CN118030020A - 钻孔推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于油田钻井设备技术领域，公开了一种钻孔推进装置，包括测井电缆、壳体、加压模块和进尺监测模块。其中，壳体内部中空，形成安装腔，壳体被配置为下放至油管内部，并与油管内的密封座密封连接，壳体的顶部通过测井电缆与地面设备相连；加压模块包括第一滑动件，第一滑动件滑动安装于安装腔内，并能够从壳体的底部伸出安装腔，第一滑动件与钻头连接，被配置为推动钻头钻进；进尺监测模块设置于安装腔内，且电连接于测井电缆，进尺监测模块与第一滑动件相连，用于监测钻头的钻进进尺。该钻孔推进装置能够实时调节钻压并监测钻进进尺，有效缩短施工周期、降低劳动强度及施工成本。

Description

钻孔推进装置

技术领域

本发明涉及油田钻井设备技术领域，尤其涉及一种钻孔推进装置。

背景技术

在石油天然气勘开发过程中，最后一个环节是将油层和井筒连通，进而实现油层内的油气资源的开采。

目前，深穿透钻孔施工主要包括以下两个步骤：首先将套管钻穿，然后重新下入地层钻进工具，钻进工具穿过套管孔眼，实施油层钻孔，进而形成原油泄流通道。

但是，地层钻进施工中多采用重力推进方式为钻头加压推进，钻压调节困难，且需要下入加重杆，进一步增加了施工劳动强度。此外，现有钻孔技术中一般都需要将工具拉出地面才能确定钻进长度，无法实时监测进尺。若钻进时间短、进尺少，则会增加下钻次数，延长施工周期；若钻进时间过长，则易造成钻具损坏，需要起钻检修，同样会延长施工周期，严重影响施工效率和作业成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻孔推进装置，其能够实时调节钻压并监测钻进进尺，有效缩短施工周期、降低劳动强度及施工成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

钻孔推进装置，包括：

测井电缆；

壳体，所述壳体内部中空，形成安装腔，所述壳体被配置为下放至油管内部，并与所述油管内的密封座密封连接，所述壳体的顶部通过所述测井电缆与地面设备相连；

加压模块，所述加压模块包括第一滑动件，所述第一滑动件滑动安装于所述安装腔内，并能够从所述壳体的底部伸出所述安装腔，所述第一滑动件与钻头连接，被配置为推动钻头钻进；

进尺监测模块，设置于所述安装腔内，且电连接于所述测井电缆，所述进尺监测模块与所述第一滑动件相连，用于监测所述钻头的钻进进尺。

可选地，所述进尺监测模块包括电子仓、波导丝测量杆和磁环，所述电子仓安装于所述安装腔内，并与所述测井电缆电连接，所述波导丝测量杆连接于所述电子仓的底部，所述磁环套设于所述波导丝测量杆外，且能够沿所述波导丝测量杆的轴向滑动，所述第一滑动件与所述磁环固连，所述电子仓能够向所述波导丝测量杆发出激励脉冲，并接收所述波导丝测量杆回传的应变脉冲。

可选地，所述壳体包括测井马笼头、第一变扣接头和第一限位接头，所述测井马笼头连接于所述测井电缆，所述第一变扣接头连接于所述测井马笼头，所述第一限位接头与所述第一变扣接头同轴连接，所述第一变扣接头内设置有第一环台，所述第一限位接头内设置有第二环台，所述电子仓夹设于所述第一环台和所述第二环台之间。

可选地，还包括信号插头，所述信号插头包括插接连接的公插头和母插头，所述公插头和所述母插头两个中的一个固连于所述测井马笼头，并与所述测井电缆通讯连接，所述公插头和所述母插头两个中的另一个固连于所述第一变扣接头，并与所述电子仓通讯连接。

可选地，所述壳体还包括上套筒和套筒连接件，所述上套筒与所述第一限位接头同轴设置，所述套筒连接件连接于所述上套筒的下端管口，所述波导丝测量杆位于所述上套筒内，所述第一滑动件套设于所述波导丝测量杆外，并与所述磁环固连，所述第一滑动件穿设所述套筒连接件；

