CN115977564B - 一种电控钻井安全丢手工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电控钻井安全丢手工具，包括依次首尾相连的压力平衡短节、电驱短节、换向短节、丢手执行短节；所述压力平衡短节包括压力平衡管以及设置在压力平衡管端出外侧的上接头，所述上接头靠近压力平衡管的一端外侧设置有平衡外管；所述电驱短节包括电池短节外筒体、电子骨架以及设置在电子骨架上的主板，所述电池短节外筒体端处内壁、外壁分别与压力平衡管的外壁、平衡外管内壁连接；所述换向短节包括电动换向器模块以及与电动换向器模块连接的丢手阀体；本发明的有益效果是：通过压力控制、转速控制两种方法，提供了一种无干涉、非接触的启动方式，加强了处理异常情况的能力，缩减了作业时间，减少了成本和风险。

Description

一种电控钻井安全丢手工具
技术领域
本发明涉及石油作业设备相关技术领域，具体为一种电控钻井安全丢手工具。
背景技术
随着水平井的增多，特别是长水平段裸眼气井的完井工艺，需采用钻杆将井下裸眼封隔器及完井管柱下入井内。现场使用的安全丢手工具主要有反扣丢手、液压丢手和机械丢手3种丢手方式，功能单一，组合后工具串较复杂，且丢手可靠性低。如果采用投球方式丢手，受井斜或其他因素影响，导致钢球不到位或丢手压力太高；如果采用旋转丢手方式，存在管柱难以转动或井下工具串没有完全固定，导致旋转丢手失效的可能。因此采用投球等有干涉，接触式启动的丢手方式，当丢手功能不可靠时，将给施工带来极大的不方便，还可能造成巨大的经济损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电控钻井安全丢手工具，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电控钻井安全丢手工具，包括依次首尾相连的压力平衡短节、电驱短节、换向短节、丢手执行短节；
所述压力平衡短节包括压力平衡管以及设置在压力平衡管端处外侧的上接头，所述上接头靠近压力平衡管的一端外侧设置有平衡外管；
所述电驱短节包括电池短节外筒体、电子骨架以及设置在电子骨架上的主板，所述电池短节外筒体端处内壁、外壁分别与压力平衡管的外壁、平衡外管内壁连接；
所述换向短节整体设置在电池短节外筒体的内部，所述换向短节包括电动换向器模块以及与电动换向器模块连接的丢手阀体；
所述丢手执行短节包括大气腔外筒体以及设置在大气腔外筒体内部的丢手芯轴，所述大气腔外筒体的一端内侧与所述电池短节外筒体的端处连接，所述丢手芯轴的外壁与大气腔外筒体的内壁通过内花键接头连接，所述丢手芯轴与大气腔外筒体的间隙内还设置有放气丝堵、剪切螺钉、剪切环、丢手活塞、锁爪、载荷窗、锁定卡簧、锁紧套、密封环。
优选的，所述电动换向器模块包括换向器骨架、齿轮组、高温电机、丝杠轴、滑块、调节螺母、压力释放塞，所述高温电机的输出轴与所述丝杠轴通过齿轮组传动连接，所述滑块设置在换向器骨架的滑槽中，并与所述丝杠轴螺纹连接。
优选的，所述电驱短节还包括与所述主板连接的地面调试接头、电源板、电机驱动板，所述主板通过电机驱动板与电动换向器模块中的高温电机连接。
优选的，所述电池短节外筒体的内部设置有电池组，所述电池组与设置在电子骨架上的电源板连接。
优选的，所述电池短节外筒体的内部在电池组的表面设置有电池盖板。
优选的，所述上接头、平衡外管、压力平衡管、电池短节外筒体形成腔室，所述腔室的内部安装有压力平衡活塞。
优选的，所述齿轮组与丢手阀体通过齿轮啮合。
优选的，所述换向短节还包括与主板连接的、压力传感器模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过压力控制、转速控制两种方法，提供了一种无干涉、非接触的启动方式，加强了处理异常情况的能力，缩减了作业时间，减少了成本和风险。
附图说明
图1为本发明一种电控钻井安全丢手工具的整体的结构示意图；
图2为本发明一种电控钻井安全丢手工具的压力平衡短节的结构示意图；
图3为本发明一种电控钻井安全丢手工具的电驱短节的结构示意图；
图4为本发明一种电控钻井安全丢手工具的换向短节的结构示意图；
图5为本发明一种电控钻井安全丢手工具的电动换向器模块的结构示意图；
图6为本发明一种电控钻井安全丢手工具的丢手执行短节的结构示意图。
