CN114427360A - 一种基于rfid的智能化尾管悬挂器送入工具 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，包括中心管，所述中心管的上端设置有连接钻具的连接机构；设置在所述中心管的外壁上的坐挂机构，所述坐挂机构构造成能够坐挂；控制所述坐挂机构坐挂的驱动控制机构，所述驱动控制机构控制所述坐挂机构完成坐挂；以及连接所述中心管的信号接收机构，所述信号接收机构接收RFID信号；其中，在井口投放RFID标签球并到达井下预定位置后，所述信号接收机构接收RFID标签球的RFID信号，并传递给所述驱动控制机构，所述驱动控制机构控制所述坐挂机构完成坐挂。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，属于石油工业中机械技术领域。
背景技术
近几年，随着全球勘探开发技术不断向深层、深水等勘探方向发起挑战且部分区块开始采用尾管固井后回接不固井分段压裂完井工艺，井下高温、高压、高含硫等复杂环境对尾管固井工具的耐压及长效密封提出了越来越高的要求；后期较高的压裂施工压力，对尾管悬挂器的整机耐压能力带来了新的考验。而国内现有尾管悬挂器大多将动力液缸集成在悬挂器单元，固井结束后随尾管留在井下，动力液缸处的弹性体密封件存在老化、密封失效和泄露的风险，轻则会造成环空气窜，严重的会导致发生井喷、单井报废等重大事故。近期，随着国际市场智能化钻完井技术的不断革新，智能化的井下工具将成为未来一段时间内的主流。因此为满足高温高压环境使用需求，适应全球智能化井下工具发展浪潮，需要设计一种基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，将悬挂器单元的坐挂动力驱动单元移至送入工具，确保悬挂器单元无传压孔等薄弱环节，保证悬挂器的长效密封效果。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，可使悬挂器单元一体化设计，无传压孔及液缸等薄弱环节，提高整体工具长久耐压及密封能力，保证井筒完整性，避免环空气窜及井喷等风险。
本发明提出了一种基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，包括：
中心管，所述中心管的上端设置有连接钻具的连接机构；
设置在所述中心管的外壁上的坐挂机构，所述坐挂机构构造成能够坐挂；
控制所述坐挂机构坐挂的驱动控制机构，所述驱动控制机构控制所述坐挂机构完成坐挂；以及
连接所述中心管的信号接收机构，所述信号接收机构接收RFID信号；
其中，在井口投放RFID标签球并到达井下预定位置后，所述信号接收机构接收RFID标签球的RFID信号，并传递给所述驱动控制机构，所述驱动控制机构控制所述坐挂机构完成坐挂。
本发明的进一步改进在于，所述坐挂机构包括套设在中心管外的回接筒；所述回接筒与所述中心管之间形成环形的腔体；所述腔体内设置有活塞，所述活塞的前端连接有设置在所述回接筒的上端的塞帽；
其中，所述活塞连接所述驱动控制机构，并且所述驱动控制机构启动所述活塞时，所述活塞带动所述塞帽向下移动，所述塞帽推动所述回接筒完成坐挂。
本发明的进一步改进在于，所述回接筒上设置有坐挂装置，所述塞帽与所述坐挂装置相连接，所述塞帽向下移动时，所述坐挂装置沿径向向外撑开，完成坐挂。
本发明的进一步改进在于，在初始状态时，所述活塞通过销钉与所述中心管固定相连；在所述驱动控制机构启动所述活塞时所述销钉剪断，所述活塞与所述中心管分离并随所述驱动控制机构控制而向下移动。
本发明的进一步改进在于，所述驱动控制机构包括驱动所述活塞移动的驱动机构，以及控制所述驱动机构启动的控制机构；所述控制机构连接所述信号接收机构，并接收所述信号接收机构发出的信号。
本发明的进一步改进在于，所述驱动机构包括设置在所述中心管与所述回接筒之间的液缸，所述活塞的后端设置在所述液缸内；所述液缸的下端设置有动力马达。
本发明的进一步改进在于，所述液缸包括供所述活塞移动的活塞腔以及设置所述动力马达的动力腔；所述动力腔通过导压孔连接所述活塞腔的上端；
其中，所述动力马达启动后压缩所述动力腔，所述动力腔内的压力通过所述导压孔传递到所述活塞腔的上端；所述活塞在压力的作用下向后移动，从而带动所述回接筒完成坐挂。
本发明的进一步改进在于，所述控制机构包括电路板，所述电路板的输出端连接有为所述动力马达提供电能的电池；所述电路板的输入端连接所述信号接收机构。
本发明的进一步改进在于，所述中心管包括上中心管和下中心管，所述坐挂机构和所述驱动控制机构设置在所述上中心管的外侧；所述信号接收机构设置在所述上中心管和所述下中心管之间。
