CN104832158A - 防砂型机械接箍定位工具 - Google Patents

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    • E21B47/098—Locating or determining the position of objects in boreholes or wells, e.g. the position of an extending arm; Identifying the free or blocked portions of pipes using impression packers, e.g. to detect recesses or perforations

Abstract

本发明涉及石油开发用油气井井下工具技术领域，提供一种防砂型机械接箍定位工具，该工具连接在管柱上，并随管柱一同下放到套管井中，该工具包括套设在中心管上的上接头、下接头和定位筒；定位筒的两端分别通过上接头和下接头与中心管连接，中部与中心管之间具有环状间隙，轴向开设有多道均匀分布的条状开孔，在多道条状开孔之间形成有多条弹性筋；弹性筋的外侧设有定位卡块，在定位筒的轴向方向上，定位卡块的上侧面和下侧面均为坡面，其高度大于套管与定位筒之间的半径差。在途经接箍处时，定位卡块在弹性筋的弹力作用下卡入到套管接箍接缝处，使悬重发生变化，进而推定位置；条状开孔还能够使弹性筋下方的沉砂得以清除，防止砂卡现象。

Description

防砂型机械接箍定位工具
技术领域
本发明涉及石油开发用油气井井下工具技术领域，特别提供一种防砂型机械接箍定位工具。
背景技术
目前，油田油气井维护作业中，需要将封隔器等器具下放到井下，通常是靠经验和地面相关参数确定下放距离，可想而知该方法粗略，不精确。另外较常用的还有通过测磁定位曲线来实现，该工艺复杂、工作量大，工人劳动强度大，生产周期长，成本高，给油田生产造成影响。
为了比较准确地将封隔器下放到井下目的层位置，目前油田油气井作业也有用到一些机械接箍定位工具，机械接箍定位工具是根据途经的套管接箍数量来推定深度。该方法施工方便、快捷，但是现有的机械接箍定位工具基本构造是由定位卡块配合弹簧或弹簧片组成，即通过在中心管的管壁上设置凹槽，容纳弹簧或弹簧片，定位卡块设置在弹簧或弹簧片的外侧，通过弹力作用与井壁形成持续的相对压力，当途经套管接箍处时，由于套管接箍处存在间隙，定位卡块会卡入到这一缝隙中，由此在纵向上形成一个悬重的变化，通过这个悬重的变化来确定是否途经一处套管接箍，由于各套管的长度都是已知的数据，通过途经套管接箍的数量和次序，可以推定封隔器等器具的深度。
但现有这种利用弹簧或弹簧片的机械接箍定位工具容易发生砂卡的现象，原因是砂粒等物质容易嵌入到用于容纳弹簧或弹簧片的凹槽中，导致弹簧或弹簧片的弹性伸缩受影响，一旦定位片与弹簧片之间进入压裂砂，就会造成定位工具失效，可能造成工具卡在井里，导致井下工具串起出困难，甚至造成作业事故。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种适用于套管内工具精确定位，同时具有防砂卡功能，保证工具在井下的精确定位及安全作业的防砂型套管接箍定位工具。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供了一种防砂型机械接箍定位工具，该接箍定位工具通过其中心管与其他工具或管柱连接并一同下放到套管井中，该工具包括套设在所述中心管上的上接头、下接头和定位筒；
所述定位筒的两端分别通过所述上接头和下接头与所述中心管连接，中部与所述中心管之间具有环状间隙；
所述定位筒的中部轴向开设有多道条状开孔，多道所述条状开孔在所述定位筒的周向均匀分布，在多道所述条状开孔之间形成有多条弹性筋；
所述弹性筋的外侧设有定位卡块，在所述定位筒的轴向方向上，所述定位卡块的上侧面和下侧面均为坡面，所述定位卡块的高度大于所述套管与定位筒之间的半径差。
优选的，所述条状开孔的数量为四个，相应的所述弹性筋和定位卡块也均为四个。
