CN112681997A - 利用可控冲击波对井下钻具进行松扣的方法及测量可控冲击波松扣能量的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用可控冲击波对井下钻具进行松扣的方法及测量可控冲击波松扣能量的装置。由于钻井施工时对火工品管控比较严格，钻井现场发生卡钻后进行爆炸松扣的施工成本与手续均极为复杂，并不能及时快速的处理卡钻事故。故该发明公开了一种测量可控冲击波松扣能量的装置及新型的钻具松扣方法，测量松扣能量的模拟装置可通过模拟钻具在地面高压情况下松扣能量的大小，对发生卡钻时钻具所需松扣能量进行评估。发生卡钻后，首先下入测卡仪确定卡钻位置；其次下入可控冲击波发生器+磁定位短节+加重杆+电缆管串组合，将可控冲击波发生器下至卡点上部钻具接箍位置，在地面通过控制箱操作其产生预定能量，实现钻具解卡松扣。

Description

利用可控冲击波对井下钻具进行松扣的方法及测量可控冲击 波松扣能量的装置

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，尤其是一种利用可控冲击波对井下钻具进行松扣的方法及测量可控冲击波松扣能量的装置。

背景技术

在钻井施工过程中，卡钻事故时有发生，进行爆炸松扣作业是快速解决卡钻的有效手段。常规松扣作业是下入导爆索至钻杆接头位置，钻具施加反扭矩后，引爆导爆索，钻具接头振动实现松扣。然而，随着近年来各地区对民爆品使用的管控越来越严格，民爆品审批手续复杂，在发生卡钻事故后不能及时到达事故现场处理卡钻事故，极易造成事故复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，解决常规松扣过程中由于民爆品管控带来的不便的难题，提供一种利用可控冲击波对井下钻具进行松扣的方法及测量可控冲击波松扣能量的装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种测量可控冲击波松扣能量的装置，包括控制箱、旋扣机、电缆密封接头组件、试验左接头、模拟左外筒、试验右接头、模拟右外筒、可控冲击波发生器，用于安装测试钻杆短节的试验左接头和试验右接头分别相对安装在左右两侧设置的旋扣机的两侧并相对一定距离，在试验左接头和试验右接头的外侧套有形成密闭空腔的模拟外筒，模拟外筒由通过螺纹连接的模拟左外筒与模拟右外筒构成，在模拟外筒外壁上开有注液孔，试验接头上开有进液孔，电缆密封接头组件插在试验左接头的尾部，位于试验左接头外侧一端通过电缆与控制可控冲击波发生器能量释放及调节的控制箱相连，位于试验左接头里侧一端与可控冲击波发生器连接，测试钻杆短节包括通过钻具螺纹扣连接钻杆短节Ⅰ与钻杆短节Ⅱ，可控冲击波发生器放置在钻杆短节接箍内部位置。

所述注液孔开在模拟左外筒上，进液孔试验右接头上。

一种利用可控冲击波对井下钻具进行松扣的方法，采用可控冲击波发生器替代炸药对井下钻具进行松扣。

所述利用可控冲击波对井下钻具进行松扣的方法，包括以下步骤：

1)安装电缆密封接头组件至试验左接头上，通过电缆连接可控冲击波发生器，将连接钻杆短节Ⅰ与钻杆短节Ⅱ上扣至额定扭矩，再分别连接试验左接头与试验右接头，并将模拟左外筒与模拟右外筒连接，并分别安装在试验左接头和试验右接头上；

2)将试验左接头和试验右接头分别安装在旋扣机上，并施加一定的反扭矩；电缆一端与电缆密封接头组件连接，另一端与控制箱连接；注液孔连接液压泵，对试验件整体打压至20MPa；

3)通过控制箱发出信号，令可控冲击波发生器发出一定能量的冲击波，对连接钻杆短节Ⅰ与钻杆短节Ⅱ的松扣效果进行评估：假如扣已经松开，说明该能量可实现井下松扣；若未松扣，则继续增大能量，直至松开为止，并记录松扣能量；

4)现场施工时，首先下入测卡仪确定卡钻位置；其次下入可控冲击波发生器+磁定位短节+加重杆+电缆+控制箱的管串组合，将可控冲击波发生器下至卡点上部钻具接箍位置，在地面通过控制箱操作使其产生预定能量，实现钻具解卡松扣。

本发明的有益效果是：探索一种利用可控冲击波对井下钻具进行松扣的方法及测量可控冲击波松扣能量的装置，解决常规松扣过程中由于民爆品管控带来的不便的难题，测量可控冲击波松扣能量的装置能够模拟钻具处于井下高压、卡钻的工况，通过对钻具接头预先施加一定的反扭矩，并控制可控冲击波发生器发生能量的大小，模拟钻具解卡松扣的施工过程，并通过试验可以对可控冲击波松扣能量进行分析，为利用可控冲击波对井下钻具进行松扣在井下的应用施工奠定基础。