图中：1、压力平衡短节；2、电驱短节；3、换向短节；4、电动换向器模块；5、丢手执行短节；6、上接头；7、平衡外管；8、压力平衡活塞；9、压力平衡管；10、电池短节外筒体；11、地面调试接头；12、电子骨架；13、电池盖板；14、电源板；15、电机驱动板；16、主板；17、电池组；18、丢手阀体；19、压力传感器模块；20、换向器骨架；21、齿轮组；22、高温电机；23、丝杠轴；24、滑块；25、调节螺母；26、压力释放塞；27、大气腔外筒体；28、放气丝堵；29、剪切螺钉；30、剪切环；31、丢手活塞；32、锁爪；33、载荷窗；34、锁定卡簧；35、锁紧套；36、密封环；37、内花键接头；38、丢手芯轴。
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。
请参阅图1-图6，本发明提供一种技术方案：一种电控钻井安全丢手工具，包括依次首尾相连的压力平衡短节1、电驱短节2、换向短节3、丢手执行短节5；
所述压力平衡短节1包括压力平衡管9以及设置在压力平衡管9端处外侧的上接头6，所述上接头6靠近压力平衡管9的一端外侧设置有平衡外管7；
所述电驱短节2包括电池短节外筒体10、电子骨架12以及设置在电子骨架12上的主板16，所述电池短节外筒体10端处内壁、外壁分别与压力平衡管9的外壁、平衡外管7内壁连接；
所述换向短节3整体设置在电池短节外筒体10的内部，所述换向短节3包括电动换向器模块4以及与电动换向器模块4连接的丢手阀体18；
所述丢手执行短节5包括大气腔外筒体27以及设置在大气腔外筒体27内部的丢手芯轴38，所述大气腔外筒体27的一端内侧与所述电池短节外筒体10的端处连接，所述丢手芯轴38的外壁与大气腔外筒体27的内壁通过内花键接头37连接，所述丢手芯轴38与大气腔外筒体27的间隙内还设置有放气丝堵28、剪切螺钉29、剪切环30、丢手活塞31、锁爪32、载荷窗33、锁定卡簧34、锁紧套35、密封环36。
所述电动换向器模块4包括换向器骨架20、齿轮组21、高温电机22、丝杠轴23、滑块24、调节螺母25、压力释放塞26，所述高温电机22的输出轴与所述丝杠轴23通过齿轮组21传动连接，所述滑块24设置在换向器骨架20的滑槽中，并与所述丝杠轴23螺纹连接。
所述电驱短节2还包括与所述主板16连接的地面调试接头11、电源板14、电机驱动板15，所述主板16通过电机驱动板15与电动换向器模块4中的高温电机22连接。
所述电池短节外筒体10的内部设置有电池组17，所述电池组17与设置在电子骨架12上的电源板14连接。
所述电池短节外筒体10的内部在电池组17的表面设置有电池盖板13。
所述上接头6、平衡外管7、压力平衡管9、电池短节外筒体10形成腔室，所述腔室的内部安装有压力平衡活塞8。
所述齿轮组21与丢手阀体18通过齿轮啮合。
所述换向短节3还包括与主板16连接的、压力传感器模块19。
具体的，使用本发明时，压力信号启动时由井口方向向上接头6的主流道加压，压力通过压力平衡管9的侧孔传递至压力平衡活塞8的表面由此传递至压力平衡活塞8、压力平衡管9、电池短节外筒体10之间的油腔，并通过电子骨架12内的油路传递至电池短节外筒体10、电子骨架12、丢手阀体18之间的油腔，此时油腔内的压力传感器模块19会将检测到的压力信号发送至主板16，当压力大小和持续时间均满足预先设定的值时，主板16向电机驱动板15发送信号驱动高温电机22工作，通过齿轮组21驱动丝杠轴23，带动滑块24、调节螺母25、压力释放塞26向井口方向滑动，使得丢手阀体18内的压力释放通道打开，主流道内的压力即可传递至大气腔外筒体27、丢手活塞31、丢手芯轴38之间的油腔，作用于丢手活塞31的上端面，并于剪切螺钉29处产生剪切力将剪切螺钉29剪断，丢手活塞31在压力作用下向井下方向滑动并通过锁定卡簧34进行限位，此时丢手活塞31内侧空间区域的位置正好与锁爪32对应，此时井口方向向上提拉工具整体，由于丢手芯轴38与下方管杆相连接，锁爪32会在斜面产生的垂直方向的力的作用下向侧向滑开，丢手芯轴38与工具整体的位移限制被取消，除丢手芯轴38外的工具均会被提起，即完成了丢手动作。
在上述过程中，如图6所示，锁爪32的截面为扇形，处于丢手芯轴38外侧的卡槽中，且锁爪32的内侧与卡槽的底部形状相吻合，截面为形状为连续的梯形，在初始位置时，锁爪32处于卡槽中，而锁爪32的外侧与丢手活塞31的内壁抵接，进而锁爪32无法移动，当丢手活塞31在剪切螺钉29剪断后，朝向下端运动，其内径较大位置运动至锁爪32处，接触对锁爪32的固定，在后续工具整体向井口方向运动时，载荷窗33的上端面与锁爪32的下端面抵接，并对锁爪32施加向上的作用力，而在锁爪32内侧斜面的作用下，锁爪32在径向产生向外侧的分力，进而锁爪32与丢手芯轴38分力，完成丢手动作。