优选的，所述定位卡块设置在所述弹性筋的中间位置。
优选的，所述定位卡块的上侧面的坡度较下侧面的坡度大。
优选的，所述上接头的部分插设在所述定位筒与中心管之间，并分别与所述定位筒和中心管螺纹连接；所述下接头的部分插设在所述定位筒与中心管之间，并与所述中心管螺纹连接。
优选的，所述上接头与所述中心管和定位筒之间，以及所述下接头与所述中心管之间均连接有顶丝，用于实现周向上的相对锁固。
优选的，所述定位卡块的顶侧整体呈弧形。
优选的，在所述定位筒的轴向方向上，所述上接头和下接头均设有防砂通道。
(三)有益效果
本发明提供的一种防砂型机械接箍定位工具，该工具连接在管柱上，并随管柱一同下放到套管井中，该工具包括套设在中心管上的上接头、下接头和定位筒；定位筒的两端分别通过上接头和下接头与中心管连接，中部与中心管之间具有环状间隙，轴向开设有多道条状开孔，多道条状开孔在定位筒的周向均匀分布，条状开孔与环状间隙结合形成镂空结构，同时在多道条状开孔之间形成有多条弹性筋；弹性筋的外侧设有定位卡块，在定位筒的轴向方向上，定位卡块的上侧面和下侧面均为坡面，定位卡块的高度大于套管井与定位筒之间的半径差。在途经接箍处时，定位卡块在弹性筋的弹力作用下卡入，使悬重发生变化，由此实现定位；同时，定位筒镂空的结构方式为防止砂卡形成冲砂通道。
附图说明
图1是本发明实施例的一种防砂型机械接箍定位工具的示意图。
附图标记：
1、中心管；2、定位筒；3、上接头；4、下接头；5、顶丝；6、定位卡块；7、螺钉；8、防砂通道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“纵向”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例提供的一种防砂型机械接箍定位工具，该工具通过中心管1与其他工具或管柱连接并一同下放到套管井中，该工具包括套设并装配在中心管1上的上接头3、下接头4和定位筒2；上接头3的部分插设在定位筒2与中心管1之间，并分别与定位筒2和中心管1螺纹连接；下接头4的部分插设在定位筒2与中心管1之间，并与中心管1螺纹连接，使定位筒2的两端分别通过上接头3和下接头4与中心管1连接。上接头3与中心管1和定位筒2之间，以及下接头4与中心管1之间均连接有顶丝5，用于实现周向上的相对锁固。
定位筒2的两端分别通过上接头3和下接头4相对于中心管1支撑起一定的距离，使定位筒2的中部与中心管1之间形成一环状间隙；另外定位筒2的中部轴向开设有多道条状开孔，多道条状开孔在定位筒2的周向均匀分布，在多道条状开孔之间自然形成有多条弹性筋，同时也使定位筒2呈镂空结构，由此既能够通过成型出的弹性筋提供弹力，又能够通过成型出的镂空结构配合井内流体清除沉砂。
每个弹性筋的外侧均设有一个定位卡块6，每个定位卡块6通过两个螺钉7固定在弹性筋上，定位卡块6优选设置在弹性筋型变量最大的中间位置，以充分发挥弹性筋的弹性作用；定位卡块6的高度大于套管的内径与定位筒2的外径之差，使定位筒2在套管井中滑动时，弹性筋径向收缩，保持对定位卡块6的一个向外的推力；在定位筒2的轴向方向上，定位卡块6的上侧面和下侧面均为坡面，且定位卡块6的顶侧整体呈弧形，无论是沿套管滑动还是途经接箍处，都不会产生卡死的现象。
其中，条状开孔的数量为四个，相应的弹性筋和定位卡块6也均为四个，由于弹性筋和定位卡块6是在周向上均匀分布的，所以四个弹性筋的受力均衡，形变量一致，定位筒2不偏向任一侧。
在所述定位筒2的轴向方向上，所述上接头3和下接头4均设有防砂通道8，用于使液体涌入到定位筒2与中心管1之间的间隙中，对其中的沉砂形成冲刷。
优选的，定位卡块6的上侧面的坡度较下侧面的坡度大，使定位卡块6在下放的过程中更容易通过接箍处，而上提的过程中遇到接箍处时悬重的增加量较为明显，即判断封隔器的位置是通过上提的过程来实现的，由于下放过程主要是通过自身重力，使下放过程定位卡块6通过接箍比较容易；而上提的力量可控，通过上提的方式定位则可确保定位卡块6顺利通过接箍处。
本实施例防砂型机械接箍定位工具的操作方法及工作原理如下：
