一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器及定位方法
技术领域
本发明属于油气田开发井下工具技术领域,具体涉及一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器及定位方法。
背景技术
连续油管拖动压裂技术因其具有既能实现大规模改造,又能达到分层压裂、定点压裂、精细压裂的特点,已经在国外得到广泛应用,国内也在陆续推动该技术的应用,而套管接箍定位是该项技术安全顺利实施的关键之一。
现有连续油管用套管接箍定位器采用弹片、定位卡块或整体弹性定位卡块的结构,在弹力的作用下定位卡块一直处于外张状态,如果上提管串经过套管接箍时,定位卡块会在经过套管接箍接缝时遇卡,在连续油管拉力与弹片或整体弹性定位卡块形变的作用下,定位卡块会通过接箍,此时连续油管悬重发生变化进而判断出套管接箍的位置。
但现有机械结构套管接箍定位器仅能满足套管接箍存在接缝的常规套管定位,无法适用于套管接箍无接缝的气密封套管的定位,同时现有的机械结构定位器装配后最大外径须大于套管内径,起下过程中,定位卡块始终与套管比贴合,长距离的起下作业易造成工具的磨损,从而导致定位不准确,影响正常施工。
发明内容
本发明提供了一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器及定位方法,目的在于提供一种可实现套管接箍无接缝的气密封套管的定位,同时降低定位部件的磨损速率,保证定位的准确性及工具寿命的套管接箍定位器及定位方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器,包括连接接头、控制单元、动力单元、电磁构件单元、动作单元和地面监测装置;所述的连接接头、控制单元、动力单元、电磁构件单元和动作单元从上至下依次连接,所述地面监测装置与控制单元电信号连接。
所述的控制单元、动力单元与电磁构件单元嵌入于连接接头内部并密封固定连接,所述的动力单元同时向控制单元和电磁构件单元供电。
所述的电磁构件单元包括线圈、磁体、换向阀和金属壳体,线圈和磁体连接于金属壳体内;沿金属壳体轴向开有第一通道,所述换向阀连接在第一通道上端端口。
所述的动作单元包括连接套、传动滑套、固定套、销轴、摩擦片、弹性件、复位压簧、隔环、锥体、拉杆和压帽;所述的拉杆从上至下依次穿过传动滑套、固定套、复位压簧、隔环和锥体的中心,拉杆底端与压帽连接,拉杆顶端与传动滑套连接;所述连接套上端与连接接头密封固定连接,传动滑套套接在连接套内并与连接套内侧壁密封,传动滑套沿轴向开有第二通道,第二通道与电磁构件单元匹配,固定套与连接套底端内侧壁密封连接,所述锥体与拉杆通过剪切销钉连接;所述摩擦片通过销轴与固定套可转动连接,摩擦片外侧壁有凹槽;所述的弹性件连接在摩擦片外侧壁凹槽内;所述传动滑套与固定套之间具有空腔。
所述的摩擦片最大外径表面滚花并硬化处理,摩擦片外侧面上下均设置有倒角,倒角与轴向锐角的夹角均小于45°。
所述的弹性件是弹簧或高弹性橡胶。
所述连接套与传动滑套之间、传动滑套与拉杆之间、固定套与连接套之前,固定套与拉杆之间均设有密封圈。
一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器定位方法,包括如下步骤
步骤一:将套管接箍定位器连接于连续油管管柱尾端,上提连续油管管柱,动力单元为控制单元供电,控制单元监测上提过程中持续套管壁厚变化;
步骤二:当控制单元监测到接箍位置时,通过控制单元提供工作信号发送给动力单元,动力单元为电磁构件单元供电,电磁构件单元换向阀开启,连接接头处液压传递进入第一通道,压力通过第二通道传递进入传动滑套与固定套之间空腔;
步骤三:在压力作用下传动滑套、锥体、紧定螺钉、剪切销钉、拉杆与压帽同时上行,复位压簧压缩,弹性件扩张,摩擦片沿销轴轴向旋转与套管内壁接触产生摩擦力,增大连续油管管柱上提悬重;
步骤四:通过连续油管地面监测设备监测到对应悬重变化及工具深度,判定接箍位置;
步骤五:当控制单元监测到已通过接箍位置时,发送信号停止动力单元向电磁构件单元供电,换向阀关闭,封堵传压第一通道,在复位压簧弹力下拉杆、传动滑套与压帽下行复位;
步骤六:摩擦片在弹性件弹力作用下复位回收,管柱悬重恢复正常。
所述的步骤三中摩擦片沿销轴轴向旋转与套管内壁接触产生的摩擦力为0.5-1吨。
所述的步骤六中摩擦片在通过套管接箍位置后即可实现回收。
有益效果:
本发明通过从上至下依次连接的连接接头、控制单元、动力单元、电磁构件单元和动作单元及与控制单元电信号连接的地面监测装置的有机设置,实现了套管接箍无接缝的气密封套管的定位,同时降低了定位部件的磨损速率,保证了定位的准确性并有效延长了工具的寿命。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚的了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
