CN210598962U - 一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器，包括中心轴、机械定位机构、固定套、电磁盘、电磁机构、供电短节、控制单元和下接头，所述的下接头、控制单元、供电短节、电磁机构、固定套、机械定位机构和中心轴顺次连接形成管柱；所述的中心轴外依次套有套筒和弹簧，所述的固定套一端与弹簧连接，另一端与电磁盘连接。本实用新型在通过短套接箍时，依靠磁通量变化控制电磁铁电源脉冲式开/关，开启时带动下部电磁机构，铁磁盘连接的中心轴上行，开启机械定位机构；关闭时中心轴下行。由此可以通过地面显示仪载荷变化信号显示接箍，从而确定短套管的深度，解决了连续油管在气密封扣套管井上无法实现有效定位的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器，本实用新型用在对井下套管接箍位置的精确定位，属于油气田开发井下工具领域。
背景技术
连续油管压裂作业是一种安全、经济效益明显的油井增产措施。但是，连续油管下端的封隔器必须精确地放置在所压裂的层段上，否则增产措施不能达到应有的额效果。连续油管作为一个传送工具，在入井过程中存在预弯曲、受力伸缩的问题，在无缆条件下，校深成为作业应用的瓶颈。目前的方法是使用机械式定位器。
机械式定位器校深技术是通过将定位器接在工艺管柱底部, 下至短套管接箍下方5-6 m的位置后, 在管柱上端接上高精度的测力传感器及智能仪表, 然后上提管柱寻找短套管接箍。当定位器进入短套管接箍时, 地面显示仪会产生10-40 kN 载荷变化信号显示, 此时即可确定短套管的深度。机械定位器有很好的精度，但机械定位器有以下缺点：工作中始终要与套管和接箍接触，会磨损套管，对定位块和弹簧强度要求高。
但此方法都只适用于普通长圆螺纹扣套管井，随着石油工业的发展，尤其是深井、超深井、高压气井、定向井的开发以及高含硫二氧化碳等腐蚀气体井的开采，对石油套管的使用性能提出了更高的要求，具有API标准螺纹连接（如短、长圆螺纹和偏梯形螺纹）的油套在许多情况下难以满足生产需求，所以国内外开发出这种类型的特殊螺纹连接：vam-top、must、tp-cq等气密封扣型，这些特殊螺纹连接具有较好的抗粘扣性能、可靠的气密封性能较高的的连接强度。由于气密封扣套管采用的气密封扣靠金属端面密封，扣上到位之后公扣的端面顶到母扣的台阶面上形成密封，不像普通套管接箍处有大约2cm的缝隙，现有的普通套管接箍机械式定位器已无法在这种特殊的气密封扣套管井中实现定位。
实用新型内容
为了克服现有的普通套管接箍机械式定位器已无法在这种特殊的气密封扣套管井中实现定位的问题，本实用新型提供一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器，本实用新型上设置的控制单元，在通过短套接箍时，依靠磁通量变化可控制电磁铁电源脉冲式开/关，从而开启或关闭机械定位机构判定接箍位置，其可适用于套管接箍缝隙小的气密封套管。本实用新型解决了气密封扣套管井中连续油管压裂施工目的层的定位问题。
本实用新型采用的技术方案为：
一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器，包括中心轴、机械定位机构、固定套、电磁盘、电磁机构、供电短节、控制单元和下接头，所述的下接头、控制单元、供电短节、电磁机构、固定套、机械定位机构和中心轴顺次连接形成管柱；所述的中心轴外依次套有套筒和弹簧，所述的固定套一端与弹簧连接，另一端与电磁盘连接。
所述的供电短节分别与控制单元和电磁机构电连接，所述的控制单元与电磁机构信号连接。
所述的控制单元采用磁性元件测定套管接箍位置。
所述的供电短节为耐高温供电短节。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型通过磁通量变化控制电磁机构电源脉冲式通/断，从而控制定位器开启/关闭，以实现定位。
本实用新型实现了气密封扣套管井中连续油管压裂目的层的精确定位。
本实用新型无需连接电缆，适用于连续油管作业。
本实用新型可实现时钟控制工作起始点，可减少对套管壁的磨损。
附图说明
图1是本实用新型在开启状态下的结构图。
图2是本实用新型在关闭状态下的结构图。
