CN105781463A - 自解卡工具 - Google Patents
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Abstract
自解卡工具，包括：内空的壳体，其上表面和下表面均设置有定位结构；多个机械扶正偏心臂，位于壳体的外侧、并沿壳体的周向可伸缩地均布安装在壳体上；振动电机模块，安装在壳体内；振动传递杆，安装在壳体上；和电机驱动及井径测量模块，安装在壳体内、并与机械扶正偏心臂相连接，可驱动机械扶正偏心臂伸出和缩回。本申请提供的自解卡工具，具备地面信号控制的居中、偏心推靠辅助功能，闭合机械扶正偏心臂解卡与振动解卡功能，还具备实时测量井眼井径曲线的功能。
Description
技术领域
本申请涉及石油开采设备技术，尤指一种自解卡工具。
背景技术
目前石油勘探测井中，核磁共振测井仪作为一项直接测量地层流体的高端仪器，已经应用越来越广泛，通过核磁共振测井，可以较快识别油气水及孔渗等重要参数。但是核磁共振测井由于自身特点，需要较长的激化时间来磁化地层流体，因此测井速度较慢，在复杂井况中极容易遇阻遇卡，容易因非仪器自身故障原因导致作业失败。
即：现有偏心核磁共振测井仪测量技术均是通过仪器外接偏心或者居中机械弹性臂，通过机械弹簧的作用进行辅助居中及偏心功能，当仪器在井下遇阻遇卡时，无法有效通过地面信号控制进行闭合机械偏心或者居中臂，当遇到复杂井况时很容易在井下卡死而无法解卡，只能通过穿心打捞方式进行仪器打捞解卡，费时费力，打捞费用巨大，耗时较长。当遇到井眼中泥浆吸附卡时，无法来解卡。同时现有技术在测量核磁共振测井仪时，由于通过机械弹簧作用来推动偏心或者居中机械弹性臂，无法获取实时井径曲线数据。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少之一，本申请提供了一种自解卡工具，具备地面信号控制的居中、偏心推靠辅助功能，闭合机械扶正偏心臂解卡与振动解卡功能，还具备实时测量井眼井径曲线的功能。
为了达到本申请目的，本申请提供了一种自解卡工具，包括：内空的壳体，其上表面和下表面均设置有定位结构；多个机械扶正偏心臂，位于所述壳体的外侧、并沿所述壳体的周向可伸缩地均布安装在所述壳体上；振动电机模块，安装在所述壳体内；振动传递杆，安装在所述壳体上；和电机驱动及井径测量模块，安装在所述壳体内、并与所述机械扶正偏心臂相连接，可驱动所述机械扶正偏心臂伸出和缩回。
可选地，所述定位结构为定位槽，且所述壳体上表面的两个定位槽和所述壳体下表面的两个定位槽在周向上互呈180度设置，且所述壳体上表面的两个定位槽成90度布局设置、所述壳体下表面的两个定位槽也成90度布局设置。
可选地，所述自解卡工具还包括：多个滚轮，一一对应安装在所述机械扶正偏心臂的中部。
可选地，，所述滚轮为滑动滚轮，所述滑动滚轮和所述机械扶正偏心臂均设置四个。
可选地，所述自解卡工具还包括：安全插销，所述机械扶正偏心臂通过所述安全插销安装在所述壳体上。
可选地，所述振动电机模块包括：稳压电路；过流监控电路；高压储能电容电路，连接所述稳压电路和所述过流监控电路，所述过流监控电路可对所述高压储能电容电路进行电流监控；电机控制电路，连接所述过流监控电路、所述高压储能电容电路和振动电机，所述高压储能电容电路可向所述电机控制电路提供稳定电源，所述过流监控电路可向所述电机控制电路传递过流报警控制信号，所述电机控制电路可电压驱动所述振动电机；和所述振动电机。