所述上套筒的侧壁开设第一进液孔，所述第一滑动件的侧壁开设第二进液孔，高压钻井液能够从所述第一进液孔流入所述上套筒内，还能够从所述第二进液孔流入所述第一滑动件内，所述高压钻井液的流动产生压降，进而驱动所述第一滑动件沿所述上套筒的轴向相对于所述套筒连接件滑动。

可选地，所述壳体还包括下套筒，所述下套筒与所述上套筒同轴设置，所述套筒连接件连接所述上套筒和所述下套筒，所述加压模块还包括第二滑动件和下接头，所述第二滑动件连接于所述第一滑动件伸出所述套筒连接件的一端，所述下接头连接于所述第二滑动件背离所述第一滑动件的一端，所述下接头被配置为与钻头相连，所述第一滑动件能够带动所述第二滑动件和所述下接头沿所述下套筒的轴向滑动。

可选地，所述壳体还包括第二限位接头，所述第二限位接头连接于所述下套筒的底端，且套设于所述第二滑动件外，所述第二限位接头内设置限位环台，所述加压模块还包括连接套管，所述连接套管连接所述第一滑动件和所述第二滑动件，所述连接套管的底端能够抵接于所述限位环台。

可选地，所述第一滑动件与所述套筒连接件之间夹设有第一密封圈。

可选地，所述套筒连接件的外侧壁设置有悬挂台阶，所述悬挂台阶能够抵靠连接于所述油管内的密封座，所述悬挂台阶的侧壁开设主密封槽，所述主密封槽与所述密封座之间夹设有第二密封圈。

可选地，还包括显示模块，所述显示模块通过所述测井电缆与所述进尺监测模块通讯连接。

本发明的有益效果：

本发明提供的钻孔推进装置包括测井电缆、壳体、加压模块和进尺监测模块。其中，壳体内部中空，形成安装腔，用以为加压模块和进尺监测模块提供安装空间。壳体被配置为下放至油管内部，并与油管内的密封座密封连接，壳体与密封座配合，实现该钻孔推进装置的安装定位。壳体的顶部通过测井电缆与地面设备相连，测井电缆可用于壳体的起吊，以及信号传输。加压模块包括第一滑动件，第一滑动件滑动安装于安装腔内，并能够从壳体的底部伸出安装腔，第一滑动件与钻头连接，被配置为推动钻头钻进；进尺监测模块设置于安装腔内，且电连接于测井电缆，进尺监测模块与第一滑动件相连，用于监测钻头的钻进进尺。也就是说，第一滑动件的位移，即为钻头的钻进进尺。第一滑动件的移动速度，则能够体现钻进压力的变化。该钻孔推进装置能够实时调节钻压并监测钻进进尺，有效缩短施工周期、降低劳动强度及施工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的钻孔推进装置的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是图1中B处的局部放大图；

图4是本发明实施例提供的进尺监测模块的结构示意图。

图中：

1、壳体；11、测井马笼头；12、第一变扣接头；121、第一环台；13、第一限位接头；131、第二环台；14、上套筒；141、第一进液孔；15、套筒连接件；16、下套筒；17、第二限位接头；171、限位环台；18、连接螺环；181、定位销钉；182、组合螺钉；

2、加压模块；21、第一滑动件；211、第二进液孔；22、第二滑动件；23、下接头；24、连接套管；25、固定盘；26、固定螺钉；

3、进尺监测模块；31、电子仓；32、波导丝测量杆；33、磁环；34、信号线；

4、测井电缆；

5、信号插头；

61、第一密封圈；62、第三密封圈；63、第四密封圈；

7、显示模块。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例提供了一种钻孔推进装置，用于井下深穿透钻孔的推进作业。如图1所示，该钻孔推进装置包括测井电缆4、壳体1、加压模块2和进尺监测模块3。

其中，壳体1内部中空，形成安装腔，以为加压模块2和进尺监测模块3提供安装空间。壳体1被配置为下放至油管内部，并与油管内的密封座密封连接，壳体1与密封座配合，能够实现该钻孔推进装置的安装定位。壳体1的顶部通过测井电缆4与地面设备相连，测井电缆4可用于壳体1的起吊，以及信号传输。加压模块2包括第一滑动件21，第一滑动件21滑动安装于安装腔内，并能够从壳体1的底部伸出安装腔，第一滑动件21与钻头连接，被配置为推动钻头钻进；进尺监测模块3设置于安装腔内，且电连接于测井电缆4，进尺监测模块3与第一滑动件21相连，用于监测钻头的钻进进尺。也就是说，第一滑动件21的位移，即为钻头的钻进进尺。第一滑动件21的滑动速度，则能够体现钻进压力的变化。该钻孔推进装置能够实时调节钻压并监测钻进进尺，有效缩短施工周期、降低劳动强度及施工成本。

