CN110067530A - 一种纯电坐封工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯电坐封工具，所述工具包括：电池模块；马达模块，所述马达模块与所述电池模块连接，所述电池模块能够向所述马达模块提供电力；变速箱模块，所述变速箱模块与所述马达模块中的转子连接，所述变速箱模块将所述马达模块的扭矩放大后输出；以及拉杆模块，所述拉杆模块的一端与所述变速箱模块连接，所述拉杆模块的另一端与桥塞之间连接，所述拉杆模块将所述变速箱模块传递来的旋转驱动力转化为对所述桥塞的直线驱动力；其中，所述电池模块、马达模块、变速箱模块、拉杆模块均做封装处理。本发明的有益效果为操作方便、安全可靠、便于维修。

Description

一种纯电坐封工具

技术领域

本发明属于钻井领域，具体涉及一种纯电坐封工具。

背景技术

桥塞坐封方式分为三种：机械式坐封、液压式坐封和电缆式坐封。采用机械坐封时，封隔器上端连接油管或者钻杆，下放油井至所需坐封深度。旋转上提油管柱完成坐封操作，不需要采用泵车和其他地面设备。但是需要施工人员在入井口操作油管螺纹连接，耗时较长人工成本较高。机械式坐封方式主要用于粘性油井、高压溢流井、在油层垂直井严重堵漏的情况。但是在油井中因为油管自身重量，旋转油管是非常困难的，尤其是在两千米以上深井，水平井和高倾斜角度的油井中，很难使用机械式坐封方式。并且该方式地面不易控制操作，精度较低难度较大。还有一种形式为电缆式火药坐封。电缆式火药坐封将在桥塞上端增设一个火药箱，通过内设电线的钢丝绳下放到所需深度，通过磁定位器以确保精度。在地面通电引燃火药，以火药的爆炸力推动桥塞内活塞的相对位移，以达到桥塞的坐封效果。这种坐封方式时间短、精度高、操作方便、成本低。不过该坐封方式所需的火药会污染环境，在购买、运输、保存、使用过程中均存在很高的安全隐患，且火药的瞬时爆炸也会对桥塞和套管造成破坏。液压式坐封是将桥塞上端与油管连接，使用钻杆或油管柱将桥塞下放到预定位置，使用地面泵车往油管内输入高压液压油。通过油管将压力传递到桥塞的密封环上，通过压紧滑套和橡胶筒来完成桥塞的锚定和密封。与机械式坐封相同，液压密封需要工作人员在入井口连接油管，人工成本较高、下井精度较低在千分之3左右。

为解决以上传统桥塞坐封方式存在的问题，本专利提出了一种纯电坐封工具及坐封方法。采用干电池供电，不需要火药、液压泵、打压等繁琐动力，可靠电池产生最大45吨的拉力，坐封桥塞、封隔器等井下工具。与传统坐封方式相比，更加清洁、安全可靠，并降低了坐封成本。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种纯电坐封工具，本发明的部分实施例能够在坐封桥塞时，电池模块供电，无需火药，无需打压和更换液压油；可直接模块插换，提高了安全性，降低了维修成本；无需电脑，人工实时控制坐封，坐封后地面可实时确认；可以在射孔任务中连接射孔枪使用，具有较强抗震性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种纯电坐封工具，所述工具包括：电池模块；马达模块，所述马达模块与所述电池模块连接，所述电池模块能够向所述马达模块提供电力；变速箱模块，所述变速箱模块与所述马达模块中的转子连接，所述变速箱模块将所述马达模块的扭矩放大后输出；以及

拉杆模块，所述拉杆模块的一端与所述变速箱模块连接，所述拉杆模块的另一端与桥塞之间连接，所述拉杆模块将所述变速箱模块传递来的旋转驱动力转化为对所述桥塞的直线驱动力；其中，所述电池模块、马达模块、变速箱模块、拉杆模块均做封装处理。

优选地，所述电池模块、马达模块、变速箱模块、拉杆模块的主体均为圆柱体形状。

优选地，所述工具还包括：壳体，所述壳体中依次容置所述马达模块、变速箱模块、拉杆模块。

优选地，所述电池模块与所述马达模块之间卡接，所述马达模块与所述变速箱模块、所述变速箱模块与所述拉杆模块之间均为螺纹连接。

优选地，所述电池模块包括时钟单元和/或所述电池模块通过电缆与位于地面的控制器连接，所述时钟单元用来倒计时执行工作任务，所述工作任务是指所述电池模块向所述马达模块提供电力。

