CN109779550A - 一种页岩气水平井测卡仪助推工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石油天然气行业中钻井及测井领域用的页岩气水平井测卡仪助推工具。它解决测卡仪有效下放完成测卡作业并可靠回收的问题。其技术方案：电缆一端线芯分别与电磁铁和测卡仪导通，电缆另一端线芯与电控平台导通；电缆穿过锁紧接头内孔，锁紧接头和锁紧螺帽螺纹连接，锁紧接头与上接头螺纹连接，电磁铁安装在电磁密封座内，电磁密封座与上接头螺纹连接，电磁密封座与中接头螺纹连接，上皮碗套在上接头处；上滑轮保持架与中接头螺纹连接，下滑轮保持架与下接头螺纹连接；下接头与测卡仪螺纹连接，滑轮支撑体置入上滑轮保持架的径向通孔内。本发明利用电缆通电使皮碗回缩，有效减小皮碗与管柱间的阻力，减小电缆负荷，保障测卡施工安全性。

Description

一种页岩气水平井测卡仪助推工具

技术领域

本发明涉及一种石油天然气行业中钻井及测井领域用的页岩气水平井测卡仪助推工具。

背景技术

页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的一种天然气资源，中国的页岩气可采储量较大，其做为一种新兴能源，近年来对页岩气的开发已如火如荼。页岩气开采技术主要包括水平井技术和多层压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术等。在我国重庆涪陵、长宁-威远等大型页岩气产地，开采页岩气主要通过打水平井，由于页岩气井所处地质条件较为复杂，经常会发生卡钻等情况，因此常需要下测卡仪对水平井进行测卡工作。测卡仪由电缆连接下入井内，但是在水平井段，测卡仪没法自主前行，因此需要借助其他工具推动测卡仪在水平井内前行。

目前页岩气水平井内测卡仪的测卡作业，普遍采用普通机械式结构，如专利201020665623.8公开的一种多管径助推装置，其依靠皮碗与套管内壁之间的紧密接触，循环钻井液会在皮碗处产生液压推力，推动测卡仪在水平井段向前行走，由上往下进行充磁测卡工作。但是此工具在实际应用过程中存在很大的缺陷，即当测卡仪工作结束之后需要通过电缆将测卡仪及助推装置一起拉回井口。此时助推装置的皮碗与套管内壁之间会产生较大的摩擦阻力，皮碗进而会产生刮削套管内壁的效果，尤其当套管内壁存在污垢时，长距离拖动后阻力会急剧增大，这样便增大了电缆的负载，进而会存在拉断电缆的风险，同时，此种情形之下回拖工具缓慢，施工效率低。

