所述上、下斜孔均与流道孔连通。

2.根据权利要求1所述的投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述柱塞本体的中部设有圆柱体，所述圆柱体位于所述上部环槽组和下部环槽组之间，所述圆柱体设有螺旋流道。

3.根据权利要求2所述的投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述上、下部环槽组的各个环槽中，靠近所述圆柱体的一面呈平面，远离圆柱体的一面为斜面，所述上部环槽组的环槽的斜面与所述上斜孔平行，所述下部环槽组的环槽的斜面与所述下斜孔平行。

4.根据权利要求1所述的投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述仪器工作筒总成包括仪器工作筒本体和井下仪器，所述仪器工作筒本体上设有多道长条形的进液孔，所述井下仪器设置在仪器工作筒本体内部，井下仪器的两端分别连接着压帽和减震弹簧，减震弹簧位于压帽的外侧端，所述仪器工作筒本体的上、下两端分别设有工作筒打捞头和底堵，将井下仪器固定，所述工作筒打捞头与所述投送总成和打捞总成的下部相配合。

5.根据权利要求4所述的投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述仪器工作筒本体的外表面均匀设有加强肋。

6.根据权利要求4所述的投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述投送总成包括投送总成本体，所述投送总成本体的内部的中间位置固定有执行器底座，所述执行器底座上设有热执行器和执行部件，所述执行部件可上下伸缩运动地连接在热执行器上；所述仪器工作筒总成的上部可脱离地嵌设在投送总成本体的内部下方，所述柱塞本体的下部连接在投送总成的内部上方。

7.根据权利要求6所述的投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述投送总成本体的下部设有防脱开总成，所述工作筒打捞头的中部设有内凹的半球形环槽，在所述仪器工作筒总成嵌设在投送总成本体内的状态下，所述防脱开总成插设在半球形环槽内。

8.根据权利要求7所述的投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述执行部件包括执行杆和动作筒，所述动作筒的一端为开口端，另一端为封闭端，动作筒的筒壁可活动地套设在所述执行器底座的外侧，且封闭端位于执行器底座的下方，所述执行杆的一端连接所述热执行器，另一端从动作筒的开口端穿过而固定在封闭端上。

9.根据权利要求8所述的投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述执行器底座内设有限位环，所述限位环的中央设有供所述执行杆上下运行的通孔；所述动作筒的封闭端上具有固定座，所述执行器底座上设有导向套，所述执行杆的另一端固定在固定座上，所述固定座可沿导向套上下运动。

10.根据权利要求4所述的投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述打捞总成包括打捞总成本体，所述打捞总成本体内部的轴向上设有贯通孔，打捞总成本体的内部的中间位置设有旁通阀组件，打捞总成本体的中部设有均布的出液孔，所述打捞总成本体的下部设有防脱开组件，所述工作筒打捞头的中部设有内凹的半球形环槽，在所述仪器工作筒总成嵌设在打捞总成本体内的状态下，所述防脱开组件插设在半球形环槽内。

11.根据权利要求10所述的投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述打捞总成本体的中部固定有环凸台，所述旁通阀组件包括锁紧总成和阀杆，所述锁紧总成的一端面连接环凸台，另一端面连接端盖以定位，所述阀杆可上下运动地连接在锁紧总成上，所述出液孔位于所述阀杆处于打开位置和关闭位置之间。

12.根据权利要求11所述的投捞一体式柱塞工具，其特征在于，所述锁紧总成包括锁紧环，锁紧环由两个呈半圆的环体组成，锁紧环的外表面设有两个环形凹槽，在每个环形凹槽内分别设有环形弹簧。

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