CN108278097B - 电动式桥塞坐封系统及其桥塞坐封方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种电动式桥塞坐封系统及其桥塞坐封方法，该系统包括：接箍定位器，用于定位桥塞的下放深度；桥塞坐封装置，用于对所述桥塞进行直线驱动式坐封，所述桥塞坐封装置的上端与所述接箍定位器固定连接，所述桥塞坐封装置的下端用于安装所述桥塞及其坐封释放机构；地面控制装置，用于在所述桥塞下放至预定深度时，控制所述桥塞坐封装置对所述桥塞进行坐封。本申请实施例的电动式桥塞坐封系统的结构更加简单，成本更低。

Description

电动式桥塞坐封系统及其桥塞坐封方法

技术领域

本申请涉及桥塞坐封技术领域，尤其是涉及一种电动式桥塞坐封系统及其桥塞坐封方法。

背景技术

桥塞作为油气井中井下封堵的工具，在油气田的勘探和开发环节中广泛用于对油、气、水井的分层试油、分层射孔、分层酸化、分层压裂、带压作业、废弃井井筒封闭等施工作业过程中，用于封堵或暂堵井段。

目前，桥塞的坐封方式按坐封动力的形式不同，主要包括雷管火药动力式、旋转电机动力式、液压动力式、旋转电机加液压复合动力式等。其中，旋转电机动力式的坐封桥塞原理是：电机旋转通过减速机构、涡轮蜗杆机构将周向运动变为轴向运动，并依据周向运动拉动桥塞坐封拉杆，从而使桥塞变形坐封。

然而，由于这种旋转电机动力式桥塞坐封方式需要借助于减速机构、涡轮蜗杆机构等将周向运动转变为轴向运动，导致其结构复杂，体积较大。从而使得其无法应用于尺寸较小井筒下的桥塞坐封。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种电动式桥塞坐封系统及其桥塞坐封方法，以简化电动式桥塞坐封系统的结构，降低电动式桥塞坐封系统的体积，提高电动式桥塞坐封系统的应用范围。

为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种电动式桥塞坐封系统，包括：

接箍定位器，用于定位桥塞的下放深度；

桥塞坐封装置，用于对所述桥塞进行直线驱动式坐封，所述桥塞坐封装置的上端与所述接箍定位器固定连接，所述桥塞坐封装置的下端用于安装所述桥塞及其坐封释放机构；

地面控制装置，用于在所述桥塞下放至预定深度时，控制所述桥塞坐封装置对所述桥塞进行坐封。

优选的，所述桥塞坐封装置包括固定部分及位于所述固定部分内的直线运动部分；

所述固定包括：

直线电机定子，所述直线电机定子的侧壁内设置有纵向分布的定子电磁组件；所述直线电机定子的上端设有上管接头，所述直线电机定子的下端设有下管接头；

所述直线运动部分包括：

可在所述直线电机定子内纵向运动的直线电机运动轴，所述直线电机运动轴内设置有与所述定子电磁组件配合的运动轴电磁组件；所述直线电机运动轴的下端通过连接器固定安装有桥塞坐封冲击端；所述桥塞坐封冲击端下方设置有适于在所述下管接头中纵向运动的桥塞拉杆连接部件，以用于安装所述桥塞；所述桥塞拉杆连接部件通过剪断销固定于所述下管接头上。

优选的，所述直线电机定子的内壁上部设有上限位部件，所述直线电机运动轴的外壁上部设有与所述上限位部件配合的上档板；所述下管接头的内壁上设有下限位部件，所述桥塞拉杆连接部件的外壁上部设有与所述下限位部件配合的下档板。