可选地，所述电机驱动及井径测量模块：稳压电路；过流监控电路；高压储能电容电路，连接所述稳压电路和所述过流监控电路，所述过流监控电路可对所述高压储能电容电路进行电流监控；电机控制电路，连接所述过流监控电路、所述高压储能电容电路和步进驱动电机，所述高压储能电容电路可向所述电机控制电路提供稳定电源，所述过流监控电路可向所述电机控制电路传递过流报警控制信号，所述电机控制电路可电压驱动所述步进驱动电机；所述步进驱动电机；机械连杆，连接所述步进驱动电机和所述机械扶正偏心臂；拉杆电位器，连接所述机械扶正偏心臂和井径采集测量模块，所述拉杆电位器可将根据所述机械扶正偏心臂得到的井径位移信号传递给所述井径采集测量模块；和所述井径采集测量模块，与所述电机控制电路相连接，可将井径曲线采集数据传递给所述电机控制电路。
可选地，所述步进驱动电机为四路步进驱动电机，所述拉杆电位器为四路拉杆电位器。
与现有技术相比，本申请提供的自解卡工具，具备地面信号控制的居中、偏心推靠辅助功能，闭合机械扶正偏心臂解卡与振动解卡功能，还具备实时测量井眼井径曲线的功能。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请所述的自解卡工具的结构示意图；
图2为核磁共振仪器与自解卡工具联合匹配挂接测试的示意图；
图3为振动电机模块结构框图；
图4为电机驱动及井径测量模块结构框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合附图描述本申请一些实施例的自解卡工具。
本申请提供的自解卡工具10，如图1所示，包括：内空的壳体1，其上表面和下表面均设置有定位结构；多个机械扶正偏心臂2，位于壳体1的外侧、并沿壳体1的周向可伸缩地均布安装在壳体1上；振动电机模块3，安装在壳体1内；振动传递杆4，安装在壳体1上；和电机驱动及井径测量模块5，安装在壳体1内、并与机械扶正偏心臂2相连接，可驱动机械扶正偏心臂2伸出和缩回。
本申请提供的自解卡工具，具备地面信号控制的居中、偏心推靠辅助功能，闭合机械扶正偏心臂解卡与振动解卡功能，还具备实时测量井眼井径曲线的功能。
可选地，定位结构为定位槽11，且壳体1上表面的两个定位槽11和壳体1下表面的两个定位槽11在周向上互呈180度设置，且壳体1上表面的两个定位槽11成90度布局设置、壳体1下表面的两个定位槽11也成90度布局设置。
该自解卡工具由于特殊的定位槽设计(能够配合核磁共振测井仪上的定位插销)，能够定向有效挂接核磁共振测井仪，保证该自解卡工具的四路机械扶正偏心臂中其中某一路固定的臂与核磁共振测井仪电路及探头短节8中主天线所在面保持180度的反向面位置，同时保证该自解卡工具与储能短节9连接器的方向唯一性，起到有效推靠核磁共振测井仪电路及探头短节8中主天线所在面贴紧井壁偏心测量。
其中上表面或下表面的定位槽互呈90度位置设计，上表面和下表面的定位槽互呈180度位置摆放设计，目的是为挂接核磁共振测井仪后，有效起到与核磁共振测井仪探头主天线方向定位配接作用，保证该工具与核磁共振测井仪配接方位的唯一性。例如保证其中某一编号的机械扶正偏心臂与核磁共振测井仪探头主天线位置相反，呈180度位置，当测试核磁共振测井仪时，能够单独控制该编号的臂张开，起到有效偏心推靠作用，将核磁共振测井仪探头主天线推靠到井壁，进行偏心核磁共振测量。
可选地，自解卡工具还包括：多个滚轮6，一一对应安装在机械扶正偏心臂2的中部。
可选地，，滚轮6为滑动滚轮，滑动滚轮和机械扶正偏心臂2均设置四个。
