CN203978423U - 一种井下作业装置 - Google Patents

Abstract

一种井下作业装置，其包括：筒套壳体，在其内壁设有至少一环形凹槽；设置在所述筒套壳体内部的下井组件，在其上设置有超声波测距单元，用以测量所述环形凹槽与所述下井组件之间的距离。所述井下作业装置具有精确定位、操作简单的优点，并可应用到下井机器人、爬行器与压裂滑套中，实现厘米级的精确定位。

Description

一种井下作业装置

技术领域

本实用新型涉及油气开发与勘探领域，尤其涉及一种井下作业装置。

背景技术

石油开发过程中需要实施大量的井下压裂、测试、试井和修井等作业。这些作业都是在套管内进行的，并要求对下入井内的作业工具在套管内进行准确的定位，否则无法卡准，因此无法作业。

目前使用的定位技术主要有两种：第1种：空心定位技术，这种技术靠仪器外径的台阶实现定位。主要特点是工作筒的内径从上向下减小，相应定位装置的外径也因此减小。缺点是定位装置的级数无法进一步细化，至多三级。每次测试只能投放一级定位装置，无法一次下井投放多级定位装置进行测试。在这种空心定位技术的基础上还有一些改进技术，主要是通过结合机械技术实现反复上下井。第2种：单向测试定位技术，主要用于偏心注水井的定位技术。主要特点是通过上提仪器结合机械触发技术使凸轮翻转，定位爪撑开。上提仪器通过工作筒后，再以一定的速度冲入工作筒中。此时，定位爪从喇叭口滑入定位槽中完成定位。缺点是外形尺寸比较大，只能从下至上进行测试。

以下是目前公开的一些关于油井的下井作业工具与已经安装在井下的工具之间的精确定位的现有技术的介绍。

第1份现有技术内容为：安装在桶状外壳中的定位爪驱动机构的爪身装配在桶状外壳的爪端，爪身浮摆在桶状外壳外壁上的一个或一个以上的定位爪。对定位爪进行受力分析，保证在定位爪撑开并形成喇叭口时，仪器向下运动能顺利滑过该喇叭口。进而在环形定位槽内可靠自锁，实现定位。

第2份现有技术内容为：当填充管柱下到定位接头以上位置后，再次下放管柱，利用悬重变化来判断是否定位成功。

第3份现有技术内容为：定位器包括定位钢球、钢球装入体、钢球工作滑套、复位弹簧、节流器口和连续油管连接头。连续油管连接头连接钢球装入体，所述连接钢球装入体中间段内径大于外径大。其中，外径与套管内径配合，内径与钢球工作滑套的凸起段配合。钢球工作滑套两端与钢球装入体两端内径小段相配合。钢球装入体内外径大的中间部位设有一周圆孔，所述圆周孔内设有定位钢球。所述钢球工作滑套底部设有复位弹簧座；钢球工作滑套的中间设有节流器口。在节流器口处形成一定的节流压差，所述节流压差能将连接在油管上的施工工具精确下入到具体要求的油气层部位。

第4份现有技术内容为：从井筒获取CCL(任何套管接箍)数据集或测井记录，这个CCL数据集或测井记录使已记录的磁信号与测量过的深度相关联；并将该CCL数据集或测井记录设置在井筒中，并具体设置在用于对井筒装置进行制动的位置。然后将该CCL测井记录下载到自主工具中。该自主工具被编程，并作为时间函数的感测接箍，由此提供第二CCL测井记录。该自主工具使已感测的接箍与来自该第一CCL测井记录的物理签名相匹配。并且基于该第一和第二测井记录的相关性，使该井筒装置在选定位置进行自制动。

第5份现有技术内容为：将接在工艺管柱底部的定位器下放至套管定位接箍的下方4～5m处，并在工艺管柱上端安装拉力传感器和激光测距传感器。工艺管柱底部的定位器通过短套管接箍以后，上提该工艺管柱使其进入短套管接箍中。上提该工艺管柱的悬重会增加30～40kN。接在油管上的拉力传感器拉力数值产生变化，将下井油管所受的拉力经拉力传感器测出。将装置到井口的垂直距离经激光测距传感器测出。此时，即为磁定位套管接箍的深度。

上述这些通过机械定位技术、拉力变化技术难以实现油井的下井作业工具与已经安装在井下的工具之间的精确定位，特别是难以应用到下井机器人、爬行器与压裂滑套的厘米级的精确定位。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种井下作业装置，其包括：筒套壳体，在其内壁设有至少一个环形凹槽；设置在所述筒套壳体内部的下井组件，在其上设有超声波测距单元，用以测量所述环形凹槽与所述下井组件的距离。

较佳的，所述筒套壳体包括上滑套和套设在所述上滑套的端部的下滑套，其中所述环形凹槽设置在所述下滑套上，所述下滑套能相对所述上滑套移动。

较佳的，所述环形凹槽的宽度设为等于所述超声波测距单元的超声波测距探头的直径。

较佳的，所述环形凹槽的宽度设为4cm到20cm，所述环形凹槽的深度设为0.5cm到3cm。

较佳的，所述超声波测距单元包括超声波测距探头固定座和超声波测距探头；所述超声波测距探头设置在所述超声波测距探头固定座的侧面位置。

较佳的，设置有至少3个沿所述筒套壳体的内壁彼此间隔开的环形凹槽。

较佳的，所述环形凹槽的间距相等，且间距设为5cm到20cm。

根据本实用新型，所述井下作业装置通过在下滑套的内壁设置有至少一个环形凹槽，并将环形凹槽的宽度可设为4cm到20cm，深度可设为0.5cm到3cm，间距相等具体范围为5cm到20cm。当超声波测距探头经过所述环形凹槽时，所述超声波测距系统测量到的所述超声波测距探头到所述环形凹槽的距离会增大，并且增大的程度取决于所述环形凹槽的深度。进而通过测定增大的距离来判断所述超声波测距探头是否达到所述环形凹槽中，并且通过判断所述环形凹槽在所述下滑套中的位置，以及判断所述超声波测距探头在所述超声波测距探头固定座上的位置，最终实现所述下井组件与所述筒套壳体的精确定位。本实用新型中的所述井下作业装置应用较为广泛，例如可应用到下井机器人、爬行器与压裂滑套中，实现厘米级的精确定位。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本实用新型井下作业装置的总体结构剖视图。

