CN108425656A - 通过地面压力波控制的固井分级箍及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种通过地面压力波控制的固井分级箍及控制方法,a、将固井分级箍连入管串中;b、将步骤a中连接完成的管串下入钻井中,当固井分级箍位于作业位置时,将地面泵车的泵管与井口连接,在地面通过地面泵车在井口处产生规律性的压力变化;c、压力变化反应至井底,固井分级箍内置的压力传感器监测到压力变化,并将压力变化信号传递给井下电路板进行识别,若井下电路板识别出其中的控制信号,井下电路板控制固井分级箍进行动作。本发明提供的技术方案能够实现在地面通过压力波通信方式远程控制固井分级箍开关。该方法同时满足远程控制、操作简单、无需投胶塞的要求。
Description
技术领域
本发明涉及油气田钻井技术领域,具体是一种通过地面压力波控制的固井分级箍及控制方法。
背景技术
在分级固井作业过程中,目前通用的开、关分级箍的方法是向井下投入开启塞和关闭塞。当需要开启分级箍时,向井下投入开启塞,开启塞随固井液向井下运动,并最终座于分级箍上的开启台阶上,憋压使凡尔向下运动,开启分级箍上的孔道,当需要关闭分级箍时,再次向井下投入关闭塞,关闭塞随固井液向井下运动,并最终座于分级箍上的关闭台阶上,再次憋压使凡尔再次向下运动,关闭分级箍上的孔道;待固井施工完成后,再下入钻头钻掉2个胶塞和水泥塞。目前的作业需要向井下投入两次开、关胶塞,不仅作业流程繁琐,而且后期钻磨需要花费较长时间;同时由于胶塞在井下向下运动过程中,会和套管壁产生磨损,导致在座到台阶上时,存在胶塞上下密封不严的问题,会影响分级固井的效果,甚至因为胶塞磨损严重,导致开启或关闭分级箍失败,从而对分级固井作业产生重大影响。
发明内容
发明目的:本发明的目的是针对目前技术中的不足,提供一种通过地面压力波控制的固井分级箍及控制方法,能够实现在地面通过压力波通信方式远程控制固井分级箍开关。该方法同时满足远程控制、操作简单、无需投胶塞的要求。
技术方案:为实现上述目的,本发明提供一种通过地面压力波控制的固井分级箍及控制方法,控制方法如下:
a、将固井分级箍连入管串中;
b、将步骤a中连接完成的管串下入钻井中,当固井分级箍位于作业位置时,将地面泵车的泵管与井口连接,在地面通过地面泵车在井口处产生规律性的压力变化;
c、压力变化反应至井底,固井分级箍内置的压力传感器监测到压力变化,并将压力变化信号传递给井下电路板进行识别,若井下电路板识别出其中的控制信号,井下电路板控制固井分级箍进行动作;
所述固井分级箍包括上接头、电机外壳体、电机内壳体、联接套、井下电池、密封圈、电机转子、井下电路板、压力传感器、下接头和套筒,所述上接头连接于电机外壳体上端,电机外壳体套接在电机内壳体外侧,所述套筒连接与上接头上端,所述电机内壳体上端穿过上接头内孔套接在套筒内;电机外壳体与电机内壳体两端设置有密封圈构成密闭空间,电机转子、井下电池、井下电路板和压力传感器安装于其中,电机外壳体上设置有孔,孔连通压力传感器感应元件,且感应元件与孔连接缝隙密封;电机外壳体与电机内壳体之间设置有环形筒装的联接套,所述联接套与电机外壳体固定连接,联接套套接在电机内壳体外侧,联接套与电机内壳体之间通过螺纹丝杆方式连接,螺纹旋向配合电机转子旋向,电机转子旋转时,电机内壳体沿螺纹向上运动;所述下接头连接于电机外壳体下端,所述下接头设置有螺纹可与管套连接;所述套筒上设置有外通孔,所述电机内壳体在套筒内部分设置有内通孔,所述内通孔上下端均设置有密封圈组;井下电路板内置有压力变化信号,所述压力传感器可接收内空环境压力变化信息并传递给井下电路板进行信号处理及识别,如果识别的信号与井下电路板内置的压力变化信号不匹配,则不动作;如果识别的信号与井下电路板内置的压力变化信号匹配,则控制井下电池供电,电机转子转动。
作为本方案的一种改进,套筒上外通孔直径大于电机内壳体上内通孔直径。
作为本方案的一种改进,所述内通孔上下端密封圈组均至少包含两个密封圈。
作为本方案的一种改进,所述电机内壳体处于下极限位置时内通孔位于外通孔下方且中间至少存在密封圈组中一个密封圈,电机内壳体处于上极限位置时,内通孔位于外通孔上方且中间至少存在密封圈组中一个密封圈。
作为本方案的一种改进,所述套筒上端内壁设置有螺纹用于连接管套。
有益效果:本发明所公开的通过地面压力波控制的固井分级箍及控制方法,把地面控制指令设置成具有一定规律的压力变化,当需要开启固井分级箍时,在地面通过地面泵车在井口处产生规律性的压力变化,由于井筒内充满液体,井口处的压力变化会迅速反映到井下,且井下压力变化规律与井口处相同;固井分级箍内置的压力传感器接收到这个井下压力变化,并发送给井下电路板进行信号处理及识别,如果识别的信号与井下电路板内置的指令不匹配,固井分级箍不动作;如果识别的信号与井下电路板内置的指令匹配,固井分级箍开始动作,井下电池开始供电使电机转子转动。当需要关闭固井分级箍时,同样在地面通过地面泵车在井口处产生另一组规律性的压力变化,控制固井分级箍关闭。