可选地，自解卡工具还包括：安全插销7，机械扶正偏心臂2通过安全插销7安装在壳体1上。
该自解卡工具总共有四个机械扶正偏心臂，各机械扶正偏心臂的中间带有一个滑动滚轮，滑动滚轮有效驱动四个臂在井眼中上下滑动。四个机械扶正偏心臂可以有效起到将井下测井仪器辅助居中或者偏心推靠作用。同时四个机械扶正偏心臂通过安全插销与壳体相连，当出现意外通电过流，不能进行电机驱动开关机械臂的情况下，可以通过地面电缆拉力，将安全插销拉断后，四个机械扶正偏心臂自然闭合。设备内部通过电机驱动及井径测量模块对四个臂进行电机驱动控制与四个机械扶正偏心臂的井径张开测量。该自解卡工具还有一个振动电机模块，该模块通过振动传递杆与外壳相连，当井下仪器遇阻遇卡后，如果通过地面控制闭合四个机械扶正偏心臂仍然无法成功解卡，则可以通过控制振动电机进行高强度振动，带动振动传递杆将此高强度振动力传到仪器上，使仪器进行剧烈振动以实现解卡目的。为了配合挂接核磁共振测井仪进行辅助偏心推靠井壁，该工具上下两个面各有两个定位槽，位于壳体上面或者下面的两个定位槽互成90度位置布局设计，且上下两面的定位槽互成180度位置布局设计，有效起到与核磁共振测井仪探头主天线方向定位配接作用，保证该工具与核磁共振测井仪配接方位的唯一性。因核磁共振测井仪具有强磁效应，为了减小对核磁共振测井仪静磁场的影响，制作该工具的壳体所使用材料采用无磁金属材料，例如：TC18无磁合金材料。
图2为核磁共振测井仪与该自解卡工具联合匹配挂接测试的示意图，其中核磁共振测井仪储能短节与核磁共振测井仪电路及探头短节中间加入该自解卡工具，通过该自解卡工具起到偏心推靠作用，将核磁共振测井仪电路及探头短节主天线一面推靠到井眼的井壁处偏心测量。核磁共振测井仪储能短节与核磁共振测井仪电路及探头短节分别有对应的两个定位插销，插入自解卡工具上下两面对应的定位槽中，保证该自解卡工具与核磁共振测井仪储能短节和电路及探头短节配接方位的唯一性，保证该自解卡工具的四路机械扶正偏心臂中其中某一路固定的臂与核磁共振测井仪电路及探头短节中主天线所在面保持180度的反向面位置，同时保证该自解卡工具与储能短节连接器的方向唯一性。当需要测试核磁共振测井仪时，将该反相位置的机械扶正偏心臂由地面系统控制打开，其余三个臂闭合，起到将核磁共振测井仪电路及探头短节中主天线所在面有效推靠偏心到井壁，进行偏心测量。当核磁共振测井仪在测井过程中遇到井眼垮塌或者缩径井况而遇阻遇卡时，可以通过地面系统控制将核磁共振测井仪电路及探头短节中主天线所在面对应反面的那个机械扶正偏心臂闭合，当通过卡点时再重新控制张开，进行偏心推靠。如果闭合臂时仍然不能通过遇卡遇阻点，则通过地面系统控制振动电机模块，通过振动传递杆将振动力传递到仪器上，使仪器在遇阻点来回振动来解卡，同时通过振动电机模块的振动功能，能够有效控制仪器，使其摆脱井眼中泥浆的吸附卡作用力，使仪器有效摆脱井眼中泥浆的吸附作用。整个仪器串通过测井电缆12连接到地面的测井大车30上，通过地面测井大车30拉动该仪器串，使其在井眼中上下提升。为了保证仪器上下提升安全，避免因该自解卡工具自身原因例如：电路过流导致无法通过地面系统控制正常闭合机械扶正偏心臂而导致仪器遇卡遇阻，在机械扶正偏心臂与自解卡工具的连接处设计有安全插销，此安全插销最大抗拉力根据实际情况提前设计，例如设计成5000磅，当由于电路故障原因无法闭合臂时，可以通过地面测井大车30加大测井电缆12的拉力，当安全插销处拉力超过最大设计拉力时，自动拉断，自解卡工具的四个臂因此自然机械闭合。标号20为井壁。