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是本发明结构示意图。
图中:1-连接接头;2-控制单元;3-动力单元;4-电磁构件单元;5-连接套;6-传动滑套;7-固定套;8-销轴;9-摩擦片;10-弹性件;11-复位压簧;12-隔环;13-锥体;14-紧定螺钉;15-剪切销钉;16-拉杆;17-压帽;101-第一通道;102-第二通道。
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的一部分实施例,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做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。
实施例一:
根据图1所示的一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器,包括连接接头1、控制单元2、动力单元3、电磁构件单元4、动作单元和地面监测装置;所述的连接接头1、控制单元2、动力单元3、电磁构件单元4和动作单元从上至下依次连接,所述地面监测装置与控制单元2电信号连接。
在实际使用时,将本发明连接于连续油管管柱尾端,上提连续油管管柱,动力单元3为控制单元2供电,控制单元2监测上提过程中持续套管壁厚变化;当控制单元2监测到接箍位置时,通过控制单元2提供工作信号发送给动力单元3,动力单元3为电磁构件单元4供电,电磁构件单元4的换向阀开启,连接接头1处液压传递进入动作单元;在压力作用,动作单元与套管内壁接触产生摩擦力,增大连续油管管柱上提悬重;通过地面监测装置监测到对应悬重变化及工具深度准确判定接箍位置;当控制单元监测到已通过接箍位置时,发送信号停止动力单元向电磁构件单元供电,动作单元下行复位,管柱悬重恢复正常。
本发明通过从上至下依次连接连接接头、控制单元、动力单元、电磁构件单元和动作单元及与控制单元电信号连接的地面监测装置的有机设置,实现了套管接箍无接缝的气密封套管的定位,同时降低定位部件的磨损速率,保证了定位的准确性并有效延长了工具的寿命。
本发明采用的地面监测装置和控制单元均为现有技术。地面监测装置为连续油管车载设备所集成的悬重及深度监测装置,为连续油管车必备功能,通过地面监测装置能够实时监测管柱下入深度及悬重变化。控制单元用于电磁构件单元4的控制。
实施例二:
根据图1所示的一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器,与实施例一不同之处在于:所述的控制单元2、动力单元3与电磁构件单元4嵌入于连接接头1内部并密封固定连接,所述的动力单元3同时向控制单元2和电磁构件单元3供电。
在实际使用时,采用本发明技术方案,保证了整个操作过程的持续性及获取信息的准确性。
实施例三:
根据图1所示的一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器,与实施例一不同之处在于:所述的电磁构件单元4包括线圈、磁体、换向阀和金属壳体,线圈和磁体连接于金属壳体内;沿金属壳体轴向开有第一通道101,所述换向阀连接在第一通道101上端端口。
在实际使用时,电磁构件单元4在井内时始终产生磁力线回路,每当通过接箍都会使磁力线回路发生变化,从而感应电流发生变化,控制单元2会采集到这个信号,并根据这个信号做出下一步命令。在具体应用时,通过接箍位置时产生电磁信号即感应电流的变化,相比机械结构使探测更为精准。
本实施例中,线圈和磁体是采用粘接的方式,连接在金属壳体内。第一通道101的开关控制,通过现有技术的控制单元对换向阀的控制来完成。
实施例四:
根据图1所示的一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器,与实施例一不同之处在于:所述的动作单元包括连接套5、传动滑套6、固定套7、销轴8、摩擦片9、弹性件10、复位压簧11、隔环12、锥体13、拉杆16和压帽17;所述的拉杆16从上至下依次穿过传动滑套6、固定套7、复位压簧11、隔环12和锥体13的中心,拉杆16底端与压帽17连接,拉杆16顶端与传动滑套6连接;所述连接套5上端与连接接头1密封固定连接,传动滑套6套接在连接套5内并与连接套5内侧壁密封,传动滑套6沿轴向开有第二通道102,第二通道102与电磁构件单元4匹配,固定套7与连接套5底端内侧壁密封连接,所述锥体13与拉杆16通过剪切销钉15连接;所述摩擦片9通过销轴8与固定套7可转动连接,摩擦片9外侧壁有凹槽;所述的弹性件10连接在摩擦片9外侧壁凹槽内;所述传动滑套6与固定套7之间具有空腔。