在附图中，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。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1，其为本实用新型井下作业装置的总体结构剖视图。如图所示，所述井下作业装置100包括筒套壳体，所述筒套壳体包括上滑套20和下滑套50。所述上滑套20的一端套设在接头10的一端，另一端套设在所述下滑套50的端部。上滑套20和下滑套50在套设位置处可相对滑动一定距离。

根据本实用新型，所述井下作业装置100，还包括布置在筒套壳体内的下井组件40。所述下井组件40上设有超声波测距单元，该超声波测距单元包括超声波测距探头固定座60和超声波测距探头70。超声波测距探头70设置在超声波测距探头固定座的侧面端部位置，用以提高超声波测距探头70与环形凹槽80的对准度。所述下井组件40通过电缆30将其下放到井下的筒套壳体中，具体的下放范围在上滑套20和下滑套50之间。

根据本实用新型，在所述下滑套50的内壁设有至少一个环形凹槽80。环形凹槽80在本实施例中最优为3个。若所述环形凹槽80为1个，当超声波测距单元出现故障时，其发射出的超声波信号即使遇到了所述环形凹槽80。但所述超声波测距单元无法接收到返还的超声波信号，因而无法判定下井组件40与所述环形凹槽80之间的相对位置，无法实现精确定位。并且，若将环形凹槽设置多于3个，则所述下滑套50内壁的强度无法保证，因此可能会对井下作业造成困难，故将环形凹槽80设置为3个。

所述环形凹槽80精确设置在所述下滑套50的内壁中。即环形凹槽80之间的间距相等，并且间距范围为5cm到20cm，这样设计的目的便于测定所述下井组件40与所述环形凹槽80之间的距离更精确。

根据本实用新型，所述井下作业装置100采用的定位方式取决于超声波测距单元的周向分辨率以及测量到的下井组件40与环形凹槽80的相对距离的精确度。根据本实用新型中的超声波测距单元的测试数据显示，所述超声波测距单元的横向分辨率相当于超声波测距探头的直径，约为4cm。所述超声波测距单元的测距分辨率为0.5cm。根据本实用新型，环形凹槽80的宽度可设为4cm到20cm，深度可设为0.5cm到3cm。由此实现下井组件40与环形凹槽80的精确定位。

在本实用新型中，通过校正算法还可以再提高所测增大的距离的精确度。所述校正算法具体为：通过纵向升降电缆30，使所述超声波测距探头70分别经过环形凹槽80的上端面和下端面，并分别记录超声波测距单元所测的增大的距离，进而获取增大的距离的平均值，提高所测增大的距离的精度，进行准确确定下井组件与环形凹槽80的相对位置。所测的增大的距离可存储到下井组件40的电路系统中，由该电路系统进行识别，然后通过电缆30传递到地面上，并由地面的计算机或人工进行处理。

通过判断增大的距离，可判断出超声波测距探头与环形凹槽80的位置，然后通过判断环形凹槽80在下滑套50内壁中的位置以及超声波测距探头70在超声波测距探头固定座60上的位置，进而判断出下井组件40与环形凹槽80之间的位置。这种方法实现了定位精确，操作简单的目的。并且所述井下作业装置100可应用到下井机器人、爬行器与压裂滑套中，实现厘米级的精确定位。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种井下作业装置，其特征在于，其包括：

筒套壳体，在其内壁设有至少一个环形凹槽；

设置在所述筒套壳体内部的下井组件，在其上设有超声波测距单元，用以测量所述环形凹槽与所述下井组件之间的距离。

2.根据权利要求1所述的井下作业装置，其特征在于，所述筒套壳体包括上滑套和套设在所述上滑套的端部的下滑套，其中所述环形凹槽设置在所述上滑套上。

3.根据权利要求2所述的井下作业装置，其特征在于，所述下滑套能相对所述上滑套移动。

4.根据权利要求1或2所述的井下作业装置，其特征在于，所述环形凹槽的宽度设为等于所述超声波测距单元的超声波测距探头的直径。

5.根据权利要求4所述的井下作业装置，其特征在于，所述环形凹槽的宽度设为4cm到20cm。

6.根据权利要求1或2所述的井下作业装置，其特征在于，所述环形凹槽的深度设为0.5cm到3cm。

7.根据权利要求1或2所述的井下作业装置，其特征在于，所述超声波测距单元包括超声波测距探头固定座和超声波测距探头，所述超声波测距探头设置在所述超声波测距探头固定座的侧面位置。

8.根据权利要求1或2所述的井下作业装置，其特征在于，设置有至少3个沿所述筒套壳体的内壁彼此间隔开的环形凹槽。

9.根据权利要求8所述的井下作业装置，其特征在于，所述环形凹槽的间距相等，且间距设为5cm到20cm。