CN117627535A - 智能完井用漂浮下套管装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井下作业技术领域，是一种智能完井用漂浮下套管装置，其包括外芯轴、内滑套、剪钉组件、定位钢球、测量模块和下接头，外芯轴中部外侧设有外环台，外环台上侧沿圆周间隔设有至少两个上下贯通的走线槽；外芯轴内设有内滑套，内滑套呈开口向上的筒形，内滑套下部外侧沿圆周间隔设有至少两个连通孔，内滑套上端外侧设有安装环台，安装环台通过至少两个剪钉组件与外芯轴固定安装在一起，安装环台内设有安装腔。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过设置测量模块，能够在完井和生产过程中对井底流体的温度和压力进行监测；通过在走线槽内设置电缆，进行数据的双向传输，实现智能化完井系统的配套，具有可靠、高效和智能化的特点。

Description

智能完井用漂浮下套管装置

技术领域

本发明涉及井下作业技术领域，是一种智能完井用漂浮下套管装置。

背景技术

自动化、智能化钻完井已成为油气行业的发展趋势，要实现完井的闭环调控和智能决策，需要研制出具有监测井下流体的智能完井用的井下工具；另外，随着油气田开发的不断深入，水平井和大位移井逐渐增多，如：新疆油田吉木萨尔页岩油区块1000m以上水平段水平井开发数量呈逐年增加趋势，长水平段摩阻大，套管下入困难，是困扰完井的技术难题，国内外大量研究和试验证明漂浮下套管技术是目前解决上述困难比较有效的技术措施之一。

目前，部分油服公司均研发出智能完井系统与配套的智能完井工具，包括智能完井管柱等。如威德福研发了含有电子硅绝缘片计量表、光学传感器及石英压力计的井下动态检测系统，可监测井下压力、热量、流量和地震活动，也可避免修井作业，改善油藏管理；斯伦贝谢的流体控制系统同时配备有实时光纤遥测及热传递流量测量；斯伦贝谢通过电感耦合器将数据在井下和地面之间进行无线传输，可永久监控井下情况，每一层位有集成性监测控制组件，识别每口井不同层位的开采特征。这些公司在智能完井系统方面均有布局。

近几年，我国通过专利检索未见具有监测井下流体和数据传输功能的智能完井用的工具。另外，针对大位移水平井摩阻较大，套管下入困难的难题，目前采用漂浮下套管或者旋转下套管技术，这些工具功能单一，只能实现完井过程中漂浮套管的功能或者旋转套管的功能，不具有井底流体监测和数据传输功能，无法适应未来智能化钻完井的技术需求。因此，需加快智能化钻完井系统配套工具的研制，适应未来智能化钻完井发展的需要，同时也能解决目前完井过程的技术难题。

发明内容

本发明提供了一种智能完井用漂浮下套管装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有完井过程中漂浮套管不具有井底流体监测的问题，还能进一步解决现有完井过程中漂浮套管不具有数据传输功能的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种智能完井用漂浮下套管装置包括外芯轴、内滑套、剪钉组件、定位钢球、测量模块和下接头，外芯轴中部外侧设有外环台，外环台上侧沿圆周间隔设有至少两个上下贯通的走线槽；外芯轴内设有内滑套，内滑套呈开口向上的筒形，内滑套下部外侧沿圆周间隔设有至少两个连通孔，内滑套上端外侧设有安装环台，安装环台通过至少两个剪钉组件与外芯轴固定安装在一起，安装环台内设有安装腔，安装腔内设有能够对井底流体的温度和压力进行监测的测量模块，安装环台上侧设有能与安装腔连通的传导孔；内滑套下部外侧设有下端位于其下方的下接头，下接头下部内侧设有扩径环槽，下接头上部外侧沿圆周间隔设有至少两个安装孔，安装孔内设有定位钢球，对应安装孔位置的芯轴内侧设有内半球槽，对应安装孔上方位置的内滑套中部外侧设有外半球槽。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述测量模块可包括测量壳体、下端盖、密封塞、感温套、感压套、匹配套、感温光纤、感压光纤和参考光纤，测量壳体设有开口向下的安装腔，测量壳体上侧设有进液孔，测量壳体中部内侧设有密封塞，对应密封塞上方位置的安装腔为液体腔，测量壳体下端内侧固定安装有下端盖；测量壳体中部内侧设有密封塞，密封塞上设有三个第一安装孔，对应第一安装孔位置的下端盖上设有第二安装孔，三个第一安装孔内分别设有上端位于液体腔内的感温套、感压套和匹配套，感温套、感压套和匹配套内分别设有感温光纤、感压光纤和参考光纤，感温光纤、感压光纤和参考光纤下端分别穿过对应位置的第二安装孔。