图中，附图标记为：1、中心轴；2、机械定位机构；3、套筒；4、弹簧；5、固定套；6、电磁盘；7、电磁机构；8、供电短节；9、控制单元；10下接头；11套管。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有的普通套管接箍机械式定位器已无法在这种特殊的气密封扣套管井中实现定位的问题，本实用新型提供如图1和2所示的一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器，本实用新型上设置的控制单元，在通过短套接箍时，依靠磁通量变化可控制电磁铁电源脉冲式开/关，从而开启或关闭机械定位机构判定接箍位置，其可适用于套管接箍缝隙小的气密封套管。本实用新型解决了气密封扣套管井中连续油管压裂施工目的层的定位问题。
一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器，包括中心轴1、机械定位机构2、固定套5、电磁盘6、电磁机构7、供电短节8、控制单元9和下接头10，所述的下接头10、控制单元9、供电短节8、电磁机构7、固定套5、机械定位机构2和中心轴1顺次连接形成管柱；所述的中心轴1外依次套有套筒3和弹簧4，所述的固定套5一端与弹簧4连接，另一端与电磁盘6连接。
一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器由中心轴1、机械定位机构2、套筒3、弹簧4、固定套5、电磁盘6、电磁机构7、供电短节8、控制单元9和下接头10组成。
如图1所示，当管柱下放到预定位置附近，上提管柱开始定位。当控制单元9经过短套接箍时，会产生一个脉冲信号，控制供电短节8向电磁机构7通电，产生瞬时磁性，将固定套5和电磁机构7之间的电磁盘6吸至电磁机构7上，同时带动中心轴1和套筒3上移、套筒3上弹簧4压缩，机械定位机构2启动，与套管11接触，产生瞬时阻力，井口可观察到载荷的变化，由此确定套管接箍位置。
如图2所示，脉冲信号消失后，供电短节8停止给电磁机构7供电，磁性消失，电磁盘5无磁力作用，此时弹簧4撑开套筒3，带动中心轴1下移，关闭机械定位机构2，同时电磁盘5回落至固定套4上，此时机械定位机构2与套管壁11无接触，处于关闭状态。
本实用新型中的控制单元9发出脉冲信号，控制耐高温供电短节8给电磁机构7供电，电磁铁会瞬间通电并产生磁性；脉冲信号消失后，耐高温供电短节8停止给电磁机构7供电，磁性消失；电磁机构7通电后将电磁盘6吸起，同时带动中心轴1上移，开启机械定位机构。
本实用新型中的中心轴1上移同时，带动套筒3上移压缩弹簧4。
本实用新型中的电磁机构7断电后，电磁盘6无磁力作用，依靠弹簧4压缩力，将套筒3撑开，带动中心轴1下移，机械定位机构2关闭，同时电磁盘6回落至固定套3上。
本实用新型中的电磁盘6位于电磁机构7和固定套5之间，可上下活动，并可以同时带动中心轴1上下移动。本实用新型中控制单元9和电磁机构7均为现有技术，本实用新型中将不再进行进一步的说明。
本实用新型在通过短套接箍时，依靠磁通量变化控制电磁铁电源脉冲式开/关，开启时带动下部电磁机构7，电磁盘6连接的中心轴1上行，开启机械定位机构；关闭时中心轴1下行。由此可以通过地面显示仪载荷变化信号显示接箍，从而确定短套管的深度，解决了连续油管在气密封扣套管井上无法实现有效定位的问题。
实施例2：
基于实施例1的基础上，本实施例中，所述的供电短节8分别与控制单元9和电磁机构7电连接，所述的控制单元9与电磁机构7信号连接，供电短节8为控制单元9和电磁机构7提供电源。
所述的控制单元9采用磁性元件测定套管接箍位置。
所述的供电短节8为耐高温供电短节。
一种磁信号控制电磁力驱动机械定位方法，具体步骤为：
当管柱下放到预定位置附近，上提管柱开始定位，当控制单元9经过短套接箍时，会产生一个脉冲信号，控制供电短节8向电磁机构7通电，产生瞬时磁性，将固定套5和电磁机构7之间的电磁盘6吸至电磁机构7上，同时带动中心轴1和套筒3上移、套筒3上弹簧4压缩，机械定位机构2启动，与套管11接触，产生瞬时阻力，井口可观察到载荷的变化，由此确定套管接箍位置；
当脉冲信号消失后，供电短节8停止给电磁机构7供电，磁性消失，电磁盘5无磁力作用，此时弹簧4撑开套筒3，带动中心轴1下移，关闭机械定位机构2，同时电磁盘5回落至固定套4上，此时机械定位机构2与套管壁11无接触，处于关闭状态。
所述的控制单元9根据极性相反的两块永久磁铁间的磁场畸变识别接箍，当控制单元9经过套管接箍位置时，由于接箍处套管厚度变化引起磁通量变化，在线圈上产生感应电动势，电子线路检测线圈上的电位变化即可生成工作信号，控制电磁机构7电源脉冲式通/断。
