CN112324378A - 一种管柱振击液压增力解卡装置、解卡设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于油田机械设备技术领域，提供了一种管柱振击液压增力解卡装置、解卡设备及方法，所述管柱解卡装置包括：解卡油管，用于通泵送液体输送液压；双向震击器，连通固定在解卡油管上，以液压实现双向震击方式进行解卡；锚定驱动结构，连通固定在解卡油管上，包括液力锚和增力器；液力锚，通过液压力将锚牙推出进行锚定；增力器，将液压力转换为上提机械力。对井斜无特殊要求，可满足水平井施工要求；振击及液压增力的相结合大大提高了解卡成功率；减少了大修设备的使用，减少作业周期，降低作业费用。本发明优点：结构简单，操作方便，解卡效率高，成功率高，作业周期短，作业费用低，便于推广实施。
Description
技术领域
本发明属于油田机械设备技术领域，尤其涉及一种管柱振击液压增力解卡装置、解卡设备及方法。
背景技术
在钻井、修井作业施工中，由于钻井液性能、地质条件及长期大强度开采等原因，使岩石胶结强度降低或破坏，地层出砂或坍塌，造成井下卡管柱现象。特别是在油田开发中，油田开发到中后期，长期注水开发加速了开发井段地层胶结强度的降低，地层出砂卡生产管柱的现象不断上升，而解除砂卡生产管柱的最经济、快捷的办法是活动解卡。随着油田注水井的日益增多，注水井工具留井周期长，长期结垢造成注水管柱无法顺利解卡，在后期作业中往往采用大修设备进行倒扣及磨铣作业对遇卡管柱进行处理，但是采用大修设备进行处理费用极高，且处理时间较长，长期占井影响生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种管柱振击液压增力解卡装置，旨在解决处理费用高和处理时间长的问题。
本发明是这样实现的，一种管柱振击液压增力解卡装置，所述管柱振击液压增力解卡装置包括：
解卡油管，用于通泵送液体输送液压；
双向震击器，连通固定在解卡油管上，以液压实现双向震击方式进行解卡；
锚定驱动结构，包括液力锚和增力器，液力锚和增力器固定连接在解卡油管上，液力锚通过液压力将锚牙推出进行锚定，增力器将液压力转换为上提机械力。
在本发明中，由于长期注水、压裂施工以及地层出砂或坍塌，造成井下卡管柱现象后采用常规方式无法解卡；将管柱振击液压增力解卡装置自下而上依次连接后下入油层套管内；将管柱振击液压增力解卡装置最下端引入到遇卡管柱内部，双向震击器以双向震击方式对遇卡管柱进行解卡，液力锚通过液压力将锚牙推出进行锚定，增力器将液压力转换为上提机械力进行上提解卡。从而使遇卡管柱解卡方便，通过双向震击器及液压增力器相结合的方式进行震击和液压增力解卡，解卡速度快，效率高，提高了工作效率。
一种管柱解卡振击液压增力设备，所述管柱解卡振击液压增力设备包括：
液压泵，通过液压提供动力；以及，
上述所述的一种管柱振击液压增力解卡装置；
其中，液压泵连通解卡油管。
本发明还提供的一种管柱解卡方法，应用于上述所述的一种管柱解卡振击液压增力设备，解卡方法包括：
将管柱振击液压增力解卡装置下入油层套管内；
管柱振击液压增力解卡装置引入到遇卡管柱；
液压泵连通解卡油管，驱动液体进入到双向震击器内部；
双向震击器双向震击方式对遇卡管柱进行解卡；
液力锚通过液压力将锚牙推出进行锚定，增力器将液压力转换为上提机械力进行上提解卡。
本发明提供的一种管柱振击液压增力解卡装置，对井斜无特殊要求，可满足水平井施工要求；振击及液压增力的相结合大大提高了解卡成功率；减少了大修设备的使用，减少作业周期，降低作业费用。本发明优点：结构简单，操作方便，解卡效率高，成功率高，作业周期短，作业费用低，便于推广实施。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种管柱振击液压增力解卡装置的作业结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种管柱振击液压增力解卡装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种管柱振击液压增力解卡装置中双向震击器的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种管柱振击液压增力解卡装置中增力器的结构示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1-2所示，为本发明实施例提供的一种管柱振击液压增力解卡装置的结构图，包括：