上述测量模块还可包括扶正支撑筒，感温套、感压套和匹配套中部外侧均设有扶正支撑筒，扶正支撑筒上端位于密封塞上方，扶正支撑筒下端位于密封塞下方。

上述外环台上端可呈上小下大的圆台形，外环台下端呈上大下小的圆台形。

上述还可包括电缆和螺旋头，走线槽内设有至少两个电缆，电缆的两端均设有螺旋头。

上述剪钉组件可包括剪切销钉和弹簧，安装环台通过至少两个剪切销钉与外芯轴固定安装在一起，剪切销钉内端与安装环台之间设有弹簧。

上述内滑套上端可为胶塞座，内滑套下端为半球底。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过设置测量模块，能够在完井和生产过程中对井底流体的温度和压力进行监测；通过在走线槽内设置电缆，进行数据的双向传输，实现智能化完井系统的配套；通过设置连通孔和扩径环槽，能在内滑套下行时使孔道与内通道建立水泥浆循环通道；通过设置定位钢球和外半球槽，能在内滑套下行时定位钢球落入外半球槽内实现定位，具有可靠、高效和智能化的特点。

附图说明

附图1为本发明实施例1至7的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1的左视结构示意图。

附图3为附图1中测量模块的主视剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为外芯轴，2为内滑套，3为剪切销钉，4为定位钢球，5为下接头，6为外环台，7为连通孔，8为安装环台，9为传导孔，10为扩径环槽，11为内半球槽，12为外半球槽，13为测量壳体，14为下端盖，15为密封塞，16为感温套，17为感压套，18为匹配套，19为感温光纤，20为感压光纤，21为参考光纤，22为液体腔，23为扶正支撑筒，24为电缆，25为螺旋头。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1、2、3所示，该智能完井用漂浮下套管装置包括外芯轴1、内滑套2、剪钉组件、定位钢球4、测量模块和下接头5，外芯轴1中部外侧设有外环台6，外环台6上侧沿圆周间隔设有至少两个上下贯通的走线槽；外芯轴1内设有内滑套2，内滑套2呈开口向上的筒形，内滑套2下部外侧沿圆周间隔设有至少两个连通孔7，内滑套2上端外侧设有安装环台8，安装环台8通过至少两个剪钉组件与外芯轴1固定安装在一起，安装环台8内设有安装腔，安装腔内设有能够对井底流体的温度和压力进行监测的测量模块，安装环台8上侧设有能与安装腔连通的传导孔9；内滑套2下部外侧设有下端位于其下方的下接头5，下接头5下部内侧设有扩径环槽10，下接头5上部外侧沿圆周间隔设有至少两个安装孔，安装孔内设有定位钢球4，对应安装孔位置的芯轴内侧设有内半球槽11，对应安装孔上方位置的内滑套2中部外侧设有外半球槽12。在使用过程中，本发明为解决大位移水平井套管安全下入问题，通过外芯轴1与套管串连接，结构中加入漂浮接箍，利用漂浮接箍和套管鞋中间套管内封闭的空气的浮力作用，来减小套管下入过程中井壁对套管的摩阻，以达到套管安全下入的问题；通过设置测量模块，能够在完井和生产过程中对井底流体的温度和压力进行监测；通过在走线槽内设置电缆24，进行数据的双向传输，实现智能化完井系统的配套；通过设置连通孔7和扩径环槽10，能在内滑套2下行时使孔道与内通道建立水泥浆循环通道；通过设置定位钢球4和外半球槽12，能在内滑套2下行时定位钢球4落入外半球槽12内实现定位。

