CN114370226B - 一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具 - Google Patents

一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具。由转换接头，碟簧上支座，碟簧外壳，碟簧组，多级活塞轴，上活塞套，径向封堵环B，双母扣活塞套，双公扣活塞套，径向封堵环A，双母扣下活塞套，端面活塞，冲击下接头，动力外壳，动力轴端帽，大扭力涡轮，动力轴，下接头，转动阀，轴承支撑环，涡轮专用轴承等组成。其特征在于：水力可变级小压降强冲击震荡工具，实现低压降强冲击的冲击工具。本发明很好的解决了随着水平长度的不断增加，过大的压降将使得环空压力急剧下降，钻井液循环出现困难，急需压降小但强冲击的工具的问题。

Description

一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具
技术领域
本发明涉及一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，属于石油天然气开采技术领域，尤其是涉及一种冲击震荡工具。
背景技术
随着钻井深度的增加和地层可钻性的下降，在水平井段常常出现脱压、黏卡现象等难避免困境。目前解决的方式是在动力钻具的后面紧接安装冲击工具，压降越大则产生的冲击力越大。但是随着水平长度的不断增加，过大的压降将使得环空压力急剧下降，钻井液循环出现困难，因此急需压降小但强冲击的工具，减小压力的损失。
针对以上问题，本文提出了一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，该工具以强扭力涡轮作为动力源，采用多级压力腔实现面积的增加，实现低压降强冲击的目标，解决了长水平段冲击不足，压降过大的问题，节约了大量的时间，人力，物力和财力。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决随着水平长度的不断增加，冲击力不断增加，过大的压降将使得环空压力急剧下降，钻井液循环出现困难，急需压降小但强冲击工具的问题，设计了一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，实现低压降强冲击的冲击工具。
为达到上述目的，本发明解决此问题所采用的技术方案是：一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，由转换接头(1)，碟簧上支座(2)，碟簧外壳(3)，碟簧组(4)，多级活塞轴(5)，上活塞套(6)，径向封堵环B(7)，双母扣活塞套(8)，双公扣活塞套(9)，径向封堵环A(10)，双母扣下活塞套(11)，端面活塞(12)，冲击下接头(13)，动力外壳(14)，动力轴端帽(15)，大扭力涡轮(16)，动力轴(17)，下接头(18)，转动阀(19)，轴承支撑环(20)，涡轮专用轴承(21)，O型密封圈A(22)，O型密封圈B(23)，O型密封圈C(24)，O型密封圈D(25)组成；
一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其技术特征在于：转换接头(1)通过锥形螺纹与多级活塞轴(5)连接；碟簧外壳(3)通过锥形螺纹与碟簧上支座(2)、上活塞套(6)连接；碟簧外壳(3)与转换接头(1)中间安装有碟簧组(4)；双母扣活塞套(8)通过锥形螺纹分别与上活塞套(6)、双公扣活塞套(9)相连；双母扣下活塞套(11)通过锥形螺纹与冲击下接头(13)、双公扣活塞套(9)相连；端面活塞(12)与多级活塞轴(5)通过螺纹连接，与冲击下接头(13)之间有O型密封圈A(22)；
一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其技术特征在于：地面压力泵对井筒打压，钻井液经由转换接头(1)、多级活塞轴(5)的内腔，然后驱动大扭力涡轮(16)，再钻井液的作用下所述大扭力涡轮(16)带动动力轴(17)旋转，同时与动力轴(17)相连接的转动阀(19)与下接头(18)内孔实现相对旋转运动，进而实现钻井液流动面积交替；当流动面积减小时，工具内腔压力增加，当流动面积变大时，工具内腔压力增加，从而实现工具内腔压力发生增大和降低交替变化；腔内压力增加时，钻井液作用于在端面活塞(12)上，在钻井液压力的作用下，多级活塞轴(5)将压缩碟簧组(4)，将钻井液的压力转换为机械能再转换为碟簧组(4)的弹性势能，当腔内压力下降时，碟簧组(4)弹性势能被释放，弹性势能转换为机械能，所述工具产生冲击；
一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其技术特征在于：投入带有RFID标签的可溶小球，泵送至所述工具，当可溶小球经过径向封堵环A(10)时，径向封堵环A(10)将发生轴向运动，此时多级活塞轴(5)上对应的环周小孔打开，钻井液进入多级活塞轴(5)和双公扣活塞套(9)之间的空腔，压力作用面积将增加，工具冲击力增大；再次投入带有RFID标签的可溶小球，多级活塞轴(5)上与径向封堵环B(7)对应的小孔打开，进一步增大压力作用面积，工具冲击力增大进一步增加。
所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：所述大扭力涡轮(16)数量一般为1～3个，同向安装，扭力涡轮(16)的数量和钻井液的压力将决定动力轴(17)的旋转速度，进而影响工具频率。
所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：所述多级活塞轴(5)的级数和径向封堵环B(7)、径向封堵环A(10)的数量为2-4，级数越多，工具在越小的压降下就可实现相同的冲击力，尤其适用于长水平段。
所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：径向封堵环A(10)、径向封堵环B(7)与多级活塞轴(5)之间安装有O型密封圈C(24)；
所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：当投入带有RFID标签的可溶小球后，可控制改变泵压不改变冲击力，也可实现泵压不变增强冲击力。
所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：所述带有RFID标签的可溶小球在射频信号识别后可采取原位溶解和返排。