将本实施例的防砂型机械接箍定位工具与中心管1连接，下入到短套管接箍位置以下，然后缓慢上提中心管1以寻找套管的接箍位置。当定位卡块6遇到套管接箍内缝隙时，定位卡块6在定位筒2的弹性筋的钢性的压缩弹力下会自动向外扩张，定位卡块6的弧形凸起进入到套管间的缝隙处。此时井口处的中心管1悬重会因定位卡块6的作用而增加。当悬重比正常值增加到1～2吨时，定位卡块6便会再次压缩弹性筋收缩，使得定位卡块6的弧形凸台从套管接箍内缝隙中滑出，井口处的悬重恢复正常。
此时在管柱上做喷涂标记点，然后继续上提，遇到另一个套管接箍内缝隙时，定位卡块6会再次扩张，弧形凸起进入到接箍缝隙内，引起管柱悬重再次增加。继续上提使悬重恢复正常，在管柱上再次做喷涂标记点。根据两次喷涂标记点之间的距离，判断是否找到短套管位置。找到短套管位置后，以短套管位置为基准上下移动一定距离到目的层，进行下一步施工。
一旦施工作业过程中砂卡，采用冲砂解除接箍定位工具砂卡，具体过程为：液体通过上接头3的防砂通道8，沉积在定位筒2与中心管1之间及周围的沉砂通过下接头4的防砂通道8以及条形孔的镂空冲洗干净，解除砂卡，或有效防止砂卡现象的发生。
本发明实施例的防砂型机械接箍定位工具能实现井下套管接箍精确定位，判断接箍的位置，比电子接箍定位工具简单、耐用，适合复杂恶劣的井下施工环境。定位卡块6上下采用不同倒角斜度：定位卡块6下端采用小倒角，使得中心管在下入过程中可平滑下入，定位卡块6上端采用大倒角，使得上提中心管时，定位卡块6在井下套管接箍内缝隙时有一定的承载力，大于该承载力时，定位卡块6自动从套管接箍内缝隙滑出，可继续上提，定位卡块6定位信号的产生是通过定位筒2的镂空本体钢性来实现的，同时该镂空结构还可通过液流实现对沉砂的冲刷。上、下接头4在轴向均有防砂通道8，以及定位筒2与中心管1之间形成一个镂空的通道，形成了冲砂液流通道，使防砂功能进一步提高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种防砂型机械接箍定位工具，该工具通过中心管(1)与其他工具或管柱连接并一同下放到套管井中，其特征在于，包括套设在所述中心管(1)上的上接头(3)、下接头(4)和定位筒(2)；
所述定位筒(2)的两端分别通过所述上接头(3)和下接头(4)与所述中心管(1)连接，中部与所述中心管(1)之间具有环状间隙；
所述定位筒(2)的中部轴向开设有多道条状开孔，多道所述条状开孔在所述定位筒(2)的周向上均匀分布，在多道所述条状开孔之间形成有多条弹性筋；
所述弹性筋的外侧设有定位卡块(6)，在所述定位筒(2)的轴向方向上，所述定位卡块(6)的上侧面和下侧面均为坡面，所述定位卡块(6)的高度大于套管的内径与定位筒(2)的外径之差。
2.根据权利要求1所述的防砂型机械接箍定位工具，其特征在于，所述条状开孔的数量为四个，相应的所述弹性筋和定位卡块(6)也均为四个。
3.根据权利要求1所述的防砂型机械接箍定位工具，其特征在于，所述定位卡块(6)设置在所述弹性筋的中间位置。
4.根据权利要求1所述的防砂型机械接箍定位工具，其特征在于，所述定位卡块(6)的上侧面的坡度较下侧面的坡度大。
5.根据权利要求1所述的防砂型机械接箍定位工具，其特征在于，所述上接头(3)的部分插设在所述定位筒(2)与中心管(1)之间，并分别与所述定位筒(2)和中心管(1)螺纹连接；所述下接头(4)的部分插设在所述定位筒(2)与中心管(1)之间，并与所述中心管(1)螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的防砂型机械接箍定位工具，其特征在于，所述上接头(3)与所述中心管(1)和定位筒(2)之间，以及所述下接头(4)与所述中心管(1)之间均连接有顶丝(5)，用于实现周向上的相对锁固。
7.根据权利要求1所述的防砂型机械接箍定位工具，其特征在于，所述定位卡块(6)的顶侧整体呈弧形。
8.根据权利要求1至7任一项所述的防砂型机械接箍定位工具，其特征在于，在所述定位筒(2)的轴向方向上，所述上接头(3)和下接头(4)均设有防砂通道(8)。
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