本发明不仅解决了大位移水平井下套管摩阻大而引起的下套管困难的问题，降低井下复杂的时率，提高下套管的安全可靠性，井下复杂时率下降20%左右，而且具备井底流体温度压力监测的功能，可实现井底数据上传和地面指令下达的功能，为实现水平井压裂和生产过程的决策提供数据依据，为完井最终实现智能化奠定技术基础；另外，本发明不仅明显降低下套管遇阻的风险，提高在完井过程中效率，降低了完井风险，实现了完井和采油过程的动态监测，从而提高了完井和油气生产的效率，进一步提高了工具的功能，不仅实现了井底流体的动态监测，而且为地面工程师的决策提供可靠的数据依据，也为加快我国钻完井技术进入智能化奠定基础，实现降本增效，具有很强的推广应用价值。

可根据实际需要，对上述智能完井用漂浮下套管装置作进一步优化或/和改进：

实施例2：如附图1、2、3所示，测量模块包括测量壳体13、下端盖14、密封塞15、感温套16、感压套17、匹配套18、感温光纤19、感压光纤20和参考光纤21，测量壳体13设有开口向下的安装腔，测量壳体13上侧设有进液孔，测量壳体13中部内侧设有密封塞15，对应密封塞15上方位置的安装腔为液体腔22，测量壳体13下端内侧固定安装有下端盖14；测量壳体13中部内侧设有密封塞15，密封塞15上设有三个第一安装孔，对应第一安装孔位置的下端盖14上设有第二安装孔，三个第一安装孔内分别设有上端位于液体腔22内的感温套16、感压套17和匹配套18，感温套16、感压套17和匹配套18内分别设有感温光纤19、感压光纤20和参考光纤21，感温光纤19、感压光纤20和参考光纤21下端分别穿过对应位置的第二安装孔。在使用过程中，当井下流体通过传导孔9及进液孔进入液体腔22内，感温套16受热膨胀将触碰感温光纤19，从而测得温度值；同时当井下液体进入液压腔内，液体的压力传递给感压套17，感压套17触碰感压光纤20，从而测得压力值；匹配套18和参考光纤21可用来测试其他参数留作备用，也可同时测的温度值和压力值，用于参考对照，进行参数的校正，提高测试的准确性。

实施例3：如附图1、2、3所示，测量模块还包括扶正支撑筒23，感温套16、感压套17和匹配套18中部外侧均设有扶正支撑筒23，扶正支撑筒23上端位于密封塞15上方，扶正支撑筒23下端位于密封塞15下方。在使用过程中，通过这样的设置，起到扶正和支撑的设置。

实施例4：如附图1、2、3所示，外环台6上端呈上小下大的圆台形，外环台6下端呈上大下小的圆台形。在使用过程中，通过这样的设置，便于上下电缆24的拆装。

实施例5：如附图1、2、3所示，还包括电缆24和螺旋头25，走线槽内设有至少两个电缆24，电缆24的两端均设有螺旋头25。在使用过程中，电缆24外部采用耐腐蚀材料包覆，螺旋头25具有弹性和伸缩性，通过这样的设置，便于上下电缆24的快速拆装。

实施例6：如附图1、2、3所示，剪钉组件包括剪切销钉3和弹簧，安装环台8通过至少两个剪切销钉3与外芯轴1固定安装在一起，剪切销钉3内端与安装环台8之间设有弹簧。在使用过程中，通过这样的设置，便于剪切销钉3剪断后，内滑套2下行。根据需求，剪切销钉3带有磁性，可实现定位，具有传输电流的功能；从而剪切销钉3内端与测量模块连接，剪切销钉3外端与走线槽内电缆24连接。