本发明的进一步改进在于，所述信号接收装置包括设置在上中心管的下端的天线内筒和天线外筒，所述天线内筒和所述天线外筒之间形成信号接收腔体，所述信号接收腔体内设置有若干接收天线；所述天线外筒的上端设置有连接所述驱动控制机构的信号传输接头。
本发明的进一步改进在于，所述天线外筒的下端通过承载短节连接所述下中心管。
本发明的进一步改进在于，所述承载短节的下端设置有弹簧装置，所述弹簧装置通过螺纹与所述下中心管相连。
本发明的进一步改进在于，其特征在于，所述连接机构包括设置在所述中心管的上端的提拉接头，所述提拉接头通过双母接箍连接所述中心管，所述双母接箍上设置有扶正环。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的一种基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，该送入工具集成动力驱动单元及智能化控制系统，采用RFID标签球控制动力驱动单元动作，下压尾管悬挂器回接筒实现尾管悬挂器的坐挂动作。本发明所示送入工具集成动力驱动单元，可使悬挂器单元一体化设计，无传压孔及液缸等薄弱环节，提高整体工具长久耐压及密封能力，保证井筒完整性，避免环空气窜及井喷等风险；同时送入工具为可回收利用产品，可实现整个智能化控制系统的再次使用，达到降本增效的目的。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
图1所示为本发明的一个实施例的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具的结构示意图；
图2所示为本发明的一个实施例的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具的上部结构示意图，显示了上中心管、坐挂机构和驱动机构的位置关系；
图3所示为本发明的一个实施例的坐挂机构的结构示意图；
图4所示为本发明的一个实施例的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具的下部结构示意图，显示了下中心管、信号接收机构的位置关系。
附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、中心管，2、坐挂机构，3、驱动控制机构，4、信号接收机构，11、上中心管，12、下中心管，13、连接机构，14、提拉接头，15、扶正环，21、回接筒，22、活塞，23、塞帽，24、销钉，25、坐挂锥体，26、卡瓦，31、液缸，32、动力马达，33、活塞腔，34、动力腔，35、动力马达，36、电路板，37、电池，41、天线外筒，42、天线内筒，43、信号接收腔，44、接收天线，45、承载短节。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的一种基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，包括中心管1。所述中心管1的上端设置有连接钻具的连接机构13。中心管1的上部的外壁上设置有坐挂机构2，所述坐挂机构2构造成能够坐挂。所述中心管1的外壁上设置有驱动控制机构3，驱动控制机构3控制所述坐挂机构2完成坐挂。所述中心管1还连接有信号接收机构4，信号接收机构4接收RFID信号。
在使用根据本实施例所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具的过程中，本工具通过钻具下方到预定的位置，之后在井口投放RFID标签球。RFID标签球达井下预定位置后，所述信号接收机构4接收RFID标签球的RFID信号，并传递给所述驱动控制机构3，所述驱动控制机构3控制所述坐挂机构2完成坐挂。
在一个实施例中，如图2所示，所述坐挂机构2包括套设在中心管1外的回接筒21；所述回接筒21与所述中心管1之间形成环形的腔体；所述腔体内设置有活塞22，所述活塞22的前端连接有设置在所述回接筒21的上端的塞帽23；
其中，所述活塞22连接所述驱动控制机构3，并且所述驱动控制机构3启动所述活塞22时，所述活塞22带动所述塞帽23向下移动，所述塞帽23推动所述回接筒21下行，坐挂锥体25在回接筒21带动下胀开坐挂卡瓦26，贴紧上层套管，实现坐挂。
在一个优选的实施例中，如图3所示，所述回接筒21下端连接坐挂锥体25，坐挂罪体上设置有坐挂卡瓦26和卡瓦26支撑套。所述塞帽23向下移动时，推动回接筒21下压坐挂锥体25，坐挂卡瓦26沿锥体斜面爬行，直至贴紧上层套管，完成坐挂。
