CN110005404B - 一种水平井井下磁性标记物定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水平井井下磁性标记物定位装置，包括水平设置的支撑套筒，该支撑套筒外壁设有行走机构，该支撑套筒内水平设有吊装轴，该吊装轴上活动套装有重力偏心组件，该重力偏心组件上设有寻标组件；所述寻标组件包括低速电机，该低速电机的输出轴水平设置，该低速电机的输出轴固定连接有指向磁针，所述低速电机的输出轴与所述指向磁针相互垂直。采用本发明的一种水平井井下磁性标记物定位装置，能准确、连续的标记出井下每个磁性标记物的位置，从而辅助完成光纤走向的测定，掌握套管以及光纤的扭转情况，对后续的射孔作业提供参考。

Description

一种水平井井下磁性标记物定位装置

技术领域

本发明涉及一种测井工具，具体涉及一种井下标记物的定位装置。

背景技术

在油田的开发过程中，需要知道井内流体的特性与状态的详细资料，光纤测井具有对电磁干扰不敏感、且能承受极端条件的优点；能在全生产周期内沿井筒进行连续测量，实现油气井的永久性监测，为生产者提供详细、全面、准确的井下生产数据。

在井下传感器和光纤的布置过程中，通常将光纤沿套管的长度方向固定，在套管的外壁每轴向间隔一段距离设有光纤固定装置，用于将光纤固定于套管的外壁，再将光纤随套管下方至井下。但长距离下放的套管会发生不规则扭曲，从而使光纤在井眼内的实际走向、位置与预设的情况不一致，在后续射孔时无法准确避开光纤位置作业，存在光纤被切断的风险。

发明内容

本发明提供一种水平井井下磁性标记物定位装置，其能连续找准定位光纤用的多个磁性标记物，从而模拟出两个标记物之间的光纤走向，对后续的射孔作业提供参考，避免切断光纤。

技术方案如下：

一种水平井井下磁性标记物定位装置，其关键在于：包括水平设置的支撑套筒，该支撑套筒外壁设有行走机构，该支撑套筒内水平设有吊装轴，该吊装轴上活动套装有重力偏心组件，该重力偏心组件上设有寻标组件；

所述寻标组件包括低速电机，该低速电机的输出轴水平设置，该低速电机的输出轴固定连接有指向磁针，所述低速电机的输出轴与所述指向磁针相互垂直。

采用以上技术方案，固定光纤的装置上设有磁性较强的磁铁，将其设于套管外壁，磁铁随套管的扭曲而改变位置，作为光纤固定点的磁性标记物，并选用输出扭矩较小的电机作为低速电机；行走机构沿套管内壁行走，使定位装置慢速前进，低速电机带动指向磁针不断旋转，当靠近磁性标记物时，磁针被磁性标记物吸引，在磁性标记物对磁针的引力足够大时，低速电机无法再带动磁针转动；磁针的朝向固定，记录下此时磁针的朝向，即为磁性标记物在套管上的位置；

磁针的朝向可按以下方式记录标记：设定并记录磁针的基准位置(例如：竖向)，当磁针被吸引不动时，记录磁针相对于基准位置的旋转角度，即可推定出磁针的朝向。行走机构沿套管内壁行走时也可能发生旋转，影响磁针的基准位置，以上方案中的吊装轴与重力偏心组件相配合，使能磁针的基准位置在行进时始终保持一致(竖向)，避免由于基准位置改变而造成的角度测量不准确的情况。

作为优选技术方案，所述重力偏心组件包括偏心配重板，该偏心配重板位于所述吊装轴下方，该偏心配重板与所述吊装轴相平行，该偏心配重板上表面固定有两个吊耳，两个所述吊耳沿所述吊装轴的长度方向分布，两个所述吊耳分别通过轴承安装在所述吊装轴上；

所述低速电机的输出轴、所述支撑套筒和所述吊装轴同轴设置，所述低速电机设于所述偏心配重板的上表面，所述低速电机的输出轴伸出所述支撑套筒的端面，所述指向磁针位于所述支撑套筒外侧。