在实际使用时,拉杆16向上运动实现短时间与套管壁的摩擦,在弹性件10及复位弹簧11作用下实现摩擦片9的复位,剪切销钉保证了动作单元异常时的应急复位功能,如果摩擦片9未顺利复位,可剪断剪切销钉起出管柱,避免造成卡钻。
实施例五:
根据图1所示的一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器,与实施例四不同之处在于:所述的摩擦片9最大外径表面滚花并硬化处理,摩擦片9外侧面上下均设置有倒角,倒角与轴向锐角的夹角均小于45°。
在实际使用时,摩擦片9的表面处理保证了所需的摩擦力并减缓了摩擦失效的时间,外表面倒角的设计方案能够有效降低工具卡钻的风险。
实施例六:
根据图1所示的一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器定位方法,与实施例四不同之处在于:所述的弹性件10是弹簧或高弹性橡胶。
在实际使用时,摩擦片9向外张开完成摩擦定位指令后,锥体下行,摩擦片依靠弹性件的张力实现向内回收,本技术方案的采用能够较好的实现其功能。
实施例七:
根据图1所示的一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器定位方法,与实施例四不同之处在于:所述连接套5与传动滑套6之间、传动滑套6与拉杆16之间、固定套7与连接套5之前,固定套7与拉杆16之间均设有密封圈。
在实际使用时,通过设置的密封圈产生的圈闭压力,较好的实现传动滑套带动拉杆上行,完成摩擦定位动作。
实施例八:
一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器定位方法,包括如下步骤
步骤一:将套管接箍定位器连接于连续油管管柱尾端,上提连续油管管柱,动力单元3为控制单元2供电,控制单元2监测上提过程中持续套管壁厚变化;
步骤二:当控制单元2监测到接箍位置时,通过控制单元2提供工作信号发送给动力单元3,动力单元3为电磁构件单元4供电,电磁构件单元4换向阀开启,连接接头1处液压传递进入第一通道101,压力通过第二通道102传递进入传动滑套6与固定套7之间空腔;
步骤三:在压力作用下传动滑套6、锥体13、紧定螺钉14、剪切销钉15、拉杆16与压帽17同时上行,复位压簧11压缩,弹性件10扩张,摩擦片9沿销轴8轴向旋转与套管内壁接触产生摩擦力,增大连续油管管柱上提悬重;
步骤四:通过连续油管地面监测设备监测到对应悬重变化及工具深度,判定接箍位置;
步骤五:当控制单元2监测到已通过接箍位置时,发送信号停止动力单元3向电磁构件单元4供电,换向阀关闭,封堵传压第一通道101,在复位压簧11弹力下拉杆16、传动滑套6与压帽17下行复位;
步骤六:摩擦片9在弹性件10弹力作用下复位回收,管柱悬重恢复正常。
在实际使用时,步骤四中通过连续油管地面监测设备监测到对应悬重变化及工具深度,当通过监测到接箍时,连续油管地面监测设备显示悬重上涨,设备显示的对应深度即为接箍深度位置。
通过本方法的使用,实现了套管接箍无接缝的气密封套管的定位,同时降低了定位部件的磨损速率,保证了定位的准确性及工具寿命。
实施例九:
一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器定位方法,与实施例八不同之处在于:所述的步骤三中摩擦片9沿销轴8轴向旋转与套管内壁接触产生的摩擦力为0.5-1吨。
在实际使用时,摩擦片9沿销轴8轴向旋转与套管内壁接触产生的摩擦力设定为0.5-1吨,能够保证安全生产。
实施例十:
一种依靠摩擦定位的套管接箍定位器定位方法,与实施例八不同之处在于:所述的步骤六中摩擦片9在通过套管接箍位置后即可实现回收。
在实际使用时,摩擦片9在通过接箍位置后复位回收,尽可能的缩短了摩擦片9与套管壁的动摩擦距离,延长了依靠摩擦定位的套管接箍定位器的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
在不冲突的情况下,本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合,以达到相应的技术效果,具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
以上所述,只是本发明的较佳实施例而已,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段,这里不一一叙述。