具体地，如图1-图4所示，进尺监测模块3包括电子仓31、波导丝测量杆32、磁环33和信号线34。电子仓31安装于安装腔内，并通过信号线34与测井电缆4电连接。测井电缆4能够为电子仓31供电并于电子仓31实现信号传输。波导丝测量杆32连接于电子仓31的底部，磁环33套设于波导丝测量杆32外，且能够沿波导丝测量杆32的轴向滑动，第一滑动件21与磁环33固连。电子仓31能够向波导丝测量杆32发出激励脉冲，并接收波导丝测量杆32回传的应变脉冲。

也就是说，从地面传输的电流信号经测井电缆4传送到电子仓31，电子仓31内的电子元件产生激励脉冲，该激励脉冲产生的磁场沿着由高磁致伸缩材料制成的波导丝测量杆32内的波导丝以光速自电子仓端向尾端前进。当该磁场与磁环33产生的永久磁场相交时，由于磁致伸缩现象，波导丝在相交点产生一个机械应变脉冲，并以声速从此点经波导丝向电子仓端回传，直至该应变脉冲被电子仓31中的检测电路探测到。从发射激励脉冲到接收到应变脉冲，其间的时间就是声速在波导丝中传递的时间，已知声速和传递时间，则可确定磁环33与电子仓31之间的距离，进而能够确定第一滑动件21的滑动距离。

可选地，继续参见图1和图2，该壳体1包括测井马笼头11、第一变扣接头12和第一限位接头13。测井马笼头11是一种用于连接测井电缆4和测井仪器的工具，井下仪器测出的各种数据通过测井马笼头11传输到测井电缆4上，再由测井电缆4传输到井口仪器及地面面板上完成测井。该测井马笼头11为现有技术，本实施例在此不再赘述。第一变扣接头12连接于测井马笼头11，第一限位接头13与第一变扣接头12同轴连接，第一变扣接头12内设置有第一环台121，第一限位接头13内设置有第二环台131，电子仓31夹设于第一环台121和第二环台131之间。第一环台121和第二环台131能够对电子仓31实现定位，防止电子仓31的位置移动进而导致第一滑动件21的位移测试出现偏差。

具体地，该壳体1还包括连接螺环18，该连接螺环18为两个半环组合而成。第一变扣接头12的外侧壁上开设安装槽，两个半环放置于安装槽内，且两端分别相抵。两个半环的两端分别通过定位销钉181和组合螺钉182拼合形成连接螺环18，该连接螺环18可在安装槽内转动。连接螺环18的外壁与测井马笼头11螺纹连接，也就是说，第一变扣接头12与测井马笼头11之间能够发生相对转动，但无法进行轴向移动。

再为具体地，该钻孔推进装置还包括信号插头5。该信号插头5包括插接连接的公插头和母插头，公插头和母插头两个中的一个固连于测井马笼头11，并与测井电缆4通讯连接，公插头和母插头两个中的另一个固连于第一变扣接头12，并通过信号线34与电子仓31通讯连接。当公插头与母插头插接时，即可实现电子仓31与测井电缆4之间的信号传输。

可选地，如图1和图3所示，该壳体1还包括上套筒14和套筒连接件15，上套筒14与第一限位接头13同轴设置，套筒连接件15连接于上套筒14的下端管口，波导丝测量杆32位于上套筒14内，第一滑动件21套设于波导丝测量杆32外，并与磁环33固连，第一滑动件21穿设于套筒连接件15。在本实施例中，第一滑动件21的顶端连接有固定盘25，磁环33通过固定螺钉26固定在固定盘25上。上套筒14的侧壁开设第一进液孔141，第一滑动件21的侧壁开设第二进液孔211，高压钻井液能够从第一进液孔141流入上套筒14内，还能够从第二进液孔211流入第一滑动件21内。高压钻井液的流动产生压降，并形成向下的推力，进而驱动第一滑动件21沿上套筒14的轴向相对于套筒连接件15滑动。进一步地，通过控制高压钻井液的流速和流量，即可控制推力的大小，此推力即为第一滑动件21施加给钻头的钻进压力。

