CN210659973U - 一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备，属于石油及天然气钻采设备技术领域，一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备，包括上端板、下端板、立柱、油缸组件、上管柱夹持装置和下管柱夹持装置，上端板和下端板相互远离一端均固定连接有激光速度传感器，上端板和下端板相互靠近一端均固定连接有固定环，固定环内环壁上开凿有环形收纳槽，环形收纳槽内设有一对相互对称的限位半环，且限位半环与管柱相匹配，固定环左右两侧均设有电动推杆，且电动推杆与激光速度传感器之间电性连接，可以实现在起下管过程中出现管柱失控下坠时，提供减速作用和防坠防护，有效保护管柱和油井。

Description

一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备

技术领域

本实用新型涉及石油及天然气钻采设备技术领域，更具体地说，涉及一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备。

背景技术

在开发油气田的过程中，如遇到地层压力变化、井下事故、改变开采方式、工艺技术，调整开采层系等情况，往往需要进行修井作业。油田修井作业是指为了解除油气井的故障，恢复生产能力，并对油层进行改造，提高油气井的生产能力，以取得更大的经济效益而向油气井或水井套管中下入或更换生产管柱的经常的、反复的维护修理的作业过程。

油水井检修作业通常采用放喷、压井以及带压作业三种作业方式。如果采用放喷泄压，不仅浪费资源，破坏地层压力平衡，还会造成地面环境污染，增加作业周期；而进行压井作业时，压井液接触地层，造成地层渗流通道堵塞、污染地层，最终影响采收率。为不伤害地层，保持地层能量，缩短作业周期，减少环境污染，本套修井设备及方法基于带压作业技术。带压作业主要是指在井场的修井作业过程中，高压注水井在不进行压井和放喷的情况下，运用带压作业防喷装置来控制井中的压力，使得带压液体不会泄露，并且不产生井喷，在此种带压情况下，对管柱进行起升和下放的高效作业方式。

各类修井和增产措施作业中最重要也是最繁重的一个环节就是起下管柱。起下管柱是指利用相关机械工具将井内的管柱提出井口，逐根卸下放在油管桥上，经过清洗、丈量、重新组配和更换下井工具后，再逐根下入井内的过程。此项工作通常占整个修井工作量的80％以上，而且劳动强度大。由于我国大部分油田已进入开发中、后期，采油的难度越来越大，修井任务也越来越繁重。特别是西部地区，油井较深、自然环境条件十分严酷。要提高修井效率、减轻工人的劳动强度，使工人尽量远离恶劣的工作环境，就要求有较高性能的井口起下管柱设备。

带压修井作业主要通过起下管柱设备夹持管柱，克服密封夹紧力与井下压力对油管、抽油杆、工具等产生的上顶力，使其能够安全起出或下入。传统的辅助起下管设备能满足带压修井系统的基本作业要求，但却存在明显的不足之处。第一、液压杆往复运动一次的过程中，有一个效行程，一个空行程回程，作业效率不高；第二、由于一些管柱由于破损经过截断修复导致管柱长度不一，在这种起下过程中存在卡瓦仅夹持在接箍边缘导致井下高压将管柱顶出的危险情况，中国实用新型公开号为CN207686628U公开了《一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备》，油柱接箍探测装置分别安装在设备端板外侧，起下管柱油缸连接并带动管柱夹持装置，管柱夹持装置固定在支撑立柱的升降机构上，设备通过井口安装法兰安装于带压放喷器组上，液压控制柜与管柱夹持装置和起下管柱油缸连接，电气控制柜与管柱接箍探测装置连接，提高辅助起下管作业过程的自动化程度；上管柱夹持装置及上起下管柱油缸和下管柱夹持装置及下起下管柱油缸采用交叉对称反向安装形式。

上述方案中基于带压修井作业方式，能消除传统辅助起下管设备作业过程中的空行程问题以及存在卡瓦仅夹持在接箍边缘导致井下高压将油管顶出的安全问题，但是在起下管的过程中，管柱只有上管柱夹持装置或者下管柱夹持装置固定，一旦出现管柱夹持装置夹持不稳或者松动的危险，管柱下坠不仅容易造成管柱的损坏，甚至破坏油井。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备，它可以实现在起下管过程中出现管柱失控下坠时，提供减速作用和防坠防护，有效保护管柱和油井。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备，包括上端板、下端板、立柱、油缸组件、上管柱夹持装置和下管柱夹持装置，所述上端板和下端板相互远离一端均固定连接有激光速度传感器，所述上端板和下端板相互靠近一端均固定连接有固定环，所述固定环内环壁上开凿有环形收纳槽，所述环形收纳槽内设有一对相互对称的限位半环，且限位半环与管柱相匹配，所述固定环左右两侧均设有电动推杆，且电动推杆与激光速度传感器之间电性连接，所述电动推杆与上端板和下端板之间均固定连接有安装板，所述固定环左右两端均开凿有限位通孔，且电动推杆的输出端贯穿限位通孔并与限位半环固定连接，所述限位半环内环壁上固定连接有减速垫，可以实现在起下管过程中出现管柱失控下坠时，提供减速作用和防坠防护，有效保护管柱和油井。

进一步的，所述减速垫包括橡胶摩擦层和热膨胀橡胶层，且热膨胀橡胶层与限位半环之间固定连接，橡胶摩擦层利用摩擦来对管柱进行减速，同时摩擦迅速产生热量，热膨胀橡胶层受热膨胀挤压橡胶摩擦层与管柱贴紧，提高减速效果。