可选地，如图3所示，振动电机模块3包括：稳压电路；过流监控电路；高压储能电容电路，连接稳压电路和过流监控电路，过流监控电路可对高压储能电容电路进行电流监控；电机控制电路，连接过流监控电路、高压储能电容电路和振动电机，高压储能电容电路可向电机控制电路提供稳定电源，过流监控电路可向电机控制电路传递过流报警控制信号，电机控制电路可电压驱动振动电机；和振动电机。
地面高压电源通过测井电缆输入到自解卡工具中的振动电机模块中的稳压电路的输入端，通过稳压电路将该高压电源稳压到振动电机的工作电压，稳压电路输出的稳压电源再经过高压成高压储能电容电路将稳压电源输入到振动控制电路中，同时过流监控电路同时监控高压储能电容电路的电流情况，一旦发现高压储能电容电路输出的电流过流，则输出一路过流报警控制信号进电机控制电路，电机控制电路收到过流报警控制信号后将断开稳压电源，保证振动电机及时停止工作。地面控制信号也通过测井电缆输入到该模块的电机控制电路，当收到地面下发的振动电机控制信号后，则将高压储能电容电路输出的稳压电源有效输出到振动电机，进行电压驱动，保证振动电机有效工作。
可选地，如图4所示，电机驱动及井径测量模块5：稳压电路；过流监控电路；高压储能电容电路，连接稳压电路和过流监控电路，过流监控电路可对高压储能电容电路进行电流监控；电机控制电路，连接过流监控电路、高压储能电容电路和步进驱动电机，高压储能电容电路可向电机控制电路提供稳定电源，过流监控电路可向电机控制电路传递过流报警控制信号，电机控制电路可电压驱动步进驱动电机；步进驱动电机；机械连杆，连接步进驱动电机和机械扶正偏心臂2；拉杆电位器，连接机械扶正偏心臂2和井径采集测量模块，拉杆电位器可将根据机械扶正偏心臂2得到的井径位移信号传递给井径采集测量模块；和井径采集测量模块，与电机控制电路相连接，可将井径曲线采集数据传递给电机控制电路。
可选地，步进驱动电机为四路步进驱动电机，拉杆电位器为四路拉杆电位器。
地面电机电压输入到稳压电路，经过(高压)储能电容电路输出稳压电源信号，并输入到电机控制电路，同时过流监控电路实时监控(高压)储能电容电路输出的稳压电源的电流，当过流时输出过流报警控制信号进电机控制电路，电机控制电路将及时断开电压驱动，停止四路步进驱动电机的工作。地面控制命令通过测井电缆输入到电机控制电路，进行四路步进驱动电机驱动的有效控制。同时四路步进驱动电机通过机械连杆与四路机械扶正偏心臂分别相连接，通过机械连杆分别有效驱动四路机械扶正偏心臂的闭合与张开。四路拉杆电位器与四路机械扶正偏心臂分别连接，当四路机械扶正偏心臂张开或者闭合时，带动四路拉杆电位器移动，四路拉杆电位器将输出四路井径位移信号进井径采集测量模块，通过井径采集测量模块进行井径位移信号的采集与处理，并换算成当前的四路机械扶正偏心臂井径值。井径采集测量模块将换算的井径曲线采集数据输出到电机控制电路，由电机控制电路输出井径测量数据至地面系统进行处理与显示。
该自解卡工具具备居中、偏心推靠辅助功能，闭合机械扶正偏心臂解卡与振动解卡功能，同时还具备实时测量井眼井径曲线的功能。另外，该自解卡工具由于特殊的定位槽配合定位插销结构的设计，能够定向有效挂接核磁共振测井仪，保证该自解卡工具的四路机械扶正偏心臂中其中某一路固定的臂与核磁共振测井仪电路及探头短节中主天线所在面保持180度的反向面位置，同时保证该自解卡工具与核磁共振测井仪储能短节连接器的方向唯一性，起到有效推靠核磁共振测井仪电路及探头短节中主天线所在面贴紧井壁偏心测量。