具体地，壳体1还包括下套筒16，下套筒16与上套筒14同轴设置，套筒连接件15连接上套筒14和下套筒16。加压模块2还包括第二滑动件22和下接头23。第二滑动件22连接于第一滑动件21伸出套筒连接件15的一端，下接头23连接于第二滑动件22背离第一滑动件21的一端，下接头23被配置为与钻头相连，第一滑动件21能够带动第二滑动件22和下接头23沿下套筒16的轴向滑动。在本实施例中，高压钻井液能够依次流经上套筒14、第一滑动件21、第二滑动件22、下接头23以及井下马达、柔性钻杆和钻头，最后被泥浆泵抽吸，实现钻井液的循环利用。

再为具体地，该壳体1还包括第二限位接头17，第二限位接头17连接于下套筒16的底端，且套设于第二滑动件22外，第二限位接头17内设置限位环台171，加压模块2还包括连接套管24，连接套管24连接第一滑动件21和第二滑动件22，连接套管24的底端能够抵接于限位环台171。在第一滑动件21驱动第二滑动件22沿下套筒16的轴向向下滑动的过程中，当连接套管24的底端与限位环台171的台阶面抵接时，第二滑动件22完全伸出下套筒16。限位环台171能够限制连接套管24继续向下运动，避免连接套管24和第二滑动件22脱出下套筒16。

更为具体地，在本实施例中，第一滑动件21与套筒连接件15之间夹设有第一密封圈61，以防止高压钻井液由第一滑动件21与套筒连接件15的缝隙从上套筒14内流出。

可选地，继续参见图1，套筒连接件15的外侧壁设置有悬挂台阶，悬挂台阶能够抵靠连接于油管内的密封座，悬挂台阶的侧壁开设主密封槽，主密封槽与密封座之间夹设有第二密封圈。在本实施例中，该钻孔推进装置在使用时需下入油管工具内部，悬挂台阶抵靠连接油管内的密封座，使该钻孔推进装置悬挂在油管内。第二密封圈密封套筒连接件15与密封座之间的缝隙，进而使高压钻井液能够全部流入上套筒14内，进而流入第一滑动件21内，进而驱动第一滑动件21滑动。

可选地，在本实施例中，第一变扣接头12和测井马笼头11之间设置有第三密封圈62，电子仓31和第一变扣接头12之间设置有第四密封圈63。用于对信号插头5、信号线34和电子仓31之间的连接进行密封，防止漏电。具体地，上述第一密封圈61、第二密封圈、第三密封圈62和第四密封圈63可选择为现有技术中的橡胶密封圈或毛毡密封圈。

可选地，如图1所示，该钻孔推进装置还包括显示模块7，显示模块7通过测井电缆4与进尺监测模块3通讯连接。在本实施例中，磁环33随第一滑动件21同步运动，磁环33的位移经进尺监测模块3监测并传递至显示模块7，显示模块7显示出具体数值，进而便于施工人员实时监控钻头的钻进进尺。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.钻孔推进装置，其特征在于，包括：

测井电缆(4)；

壳体(1)，所述壳体(1)内部中空，形成安装腔，所述壳体(1)被配置为下放至油管内部，并与所述油管内的密封座密封连接，所述壳体(1)的顶部通过所述测井电缆(4)与地面设备相连；

加压模块(2)，所述加压模块(2)包括第一滑动件(21)，所述第一滑动件(21)滑动安装于所述安装腔内，并能够从所述壳体(1)的底部伸出所述安装腔，所述第一滑动件(21)与钻头连接，被配置为推动钻头钻进；

进尺监测模块(3)，设置于所述安装腔内，且电连接于所述测井电缆(4)，所述进尺监测模块(3)与所述第一滑动件(21)相连，用于监测所述钻头的钻进进尺。

2.根据权利要求1所述的钻孔推进装置，其特征在于，所述进尺监测模块(3)包括电子仓(31)、波导丝测量杆(32)和磁环(33)，所述电子仓(31)安装于所述安装腔内，并与所述测井电缆(4)电连接，所述波导丝测量杆(32)连接于所述电子仓(31)的底部，所述磁环(33)套设于所述波导丝测量杆(32)外，且能够沿所述波导丝测量杆(32)的轴向滑动，所述第一滑动件(21)与所述磁环(33)固连，所述电子仓(31)能够向所述波导丝测量杆(32)发出激励脉冲，并接收所述波导丝测量杆(32)回传的应变脉冲。