基于上述技术背景，本发明特提供一种页岩气水平井测卡仪助推工具，有效提高页岩气水平井测卡作业的效率，降低作业成本。

发明内容

本发明的目的是：为了解决页岩气水平井中测卡仪有效下放和回拖，快速有效的完成测卡作业的问题，特提供一种页岩气水平井测卡仪助推工具。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种页岩气水平井测卡仪助推工具，是由电缆、锁紧锥套、锁紧螺帽、锁紧接头、第一O型密封圈、第二O型密封圈、上接头、上皮碗、电磁铁、第三O型密封圈、电磁密封座、上衔铁回收座、中心弹簧、上滑轮保持架、螺钉、压缩弹簧、滑轮支撑体、盖板、第四O型密封圈、中接头、第五O型密封圈、过渡接头、下皮碗、下衔铁回收座、下滑轮保持架、第六O型密封圈、下接头、第七O型密封圈、滑轮销轴、滑轮构成。其特征是：电缆由绝缘外皮和线芯构成，电缆一端的线芯分别与电磁铁和测卡仪导通，电缆另一端的线芯与地面电控平台导通；电缆穿过锁紧接头内孔，锁紧接头内孔和电缆绝缘外皮之间设置有第二O型密封圈；锁紧接头上部轴向均匀设置六个分瓣，六个分瓣外圆设置为圆锥面，六个分瓣内孔设置为锯齿槽结构；锁紧锥套内表面设置为圆锥孔，锁紧锥套内表面圆锥孔和锁紧接头上部六个分瓣圆锥面贴合压紧；锁紧接头外圆中部和锁紧螺帽下部通过螺纹连接，锁紧接头外圆下部与上接头内孔上部通过螺纹连接，锁紧接头与上接头之间设置有第一O型密封圈；电磁铁安装在电磁密封座内腔上部；电磁密封座外圆上端与上接头内孔下端通过螺纹连接，电磁密封座下端外圆与中接头内孔通过螺纹连接，电磁密封座下端与中接头之间设置有第四O型密封圈；上接头外圆下部设置有一圈台阶面，上皮碗套在上接头外圆下端，上皮碗上表面与上接头外圆下部的台阶面接触；上衔铁回收座上端与上皮碗外锥面接触，上衔铁回收座外圆中部与上滑轮保持架内孔上端接触；上滑轮保持架内壁下端与中接头外圆上端通过螺纹连接；上衔铁回收座内腔上部设置有一锥形台阶面，上衔铁回收座内腔中部设置有一圈圆形台阶面，上衔铁回收座外圆轴向均匀分布三个圆锥面；上衔铁回收座置入上滑轮保持架内部；中心弹簧套在电磁密封座外圆中部，中心弹簧下端坐落于上衔铁回收座的圆形台阶面上；中接头外圆下端与过渡接头内孔上端通过螺纹连接，中接头与过渡接头之间设置有第五O型密封圈；过渡接头内孔下端与电磁密封座外圆上端通过螺纹连接；过渡接头外圆下部设置有一圈台阶面，下皮碗套在过渡接头外圆下端，下皮碗上表面与过渡接头外圆下部的台阶面接触；下衔铁回收座上端与下皮碗外锥面接触，下衔铁回收座外圆中部与下滑轮保持架内孔上端接触；下滑轮保持架内孔下端与下接头外圆上端通过螺纹连接；下接头内孔上端与电磁密封座外圆下端通过螺纹连接，下接头和电磁密封座之间设置有第六O型密封圈；下接头外圆下端与测卡仪通过螺纹连接，下接头与测卡仪之间设置有第七O型密封圈；压缩弹簧安装在滑轮支撑体凹槽底部的沉孔内，在滑轮支撑体凹槽两侧设置有两个滑轮，滑轮与滑轮支撑体之间设置有滑轮销轴；滑轮支撑体分别置入上滑轮保持架和下滑轮保持架扶正楞体上的径向通孔内，滑轮支撑体端部球头分别与上衔铁回收座外部圆锥面和下衔铁回收座外部圆锥面接触；盖板穿过滑轮支撑体中部的凹槽，盖板与上滑轮保持架扶正楞体之间用螺钉固定，盖板与下滑轮保持架扶正楞体之间用螺钉固定。上滑轮保持架和下滑轮保持架的外圆周向都均匀设置有三条扶正楞体，每条扶正楞体上均匀设置有二～四个径向通孔。

本发明的有益效果是：利用测卡仪的电缆通电触发皮碗回缩装置，将有效缩小助推皮碗口径，减小皮碗与管柱之间的阻力，同时采用滑轮机构与管柱内壁接触，保证测卡仪及助推工具在管柱内顺畅通行，减小了回拖电缆的负荷，提升了回拖效率，同时保障了测卡施工的安全性，且操作简单。

