CN108468525A - 通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法 - Google Patents

通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法 Download PDF

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陈燕
杨清海
王斌
李�权
姜领
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02—Surface sealing or packing
    • E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/04—Casing heads; Suspending casings or tubings in well heads
    • E21B33/0422—Casing heads; Suspending casings or tubings in well heads a suspended tubing or casing being gripped by a slip or an internally serrated member

Abstract

本发明公开一种通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法，其控制方法为：a、将尾管悬挂器上端与钻杆连接，尾管悬挂器下端与尾管连接；b、钻杆下井过程中，需要进行尾管悬挂器座挂时，在地面通过地面信号发生器向地下发射信号；c、尾管悬挂器接收到控制指令后进行座挂作业。尾管悬挂器内设置有电池、电机、感应线圈及井下电路板，当需要进行尾管悬挂器座挂时，操作人员可远程控制尾管悬挂器运作，实现尾管悬挂器座挂动作。

Description

通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法
技术领域
本发明涉及油气田钻井技术领域，具体是一种通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法。
背景技术
进行油田钻井时，在尾管固井过程中，需要尾管悬挂器通过卡瓦座挂在上层套管上，支撑下部连接的尾管。目前采用的通用尾管悬挂器坐挂方式是通过在井口憋压，利用管内外液柱压力差来推动卡瓦向上运动，座挂在上层套管上的。这种坐挂方法存在的最大问题就是尾管悬挂器内壁需要设置传压孔，传压孔与管内液体连通，管内液柱压力通过传压孔作用到卡瓦上，一旦传压孔在下井过程中由于井下杂质多而堵塞，会引起管内液柱压力无法通过传压孔作用到卡瓦上，导致出现尾管悬挂器无法座挂的问题；另一方面，如果尾管悬挂器在下井过程中遇到管内压力异常增大情况，会导致尾管悬挂器提前座挂，带来不必要的井下复杂情况。
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，提供一种通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法，所述方法同时满足远程控制、操作简单、座挂可靠的要求，同时不受井下压力变化的影响，可有效避免现有技术操作时多种井下复杂因素的干扰。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法，控制方法如下：
a、将尾管悬挂器上端与钻杆连接，尾管悬挂器下端与尾管连接；
b、钻杆下井过程中，需要进行尾管悬挂器座挂时，在地面通过地面信号发生器向地下发射信号；
c、尾管悬挂器接收到控制指令后进行座挂作业；
尾管悬挂器包括提升短接、密封短节、卡瓦、电机外壳体、感应线圈、井下电路板、电机转子、电机内壳体、井下电池、联接套、下接头和上接头，电机转子与电机外壳体通过联接套联接；联接套与电机外壳体通过螺纹丝杆方式连接；电机内壳体下端连接下接头；电机内壳体与电机外壳体之间通过密封圈构成密闭空间，井下电池、井下电路板和感应线圈安装于其中；电机外壳体上端连接有卡瓦，上接头与电机内壳体连接，所述上接头上连接有密封短节，所述密封短节上端连接有提升短接，所述提升短接与密封短节通过反向螺纹连接；所述提升短接、密封短节、上接头及电机内壳体均为筒状结构，其组合后内部构成均匀平滑的通道。
作为本方案的一种改进，电机转子与联接套通过螺纹连接,电机内壳体与下接头通过螺纹连接，密封短节与上接头通过螺纹连接。
作为本方案的一种改进，密封短节与上接头连接后外壁平滑过渡，且密封短节外壁直径由与上接头接触部分开始渐增一段后保持不变。
作为本方案的一种改进，密封短节上端内口为喇叭口。
作为本方案的一种改进，上接头外壁支架小于电机外壳体内径，电机外壳体上移时可将外接头包覆。
作为本方案的一种改进，步骤b中，信号发生器的指令经过信号放大器放大后发送。
有益效果：本发明所公开的通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法，尾管悬挂器内设置有电池、电机、感应线圈及井下电路板，当需要进行尾管悬挂器座挂时，操作人员通过在地面向地下发射电磁波控制尾管悬挂器运作，实现尾管悬挂器座挂动作。
在实际施工过程中，当需要进行尾管悬挂器座挂作业时，在地面通过地面信号发生器产生控制指令，控制指令经过地面信号放大器后，通过井口和地面电极形成的偶极子天线向地下发射信号；电磁波信号沿地层向下传播，电磁波信号到达尾管悬挂器时，会在尾管悬挂器内置的感应线圈处产生感应电流，感应线圈接收到这个感应电流，并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，尾管悬挂器不动作；如果识别的信号与井下电路板内置的指令匹配，尾管悬挂器开始动作；井下电路板控制井下直流电机开始工作，电机转子旋转，带动联接套旋转，联接套在螺纹丝杆的配合下，推动电机外壳体向上运动，电机外壳体推动卡瓦沿密封短节上的斜面向上运动，实现尾管悬挂器座挂。
密封短节与上接头连接后外壁平滑过渡，保证卡瓦上行顺畅，不会出现卡滞。
密封短节上端内口为喇叭口，方便提升短接的安装。
本发明所公开的通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法，能够实现在地面远程控制井下尾管悬挂器自动座挂，所述方法同时满足远程控制、操作简单、座挂可靠的要求，并且不受井下压力变化的影响，可有效避免传统技术操作时多种井下复杂因素的干扰。
附图说明
图1、尾管悬挂器结构示意图；
图2、尾管悬挂器卡瓦连接结构示意图；
图3、尾管悬挂器井下管串结构示意图；
图4、尾管悬挂器控制原理图；
图5、尾管悬挂器座挂后结构示意图；
附图标记列表：1、提升短接；2、密封短节；3、卡瓦；4、电机外壳体；5、感应线圈；6、井下电路板；7、电机转子；8、上密封圈；9、电机内壳体；10、井下电池；11、联接套；12、下密封圈；13、下接头；14、上接头；15、钻杆；16、尾管；17、地面信号发生器；18、地面电极；19、地面信号放大器；20、井口；21、尾管悬挂器。
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所示是一种通过电磁波控制的尾管悬挂器，包括提升短接1、密封短节2、卡瓦3、电机外壳体4、感应线圈5、井下电路板6、电机转子7、电机内壳体9、井下电池10、联接套11、下接头13和上接头14，电机转子7与电机外壳体4通过联接套11联接，电机转子7与联接套11通过螺纹连接；联接套11与电机外壳体4通过螺纹丝杆方式连接；电机内壳体9与下接头13通过螺纹连接；电机内壳体9与电机外壳体4两端分别通过上密封圈8和下密封圈12进行密封构成密闭空间，井下电池10、井下电路板6和感应线圈5安装于其中；电机外壳体4上端连接有卡瓦3，如图2所示，卡瓦3通过机械配合与电机外壳体4连接；上接头14与电机内壳体9连接，上接头14上连接有密封短节2，密封短节2与上接头14通过螺纹连接，提升短接1与密封短节2通过反向螺纹连接；所述提升短接1、密封短节2、上接头14及电机内壳体9均为筒状结构，其组合后内部构成均匀平滑的通道。密封短节2与上接头14连接后外壁平滑过渡，且密封短节2外壁直径由与上接头14接触部分开始渐增一段后保持不变。密封短节2上端内口为喇叭口。上接头14外壁支架小于电机外壳体4内径，电机外壳体4上移时可将外接头包覆。
进行实际作业时，井下管串结构如图3所示，提升短接1上端连接钻杆15，下接头13连接尾管16。
进行尾管悬挂器座挂的控制方法如下：
a、将尾管悬挂器21上端与钻杆15连接，尾管悬挂器21下端与尾管16连接；
b、钻杆15下井过程中，需要进行尾管悬挂器21座挂时，在地面通过地面信号发生器17向地下发射信号；
c、尾管悬挂器21接收到控制指令后进行座挂作业；
控制方法原理图如图4所示，在地面通过地面信号发生器17产生控制指令，控制指令经过地面信号放大器19后，通过井口20和地面电极18形成的偶极子天线向地下发射信号；电磁波信号沿地层向下传播，电磁波信号到达尾管悬挂器21时，会在尾管悬挂器21内置的感应线圈5处产生感应电流，感应线圈5接收到这个感应电流，并送给井下电路板6进行信号处理及识别，如果识别的信号与井下电路板6内置的指令不匹配，尾管悬挂器21不动作；如果识别的信号与井下电路板6内置的指令匹配，尾管悬挂器21开始动作；井下电路板6控制井下直流电机开始工作，电机转子7旋转，带动联接套11旋转，联接套11在螺纹丝杆的配合下，推动电机外壳体4向上运动，电机外壳体4推动卡瓦3沿密封短节2上的斜面向上运动，实现尾管悬挂器座挂，尾管悬挂器座挂后状态如图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 (6)