优选地，所述电池模块包括：干电池组、存储单元、传感器，所述存储单元与所述干电池组、传感器、时钟单元连接，所述存储单元中存储坐封力、坐封行程、坐封时间和电流信息。

优选地，所述马达模块包括：48V直流电机，所述直流电机的输入为250瓦特，所述直流电机的输出转速5000rpm。

优选地，所述变速箱模块的输入转速为5000rpm，所述变速箱模块的输出扭矩为350Nm。

优选地，所述拉杆模块的输入为350Nm，输入转速2.5转/分钟，所述拉杆模块的输出最大力为40吨。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的工具操作方便、安全可靠、便于维修。本发明可广泛地应用到油、气、水井，特别是油田油井的桥塞施工中；

2、电池模块：电池倒计时工作，或电缆发射指令工作；马达模块：可直接使用在射孔任务上，抗振动和冲击；变速箱模块：短小，高效，抗震，可最大产生40吨的推拉力；拉杆模块：实现井下动力，坐封各种井下工具，打捞落物，解卡；模块化，直接插拔更换；

3、本发明结构新颖，电池模块取代了传统的火药和液压油驱动，极大提高了工具安全性和可靠性，操作简便，从而克服火药爆燃式坐封工具震动大的缺陷，在与射孔进行联作时保护射孔器材不会被震坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例提供一种纯电坐封工具，工具包括：电池模块1；马达模块2，马达模块2与电池模块1连接，电池模块1能够向马达模块2提供电力；变速箱模块3，变速箱模块3与马达模块2中的转子连接，变速箱模块3将马达模块2的扭矩放大后输出；以及

拉杆模块4，拉杆模块4的一端与变速箱模块3连接，拉杆模块4的另一端与桥塞之间连接，拉杆模块4将变速箱模块3传递来的旋转驱动力转化为对桥塞的直线驱动力；其中，电池模块1、马达模块2、变速箱模块3、拉杆模块4均做封装处理。

电池模块1、马达模块2、变速箱模块3、拉杆模块4的主体均为圆柱体形状。

工具还包括：壳体5，壳体5中依次容置马达模块2、变速箱模块3、拉杆模块4。

电池模块1与马达模块2之间卡接，马达模块2与变速箱模块3、变速箱模块3与拉杆模块4之间均为螺纹连接。

电池模块1包括时钟单元和/或电池模块1通过电缆与位于地面的控制器连接，时钟单元用来倒计时执行工作任务，工作任务是指电池模块1向马达模块2提供电力。

电池模块1包括：干电池组、存储单元、传感器，存储单元与干电池组、传感器、时钟单元连接，存储单元中存储坐封力、坐封行程、坐封时间和电流信息。

马达模块2包括：48V直流电机，直流电机的输入为250瓦特，直流电机的输出转速5000rpm。

变速箱模块3的输入转速为5000rpm，变速箱模块3的输出扭矩为350Nm。

拉杆模块4的输入为350Nm，输入转速2.5转/分钟，拉杆模块4的输出最大力为40吨。

优选的另一实施例中，电池模块包含62节AAA干电池，时钟，存储，电缆接口，动作/压力传感器；可回放工作数据，包括坐封力、行程、坐封时间和电流等数据。动作脉冲传感器具备“取消坐封”和“提前坐封”功能。

马达模块：48V直流电机，输入为250瓦特，输出5000rpm。

变速箱模块：输入5000rpm，输出350牛米/2.5转每分钟。

拉杆模块：输入2.5转/分钟，350Nm牛米；输出最大40吨，标准27吨(3.6”工具)；标准13吨(2.125”工具)。

当纯电坐封工具完成一个坐封周期后，拉杆被完全拉到拉杆模块底端接头内。用户必须“复位”纯电坐封工具，以便为下次坐封作业做好准备。“复位”实质上是反向运行纯电坐封工具，这将使拉杆回到原来的“准备运行”位置。