解卡油管301，用于通泵送液体输送液压；
双向震击器302，连通固定在解卡油管301上，以液压实现双向震击方式进行解卡；
锚定驱动结构，连通固定在解卡油管301上，包括液力锚303和增力器304；液力锚303，通过液压力将锚牙推出进行锚定；增力器304，将液压力转换为上提机械力。
在本发明实施例中，将管柱振击液压增力解卡装置自下而上依次连接后下入油层套管1内；将管柱振击液压增力解卡装置最下端引入到遇卡管柱2内部，双向震击器302以双向震击方式对遇卡管柱2进行解卡，液力锚303通过液压力将锚牙推出进行锚定，增力器304将液压力转换为上提机械力进行上提解卡。从而使遇卡管柱解卡方便，通过双向震击器303及液压增力器304相结合的方式进行震击和液压增力解卡，解卡速度快，效率高，提高了工作效率。
在本发明的一个实例中，遇卡管柱由于长期注水、压裂施工以及地层出砂或坍塌，造成井下卡管柱现象后采用常规方式无法解卡的管柱结构，双向震击器302是采用的成熟的工具结构，通过内部液压油，通过上提和下放油管即可实现上击和下击功能。从而实现了双向震击方式进行解卡。
如图3所示，双向震击器302包括钻杆接头01和驱动液缸02，钻杆接头01上端内部设有钻杆管螺纹，钻杆接头01下端外壁与内接头05上端内壁螺纹连接，驱动液缸02套装在钻杆接头01外部，驱动液缸02下端外壁与过渡接头04上端内壁螺纹连接，驱动销03置于驱动液缸02内壁与钻杆接头01外壁之间并采用花键结构形式固定，过渡接头04下端外壁与液缸06上端内壁螺纹连接，液缸06下端内壁与上液缸09上端外壁螺纹连接，内接头05下端内壁与上心轴08上端外壁螺纹连接，压帽10(一级)、阀体11(一级)、阀芯12(一级)套装在上心轴08上端外壁并套装在上液缸09内部，上液缸09下端内壁与短接头13(一级)上端外壁螺纹连接，短接头13(一级)下端外壁与中间液缸15上端内壁螺纹连接，上心轴08下端外壁与中间心轴14上端外壁螺纹连接，中间心轴14下端外壁与下心轴17上端内壁螺纹连接，两个活塞07外壁分别置于中间液缸15上下两端的内壁，两个活塞07内壁置于中间心轴14外壁，中间液缸15下端内壁与短接头13(二级)上端外壁螺纹连接，短接头13(二级)下端外壁与下液缸16上端内壁螺纹连接，下液缸16下端外壁与下接头上端内壁螺纹连接，压帽10(二级)、阀体11(二级)、阀芯12(二级)套装在下心轴17下端外壁并置于下液缸上端内部。
双向震击器在上击解卡的过程中处于完全闭合状态，当需上击解卡时，阀体11(一级)上行至上击憋压区，双向震击器开始憋压上行，此时上心轴08和阀体11(一级)非常缓慢的向上运动，其运动速度要小于大钩的上提速度。在这个阶段，管柱的拉力状态下不断伸长，管柱的弹性势能不断增加，等管柱具有足够的弹性伸长量时，大钩瞬间刹车，让管柱在弹性力的作用下继续向上运行，直至阀体11离开憋压区，此时完成双向震击器的上击蓄能阶段。
当阀体11(一级)离开憋压区后，双向震击器以上管柱突然失去了拉力，管柱在蓄能阶段所存储的大量弹性势能开始释放，管柱开始弹性收缩，上心轴08不再受锁紧机构的限制，开始和上部油管一起加速向上运动，直至震击作用完成，此为震击释放阶段。
由于双向震击器及其以上的管柱在管柱弹性力的驱动下加速向上运动，当上心轴08的位移等于双向震击器的冲击行程时，双向震击器内部的内接头05和短接头13猛烈相撞，产生一个强大的向上的冲击力，这个冲击力通过液缸、下接头和下部管柱组合向下传递至遇卡管柱上使卡点松动，达到上击解卡的目的。