作为优选技术方案，所述低速电机的输出轴上设有角度传感器。该方案中的角度传感器可直接测得磁针的旋转角度。

作为优选技术方案，所述行走机构包括至少三组滚动装置，所述滚动装置环向均匀排布在所述支撑套筒的外壁；

所述滚动装置包括两个支腿，两个所述支腿沿所述支撑套筒的筒心线方向分布，所述支腿沿所述支撑套筒的径向设置，在所述支撑套筒的外壁对应每个所述支腿分别设有支腿铰接座，所述支腿的内端与对应的所述支腿铰接座铰接，所述支腿的外端安装有滚轮。

作为优选技术方案，同一组的两个所述支腿之间设有挂接板，该挂接板固定于所述支撑套筒的外壁，两个所述支腿上分别连接有弹簧，所述弹簧的一端挂接在对应的所述支腿上，所述弹簧的另一端挂接在所述挂接板上。

作为优选技术方案，同一组的两个所述支腿分别靠近所述支撑套筒的两端，其中靠近所述指向磁针的所述支腿为主动支腿，远离所述指向磁针的所述支腿为从动支腿；

在所述主动支腿的内端设有主动轴，所述主动支腿的内端通过轴承安装在对应的所述主动轴上，所述主动轴通过轴承安装在对应的所述支腿铰接座上，在所述主动轴上固套有主动皮带轮，所述滚轮固套在滚轮轴上，该滚轮轴通过轴承安装在对应的所述支腿的外端，在所述滚轮轴上固套有从动皮带轮，在所述主动皮带轮和对应的所述从动皮带轮上套设有同一个传动皮带。

作为优选技术方案，任意环向相邻的两个所述主动轴之间连接有万向联轴器；

在任一所述主动轴上固套有传动蜗轮，在所述支撑套筒的外壁固定有行走电机，该行走电机的输出轴连接有驱动蜗杆，该驱动蜗杆与所述传动蜗轮啮合。

采用以上技术方案，行走电机的输出轴通过蜗杆蜗轮传动，使主动轴旋转，所有主动轴之间通过万向联轴器联动一并旋转，最终使滚轮转动；支腿与弹簧配合，使滚轮与套管内壁抵紧，并在一定范围内适用于多种管径的套管。

在所述支撑套筒内固嵌有中心柱，该中心柱远离所述指向磁针，该中心柱背向所述指向磁针的端面上设有油管接头，所述吊装轴插设于所述中心柱上。

所述中心柱上沿所述支撑套筒的筒心线方向贯穿有插接孔，所述油管接头呈圆柱状，所述油管接头与所述中心柱同轴设置，所述插接孔贯穿所述油管接头，在所述油管接头背向所述指向磁针的一端设有沉头孔，该沉头孔围绕所述插接孔设置，该沉头孔的孔径大于所述插接孔的孔径；

所述吊装轴的一端朝向所述指向磁针，所述吊装轴的另一端端部设有锁定螺纹，所述吊装轴的螺纹端活动穿过所述插接孔并伸入所述沉头孔内，在所述吊装轴的螺纹端套设有锁定螺母，该锁定螺母位于所述沉头孔内；

在所述吊装轴的中部设有限位凸块，该限位凸块位于所述中心柱和所述指向磁针之间，该限位凸块抵靠所述中心柱的端面。

所述低速电机的输出轴上套设有支撑盘，该支撑盘固定于所述偏心配重板上，所述低速电机的输出轴活动穿过所述支撑盘。

有益效果：采用本发明的一种水平井井下磁性标记物定位装置，能准确、连续的标记出井下每个磁性标记物的位置，从而完成光纤走向的测定，掌握套管以及光纤的扭转情况，对后续的射孔作业提供参考。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明使用时的状态示意图；