附图说明

图1是本发明一种页岩气水平井测卡仪助推工具的结构示意图。

图2是图1中A-A截面的剖视图。

图3是图1通电工作后A-A截面的剖视图。

图中：1-电缆、2-锁紧锥套、3-锁紧螺帽、4-锁紧接头、5-第一O型密封圈、6-第二O型密封圈、7-上接头、8-上皮碗、9-电磁铁、10-第三O型密封圈、11-电磁密封座、12-上衔铁回收座、13-中心弹簧、14-上滑轮保持架、15-螺钉、16-压缩弹簧、17-滑轮支撑体、18-盖板、19-第四O型密封圈、20-中接头、21-第五O型密封圈、22-过渡接头、23-下皮碗、24-下衔铁回收座、25-下滑轮保持架、26-第六O型密封圈、27-下接头、28-第七O型密封圈、29-测卡仪、30-滑轮销轴、31-滑轮。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明一种页岩气水平井测卡仪助推工具是由电缆1、锁紧锥套2、锁紧螺帽3、锁紧接头4、第一O型密封圈5、第二O型密封圈6、上接头7、上皮碗8、电磁铁9、第三O型密封圈10、电磁密封座11、上衔铁回收座12、中心弹簧13、上滑轮保持架14、螺钉15、压缩弹簧16、滑轮支撑体17、盖板18、第四O型密封圈19、中接头20、第五O型密封圈21、过渡接头22、下皮碗23、下衔铁回收座24、下滑轮保持架25、第六O型密封圈26、下接头27、第七O型密封圈28、滑轮销轴30、滑轮31构成的。其中电缆1由绝缘外皮和线芯构成，电缆1一端的线芯分别与电磁铁9和测卡仪29导通，电缆1另一端的线芯与地面电控平台导通；电缆1穿过锁紧接头4内孔，锁紧接头4内孔和电缆1绝缘外皮之间设置两组第二O型密封圈6；锁紧接头4上部轴向均匀设置六个分瓣，六个分瓣外圆设置为圆锥面，六个分瓣内孔设置为锯齿槽结构；锁紧锥套2内表面设置为圆锥孔，锁紧锥套2内表面圆锥孔和锁紧接头4上部六个分瓣圆锥面贴合压紧；锁紧接头4外圆中部和锁紧螺帽3下部通过螺纹连接，锁紧接头4外圆下部与上接头7内孔上部通过螺纹连接，锁紧接头4与上接头7之间设置第一O型密封圈5。电磁铁9安装在电磁密封座11内腔上部；电磁密封座11外圆上端与上接头7内孔下端通过螺纹连接，电磁密封座11下端外圆与中接头20内孔通过螺纹连接，电磁密封座11下端与中接头20之间设置两组第四O型密封圈19；上接头7外圆下部设置有一圈台阶面，上皮碗8套在上接头7外圆下端，上皮碗8上表面与上接头7外圆下部的台阶面接触；上衔铁回收座12上端与上皮碗8外锥面接触，上衔铁回收座12外圆中部与上滑轮保持架14内孔上端接触；上滑轮保持架14内壁下端与中接头20外圆上端通过螺纹连接；上衔铁回收座12内腔上部设置有一锥形台阶面，上衔铁回收座12内腔中部设置有一圈圆形台阶面，上衔铁回收座12外圆轴向均匀分布三个圆锥面；上衔铁回收座12置入上滑轮保持架14内部；中心弹簧13套在电磁密封座11外圆中部，中心弹簧13下端坐落于上衔铁回收座12的圆形台阶面上；中接头20外圆下端与过渡接头22内孔上端通过螺纹连接，中接头20与过渡接头22之间设置第五O型密封圈21。按照上面的实施方法再配做一副电磁铁9、电磁密封座11及中心弹簧13机构，并将过渡接头22内孔下端与第二幅电磁密封座11外圆上端通过螺纹连接；过渡接头22外圆下部设置有一圈台阶面，下皮碗23套在过渡接头22外圆下端，下皮碗23上表面与过渡接头22外圆下部的台阶面接触；下衔铁回收座24上端与下皮碗23外锥面接触，下衔铁回收座24外圆中部与下滑轮保持架25内孔上端接触；下滑轮保持架25内孔下端与下接头27外圆上端通过螺纹连接；下接头27内孔上端与电磁密封座11外圆下端通过螺纹连接，下接头27和电磁密封座11之间设置两组第六O型密封圈26；下接头27外圆下端与测卡仪29通过螺纹连接，下接头27与测卡仪29之间设置第七O型密封圈28；压缩弹簧16安装在滑轮支撑体17凹槽底部的沉孔内，在滑轮支撑体17凹槽两侧设置两个滑轮31，滑轮31与滑轮支撑体17之间设置滑轮销轴30。在上滑轮保持架14和下滑轮保持架25的外圆周向都均匀加工三条扶正楞体，每条扶正楞体上可均匀设置二～四个径向通孔。滑轮支撑体17分别置入上滑轮保持架14和下滑轮保持架25扶正楞体上的径向通孔内，滑轮支撑体17端部球头分别与上衔铁回收座12外部圆锥面和下衔铁回收座24外部圆锥面接触；盖板18穿过滑轮支撑体17中部的凹槽，盖板18与上滑轮保持架14扶正楞体之间用螺钉15固定，盖板18与下滑轮保持架25扶正楞体之间用螺钉15固定。上皮碗8和下皮碗23外径均需根据测卡管柱内径配做。