在上击过程中钻杆接头01、上心轴08、上液缸09、中间液缸15、下液缸16受到上击释放力的作用，中间心轴14和下心轴17不受拉力作用，只承受自身的重力作用，驱动液缸02、驱动销03、液缸06不承载。
在上提管柱的过程中，双向震击器处于完成拉开状态，通过下放管柱，对管柱施加向下的压力，使双向震击器阀体11(二级)下行，当阀体11(二级)向下运行至下击憋压区时，双向震击器开始憋压，此时下心轴17和阀体11(二级)非常缓慢的向下运动，在这个阶段，双向震击器阀体11(二级)以上的上心轴08和中间心轴14以及管柱处于受压状态，不断被压缩，直至阀体11(二级)离开下击憋压区，此时完成蓄能阶段。
当阀体11(二级)离开下憋压区后，双向震击器以上的管柱突然失去拉力，管柱的蓄能阶段所存储的弹性势能开始释放，管柱开始弹性收缩，心轴不再受锁紧机构的限制，开始和上部管柱一起加速向下运动，直至震击产生，此为双向震击器的释放阶段。
由于双向震击器及以上管柱在弹性势能的驱动下加速向下运动，当心轴的位移等于震击的冲击行程时，双向震击器内的钻杆接头01和驱动液缸02猛烈相撞，产生强大的向下的冲击力，这个冲击力通过液压传递至卡点上，此时完成下击震击阶段。当然并不排除双向震击器其他结构。
在下击过程中钻杆接头01、上心轴08、中间心轴14、下心轴17、下液缸16受到下击释放力的作用，驱动液缸02、液缸06、上液缸09、中间液缸15不承载。
作为本发明的一种优选实施例，管柱振击液压增力解卡装置还包括液力锚303和增力器304，液力锚303和增力器304固定连接在解卡油管301上，通过液力锚303可以将管柱振击液压增力解卡装置固定在油层套管1的内部，液力锚303通过液压力将锚牙推出锚定在油层套管内壁上，实现锚定。增力器304采用的是活塞液压缸原理，通过打液压推动液压缸，液压缸上行实现将液压力转换为上提机械力。增力器304为现有技术。
如图4所示，增力器304包括液压增力上接头001和外套002，液压增力上接头001上端内壁设有油管管螺纹，液压增力上接头001下端内壁与上中心管003上端外壁螺纹连接并通过第一道密封圈1101密封连接，液压增力上接头001下端外壁套装在外套002上端内壁，外套002下端内壁与第一级活塞套004上端外壁螺纹连接，第一级活塞套004内壁套装在上中心管003下端外壁并通过两道第二道密封圈1102形成密封，第一级活塞套004下端外壁与第一级活塞缸006上端内壁螺纹连接并通过两道第四道密封圈1104形成密封，上中心管003下端外壁与第一级活塞005上端内壁螺纹连接，第一级活塞005上设有多个第一级进液孔111，第一级活塞005上端外壁置于第一级活塞套004下端内部，第一级活塞005下端外壁与第一级活塞缸006内壁接触并通过两道第五道密封圈1105形成密封，第一级活塞005下端内壁与第一级活塞杆007上端外壁螺纹连接并通过第三道密封圈1103形成密封，第一级活塞缸006下端内壁与第二级活塞套008上端外壁螺纹连接，第二级活塞套008内壁套装在第一级活塞杆007下端外壁并通过两道第六道密封圈1106形成密封，第二级活塞套008下端外壁与第二级活塞缸010上端内壁螺纹连接并通过两道第八道密封圈1108形成密封，第一级活塞杆007下端外壁与第二级活塞009上端内壁螺纹连接，第二级活塞009上设有多个第二级进液孔222，第二级活塞009上端外壁置于第二级活塞套008下端内部，第二级活塞009下端外壁与第二级活塞缸010内壁接触并通过两道第九道密封圈1109形成密封，第二级活塞009下端内壁与第二级活塞杆011上端外壁螺纹连接并通过第七道密封圈1107形成密封，，第二级活塞缸010下端内壁与第三级活塞套012上端外壁螺纹连接，第三级活塞套012内壁套装在第二级活塞杆011下端外壁并通过两道第十道密封圈1110形成密封，第三级活塞套012下端外壁与第三级活塞缸014上端内壁螺纹连接并通过两道第十二道密封圈