图3为本发明的剖面结构示意图；

图4为图1的左视图；

图5为图4的z部放大图；

图6为行走机构2的结构示意图；

图7为重力偏心组件和寻标组件3的安装结构示意图；

图8为指向磁针32位于基准位置时的状态示意图；

图9为指向磁针32被磁性标记物吸引时的状态示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1到图7所示，一种水平井井下磁性标记物定位装置，包括水平设置的支撑套筒1a，该支撑套筒1a外壁设有行走机构2，该支撑套筒1a内水平设有吊装轴1b，该吊装轴1b上活动套装有重力偏心组件，该重力偏心组件上设有寻标组件3；

所述重力偏心组件包括偏心配重板1c，该偏心配重板1c位于所述吊装轴1b下方，该偏心配重板1c与所述吊装轴1b相平行，该偏心配重板1c上表面固定有两个吊耳1d，两个所述吊耳1d沿所述吊装轴1b的长度方向分布，两个所述吊耳1d分别通过轴承安装在所述吊装轴1b上；

所述寻标组件3包括低速电机31，该低速电机31的输出轴水平设置，该低速电机31的输出轴固定连接有指向磁针32，所述低速电机31的输出轴与所述指向磁针32相互垂直，所述低速电机31的输出轴上设有角度传感器33；所述低速电机31的输出轴上套设有支撑盘34，该支撑盘34固定于所述偏心配重板1c上，所述低速电机31的输出轴活动穿过所述支撑盘34。

所述低速电机31的输出轴、所述支撑套筒1a和所述吊装轴1b同轴设置，所述低速电机31设于所述偏心配重板1c的上表面，所述低速电机31的输出轴伸出所述支撑套筒1a的端面，所述指向磁针32位于所述支撑套筒1a外侧。

具体的，所述吊装轴1b按照以下方式安装：

在所述支撑套筒1a内固嵌有中心柱4a，该中心柱4a远离所述指向磁针32，该中心柱4a背向所述指向磁针32的端面上设有油管接头4b，所述吊装轴1b插设于所述中心柱4a上；

所述中心柱4a上沿所述支撑套筒1a的筒心线方向贯穿有插接孔，所述油管接头4b呈圆柱状，所述油管接头4b与所述中心柱4a同轴设置，所述插接孔贯穿所述油管接头4b，在所述油管接头4b背向所述指向磁针32的一端设有沉头孔，该沉头孔围绕所述插接孔设置，该沉头孔的孔径大于所述插接孔的孔径；

所述吊装轴1b的一端朝向所述指向磁针32，所述吊装轴1b的另一端端部设有锁定螺纹，所述吊装轴1b的螺纹端活动穿过所述插接孔并伸入所述沉头孔内，在所述吊装轴1b的螺纹端套设有锁定螺母4c，该锁定螺母4c位于所述沉头孔内；在所述吊装轴1b的中部设有限位凸块4d，该限位凸块4d位于所述中心柱4a和所述指向磁针32之间，该限位凸块4d抵靠所述中心柱4a的端面。

所述行走机构2包括至少三组滚动装置，所述滚动装置环向均匀排布在所述支撑套筒1a的外壁；

所述滚动装置包括两个支腿2a，两个所述支腿2a沿所述支撑套筒1a的筒心线方向分布，所述支腿2a沿所述支撑套筒1a的径向设置，在所述支撑套筒1a的外壁对应每个所述支腿2a分别设有支腿铰接座1e，所述支腿2a的内端与对应的所述支腿铰接座1e铰接，所述支腿2a的外端安装有滚轮2b。

同一组的两个所述支腿2a之间设有挂接板2c，该挂接板2c固定于所述支撑套筒1a的外壁，两个所述支腿2a上分别连接有弹簧2d，所述弹簧2d的一端挂接在对应的所述支腿2a上，所述弹簧2d的另一端挂接在所述挂接板2c上。