在实际施工过程中,固井分级箍在随套管下入井内后,是处于关闭状态,此时电机内壳体处于下极限位置,外通孔和内通孔通过密封圈组封隔。当需要进行固井分级箍开启作业时,在地面通过采用地面泵车在井口处产生规律性的压力变化的方式向井下发送开启控制命令,固井分级箍内置的压力传感器接收到正确的控制命令后,井下电池开始供电使电机转子旋转,带动联接套旋转,联接套带动电机内壳体在螺纹丝杆的配合下向上运动一定距离,使外通孔和内通孔连通,固井分级箍开启。当需要进行固井分级箍关闭作业时,在地面再次通过采用地面泵车在井口处产生另一组规律性的压力变化的方式向井下发送关闭控制命令,固井分级箍内置的压力传感器接收到正确的控制命令后,井下电路板控制井下电池供电使电机转子旋转,带动联接套旋转,联接套带动电机内壳体在螺纹丝杆的配合下继续向上运动一定距离,外通孔和内通孔错开且通过密封圈组封隔,固井分级箍关闭。
本发明所公开的通过地面压力波控制的固井分级箍及控制方法,能够实现在地面程控制井下固井分级箍,能够实现在地面通过压力波通信方式远程控制固井分级箍开关。该方法同时满足远程控制、操作简单、无需投胶塞的要求,可有效避免现有技术存在的各种井下问题。
附图说明
图1、固井分级箍结构示意图;
图2、固井分级箍井下管串结构示意图;
图3、固井分级箍控制原理图;
图4、固井分级箍开启状态图;
图5、固井分级箍关闭状态图;
附图标记列表:1、上接头;2、上密封圈;3、电机外壳体;4、电机内壳体;5、联接套;6、井下电池;7、下密封圈;8、电机转子;9、井下电路板;10、压力传感器;11、下接头;12、套筒;13、外通孔;14、内通孔;15、密封圈组;16、套管;17、地面泵车;18、井口;19、固井分级箍。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,进一步阐明本发明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1和图2所示是一种通过地面压力波控制的固井分级箍19及其管串连接方式。固井分级箍19包括上接头1、电机外壳体3、电机内壳体4、联接套5、井下电池6、电机转子8、井下电路板9、压力传感器10、下接头11和套筒12,上接头1连接于电机外壳体3上端,电机外壳体3套接在电机内壳体4外侧,套筒12连接与上接头1上端,电机内壳体4上端穿过上接头1内孔套接在套筒12内,套筒12上端内壁设置有螺纹用于连接管套;电机外壳体3与电机内壳体4两端分别设置有上密封圈2和下密封圈7构成密闭空间,电机转子8、井下电池6、井下电路板9和压力传感器10安装于其中,电机外壳体3上设置有孔,孔连通压力传感器10感应元件,且感应元件与孔连接缝隙密封;电机外壳体3与电机内壳体4之间设置有环形筒装的联接套5,联接套5与电机外壳体3固定连接,联接套5套接在电机内壳体4外侧,联接套5与电机内壳体4之间通过螺纹丝杆方式连接,螺纹旋向配合电机转子8旋向,电机转子8旋转时,电机内壳体4沿螺纹向上运动;下接头11连接于电机外壳体3下端,下接头11设置有螺纹可与管套连接;套筒12上设置有外通孔13,电机内壳体4在套筒12内部分设置有内通孔14,套筒12上外通孔13直径大于电机内壳体4上内通孔14直径。内通孔14上下端均设置有密封圈组15,内通孔14上下端密封圈组15均包含两个密封圈。电机内壳体4处于下极限位置时内通孔14位于外通孔13下方且密封圈组15位于内通孔14和外通孔13之间,电机内壳体4处于上极限位置时,内通孔14位于外通孔13上方且密封圈组15位于内通孔14和外通孔13之间。井下电路板9内置有压力变化信号,压力传感器10可接收井筒内环境压力变化信息并传递给井下电路板9进行信号处理及识别,如果识别的信号与井下电路板9内置的压力变化信号不匹配,则不动作;如果识别的信号与井下电路板9内置的压力变化信号匹配,则控制井下电池6供电,电机转子8转动。固井分级箍19通过套筒12与套管16螺纹连接,通过下接头11与套管16连接。
图3所示为通过地面压力波控制的固井分级箍19控制原理图。
固井分级箍19的控制方法如下:
a、将固井分级箍19连入管串中;
b、将步骤a中连接完成的管串下入钻井中,当固井分级箍19位于作业位置时,将地面泵车17的泵管与井口18连接,在地面通过地面泵车17在井口18处产生规律性的压力变化;
c、压力变化反应至井底,固井分级箍19内置的压力传感器10监测到压力变化,并将压力变化信号传递给井下电路板9进行识别,若井下电路板9识别出其中的控制信号,井下电路板9控制固井分级箍19进行动作。