优选的，所述上限位部件与所述上档板之间设有上缓冲部件；所述下限位部件与所述下档板之间设有下缓冲部件。

优选的，所述上缓冲部件和所述下缓冲部件包括缓冲弹簧。

优选的，所述地面控制装置包括：计算机、电机控制器和信号端口集成器，所述电机控制器和所述接箍定位器通过所述信号端口集成器与所述控制计算机相连。

优选的，所述直线电机运动轴的轴线与所述直线电机定子的轴线重合。

优选的，所述直线电机定子的长度及所述直线电机运动轴的长度根据需要可调整。

另一方面，本申请实施例还提供了一种采用上述电动式桥塞坐封系统的桥塞坐封方法，包括以下步骤：

在向目标井内下放桥塞的过程中，获取所述桥塞的下放深度；

在所述桥塞下放至预定深度时，停止下放所述桥塞，并根据预设控制参数控制所述桥塞坐封装置对所述桥塞进行坐封。

优选的，所述桥塞坐封装置包括固定部分及位于所述固定部分内的直线运动部分；

所述固定包括：

直线电机定子，所述直线电机定子的侧壁内设置有纵向分布的定子电磁组件；所述直线电机定子的上端设有上管接头，所述直线电机定子的下端设有下管接头；

所述直线运动部分包括：

可在所述直线电机定子内纵向运动的直线电机运动轴，所述直线电机运动轴内设置有与所述定子电磁组件配合的运动轴电磁组件；所述直线电机运动轴的下端通过连接器固定安装有桥塞坐封冲击端；所述桥塞坐封冲击端下方设置有适于在所述下管接头中纵向运动的桥塞拉杆连接部件，以用于安装所述桥塞；所述桥塞拉杆连接部件通过剪断销固定于所述下管接头上。

优选的，所述直线电机定子的内壁上部设有上限位部件，所述直线电机运动轴的外壁上部设有与所述上限位部件配合的上档板；所述下管接头的内壁上设有下限位部件，所述桥塞拉杆连接部件的外壁上部设有与所述下限位部件配合的下档板。

优选的，所述上限位部件与所述上档板之间设有上缓冲部件；所述下限位部件与所述下档板之间设有下缓冲部件。

优选的，所述上缓冲部件和所述下缓冲部件包括缓冲弹簧。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，与现有技术的旋转电机动力式桥塞坐封相比，由于本申请实施例的电动式桥塞坐封系统采用直线驱动，从而不再需要将周向运动转换为轴向运动传动机构，因此，本申请实施例的电动式桥塞坐封系统的结构更加简单，成本更低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本申请一实施方式中电动式桥塞坐封系统的结构示意图；

图2为本申请一实施方式中电动式桥塞坐封系统的桥塞坐封装置部分的结构剖视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在本申请中，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

参考图1所示，本申请一实施方式的电动式桥塞坐封系统可以包括地面控制装置、接箍定位器6和桥塞坐封装置7。其中，所述地面控制装置可以包括计算机1、电机控制器2、其他设备控制器3(所述其他设备例如下方装置等)和信号端口集成器5。所述信号端口集成器5通过相应的电缆4分别与所述计算机1、所述电机控制器2、所述其他设备控制器3和所述接箍定位器6相连。如此，通过所述信号端口集成器5的接口汇聚和转接，所述计算机1可实现与所述电机控制器2、所述其他设备控制器3和所述接箍定位器6之间的通信。其中，所述接箍定位器6可用于定位桥塞8在井筒9中的下放深度；所述桥塞坐封装置7可用于对所述桥塞8进行直线驱动式坐封，所述桥塞8坐封装置的上端与所述接箍定位器6固定连接(当然，根据需要，所述桥塞8坐封装置的上端还可以安装吊环、入井电缆连接装置或其他需要入井的装置等)，所述桥塞坐封装置7的下端用于安装所述桥塞及其坐封释放机构8及其坐封释放机构；所述地面控制装置可用于在所述桥塞8下放至预定深度时，控制所述桥塞坐封装置7对所述桥塞8进行坐封。

由此可见，与现有技术的旋转电机动力式桥塞坐封相比，由于本申请实施方式的电动式桥塞坐封系统采用直线驱动，从而不再需要将周向运动转换为轴向运动传动机构，因此，本申请实施方式的电动式桥塞坐封系统的结构更加简单，成本更低。

结合图2所示，在本申请一实施方式中，所述桥塞坐封装置7可以包括固定部分及位于所述固定部分内的直线运动部分。其中：

所述固定可以包括直线电机定子14，所述直线电机定子14的侧壁内设置有纵向分布的定子电磁组件15；所述直线电机定子14的上端设有上管接头11(具体可以通过例如螺纹连接的方式设置)，所述直线电机定子14的下端设有下管接头18具体可以通过例如螺纹连接的方式设置)。