同一组的两个所述支腿2a分别靠近所述支撑套筒1a的两端，其中靠近所述指向磁针32的所述支腿2a为主动支腿，远离所述指向磁针32的所述支腿2a为从动支腿；

在所述主动支腿的内端设有主动轴2e，所述主动支腿的内端通过轴承安装在对应的所述主动轴2e上，所述主动轴2e通过轴承安装在对应的所述支腿铰接座1e上，在所述主动轴2e上固套有主动皮带轮2f，所述滚轮2b固套在滚轮轴2g上，该滚轮轴2g通过轴承安装在对应的所述支腿2a的外端，在所述滚轮轴2g上固套有从动皮带轮2h，在所述主动皮带轮2f和对应的所述从动皮带轮2h上套设有同一个传动皮带2j；任意环向相邻的两个所述主动轴2e之间连接有万向联轴器2k；

在任一所述主动轴2e上固套有传动蜗轮2m，在所述支撑套筒1a的外壁固定有行走电机2n，该行走电机2n的输出轴连接有驱动蜗杆2p，该驱动蜗杆2p与所述传动蜗轮2m啮合。

图8和图9展示的是本发明使用时的示意，以指向磁针32竖向设置为基准位置，将本发明的装置置于套管内行进，套管外壁设有磁性标记物x，磁性标记物x的N极径向朝内，重力偏心组件在重力作用下始终位于吊装轴1b下方，从而保证指向磁针32在行进过程中的基准位置始终保持竖向不变，低速电机31带动指向磁针32低速转动，在接近磁性标记物x时，磁性标记物x的N极吸引指向磁针32的S极，当磁性标记物x对指向磁针32的吸引力足够大时，指向磁针32停止转动并保持稳定，通过角度传感器33即可测定指向磁针32相对于基准位置的转动角度α，从而标记出磁性标记物x在套管上的具体位置；

当沿光纤的长度方向设置多个磁性标记物x时，分别测定每个磁性标记物x的位置，即可得到光纤的大致走向，掌握套管以及光纤的扭转情况，对后续的射孔作业提供参考，尽可能的避开光纤。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水平井井下磁性标记物定位装置，其特征在于：包括水平设置的支撑套筒（1a），该支撑套筒（1a）外壁设有行走机构（2），该支撑套筒（1a）内水平设有吊装轴（1b），该吊装轴（1b）上活动套装有重力偏心组件，该重力偏心组件上设有寻标组件（3）；

所述寻标组件（3）包括低速电机（31），该低速电机（31）的输出轴水平设置，该低速电机（31）的输出轴固定连接有指向磁针（32），所述低速电机（31）的输出轴与所述指向磁针（32）相互垂直；

所述重力偏心组件包括偏心配重板（1c），该偏心配重板（1c）位于所述吊装轴（1b）下方，该偏心配重板（1c）与所述吊装轴（1b）相平行，该偏心配重板（1c）上表面固定有两个吊耳（1d），两个所述吊耳（1d）沿所述吊装轴（1b）的长度方向分布，两个所述吊耳（1d）分别通过轴承安装在所述吊装轴（1b）上；

所述低速电机（31）的输出轴、所述支撑套筒（1a）和所述吊装轴（1b）同轴设置，所述低速电机（31）设于所述偏心配重板（1c）的上表面，所述低速电机（31）的输出轴伸出所述支撑套筒（1a）的端面，所述指向磁针（32）位于所述支撑套筒（1a）外侧。

2.根据权利要求1所述的一种水平井井下磁性标记物定位装置，其特征在于：所述低速电机（31）的输出轴上设有角度传感器（33）。

3.根据权利要求1所述的一种水平井井下磁性标记物定位装置，其特征在于：所述行走机构（2）包括至少三组滚动装置，所述滚动装置环向均匀排布在所述支撑套筒（1a）的外壁；

所述滚动装置包括两个支腿（2a），两个所述支腿（2a）沿所述支撑套筒（1a）的筒心线方向分布，所述支腿（2a）沿所述支撑套筒（1a）的径向设置，在所述支撑套筒（1a）的外壁对应每个所述支腿（2a）分别设有支腿铰接座（1e），所述支腿（2a）的内端与对应的所述支腿铰接座（1e）铰接，所述支腿（2a）的外端安装有滚轮（2b）。