1.一种通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法，其特征在于，控制方法如下：
a、将尾管悬挂器上端与钻杆(15)连接，尾管悬挂器下端与尾管(16)连接；
b、钻杆(15)下井过程中，需要进行尾管悬挂器座挂时，在地面通过地面信号发生器(17)向地下发射信号；
c、尾管悬挂器接收到控制指令后进行座挂作业；
所述尾管悬挂器包括提升短接(1)、密封短节(2)、卡瓦(3)、电机外壳体(4)、感应线圈(5)、井下电路板(6)、电机转子(7)、电机内壳体(9)、井下电池(10)、联接套(11)、下接头(13)和上接头(14)，电机转子(7)与电机外壳体(4)通过联接套(11)联接；联接套(11)与电机外壳体(4)通过螺纹丝杆方式连接；电机内壳体(9)下端连接下接头(13)；电机内壳体(9)与电机外壳体(4)之间通过密封圈构成密闭空间，井下电池(10)、井下电路板(6)和感应线圈(5)安装于其中；电机外壳体(4)上端连接有卡瓦(3)，上接头(14)与电机内壳体(9)连接，所述上接头(14)上连接有密封短节(2)，所述密封短节(2)上端连接有提升短接(1)，所述提升短接(1)与密封短节(2)通过反向螺纹连接；所述提升短接(1)、密封短节(2)、上接头(14)及电机内壳体(9)均为筒状结构，其组合后内部构成均匀平滑的通道。
2.如权利要求1所述的一种通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法，其特征在于：所述电机转子(7)与联接套(11)通过螺纹连接,所述电机内壳体(9)与下接头(13)通过螺纹连接，所述密封短节(2)与上接头(14)通过螺纹连接。
3.如权利要求2所述的一种通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法，其特征在于：所述密封短节(2)与上接头(14)连接后外壁平滑过渡，且密封短节(2)外壁直径由与上接头(14)接触部分开始渐增一段后保持不变。
4.如权利要求3所述的一种通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法，其特征在于:所述密封短节(2)上端内口为喇叭口。
5.如权利要求4所述的一种通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法，其特征在于：所述上接头(14)外壁支架小于电机外壳体(4)内径，电机外壳体(4)上移时可将外接头包覆。
6.如权利要求5所述的一种通过电磁波控制的尾管悬挂器及其控制方法，其特征在于：步骤b中，信号发生器的指令经过信号放大器放大后发送。
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