附图说明

图1为本发明测量可控冲击波松扣能量的装置的结构示意图

图2为本发明测量可控冲击波松扣能量的装置的密封接头示意图

图3为可控冲击波松扣现场施工示意图

图中：1-控制箱；2-电缆；3-旋扣机；4-电缆密封接头组件；5-试验左接头；6-模拟左外筒；7-注液孔；8-模拟右外筒；9-进液孔；10-密封o圈；11-钻杆短节Ⅰ；12-可控冲击波发生器；13-钻杆短节Ⅱ；14-试验右接头；15-传导芯轴；16-密封接头；17-密封o圈；18-密封胶塞；19-传导头；20-电缆；21-加重杆；22-磁定位短节；

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明的测量可控冲击波松扣能量的装置，包括控制箱1、旋扣机2、电缆密封接头组件4、试验左接头5、模拟左外筒6、试验右接头14、模拟右外筒8、可控冲击波发生器12，用于安装测试钻杆短节的试验左接头5和试验右接头14分别相对安装在左右两侧设置的旋扣机2的两侧并相对一定距离，在试验左接头5和试验右接头14的外侧套有形成密闭空腔的模拟外筒，模拟外筒由通过螺纹连接的模拟左外筒6与模拟右外筒8构成，在模拟外筒外壁上开有注液孔7，试验接头上开有进液孔9，电缆密封接头组件4插在试验左接头5的尾部，位于试验左接头5外侧一端通过电缆2与控制可控冲击波发生器12能量释放及调节的控制箱1相连，位于试验左接头5里侧一端与可控冲击波发生器12连接，测试钻杆短节包括通过钻具螺纹扣连接钻杆短节Ⅰ11与钻杆短节Ⅱ13，可控冲击波发生器放置在钻杆短节接箍内部位置。

所述注液孔7开在模拟左外筒6上，进液孔9试验右接头14上。

现场施工时，控制箱1接在电缆20上，电缆20下部分别连接加重杆21、磁定位短节22和可控冲击波发生器12。

一种利用可控冲击波对井下钻具进行松扣的方法，采用可控冲击波发生器替代炸药对井下钻具进行松扣。

具体包括以下步骤：

1)安装电缆密封接头组件4至试验左接头5上，通过电缆连接可控冲击波发生器12，将连接钻杆短节Ⅰ11与钻杆短节Ⅱ13上扣至额定扭矩，再分别连接试验左接头5与试验右接头14，并将模拟左外筒6与模拟右外筒8连接，并分别安装在试验左接头5和试验右接头14上；

2)将试验左接头5和试验右接头14分别安装在旋扣机上，并施加一定的反扭矩；电缆2一端与电缆密封接头组件4连接，另一端与控制箱1连接；注液孔7连接液压泵，对试验件整体打压至20MPa；

3)通过控制箱1发出信号，令可控冲击波发生器12发出一定能量的冲击波，对连接钻杆短节Ⅰ11与钻杆短节Ⅱ13的松扣效果进行评估：假如扣已经松开，说明该能量可实现井下松扣；若未松扣，则继续增大能量，直至松开为止，并记录松扣能量；

4)现场施工时，首先下入测卡仪确定卡钻位置；其次下入可控冲击波发生器12+磁定位短节22+加重杆21+电缆20+控制箱1的管串组合，将可控冲击波发生器12下至卡点上部钻具接箍位置，在地面通过控制箱1操作使其产生预定能量，实现钻具解卡松扣。

将需要进行测试的钻具接头上扣至额定扭矩，并连接到试验接头上；可控冲击波发生器放置在钻具接头里面；模拟外筒安装在试验接头外部；通过旋扣机对钻具接头施加一定的反扭矩后，利用高压泵对整个试验件内部注入20MPa的高压液体，通过控制箱控制可控冲击波发生器发出能量，对松扣效果进行评估。

具体地说，钻杆短节Ⅰ与钻杆短节Ⅱ通过钻具螺纹扣连接，通过螺纹扣安装到试验左接头5和试验右接头14上，相当于旋扣机夹持钻杆短节两端，并给与钻杆短接一定的反扭矩；模拟左外筒与模拟右外筒通过螺纹连接，并套装在钻杆短节外侧上，通过密封o圈10密封模拟外筒与试验接头空间；可控冲击波发生器放置在钻杆短节接箍内部位置。

通过电缆2启动可控冲击波发生器12发出冲击波，且控制箱1能够对能量的大小进行调节；电缆密封接头组件4安装在试验左接头5的尾部，右部连接脉冲发生器12，左部连接电缆2，当试验左接头内部注入高压液体时，电缆密封接头组件4作为电流信号传输接头，且起到密封作用；钻具短节Ⅰ11一端与试验左接头5连接，另一端与钻具短节Ⅱ13连接，且试验左接头5形式不变，可以配不同的钻具接头；可控冲击波发生器12放在钻具短节螺纹位置，螺纹上扣至标准扭矩；模拟左外筒6与模拟右外筒8分别安装在试验左接头5与试验右接头14上，并通过密封螺纹连接在一起，其与试验接头安装位置有密封o圈10，实现高压液体密封；旋扣机3两端分别夹持试验左接头5与试验右接头14上，通过试验接头对钻具接头施加一定的反扭矩。