4.根据权利要求3所述的一种水平井井下磁性标记物定位装置，其特征在于：同一组的两个所述支腿（2a）之间设有挂接板（2c），该挂接板（2c）固定于所述支撑套筒（1a）的外壁，两个所述支腿（2a）上分别连接有弹簧（2d），所述弹簧（2d）的一端挂接在对应的所述支腿（2a）上，所述弹簧（2d）的另一端挂接在所述挂接板（2c）上。

5.根据权利要求4所述的一种水平井井下磁性标记物定位装置，其特征在于：同一组的两个所述支腿（2a）分别靠近所述支撑套筒（1a）的两端，其中靠近所述指向磁针（32）的所述支腿（2a）为主动支腿，远离所述指向磁针（32）的所述支腿（2a）为从动支腿；

在所述主动支腿的内端设有主动轴（2e），所述主动支腿的内端通过轴承安装在对应的所述主动轴（2e）上，所述主动轴（2e）通过轴承安装在对应的所述支腿铰接座（1e）上，在所述主动轴（2e）上固套有主动皮带轮（2f），所述滚轮（2b）固套在滚轮轴（2g）上，该滚轮轴（2g）通过轴承安装在对应的所述支腿（2a）的外端，在所述滚轮轴（2g）上固套有从动皮带轮（2h），在所述主动皮带轮（2f）和对应的所述从动皮带轮（2h）上套设有同一个传动皮带（2j）。

6.根据权利要求5所述的一种水平井井下磁性标记物定位装置，其特征在于：任意环向相邻的两个所述主动轴（2e）之间连接有万向联轴器（2k）；

在任一所述主动轴（2e）上固套有传动蜗轮（2m），在所述支撑套筒（1a）的外壁固定有行走电机（2n），该行走电机（2n）的输出轴连接有驱动蜗杆（2p），该驱动蜗杆（2p）与所述传动蜗轮（2m）啮合。

7.根据权利要求6所述的一种水平井井下磁性标记物定位装置，其特征在于：在所述支撑套筒（1a）内固嵌有中心柱（4a），该中心柱（4a）远离所述指向磁针（32），该中心柱（4a）背向所述指向磁针（32）的端面上设有油管接头（4b），所述吊装轴（1b）插设于所述中心柱（4a）上。

8.根据权利要求7所述的一种水平井井下磁性标记物定位装置，其特征在于：所述中心柱（4a）上沿所述支撑套筒（1a）的筒心线方向贯穿有插接孔，所述油管接头（4b）呈圆柱状，所述油管接头（4b）与所述中心柱（4a）同轴设置，所述插接孔贯穿所述油管接头（4b），在所述油管接头（4b）背向所述指向磁针（32）的一端设有沉头孔，该沉头孔围绕所述插接孔设置，该沉头孔的孔径大于所述插接孔的孔径；

所述吊装轴（1b）的一端朝向所述指向磁针（32），所述吊装轴（1b）的另一端端部设有锁定螺纹，所述吊装轴（1b）的螺纹端活动穿过所述插接孔并伸入所述沉头孔内，在所述吊装轴（1b）的螺纹端套设有锁定螺母（4c），该锁定螺母（4c）位于所述沉头孔内；

在所述吊装轴（1b）的中部设有限位凸块（4d），该限位凸块（4d）位于所述中心柱（4a）和所述指向磁针（32）之间，该限位凸块（4d）抵靠所述中心柱（4a）的端面。

9.根据权利要求8所述的一种水平井井下磁性标记物定位装置，其特征在于：所述低速电机（31）的输出轴上套设有支撑盘（34），该支撑盘（34）固定于所述偏心配重板（1c）上，所述低速电机（31）的输出轴活动穿过所述支撑盘（34）。

Images