所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：径向封堵环A(10)、径向封堵环B(7)上安装有RFID信号所接收装置，用于接收带有RFID标签的可溶小球的射频信号。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，主体结构简单，可智能开启，控制冲击力，可简单实现工具的打开和关闭；(3)本发明采用非接触式的射频识别技术，信号稳定，精度高；(4)本发明操作方便、安全可靠、适应性强、对下部钻具影响小；(5)本发明可解决长水平段冲击不足，压降过大的问题，节约了大量的时间，人力，物力和财力。
附图说明
图1为本发明的工具初始状态示意图；
图2为本发明的两级压力腔工作的工具工作示意图；
图3为本发明的三级压力腔工作的工具工作示意图；
图4为本发明的短距离水平段钻井示意图；
图5为本发明的中距离水平段钻井示意图；
图6为本发明的长距离水平段钻井示意图；
1.转换接头，2.碟簧上支座，3.碟簧外壳，4.碟簧组，5.多级活塞轴，6.上活塞套，7.径向封堵环B，8.双母扣活塞套，9.双公扣活塞套，10.径向封堵环A，11.双母扣下活塞套，12.端面活塞，13.冲击下接头，14.动力外壳，15.动力轴端帽，16.大扭力涡轮，17.动力轴，18.下接头，19.转动阀，20.轴承支撑环，21.涡轮专用轴承，22.O型密封圈A，23.O型密封圈B，24.O型密封圈C，25.O型密封圈D，26.钻柱，27.震荡工具，28.钻头。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的,而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下,技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据附图所示，为达到上述目的，本发明解决此问题所采用的技术方案是：一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，由转换接头(1)，碟簧上支座(2)，碟簧外壳(3)，碟簧组(4)，多级活塞轴(5)，上活塞套(6)，径向封堵环B(7)，双母扣活塞套(8)，双公扣活塞套(9)，径向封堵环A(10)，双母扣下活塞套(11)，端面活塞(12)，冲击下接头(13)，动力外壳(14)，动力轴端帽(15)，大扭力涡轮(16)，动力轴(17)，下接头(18)，转动阀(19)，轴承支撑环(20)，涡轮专用轴承(21)，O型密封圈A(22)，O型密封圈B(23)，O型密封圈C(24)，O型密封圈D(25)组成；
如附图4所示，一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其技术特征在于：
转换接头(1)通过锥形螺纹与多级活塞轴(5)连接；
碟簧外壳(3)通过锥形螺纹与碟簧上支座(2)、上活塞套(6)连接；
碟簧外壳(3)与转换接头(1)中间安装有碟簧组(4)；
双母扣活塞套(8)通过锥形螺纹分别与上活塞套(6)、双公扣活塞套(9)相连；
双母扣下活塞套(11)通过锥形螺纹与冲击下接头(13)、双公扣活塞套(9)相连；
端面活塞(12)与多级活塞轴(5)通过螺纹连接，与冲击下接头(13)之间有O型密封圈A(22)；
如附图1和附图4所示，一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其技术特征在于：地面压力泵对井筒打压，钻井液经由转换接头(1)、多级活塞轴(5)的内腔，然后驱动大扭力涡轮(16)，再钻井液的作用下所述大扭力涡轮(16)带动动力轴(17)旋转，同时与动力轴(17)相连接的转动阀(19)与下接头(18)内孔实现相对旋转运动，进而实现钻井液流动面积交替；当流动面积减小时，工具内腔压力增加，当流动面积变大时，工具内腔压力增加，从而实现工具内腔压力发生增大和降低交替变化；腔内压力增加时，钻井液作用于在端面活塞(12)上，在钻井液压力的作用下，多级活塞轴(5)将压缩碟簧组(4)，将钻井液的压力转换为机械能再转换为碟簧组(4)的弹性势能，当腔内压力下降时，碟簧组(4)弹性势能被释放，弹性势能转换为机械能，所述工具产生冲击；
如附图2和附图5所示，一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其技术特征在于：投入带有RFID标签的可溶小球，泵送至所述工具，当可溶小球经过径向封堵环A(10)时，径向封堵环A(10)将发生轴向运动，此时多级活塞轴(5)上对应的环周小孔打开，钻井液进入多级活塞轴(5)和双公扣活塞套(9)之间的空腔，压力作用面积将增加，工具冲击力增大；
如附图3和附图6所示，一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其技术特征在于：再次投入带有RFID标签的可溶小球，多级活塞轴(5)上与径向封堵环B(7)对应的小孔打开，进一步增大压力作用面积，工具冲击力增大进一步增加。
所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：所述大扭力涡轮(16)数量一般为1～3个，同向安装，扭力涡轮(16)的数量和钻井液的压力将决定动力轴(17)的旋转速度，进而影响工具频率。
所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：所述多级活塞轴(5)的级数和径向封堵环B(7)、径向封堵环A(10)的数量为2-4，级数越多，工具在越小的压降下就可实现相同的冲击力，尤其适用于长水平段。
所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：径向封堵环A(10)、径向封堵环B(7)与多级活塞轴(5)之间安装有O型密封圈C(24)；
所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：当投入带有RFID标签的可溶小球后，可控制改变泵压不改变冲击力，也可实现泵压不变增强冲击力。
所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：所述带有RFID标签的可溶小球在射频信号识别后可采取原位溶解和返排。
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，均应包含在本发明围之内。