3.根据权利要求2所述的钻孔推进装置，其特征在于，所述壳体(1)包括测井马笼头(11)、第一变扣接头(12)和第一限位接头(13)，所述测井马笼头(11)连接于所述测井电缆(4)，所述第一变扣接头(12)连接于所述测井马笼头(11)，所述第一限位接头(13)与所述第一变扣接头(12)同轴连接，所述第一变扣接头(12)内设置有第一环台(121)，所述第一限位接头(13)内设置有第二环台(131)，所述电子仓(31)夹设于所述第一环台(121)和所述第二环台(131)之间。

4.根据权利要求3所述的钻孔推进装置，其特征在于，还包括信号插头(5)，所述信号插头(5)包括插接连接的公插头和母插头，所述公插头和所述母插头两个中的一个固连于所述测井马笼头(11)，并与所述测井电缆(4)通讯连接，所述公插头和所述母插头两个中的另一个固连于所述第一变扣接头(12)，并与所述电子仓(31)通讯连接。

5.根据权利要求3所述的钻孔推进装置，其特征在于，所述壳体(1)还包括上套筒(14)和套筒连接件(15)，所述上套筒(14)与所述第一限位接头(13)同轴设置，所述套筒连接件(15)连接于所述上套筒(14)的下端管口，所述波导丝测量杆(32)位于所述上套筒(14)内，所述第一滑动件(21)套设于所述波导丝测量杆(32)外，并与所述磁环(33)固连，所述第一滑动件(21)穿设所述套筒连接件(15)；

所述上套筒(14)的侧壁开设第一进液孔(141)，所述第一滑动件(21)的侧壁开设第二进液孔(211)，高压钻井液能够从所述第一进液孔(141)流入所述上套筒(14)内，还能够从所述第二进液孔(211)流入所述第一滑动件(21)内，所述高压钻井液的流动产生压降，进而驱动所述第一滑动件(21)沿所述上套筒(14)的轴向相对于所述套筒连接件(15)滑动。

6.根据权利要求5所述的钻孔推进装置，其特征在于，所述壳体(1)还包括下套筒(16)，所述下套筒(16)与所述上套筒(14)同轴设置，所述套筒连接件(15)连接所述上套筒(14)和所述下套筒(16)，所述加压模块(2)还包括第二滑动件(22)和下接头(23)，所述第二滑动件(22)连接于所述第一滑动件(21)伸出所述套筒连接件(15)的一端，所述下接头(23)连接于所述第二滑动件(22)背离所述第一滑动件(21)的一端，所述下接头(23)被配置为与钻头相连，所述第一滑动件(21)能够带动所述第二滑动件(22)和所述下接头(23)沿所述下套筒(16)的轴向滑动。

7.根据权利要求6所述的钻孔推进装置，其特征在于，所述壳体(1)还包括第二限位接头(17)，所述第二限位接头(17)连接于所述下套筒(16)的底端，且套设于所述第二滑动件(22)外，所述第二限位接头(17)内设置限位环台(171)，所述加压模块(2)还包括连接套管(24)，所述连接套管(24)连接所述第一滑动件(21)和所述第二滑动件(22)，所述连接套管(24)的底端能够抵接于所述限位环台(171)。

8.根据权利要求5所述的钻孔推进装置，其特征在于，所述第一滑动件(21)与所述套筒连接件(15)之间夹设有第一密封圈(61)。

9.根据权利要求5所述的钻孔推进装置，其特征在于，所述套筒连接件(15)的外侧壁设置有悬挂台阶，所述悬挂台阶能够抵靠连接于所述油管内的密封座，所述悬挂台阶的侧壁开设主密封槽，所述主密封槽与所述密封座之间夹设有第二密封圈。

10.根据权利要求1-9任一项所述的钻孔推进装置，其特征在于，还包括显示模块(7)，所述显示模块(7)通过所述测井电缆(4)与所述进尺监测模块(3)通讯连接。