综上所述，本申请提供的自解卡工具，具备地面信号控制的居中、偏心推靠辅助功能，闭合机械扶正偏心臂解卡与振动解卡功能，还具备实时测量井眼井径曲线的功能。
在本申请的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种自解卡工具，其特征在于，包括：
内空的壳体(1)，其上表面和下表面均设置有定位结构；
多个机械扶正偏心臂(2)，位于所述壳体(1)的外侧、并沿所述壳体(1)的周向可伸缩地均布安装在所述壳体(1)上；
振动电机模块(3)，安装在所述壳体(1)内；
振动传递杆(4)，安装在所述壳体(1)上；和
电机驱动及井径测量模块(5)，安装在所述壳体(1)内、并与所述机械扶正偏心臂(2)相连接，可驱动所述机械扶正偏心臂(2)伸出和缩回。
2.根据权利要求1所述的自解卡工具，其特征在于，所述定位结构为定位槽(11)，且所述壳体(1)上表面的两个定位槽(11)和所述壳体(1)下表面的两个定位槽(11)在周向上互呈180度设置，且所述壳体(1)上表面的两个定位槽(11)成90度布局设置、所述壳体(1)下表面的两个定位槽(11)也成90度布局设置。
3.根据权利要求1所述的自解卡工具，其特征在于，还包括：
多个滚轮(6)，一一对应安装在所述机械扶正偏心臂(2)的中部。
4.根据权利要求3所述的自解卡工具，其特征在于，所述滚轮(6)为滑动滚轮，所述滑动滚轮和所述机械扶正偏心臂(2)均设置四个。
5.根据权利要求1所述的自解卡工具，其特征在于，还包括：
安全插销(7)，所述机械扶正偏心臂(2)通过所述安全插销(7)安装在所述壳体(1)上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的自解卡工具，其特征在于，所述振动电机模块(3)包括：
稳压电路；
过流监控电路；
高压储能电容电路，连接所述稳压电路和所述过流监控电路，所述过流监控电路可对所述高压储能电容电路进行电流监控；
电机控制电路，连接所述过流监控电路、所述高压储能电容电路和振动电机，所述高压储能电容电路可向所述电机控制电路提供稳定电源，所述过流监控电路可向所述电机控制电路传递过流报警控制信号，所述电机控制电路可电压驱动所述振动电机；和
所述振动电机。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的自解卡工具，其特征在于，所述电机驱动及井径测量模块(5)：
稳压电路；
过流监控电路；
高压储能电容电路，连接所述稳压电路和所述过流监控电路，所述过流监控电路可对所述高压储能电容电路进行电流监控；
电机控制电路，连接所述过流监控电路、所述高压储能电容电路和步进驱动电机，所述高压储能电容电路可向所述电机控制电路提供稳定电源，所述过流监控电路可向所述电机控制电路传递过流报警控制信号，所述电机控制电路可电压驱动所述步进驱动电机；
所述步进驱动电机；
机械连杆，连接所述步进驱动电机和所述机械扶正偏心臂(2)；
拉杆电位器，连接所述机械扶正偏心臂(2)和井径采集测量模块，所述拉杆电位器可将根据所述机械扶正偏心臂(2)得到的井径位移信号传递给所述井径采集测量模块；和
所述井径采集测量模块，与所述电机控制电路相连接，可将井径曲线采集数据传递给所述电机控制电路。
8.根据权利要求7所述的自解卡工具，其特征在于，所述步进驱动电机为四路步进驱动电机，所述拉杆电位器为四路拉杆电位器。
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