在一个实施例中，在初始状态时，所述活塞22通过销钉24与所述中心管1固定相连；在所述驱动控制机构3启动所述活塞22时所述销钉24剪断，所述活塞22与所述中心管1分离并随所述驱动控制机构3控制而向下移动。
在根据本实施例所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具中，在初始状态时，活塞22通过销钉24固定。在驱动控制机构3没有启动前活塞22与中心管1保持固定，避免没有下入到预定位置之前活塞22提前移动，导致坐挂机构2提前坐挂。
在一个实施例中，如图2和图4所示，所述驱动控制机构3包括驱动机构和控制机构，所述驱动机构连接活塞22，并驱动活塞22向下移动；控制机构连接信号接收机构4和驱动机构，通过接收信号接收机构4处理的信号后，向所述驱动机构发出控制指令，从而驱动活塞22带动坐挂机构2完成坐挂。
在一个实施例中，所述驱动机构包括设置在所述中心管1与所述回接筒21之间的液缸31，所述活塞22的后端设置在所述液缸31内；所述液缸31的下端设置有动力马达32。动力马达32向所述活塞22施加压力，从而推动活塞22移动。
在一个优选的实施例中，液缸31设置在回接筒21与中心管1之间的环形空间内，液缸31分成两个空间，一个是靠近上部的活塞腔33，另一个是靠近下部的动力腔34。活塞22限定在活塞腔33内，并能够在活塞腔33内滑动。动力腔34内充满高压油液，并设置所述动力马达32。所述动力腔34通过导压孔连接所述活塞腔33的上端。
在使用根据本实施例所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具时，所述动力马达32启动后压缩所述动力腔34，动力腔34内的油液压力增大。这时，所述动力腔34内的压力通过所述导压孔传递到所述活塞腔33的上端；所述活塞22在压力的作用下向后移动，从而带动所述回接筒21完成坐挂。
在一个实施例中，如图4所示，所述控制机构包括电路板36，电路板36的输出端连接有为所述动力马达32提供电能的电池35；所述电路板36的输入端连接所述信号接收机构4。信号接收机构4接收到RFID标签球的信号，并向电路板36输出一个信号。电路板36接收到信号之后向所述电池35发出控制信号，接通电池35与动力马达32，使动力马达32启动。动力马达32压缩动力腔34的空间，将高压油液通过导压孔导入到活塞腔33内，油液推动活塞22向下移动，从而带动坐挂机构2完成坐挂。
在一个实施例中，如图1所示，所述中心管1包括上中心管11和下中心管12，所述坐挂机构2和所述驱动控制机构3设置在所述上中心管11的外侧；所述信号接收机构4设置在所述上中心管11和所述下中心管12之间。
在一个实施例中，所述信号接收装置包括设置在上中心管11的下端的天线内筒42和天线外筒41，天线外筒41的内侧设置有一个凹槽，配合天线内筒42后形成信号接收腔43体。信号接收腔43体内设置接收天线44，并固定在天线内筒42的一侧。天线外筒41的上端设置有连接驱动控制机构3的信号传输接头。
本实施例中，所述天线内筒42的上端对接上中心管11的下端，并且天线内筒42的内径与上中心管11的内径相匹配。
在一个实施例中，如图4所示，所述天线外筒41的下端设置有承载短节45，承载短节45的下端连接所述下中心管12。其中，承载短节45与下中心管12之间通过螺纹相连。在收回时，通过旋转螺纹使承载短节45和下中心管12分离，从而提出上部的结构。
在一个优选的实施例中，所述承载短节45的下端设置有弹簧装置，所述弹簧装置通过螺纹与所述下中心管12相连。
在一个实施例中，所述连接机构13包括设置在所述中心管1的上端的提拉接头14，所述提拉接头14通过双母接箍连接所述中心管1，所述双母接箍上设置有扶正环15。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，包括：
中心管(1)，所述中心管(1)的上端设置有连接钻具的连接机构(13)；
设置在所述中心管(1)的外壁上的坐挂机构(2)，所述坐挂机构(2)构造成能够坐挂；
控制所述坐挂机构(2)坐挂的驱动控制机构(3)，所述驱动控制机构(3)控制所述坐挂机构(2)完成坐挂；以及
连接所述中心管(1)的信号接收机构(4)，所述信号接收机构(4)接收RFID信号；
其中，在井口投放RFID标签球并到达井下预定位置后，所述信号接收机构(4)接收RFID标签球的RFID信号，并传递给所述驱动控制机构(3)，所述驱动控制机构(3)控制所述坐挂机构(2)完成坐挂。
2.根据权利要求1所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，所述坐挂机构(2)包括套设在中心管(1)外的回接筒(21)；所述回接筒(21)与所述中心管(1)之间形成环形的腔体；所述腔体内设置有活塞(22)，所述活塞(22)的前端连接有设置在所述回接筒(21)的上端的塞帽(23)；