图2所示为电缆密封接头组件4结构示意图，密封接头16下部安装有密封o圈17，实现密封接头与试验左接头的密封；密封胶塞18实现密封接头传输导线内部的密封；传导头19与传导芯轴15配合，实现电流信号的密封传递。

在进行测量可控冲击波松扣能量时，先将电缆密封接头安装在试验左接头上，电缆密封接头一端连接控制箱，另一端连接可控冲击波发生器，然后将钻具短节Ⅰ与钻具短节Ⅱ用旋扣机上扣至标准扭矩，连接试验左接头至钻具短节Ⅰ，连接试验右接头至钻具短节Ⅱ。连接好后，确保可控脉冲发生器位于钻具短节螺纹位置。按照图1安装模拟左外筒与模拟右外筒并将其与试验接头密封，将试验左接头、试验左接头分别夹持在旋扣机上，并施加一定的反扭矩后，从密封接头的注液孔接高压泵管线，向其内部注入流体，同时流体通过进液孔也进入了钻杆短节，直至打压至井底压力(例如50MPa)，模拟钻具接头在井下高压环境中的状态。准备就绪，开启控制箱，调节可控冲击波发生器冲击波能量，并启动，对钻具短节进行地面松扣模拟测试，并对松扣所需能量进行评估，选择可控冲击波发生器的松扣能量，为进行现场施工提供数据。

现场钻井施工发生卡钻后，首先通过电缆车下入测卡仪确定卡钻位置；其次下入可控冲击波发生器+磁定位短节+加重杆+电缆的管串组合，将可控冲击波发生器下至卡点上部钻具接箍位置，在地面通过控制箱控制其产生预定松扣能量，实现钻具解卡松扣。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (4)

1.一种测量可控冲击波松扣能量的装置，其特征在于，包括控制箱(1)、旋扣机(2)、电缆密封接头组件(4)、试验左接头(5)、模拟左外筒(6)、试验右接头(14)、模拟右外筒(8)、可控冲击波发生器(12)，用于安装测试钻杆短节的试验左接头(5)和试验右接头(14)分别相对安装在左右两侧设置的旋扣机(2)的两侧并相对一定距离，在试验左接头(5)和试验右接头(14)的外侧套有形成密闭空腔的模拟外筒，模拟外筒由通过螺纹连接的模拟左外筒(6)与模拟右外筒(8)构成，在模拟外筒外壁上开有注液孔(7)，试验接头上开有进液孔(9)，电缆密封接头组件(4)插在试验左接头(5)的尾部，位于试验左接头(5)外侧一端通过电缆(2)与控制可控冲击波发生器(12)能量释放及调节的控制箱(1)相连，位于试验左接头(5)里侧一端与可控冲击波发生器(12)连接，测试钻杆短节包括通过钻具螺纹扣连接钻杆短节Ⅰ(11)与钻杆短节Ⅱ(13)，可控冲击波发生器放置在钻杆短节接箍内部位置。

2.根据权利要求1所述测量可控冲击波松扣能量的装置，其特征在于，所述注液孔(7)开在模拟左外筒(6)上，进液孔(9)试验右接头(14)上。

3.一种利用可控冲击波对井下钻具进行松扣的方法，其特征在于，采用可控冲击波发生器替代炸药对井下钻具进行松扣。

4.根据权利要求3所述利用可控冲击波对井下钻具进行松扣的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)安装电缆密封接头组件(4)至试验左接头(5)上，通过电缆连接可控冲击波发生器(12)，将连接钻杆短节Ⅰ(11)与钻杆短节Ⅱ(13)上扣至额定扭矩，再分别连接试验左接头(5)与试验右接头(14)，并将模拟左外筒(6)与模拟右外筒(8)连接，并分别安装在试验左接头(5)和试验右接头(14)上；

2)将试验左接头(5)和试验右接头(14)分别安装在旋扣机上，并施加一定的反扭矩；电缆(2)一端与电缆密封接头组件(4)连接，另一端与控制箱(1)连接；注液孔(7)连接液压泵，对试验件整体打压至20MPa；

3)通过控制箱(1)发出信号，令可控冲击波发生器(12)发出一定能量的冲击波，对连接钻杆短节Ⅰ(11)与钻杆短节Ⅱ(13)的松扣效果进行评估：假如扣已经松开，说明该能量可实现井下松扣；若未松扣，则继续增大能量，直至松开为止，并记录松扣能量；

4)现场施工时，首先下入测卡仪确定卡钻位置；其次下入可控冲击波发生器(12)+磁定位短节(22)+加重杆(21)+电缆(20)+控制箱(1)的管串组合，将可控冲击波发生器(12)下至卡点上部钻具接箍位置，在地面通过控制箱(1)操作使其产生预定能量，实现钻具解卡松扣。

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