1112形成密封，第二级活塞杆011下端外壁与第三级活塞013上端内壁螺纹连接，第三级活塞013上设有多个第三级进液孔333，第三级活塞013上端外壁置于第三级活塞套012下端内部，第三级活塞013下端外壁与第三级活塞缸014内壁接触并通过两道第十三道密封圈1113形成密封，第三级活塞013下端内壁与第三级活塞杆015上端外壁螺纹连接并通过第十一道密封圈1111形成密封，第三级活塞缸014下端内壁与第四级活塞套016上端外壁螺纹连接，第四级活塞套016内壁套装在第三级活塞杆015下端外壁并通过两道第十四道密封圈1114形成密封，第四级活塞套016下端外壁与第四级活塞缸018上端内壁螺纹连接并通过两道第十六道密封圈1116形成密封，第三级活塞杆015下端外壁与第四级活塞017上端内壁螺纹连接，第四级活塞017上设有多个第四级进液孔444，第四级活塞017上端外壁置于第四级活塞套016下端内部，第四级活塞017下端外壁与第四级活塞缸018内壁接触并通过两道第十七道密封圈1117形成密封，第四级活塞017下端内壁与第四级活塞杆019上端外壁螺纹连接并通过第十五道密封圈1115形成密封，第四级活塞缸018下端内壁与第五级活塞套020上端外壁螺纹连接，第五级活塞套020内壁套装在第四级活塞杆019下端外壁并通过两道第十八道密封圈1118形成密封，第五级活塞套020下端外壁与第五级活塞缸024上端内壁螺纹连接并通过两道第十九道密封圈1119形成密封，第四级活塞杆019下端外壁与第五级活塞021上端内壁螺纹连接，第五级活塞021上设有多个第四级进液孔555，第五级活塞021上端外壁置于第五级活塞套020下端内部，第五级活塞021下端外壁与第五级活塞缸024内壁接触并通过两道第二十道密封圈1120形成密封，第五级活塞021下端内壁与球座023外壁螺纹连接并通过第二十一道密封圈1121形成密封，球座023上端设有精度很高的密封球面与钢球022形成密封，第五级活塞缸024下端内壁与下接头025上端内壁螺纹连接，下接头025下端设有钻杆螺纹。
液压增力器304工作原理：液压增力器304上接头001上端连接液力锚303，液力锚303上端连接双向震击器302，通过井口打液压，钢球022在液压的作用下与球座023形成密封，井口继续打压，压力缓慢上升，液压分别进入第一进液孔111、第二进液孔222、第三进液孔333、第四进液孔444、第五进液孔555从而分别推动第一级活塞套004、第二级活塞套008、第三级活塞套012、第四级活塞套016、第五级活塞套020上行，进而带动下接头025上行，由于下接头025与可退式捞矛305通过钻杆螺纹扣连接，从而作用于遇卡管柱上，从而实现将液压力转换成上提机械力，如此反复打压过程，实现遇卡管柱的解卡。当然并不排除增力器304其他结构。
作为本发明的一种优选实施例，增力器304的底部设置有可退式捞矛305，可退式捞矛305固定在解卡油管301的底部，遇卡管柱2上设置有与可退式捞矛305配合结构，可退式捞矛305是采用轨道式结构，通过轨道的换向实现可退。可退式捞矛305的作用是用于插入遇卡管柱2内，实现捞矛进入打捞状态实现打捞功能，通过换向后进入释放状态，实现可退功能。如此反复多次施工，直至解卡成功。如确定无法解卡，将可退式捞矛305退出即可将遇卡管柱2起出，避免事故复杂化。
本发明实施例还提供的一种管柱解卡振击液压增力设备，包括：
液压泵，通过液压提供动力；以及，
上述所述的一种管柱振击液压增力解卡装置；
其中，液压泵连通解卡油管301。
在本发明实施例中，将管柱振击液压增力解卡装置自下而上依次连接后下入油层套管1内；管柱振击液压增力解卡装置连通液压泵，将管柱振击液压增力解卡装置最下端引入到遇卡管柱2内部，液压泵驱动液体进入到双向震击器302内部，双向震击器302以液压油双向震击方式对遇卡管柱2进行解卡，从而使遇卡管柱2解卡方便，通过双向震击器302进行双向震击，解卡速度快，效率高，提高了工作效率。所述双向震击器302的液压增力将液压力转换为上提机械力；所述双向震击器302的液力锚303通过液压实现管柱的锚定；所述管柱振击液压增力解卡装置的最下端的可退式捞矛305，如解卡不成功可顺利退出，避免事故复杂化。