其中，所述活塞(22)连接所述驱动控制机构(3)，并且所述驱动控制机构(3)启动所述活塞(22)时，所述活塞(22)带动所述塞帽(23)向下移动，所述塞帽(23)推动所述回接筒(21)完成坐挂。
3.根据权利要求2所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，所述回接筒(21)下端连接有坐挂锥体(25)，所述塞帽(23)与所述回接筒(21)相连接，所述塞帽(23)向下移动时，推动回接筒(21)下压坐挂锥体(25)，坐挂卡瓦(26)沿锥体斜面爬行，直至贴紧上层套管，完成坐挂。
4.根据权利要求3所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，在初始状态时，所述活塞(22)通过销钉(24)与所述中心管(1)固定相连；在所述驱动控制机构(3)启动所述活塞(22)时所述销钉(24)剪断，所述活塞(22)与所述中心管(1)分离并随所述驱动控制机构(3)控制而向下移动。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，所述驱动控制机构(3)包括驱动所述活塞(22)移动的驱动机构，以及控制所述驱动机构启动的控制机构；所述控制机构连接所述信号接收机构(4)，并接收所述信号接收机构(4)发出的信号。
6.根据权利要求5所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，所述驱动机构包括设置在所述中心管(1)与所述回接筒(21)之间的液缸(31)，所述活塞(22)的后端设置在所述液缸(31)内；所述液缸(31)的下端设置有动力马达(32)。
7.根据权利要求6所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，所述液缸(31)包括供所述活塞(22)移动的活塞腔(33)以及设置所述动力马达(32)的动力腔(34)；所述动力腔(34)通过导压孔连接所述活塞腔(33)的上端；
其中，所述动力马达(32)启动后压缩所述动力腔(34)，所述动力腔(34)内的压力通过所述导压孔传递到所述活塞腔(33)的上端；所述活塞(22)在压力的作用下向后移动，从而带动所述回接筒(21)完成坐挂。
8.根据权利要求6或7所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，所述控制机构包括电路板(36)，所述电路板(36)的输出端连接有为所述动力马达(32)提供电能的电池(35)；所述电路板(36)的输入端连接所述信号接收机构(4)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，所述中心管(1)包括上中心管(11)和下中心管(12)，所述坐挂机构(2)和所述驱动控制机构(3)设置在所述上中心管(11)的外侧；所述信号接收机构(4)设置在所述上中心管(11)和所述下中心管(12)之间。
10.根据权利要求9所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，所述信号接收装置包括设置在上中心管(11)的下端的天线内筒(42)和天线外筒(41)，所述天线内筒(42)和所述天线外筒(41)之间形成信号接收腔(43)体，所述信号接收腔(43)体内设置有若干接收天线(44)；所述天线外筒(41)的上端设置有连接所述驱动控制机构(3)的信号传输接头。
11.根据权利要求10所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，所述天线外筒(41)的下端通过承载短节(45)连接所述下中心管(12)。
12.根据权利要求11所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，所述承载短节(45)的下端设置有弹簧装置，所述弹簧装置通过螺纹与所述下中心管(12)相连。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的基于RFID的智能化尾管悬挂器送入工具，其特征在于，所述连接机构(13)包括设置在所述中心管(1)的上端的提拉接头(14)，所述提拉接头(14)通过双母接箍连接所述中心管(1)，所述双母接箍上设置有扶正环(15)。
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