按照上述说明装配好本发明并将本工具和测卡仪29正确连接后，下放工具入井，此时电缆1未通电。然后开泵循环钻井液，由于皮碗与管柱内壁之间紧密接触，因此在管柱内会形成高压钻井液，在高压钻井液的推动下，助推工具会推动测卡仪29在竖直井段或者水平井段的管柱内前行，直至到达测卡井段的终点位置。然后通过地面控制电缆1通电，使上下两组电磁铁9得电，进而吸引上衔铁回收座12和下衔铁回收座24轴向上行并压缩上下两组中心弹簧13，使上皮碗8和下皮碗23径向回缩，将上皮碗8和下皮碗23的口径缩小；同时，在上衔铁回收座12和下衔铁回收座24外圆锥面的作用下，滑轮支撑体17沿径向伸出上滑轮保持架14和下滑轮保持架25的扶正楞体，此时压缩弹簧16被压紧，如图3所示，进而使滑轮31与管柱内壁接触。此时在井口拖动电缆1并可顺畅的拉动本工具沿管柱上行，同时在井口操作测卡仪在测卡井段由下往上逐段充磁进行测卡施工，有效降低了井口电缆的回托阻力，保证了测卡施工的安全，提高了测卡施工的效率。当测卡施工结束后，从井口起出助推工具和测卡仪，给电缆1断电后，在上下两组中心弹簧13的弹力作用下，又可使上衔铁回收座12和下衔铁回收座24轴向下行，恢复原位；此时在压缩弹簧16的弹力作用下，使滑轮支撑体17恢复原位；对本工具进行清洗后可继续用于下次测卡施工。

Claims (2)