所述直线运动部分可以包括：可在所述直线电机定子14内纵向运动的直线电机运动轴27，所述直线电机运动轴27内设置有与所述定子电磁组件15配合的运动轴电磁组件21；所述直线电机运动轴27的下端通过连接器23固定安装有桥塞坐封冲击端24；所述桥塞坐封冲击端24下方设置有适于在所述下管接头18中纵向运动的桥塞拉杆连接部件26，以用于安装所述桥塞8；所述桥塞拉杆连接部件26通过剪断销19固定于所述下管接头18上。此外，较佳的，为了达到更好的直线驱动效果，所述直线电机运动轴的轴线与所述直线电机定子的轴线重合。

如此，上述桥塞坐封装置7的固定部分和直线运动部分，久形成了一个基于磁悬浮技术的直线电机，从而在实现了直线驱动的同时，还可以避免或减少固定部分和直线运动部分之间的机械摩擦，从而提高了所述桥塞坐封装置7的使用寿命。

在本申请一实施方式中，为了控制所述直线运动部分的行程，所述直线电机定子14的内壁上部设有上限位部件12，所述直线电机运动轴27的外壁上部设有与所述上限位部件12配合的上档板20，以实现对所述直线电机运动轴27的运动上限限制；所述下管接头18的内壁上设有下限位部件17，所述桥塞拉杆连接部件26的外壁上部设有与所述下限位部件17配合的下档板25，以实现对所述桥塞拉杆连接部件26的运动下限限制。

在本申请一实施方式中，所述上限位部件12与所述上档板20之间可设有上缓冲部件10；所述下限位部件17与所述下档板25之间设有下缓冲部件13。如此，可以减缓所述直线电机运动轴27和所述桥塞拉杆连接部件26在纵向运动至限位时，对桥塞坐封装置7造成的冲击，从而有利于降低对桥塞坐封装置7的破坏。此外，在进行坐封时，当所述直线电机运动轴27从上限位置向下运动时，所述上缓冲部件10的由于被压缩还可以额外提供助推力。在本申请一示例性实施方式中，所述上缓冲部件10和所述下缓冲部件13均可以采用缓冲弹簧。在本申请其他示例性实施方式中，所述上缓冲部件10和所述下缓冲部件13也可采用缓冲垫、缓冲液等其他缓冲部件。

在本申请一实施方式中，所述桥塞坐封装置上可设置有相应的位移传感器、速度或加速度传感器，以便于实时向所述计算机1反馈运动速度、位移等信息。

在本申请一实施方式中，较佳的，所述直线电机定子14的形状可以为圆筒形。所述直线电机定子14的外径和内径由实际功率需求和井筒直径规格决定，并且所述直线电机定子14的纵向轴线长度理论上可无限长，实际上，其长度由需要达到的冲击速度和直线电机功率决定。一般的，单根直线电机定子14的长度不超过9米；较佳的，可通过多根级联的方式达到所需的纵向轴线长度需求。

在本申请一实施方式中，所述直线电机运动轴27的外径与所述直线电机定子14的内径匹配；所述直线电机运动轴27的长度、质量与设计的冲击速度匹配。

在本申请一实施方式中，较佳的，所述连接器23的外径及所述桥塞坐封冲击端24的外径，可以与所述直线电机运动轴27的外径相匹配。而且，所述所述桥塞坐封冲击端24的下端外径不大于所述连接器的外径。

使用时，首先在计算机1的软件界面上设置桥塞坐封参数，并配置信号端口集成器5端口，接入所有电缆4到信号端口集成器5端口，将个桥塞拉杆连接部件26用剪断销19与下管接头18连接，将桥塞8的坐封释放机构与桥塞拉杆连接装置26连接，将桥塞8与下管接头18连接。