转速信号启动时由井口方向驱动工具以预定的转速进行转动，此时电子骨架12上的传感器会将检测到的转速信号发送至主板16，当转速大小和持续时间均满足预先设定的值时，主板16向电机驱动板15发送信号驱动高温电机22工作，后续原理与压力信号启动时相同，即完成了丢手动作。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，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在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种电控钻井安全丢手工具，其特征在于，包括依次首尾相连的压力平衡短节(1)、电驱短节(2)、换向短节(3)、丢手执行短节(5)；
所述压力平衡短节(1)包括压力平衡管(9)以及设置在压力平衡管(9)端处外侧的上接头(6)，所述上接头(6)靠近压力平衡管(9)的一端外侧设置有平衡外管(7)；
所述电驱短节(2)包括电池短节外筒体(10)、电子骨架(12)以及设置在电子骨架(12)上的主板(16)，所述电池短节外筒体(10)端处内壁、外壁分别与压力平衡管(9)的外壁、平衡外管(7)内壁连接；
所述换向短节(3)整体设置在电池短节外筒体(10)的内部，所述换向短节(3)包括电动换向器模块(4)以及与电动换向器模块(4)连接的丢手阀体(18)；
所述丢手执行短节(5)包括大气腔外筒体(27)以及设置在大气腔外筒体(27)内部的丢手芯轴(38)，所述大气腔外筒体(27)的一端内侧与所述电池短节外筒体(10)的端处连接，所述丢手芯轴(38)的外壁与大气腔外筒体(27)的内壁通过内花键接头(37)连接，所述丢手芯轴(38)与大气腔外筒体(27)的间隙内还设置有放气丝堵(28)、剪切螺钉(29)、剪切环(30)、丢手活塞(31)、锁爪(32)、载荷窗(33)、锁定卡簧(34)、锁紧套(35)、密封环(36)；
所述电动换向器模块(4)包括换向器骨架(20)、齿轮组(21)、高温电机(22)、丝杠轴(23)、滑块(24)、调节螺母(25)、压力释放塞(26)，所述高温电机(22)的输出轴与所述丝杠轴(23)通过齿轮组(21)传动连接，所述滑块(24)设置在换向器骨架(20)的滑槽中，并与所述丝杠轴(23)螺纹连接；
所述电驱短节(2)还包括与所述主板(16)连接的地面调试接头(11)、电源板(14)、电机驱动板(15)，所述主板(16)通过电机驱动板(15)与电动换向器模块(4)中的高温电机(22)连接；
所述电池短节外筒体(10)的内部设置有电池组(17)，所述电池组(17)与设置在电子骨架(12)上的电源板(14)连接；
所述上接头(6)、平衡外管(7)、压力平衡管(9)、电池短节外筒体(10)形成腔室，所述腔室的内部安装有压力平衡活塞(8)；
所述换向短节(3)还包括与主板(16)连接的压力传感器模块(19)；
压力信号启动时由井口方向向上接头(6)的主流道加压，压力通过压力平衡管(9)的侧孔传递至压力平衡活塞(8)的表面由此传递至压力平衡活塞(8)、压力平衡管(9)、电池短节外筒体(10)之间的油腔，并通过电子骨架(12)内的油路传递至电池短节外筒体(10)、电子骨架(12)、丢手阀体(18)之间的油腔，此时油腔内的压力传感器模块(19)会将检测到的压力信号发送至主板(16)，当压力大小和持续时间均满足预先设定的值时，主板(16)向电机驱动板(15)发送信号驱动高温电机(22)工作，通过齿轮组(21)驱动丝杠轴(23)，带动滑块(24)、调节螺母(25)、压力释放塞(26)向井口方向滑动，使得丢手阀体(18)内的压力释放通道打开，主流道内的压力即可传递至大气腔外筒体(27)、丢手活塞(31)、丢手芯轴(38)之间的油腔，作用于丢手活塞(31)的上端面，并于剪切螺钉(29)处产生剪切力将剪切螺钉(29)剪断，丢手活塞(31)在压力作用下向井下方向滑动并通过锁定卡簧(34)进行限位，此时丢手活塞(31)内侧空间区域的位置正好与锁爪(32)对应，此时井口方向向上提拉工具整体，由于丢手芯轴(38)与下方管杆相连接，锁爪(32)会在斜面产生的垂直方向的力的作用下向侧向滑开，丢手芯轴(38)与工具整体的位移限制被取消，除丢手芯轴(38)外的工具均会被提起，即完成了丢手动作。
2.根据权利要求1所述的一种电控钻井安全丢手工具，其特征在于：所述电池短节外筒体(10)的内部在电池组(17)的表面设置有电池盖板(13)。
3.根据权利要求2所述的一种电控钻井安全丢手工具，其特征在于：所述齿轮组(21)与丢手阀体(18)通过齿轮啮合。
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