本发明目的的实现方式为，利用井下动力系统实现桥塞坐封工具坐封的方法，具体步骤如下：

1、采用地面控制盒完成作业编程，利用电缆将指令传达到纯电坐封工具，当工具下井到达指定位置和时间，电池模块得到指令，为马达模块提供动力源，马达模块开始工作。

2、马达模块带动变速箱模块运转，输入为5,000转每分，输出为350牛米/2.5转每分钟。同时产生强大的拉力16至45吨。

3、拉杆模块受到动力系统上提拉力，拉杆模块与桥塞中心杆相连，桥塞中心杆上行，推动桥塞卡瓦锚定在管壁上，中心杆继续上行，压缩桥塞坐封件使桥塞坐封。

4、桥塞坐封后拉杆模块继续上行直至拉杆模块与桥塞中心杆脱离，实现桥塞丢手。

5、桥塞丢手后，触动接触开关，接触开关与地面的控制面板上有导线连接，地面根据控制导线通断来判断丢手是否成功。

采用本发明，动力系统上提拉力可以编程控制，使得桥塞坐封过程较为平稳，从而克服火药爆燃式坐封工具震动大的缺陷，在与射孔进行联作时保护射孔器材不会被震坏。当拉杆模块上行到极限位置，与桥塞中心杆脱离，实现桥塞丢手时，会触动一个接触开关，接触开关与地面的控制面板上有导线连接，地面可以根据控制导线通断来判断丢手是否成功。

本发明的部分实施例不需要火药，不需要打压，不需要液压泵，不需要电力以外的任何外力；可使用电缆、钢丝、连续油管、油管作业；电缆作业不需要单独配置地面面板，不需要地面增压装置，不需要持续电缆供电，只需要自带的地面控制盒发信号井下工具可自动开始工作；抗震性能好，可用于射孔任务；每口井使用全新电路，把电路板故障率降低到最低；仪器内部不产生压力，符合HSE；工具分为三种尺寸，两种耐温等级，两种材质等级，两种坐封速度；可根据用户需要，设置拉杆上拉，也可设置拉杆下推。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (9)

1.一种纯电坐封工具，其特征在于，所述工具包括：

电池模块(1)；

马达模块(2)，所述马达模块(2)与所述电池模块(1)连接，所述电池模块(1)能够向所述马达模块(2)提供电力；

变速箱模块(3)，所述变速箱模块(3)与所述马达模块(2)中的转子连接，所述变速箱模块(3)将所述马达模块(2)的扭矩放大后输出；以及

拉杆模块(4)，所述拉杆模块(4)的一端与所述变速箱模块(3)连接，所述拉杆模块(4)的另一端与桥塞之间连接，所述拉杆模块(4)将所述变速箱模块(3)传递来的旋转驱动力转化为对所述桥塞的直线驱动力；

其中，所述电池模块(1)、马达模块(2)、变速箱模块(3)、拉杆模块(4)均做封装处理。

2.根据权利要求1所述的纯电坐封工具，其特征在于，所述电池模块(1)、马达模块(2)、变速箱模块(3)、拉杆模块(4)的主体均为圆柱体形状。

3.根据权利要求2所述的纯电坐封工具，其特征在于，所述工具还包括：壳体(5)，所述壳体(5)中依次容置所述马达模块(2)、变速箱模块(3)、拉杆模块(4)。

4.根据权利要求3所述的纯电坐封工具，其特征在于，所述电池模块(1)与所述马达模块(2)之间卡接，所述马达模块(2)与所述变速箱模块(3)、所述变速箱模块(3)与所述拉杆模块(4)之间均为螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的纯电坐封工具，其特征在于，所述电池模块(1)包括时钟单元和/或所述电池模块(1)通过电缆与位于地面的控制器连接，所述时钟单元用来倒计时执行工作任务，所述工作任务是指所述电池模块(1)向所述马达模块(2)提供电力。

6.根据权利要求5所述的纯电坐封工具，其特征在于，所述电池模块(1)包括：干电池组、存储单元、传感器，所述存储单元与所述干电池组、传感器、时钟单元连接，所述存储单元中存储坐封力、坐封行程、坐封时间和电流信息。

7.根据权利要求1所述的纯电坐封工具，其特征在于，所述马达模块(2)包括：48V直流电机，所述直流电机的输入为250瓦特，所述直流电机的输出转速5000rpm。

8.根据权利要求7所述的纯电坐封工具，其特征在于，所述变速箱模块(3)的输入转速为5000rpm，所述变速箱模块(3)的输出扭矩为350Nm。

9.根据权利要求7所述的纯电坐封工具，其特征在于，所述拉杆模块(4)的输入为350Nm，输入转速2.5转/分钟，所述拉杆模块(4)的输出最大力为40吨。