本发明实施例还提供的一种管柱解卡方法，应用于上述所述的一种管柱解卡振击液压增力设备，解卡方法包括：
将管柱振击液压增力解卡装置下入油层套管1内；
管柱振击液压增力解卡装置引入到遇卡管柱2；
液压泵连通解卡油管301，驱动液体进入到双向震击器302内部；
双向震击器302双向震击方式对遇卡管柱2进行解卡；
液力锚303通过液压力将锚牙推出进行锚定，增力器304将液压力转换为上提机械力进行上提解卡。
本发明上述实施例中提供了一种管柱振击液压增力解卡装置，并基于该管柱解卡装置提供了一种管柱解卡振击液压增力设备，通过双向震击器302以液压油双向震击方式对遇卡管柱2进行解卡，从而使遇卡管柱2解卡方便，通过双向震击器302进行双向震击，解卡速度快，效率高，提高了工作效率。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种管柱振击液压增力解卡装置，其特征在于，所述管柱振击液压增力解卡装置包括：
解卡油管，用于通泵送液体输送液压；
双向震击器，连通固定在解卡油管上，以液压实现双向震击方式进行解卡；
锚定驱动结构，连通固定在解卡油管上，包括液力锚和增力器；液力锚，通过液压力将锚牙推出进行锚定；增力器，将液压力转换为上提机械力。
2.根据权利要求1所述的一种管柱振击液压增力解卡装置，其特征在于，所述增力器的底部设置有可退式捞矛。
3.根据权利要求2所述的一种管柱振击液压增力解卡装置，其特征在于，所述可退式捞矛是采用轨道式结构进行换向实现可退。
4.根据权利要求1所述的一种管柱振击液压增力解卡装置，其特征在于，增力器包括液压增力上接头、外套、多级活塞组件、下接头，球组结构，液压增力上接头下端外壁套装在外套上端内壁，外套下端内部套装有下接头，下接头的内侧在外套内部设置有密封作用的球组结构；液压增力上接头与球组结构之间在外套的内部通过多级活塞组件进行，多级活塞组件连通液压源进行增力。
5.根据权利要求4所述的一种管柱振击液压增力解卡装置，其特征在于，球组结构包括球座和钢球，球座固定设置在外套的内部，球座上设有密封球面结构并与与钢球形成密封。
6.根据权利要求4所述的一种管柱振击液压增力解卡装置，其特征在于，多级活塞组件由至少一个活塞单元串联拼接组成，活塞单元包括：活塞套，外套下端内壁与活塞套上端连接，活塞套内壁套装在上中心管下端外壁，活塞套下端外壁与活塞缸上端内壁连接，上中心管下端外壁与活塞上端内壁连接，活塞上设有多个进液孔，活塞上端外壁置于活塞套下端内部。
7.根据权利要求4所述的一种管柱振击液压增力解卡装置，其特征在于，多级活塞组件由五级活塞单元串联拼接组成。
8.根据权利要求6所述的一种管柱振击液压增力解卡装置，其特征在于，液压增力上接头与上中心管通过一级密封圈密封连接，活塞套与上中心管设置二级密封圈形成密封，活塞套与活塞缸通过两道四级密封圈形成密封，活塞与活塞缸通过两道五级密封圈形成密封，活塞与活塞杆通过第三道密封圈形成密封，活塞套与下个活塞单元的活塞杆通过两道六级密封圈形成密封。
9.一种管柱解卡振击液压增力设备，其特征在于，所述管柱解卡振击液压增力设备包括：
液压泵，通过液压提供动力；以及，
权利要求1-8任一所述的一种管柱振击液压增力解卡装置；
其中，液压泵连通解卡油管。
10.一种管柱解卡方法，应用于权利要求9所述的一种管柱解卡振击液压增力设备，解卡方法包括：
将管柱振击液压增力解卡装置下入油层套管内；
管柱振击液压增力解卡装置引入到遇卡管柱；
液压泵驱动液体进入到双向震击器内部；
双向震击器以双向震击方式对遇卡管柱进行解卡；
液力锚通过液压力将锚牙推出进行锚定，增力器将液压力转换为上提机械力进行上提解卡。
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