步骤c中固井分级箍19具体执行的动作如下:
在实际施工过程中,固井分级箍19在随套管16下入井内后,是处于关闭状态,如图1所示,此时电机内壳体4处于下极限位置,外通孔13和内通孔14通过密封圈组15封隔。当需要进行固井分级箍19开启作业时,在地面通过采用地面泵车17在井口18处产生规律性的压力变化的方式向井下发送开启控制命令,固井分级箍19内置的压力传感器10接收到正确的控制命令后,井下电池6开始供电使电机转子8旋转,带动联接套5旋转,联接套5带动电机内壳体4在螺纹丝杆的配合下向上运动一定距离,使外通孔13和内通孔14连通,固井分级箍19开启,如图4所示。当需要进行固井分级箍19关闭作业时,在地面再次通过采用地面泵车17在井口18处产生另一组规律性的压力变化的方式向井下发送关闭控制命令,固井分级箍19内置的压力传感器10接收到正确的控制命令后,井下电路板9控制井下电池6供电使电机转子8旋转,带动联接套5旋转,联接套5带动电机内壳体4在螺纹丝杆的配合下继续向上运动一定距离,外通孔13和内通孔14错开且通过密封圈组15封隔,固井分级箍19关闭,如图5所示。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段,还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (5)
1.一种通过地面压力波控制的固井分级箍及控制方法,其特征在于,控制方法如下:
a、将固井分级箍(19)连入管串中;
b、将步骤a中连接完成的管串下入钻井中,当固井分级箍(19)位于作业位置时,将地面泵车(17)的泵管与井口(18)连接,在地面通过地面泵车(17)在井口(18)处产生规律性的压力变化;
c、压力变化反应至井底,固井分级箍(19)内置的压力传感器(10)监测到压力变化,并将压力变化信号传递给井下电路板(9)进行识别,若井下电路板(9)识别出其中的控制信号,井下电路板(9)控制固井分级箍(19)进行动作;
所述固井分级箍(19)包括上接头(1)、电机外壳体(3)、电机内壳体(4)、联接套(5)、井下电池(6)、密封圈、电机转子(8)、井下电路板(9)、压力传感器(10)、下接头(11)和套筒(12),所述上接头(1)连接于电机外壳体(3)上端,电机外壳体(3)套接在电机内壳体(4)外侧,所述套筒(12)连接与上接头(1)上端,所述电机内壳体(4)上端穿过上接头(1)内孔套接在套筒(12)内;电机外壳体(3)与电机内壳体(4)两端设置有密封圈构成密闭空间,电机转子(8)、井下电池(6)、井下电路板(9)和压力传感器(10)安装于其中,电机外壳体(3)上设置有孔,孔连通压力传感器(10)感应元件,且感应元件与孔连接缝隙密封;电机外壳体(3)与电机内壳体(4)之间设置有环形筒装的联接套(5),所述联接套(5)与电机外壳体(3)固定连接,联接套(5)套接在电机内壳体(4)外侧,联接套(5)与电机内壳体(4)之间通过螺纹丝杆方式连接,螺纹旋向配合电机转子(8)旋向,电机转子(8)旋转时,电机内壳体(4)沿螺纹向上运动;所述下接头(11)连接于电机外壳体(3)下端,所述下接头(11)设置有螺纹可与管套连接;所述套筒(12)上设置有外通孔(13),所述电机内壳体(4)在套筒(12)内部分设置有内通孔(14),所述内通孔(14)上下端均设置有密封圈组(15);井下电路板(9)内置有压力变化信号,所述压力传感器(10)可接收内空环境压力变化信息并传递给井下电路板(9)进行信号处理及识别,如果识别的信号与井下电路板(9)内置的压力变化信号不匹配,则不动作;如果识别的信号与井下电路板(9)内置的压力变化信号匹配,则控制井下电池(6)供电,电机转子(8)转动。
2.如权利要求1所述的一种通过地面压力波控制的固井分级箍及控制方法,其特征在于:所述套筒(12)上外通孔(13)直径大于电机内壳体(4)上内通孔(14)直径。
3.如权利要求2所述的一种通过地面压力波控制的固井分级箍及控制方法,其特征在于:所述内通孔(14)上下端密封圈组(15)均至少包含两个密封圈。
4.如权利要求3所述的一种通过地面压力波控制的固井分级箍及控制方法,其特征在于:所述电机内壳体(4)处于下极限位置时内通孔(14)位于外通孔(13)下方且中间至少存在密封圈组(15)中一个密封圈,电机内壳体(4)处于上极限位置时,内通孔(14)位于外通孔(13)上方且中间至少存在密封圈组(15)中一个密封圈。
5.如权利要求4所述的一种通过地面压力波控制的固井分级箍及控制方法,其特征在于:所述套筒(12)上端内壁设置有螺纹用于连接管套。
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