所述的控制单元9提供脉冲信号，电磁机构7是脉冲式通断电，因此机械定位机构2脉冲式开启和关闭，井口可以检测到载荷的脉冲式变化，由此确定套管接箍位置。
所述的电磁机构通电后将电磁盘吸起，同时带动中心轴上移，开启机械定位机构；
进一步，所述的中心轴1上移同时，带动套筒3上移压缩弹簧4
进一步，所述的电磁机构7断电后，电磁盘6无磁力作用，依靠弹簧4压缩力，将套筒3撑开，带动中心轴1下移，机械定位机构2关闭，同时电磁盘6回落至固定套5上；
进一步，由于控制单元9提供脉冲信号，电磁机构7是脉冲式通断电，因此机械定位机构2脉冲式开启和关闭，井口可以检测到载荷的脉冲式变化，由此确定套管接箍位置；
所述的控制单元3可时钟控制工作起始节点，可以定时启动供电短节8给控制单元3供电。
实用新型涉及的仪器使用了磁通量控制单元，可以对工作起始时间定时，并且在耐高温供电短节中装有电池，能够适应油井内长期高温高压的环境，同时作为油管的一部分随油管一起下入井内，本实用新型通过磁通量变化控制电磁机构电源脉冲式通/断，从而控制定位器开启/关闭，以实现定位。本实用新型实现了气密封扣套管井中连续油管压裂目的层的精确定位。本实用新型无需连接电缆，适用于连续油管作业。本实用新型可实现时钟控制工作起始点，可减少对套管壁的磨损。
以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的装置结构及系统方法均为本行业的公知技术和常用方法，这里不再一一叙述。
Claims (4)
1.一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器，其特征在于：包括中心轴（1）、机械定位机构（2）、固定套（5）、电磁盘（6）、电磁机构（7）、供电短节（8）、控制单元（9）和下接头（10），所述的下接头（10）、控制单元（9）、供电短节（8）、电磁机构（7）、固定套（5）、机械定位机构（2）和中心轴（1）顺次连接形成管柱；所述的中心轴（1）外依次套有套筒（3）和弹簧（4），所述的固定套（5）一端与弹簧（4）连接，另一端与电磁盘（6）连接。
2.根据权利要求1所述的一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器，其特征在于：所述的供电短节（8）分别与控制单元（9）和电磁机构（7）电连接，所述的控制单元（9）与电磁机构（7）信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器，其特征在于：所述的控制单元（9）采用磁性元件测定套管接箍位置。
4.根据权利要求1所述的一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器，其特征在于：所述的供电短节（8）为耐高温供电短节。
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| CN201921261788.6U CN210598962U (zh) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | 一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器 |
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Cited By (1)
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| CN110748336A (zh) * | 2019-08-06 | 2020-02-04 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器及方法 |
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2019
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| CN110748336B (zh) * | 2019-08-06 | 2024-01-23 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种磁信号控制电磁力驱动机械定位器及方法 |
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