1.一种页岩气水平井测卡仪助推工具，是由电缆（1）、锁紧锥套（2）、锁紧螺帽（3）、锁紧接头（4）、第一O型密封圈（5）、第二O型密封圈（6）、上接头（7）、上皮碗（8）、电磁铁（9）、第三O型密封圈（10）、电磁密封座（11）、上衔铁回收座（12）、中心弹簧（13）、上滑轮保持架（14）、螺钉（15）、压缩弹簧（16）、滑轮支撑体（17）、盖板（18）、第四O型密封圈（19）、中接头（20）、第五O型密封圈（21）、过渡接头（22）、下皮碗（23）、下衔铁回收座（24）、下滑轮保持架（25）、第六O型密封圈（26）、下接头（27）、第七O型密封圈（28）、滑轮销轴（30）、滑轮（31）构成；其特征是：电缆（1）由绝缘外皮和线芯构成，电缆（1）一端的线芯分别与电磁铁（9）和测卡仪（29）导通，电缆（1）另一端的线芯与地面电控平台导通；电缆（1）穿过锁紧接头（4）内孔，锁紧接头（4）内孔和电缆（1）绝缘外皮之间设置有第二O型密封圈（6）；锁紧接头（4）上部轴向均匀设置六个分瓣，六个分瓣外圆设置为圆锥面，六个分瓣内孔设置为锯齿槽结构；锁紧锥套（2）内表面设置为圆锥孔，锁紧锥套（2）内表面圆锥孔和锁紧接头（4）上部六个分瓣圆锥面贴合压紧；锁紧接头（4）外圆中部和锁紧螺帽（3）下部通过螺纹连接，锁紧接头（4）外圆下部与上接头（7）内孔上部通过螺纹连接，锁紧接头（4）与上接头（7）之间设置有第一O型密封圈（5）；电磁铁（9）安装在电磁密封座（11）内腔上部；电磁密封座（11）外圆上端与上接头（7）内孔下端通过螺纹连接，电磁密封座（11）下端外圆与中接头（20）内孔通过螺纹连接，电磁密封座（11）下端与中接头（20）之间设置有第四O型密封圈（19）；上接头（7）外圆下部设置有一圈台阶面，上皮碗（8）套在上接头（7）外圆下端，上皮碗（8）上表面与上接头（7）外圆下部的台阶面接触；上衔铁回收座（12）上端与上皮碗（8）外锥面接触，上衔铁回收座（12）外圆中部与上滑轮保持架（14）内孔上端接触；上滑轮保持架（14）内壁下端与中接头（20）外圆上端通过螺纹连接；上衔铁回收座（12）内腔上部设置有一锥形台阶面，上衔铁回收座（12）内腔中部设置有一圈圆形台阶面，上衔铁回收座（12）外圆轴向均匀分布三个圆锥面；上衔铁回收座（12）置入上滑轮保持架（14）内部；中心弹簧（13）套在电磁密封座（11）外圆中部，中心弹簧（13）下端坐落于上衔铁回收座（12）的圆形台阶面上；中接头（20）外圆下端与过渡接头（22）内孔上端通过螺纹连接，中接头（20）与过渡接头（22）之间设置有第五O型密封圈（21）；过渡接头（22）内孔下端与电磁密封座（11）外圆上端通过螺纹连接；过渡接头（22）外圆下部设置有一圈台阶面，下皮碗（23）套在过渡接头（22）外圆下端，下皮碗（23）上表面与过渡接头（22）外圆下部的台阶面接触；下衔铁回收座（24）上端与下皮碗（23）外锥面接触，下衔铁回收座（24）外圆中部与下滑轮保持架（25）内孔上端接触；下滑轮保持架（25）内孔下端与下接头（27）外圆上端通过螺纹连接；下接头（27）内孔上端与电磁密封座（11）外圆下端通过螺纹连接，下接头（27）和电磁密封座（11）之间设置有第六O型密封圈（26）；下接头（27）外圆下端与测卡仪（29）通过螺纹连接，下接头（27）与测卡仪（29）之间设置有第七O型密封圈（28）；压缩弹簧（16）安装在滑轮支撑体（17）凹槽底部的沉孔内，在滑轮支撑体（17）凹槽两侧设置有两个滑轮（31），滑轮（31）与滑轮支撑体（17）之间设置有滑轮销轴（30）；滑轮支撑体（17）分别置入上滑轮保持架（14）和下滑轮保持架（25）扶正楞体上的径向通孔内，滑轮支撑体（17）端部球头分别与上衔铁回收座（12）外部圆锥面和下衔铁回收座（24）外部圆锥面接触；盖板（18）穿过滑轮支撑体（17）中部的凹槽，盖板（18）与上滑轮保持架（14）扶正楞体之间用螺钉（15）固定，盖板（18）与下滑轮保持架（25）扶正楞体之间用螺钉（15）固定。

2.根据权利要求1所述的页岩气水平井测卡仪助推工具，其特征在于：所述上滑轮保持架（14）和下滑轮保持架（25）的外圆周向都均匀设置有三条扶正楞体，每条扶正楞体上均匀设置有二～四个径向通孔。