然后通电，启动计算机1的地面检测程序，软件自动检测各用电单元，检测通过后，准备下井。通过电缆4将接箍定位器6和桥塞坐封装置7送至井下，送入过程中软件显示包括当前到达深度等入井参数。在向目标井内下放桥塞8的过程中，所述计算机1获取所述桥塞8的下放深度；在所述桥塞8下放至预定深度时，停止下放所述桥塞8，并根据预设控制参数控制所述桥塞坐封装置7对所述桥塞8进行坐封。

坐封时，所述计算机1预设控制参数并通过电机控制器2控制直线电机运动轴27的运动，以确保直线电机运动轴27的运动速度在发生冲击坐封时，能够产生目标坐封冲击力，该冲击力使直线电机运动轴27冲击桥塞拉杆连接部件26，桥塞拉杆连接部件26运动，使剪断销19剪断，该运动传递给坐封释放机构，坐封释放机构启动，桥塞8脱离下管接头18进行预定深度坐封。此外，所述计算机1还可以控制直线电机运动轴27上返复位。然后，上提电缆4，将所述桥塞坐封装置7从目标井中取出。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的方法或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种方法或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的方法或者系统中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种电动式桥塞坐封系统，其特征在于，包括：

接箍定位器，用于定位桥塞的下放深度；

桥塞坐封装置，用于对所述桥塞进行直线驱动式坐封，所述桥塞坐封装置的上端与所述接箍定位器固定连接，所述桥塞坐封装置的下端用于安装所述桥塞及桥塞坐封释放机构；

地面控制装置，用于在所述桥塞下放至预定深度时，控制所述桥塞坐封装置对所述桥塞进行坐封；其中，

所述桥塞坐封装置包括固定部分及位于所述固定部分内的直线运动部分；所述固定部分和所述直线运动部分形成基于磁悬浮技术的直线电机；

所述固定部分包括：

直线电机定子，所述直线电机定子的侧壁内设置有纵向分布的定子电磁组件；所述直线电机定子的上端设有上管接头，所述直线电机定子的下端设有下管接头；

所述直线运动部分包括：

可在所述直线电机定子内纵向运动的直线电机运动轴，所述直线电机运动轴内设置有与所述定子电磁组件配合的运动轴电磁组件；所述直线电机运动轴的下端通过连接器固定安装有桥塞坐封冲击端；所述桥塞坐封冲击端下方设置有适于在所述下管接头中纵向运动的桥塞拉杆连接部件，以用于安装所述桥塞；所述桥塞拉杆连接部件通过剪断销固定于所述下管接头上；

所述直线电机运动轴的轴线与所述直线电机定子的轴线重合；

所述直线电机运动轴的外径与所述直线电机定子的内径匹配；且所述直线电机定子的外径和内径由实际功率需求和井筒直径规格决定；

所述连接器的外径及所述桥塞坐封冲击端的外径，与所述直线电机运动轴的外径相匹配；所述桥塞坐封冲击端的下端外径不大于所述连接器的外径。

2.如权利要求1所述的电动式桥塞坐封系统，其特征在于，所述直线电机定子的内壁上部设有上限位部件，所述直线电机运动轴的外壁上部设有与所述上限位部件配合的上档板；所述下管接头的内壁上设有下限位部件，所述桥塞拉杆连接部件的外壁上部设有与所述下限位部件配合的下档板；所述上限位部件与所述上档板之间设有上缓冲部件；所述下限位部件与所述下档板之间设有下缓冲部件；所述上缓冲部件和所述下缓冲部件包括缓冲弹簧。

3.如权利要求1所述的电动式桥塞坐封系统，其特征在于，所述地面控制装置包括：计算机、电机控制器和信号端口集成器，所述电机控制器和所述接箍定位器通过所述信号端口集成器与所述计算机相连。

4.如权利要求1所述的电动式桥塞坐封系统，其特征在于，所述直线电机定子的长度及所述直线电机运动轴的长度根据需要可调整。

5.一种采用权利要求1-4任意一项所述电动式桥塞坐封系统的桥塞坐封方法，其特征在于，包括以下步骤：

在向目标井内下放桥塞的过程中，获取所述桥塞的下放深度；

在所述桥塞下放至预定深度时，停止下放所述桥塞，并根据预设控制参数控制所述桥塞坐封装置对所述桥塞进行坐封。

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