实施例7：如附图1、2、3所示，内滑套2上端为胶塞座，内滑套2下端为半球底。在使用过程中，通过设置胶塞座，便于投入胶塞后胶塞坐入胶塞座，剪断剪切销钉3；通过设置半球底，便于钻通。根据需求，内滑套2下端半球底可采用铝合金制成，从而后续作业中易钻。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种智能完井用漂浮下套管装置，其特征在于包括外芯轴、内滑套、剪钉组件、定位钢球、测量模块和下接头，外芯轴中部外侧设有外环台，外环台上侧沿圆周间隔设有至少两个上下贯通的走线槽；外芯轴内设有内滑套，内滑套呈开口向上的筒形，内滑套下部外侧沿圆周间隔设有至少两个连通孔，内滑套上端外侧设有安装环台，安装环台通过至少两个剪钉组件与外芯轴固定安装在一起，安装环台内设有安装腔，安装腔内设有能够对井底流体的温度和压力进行监测的测量模块，安装环台上侧设有能与安装腔连通的传导孔；内滑套下部外侧设有下端位于其下方的下接头，下接头下部内侧设有扩径环槽，下接头上部外侧沿圆周间隔设有至少两个安装孔，安装孔内设有定位钢球，对应安装孔位置的芯轴内侧设有内半球槽，对应安装孔上方位置的内滑套中部外侧设有外半球槽。

2.根据权利要求1所述的智能完井用漂浮下套管装置，其特征在于测量模块包括测量壳体、下端盖、密封塞、感温套、感压套、匹配套、感温光纤、感压光纤和参考光纤，测量壳体设有开口向下的安装腔，测量壳体上侧设有进液孔，测量壳体中部内侧设有密封塞，对应密封塞上方位置的安装腔为液体腔，测量壳体下端内侧固定安装有下端盖；测量壳体中部内侧设有密封塞，密封塞上设有三个第一安装孔，对应第一安装孔位置的下端盖上设有第二安装孔，三个第一安装孔内分别设有上端位于液体腔内的感温套、感压套和匹配套，感温套、感压套和匹配套内分别设有感温光纤、感压光纤和参考光纤，感温光纤、感压光纤和参考光纤下端分别穿过对应位置的第二安装孔。

3.根据权利要求2所述的智能完井用漂浮下套管装置，其特征在于测量模块还包括扶正支撑筒，感温套、感压套和匹配套中部外侧均设有扶正支撑筒，扶正支撑筒上端位于密封塞上方，扶正支撑筒下端位于密封塞下方。

4.根据权利要求1或2或3所述的智能完井用漂浮下套管装置，其特征在于外环台上端呈上小下大的圆台形，外环台下端呈上大下小的圆台形。

5.根据权利要求1或2或3所述的智能完井用漂浮下套管装置，其特征在于还包括电缆和螺旋头，走线槽内设有至少两个电缆，电缆的两端均设有螺旋头。

6.根据权利要求4所述的智能完井用漂浮下套管装置，其特征在于还包括电缆和螺旋头，走线槽内设有至少两个电缆，电缆的两端均设有螺旋头。

7.根据权利要求1或2或3或6所述的智能完井用漂浮下套管装置，其特征在于剪钉组件包括剪切销钉和弹簧，安装环台通过至少两个剪切销钉与外芯轴固定安装在一起，剪切销钉内端与安装环台之间设有弹簧。

8.根据权利要求4所述的智能完井用漂浮下套管装置，其特征在于剪钉组件包括剪切销钉和弹簧，安装环台通过至少两个剪切销钉与外芯轴固定安装在一起，剪切销钉内端与安装环台之间设有弹簧。

9.根据权利要求5所述的智能完井用漂浮下套管装置，其特征在于剪钉组件包括剪切销钉和弹簧，安装环台通过至少两个剪切销钉与外芯轴固定安装在一起，剪切销钉内端与安装环台之间设有弹簧。

10.根据权利要求1或2或3或6或8或9所述的智能完井用漂浮下套管装置，其特征在于内滑套上端为胶塞座，内滑套下端为半球底。