Claims (7)

1.一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，由转换接头(1)，碟簧上支座(2)，碟簧外壳(3)，碟簧组(4)，多级活塞轴(5)，上活塞套(6)，径向封堵环B(7)，双母扣活塞套(8)，双公扣活塞套 (9)，径向封堵环A(10)，双母扣下活塞套(11)，端面活塞(12)，冲击下接头 (13)，动力外壳(14)，动力轴端帽(15)，大扭力涡轮(16)，动力轴(17)，下接头(18)，转动阀(19)，轴承支撑环(20)，涡轮专用轴承(21)，O型密封圈A (22)，O型密封圈B (23)，O型密封圈C (24)，O型密封圈D (25)组成；其技术特征在于：转换接头(1)通过锥形螺纹与多级活塞轴(5)连接；碟簧外壳(3)通过锥形螺纹与碟簧上支座(2)、上活塞套(6)连接；碟簧外壳(3)与转换接头(1)中间安装有碟簧组(4)；双母扣活塞套(8)通过锥形螺纹分别与上活塞套(6)、双公扣活塞套 (9)相连；双母扣下活塞套(11)通过锥形螺纹与冲击下接头 (13) 、双公扣活塞套 (9)相连；端面活塞(12)与多级活塞轴(5)通过螺纹连接，与冲击下接头(13)之间有O型密封圈A (22)；
钻井液经由转换接头(1)、多级活塞轴(5)内腔，驱动大扭力涡轮(16)，所述大扭力涡轮(16)带动动力轴(17)旋转，同时与动力轴(17)相连接的转动阀(19)与下接头(18)内孔实现面积交替，工具内腔压力发生增大和降低交替变化；腔内压力增加时，钻井液作用于在端面活塞(12)上，带动多级活塞轴(5)压缩碟簧组(4)，当腔内压力下降时，碟簧组(4)弹性势能被释放，产生冲击；
投入带有RFID标签的可溶小球，泵送至所述工具，当可溶小球经过径向封堵环A(10)时，径向封堵环A(10)将发生轴向运动，此时多级活塞轴(5)上对应的环周小孔打开，压力作用面积增加，增大冲击力；再次投入带有RFID标签的可溶小球，多级活塞轴(5)上与径向封堵环B(7)对应的小孔打开，进一步增大压力作用面积。
2.根据权利要求1所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：所述大扭力涡轮(16)数量为1~3个，同向安装。
3.根据权利要求1所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：所述多级活塞轴(5)的级数和径向封堵环B(7)、径向封堵环A(10)的数量为2-4。
4.根据权利要求1所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：径向封堵环A (10)、径向封堵环B (7)与多级活塞轴(5)之间安装有O型密封圈C(24)。
5.根据权利要求1所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：当投入带有RFID标签的可溶小球后，能够实现改变泵压不改变冲击力，也能够实现泵压不变增强冲击力。
6.根据权利要求1所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：所述带有RFID标签的可溶小球在射频信号识别后采取原位溶解和返排。
7.根据权利要求1所述的一种基于射频识别的水力可变级小压降强冲击震荡工具，其特征在于：径向封堵环A (10)、径向封堵环B (7)上安装有RFID信号所接收装置。
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