进一步的，所述橡胶摩擦层与热膨胀橡胶层之间固定连接有导热网，所述橡胶摩擦层内包裹有多个防磨钢珠，可以将橡胶摩擦层与管柱摩擦产生的热量迅速向热膨胀橡胶层传导，使得热膨胀橡胶层可以迅速吸热膨胀并挤压橡胶摩擦层与管柱贴的更紧，摩擦力更大，对管柱的减速效果更明显，防磨钢珠用来提高橡胶摩擦层的耐磨性。

进一步的，一对所述限位半环相互靠近一端均固定连接有磁铁块，利用磁铁块之间的相互吸附力来辅助固定合并后的一对限位半环。

进一步的，所述限位半环外端开凿有多个滚珠槽，所述滚珠槽内活动连接有光滑滚珠，减小限位半环与环形收纳槽之间的摩擦力，使得限位半环易于被电动推杆快速推出并合并防坠。

进一步的，所述固定环和限位半环内部均固定连接有加强筋，提高固定环和限位半环的强度，不易因受到冲击发生断裂损坏的情况。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

(1)本方案可以实现在起下管过程中出现管柱失控下坠时，提供减速作用和防坠防护，有效保护管柱和油井。

(2)减速垫包括橡胶摩擦层和热膨胀橡胶层，且热膨胀橡胶层与限位半环之间固定连接，橡胶摩擦层利用摩擦来对管柱进行减速，同时摩擦迅速产生热量，热膨胀橡胶层受热膨胀挤压橡胶摩擦层与管柱贴紧，提高减速效果。

(3)橡胶摩擦层与热膨胀橡胶层之间固定连接有导热网，橡胶摩擦层内包裹有多个防磨钢珠，可以将橡胶摩擦层与管柱摩擦产生的热量迅速向热膨胀橡胶层传导，使得热膨胀橡胶层可以迅速吸热膨胀并挤压橡胶摩擦层与管柱贴的更紧，摩擦力更大，对管柱的减速效果更明显，防磨钢珠用来提高橡胶摩擦层的耐磨性。

(4)一对限位半环相互靠近一端均固定连接有磁铁块，利用磁铁块之间的相互吸附力来辅助固定合并后的一对限位半环。

(5)限位半环外端开凿有多个滚珠槽，滚珠槽内活动连接有光滑滚珠，减小限位半环与环形收纳槽之间的摩擦力，使得限位半环易于被电动推杆快速推出并合并防坠。

(6)固定环和限位半环内部均固定连接有加强筋，提高固定环和限位半环的强度，不易因受到冲击发生断裂损坏的情况。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型固定环部分的结构示意图；

图3为本实用新型一对限位半环分离状态下的结构示意图；

图4为本实用新型一对限位半环合并状态下的结构示意图；

图5为本实用新型减速垫部分的结构示意图。

图中标号说明：

1上端板、2下端板、3激光速度传感器、4固定环、5安装板、6环形收纳槽、7限位半环、8电动推杆、9减速垫、901橡胶摩擦层、902热膨胀橡胶层、10防磨钢珠、11导热网、12磁铁块、13光滑滚珠。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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；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。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实用新型中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备，包括上端板1、下端板2、立柱、油缸组件、上管柱夹持装置和下管柱夹持装置，以上均属于现有技术，在此不再赘述，上端板1和下端板2相互远离一端均固定连接有激光速度传感器3，用来测定管柱的速度，当管柱出现失控下坠的时候可以迅速监测到异常下落速度，上端板1和下端板2相互靠近一端均固定连接有固定环4，固定环4的内径略大于管柱上接箍的外径，供管柱全长正常起下。

请参阅图2-3，固定环4内环壁上开凿有环形收纳槽6，环形收纳槽6内设有一对相互对称的限位半环7，且限位半环7与管柱相匹配，一对限位半环7正常状态下隐藏在环形收纳槽6中，当一对限位半环7合并时可以对管柱上的接箍进行限位防坠，固定环4左右两侧均设有电动推杆8，且电动推杆8与激光速度传感器3之间电性连接，当激光速度传感器3监测到管柱的异常下落速度时，电动推杆8提供一对限位半环7合并的驱动力，技术人员应根据现场实际情况挑选合适型号，例如DTZ1500，电动推杆8与上端板1和下端板2之间均固定连接有安装板5，提供电动推杆8的固定安装平台，固定环4左右两端均开凿有限位通孔，且电动推杆8的输出端贯穿限位通孔并与限位半环7固定连接，限位半环7内环壁上固定连接有减速垫9，利用摩擦力起到对管柱的减速效果，一对限位半环7相互靠近一端均固定连接有磁铁块12，一对限位半环7上相对应的磁铁块12极性应相反，产生的磁力应产生相互吸附的作用，利用磁铁块12之间的相互吸附力来辅助固定合并后的一对限位半环7，限位半环7外端开凿有多个滚珠槽，滚珠槽内活动连接有光滑滚珠13，减小限位半环7与环形收纳槽6之间的摩擦力，使得限位半环7易于被电动推杆8快速推出并合并防坠。

请参阅图5，减速垫9包括橡胶摩擦层901和热膨胀橡胶层902，且热膨胀橡胶层902与限位半环7之间固定连接，橡胶摩擦层901利用摩擦来对管柱进行减速，同时摩擦迅速产生热量，热膨胀橡胶层902受热膨胀挤压橡胶摩擦层901与管柱贴紧，提高减速效果，橡胶摩擦层901与热膨胀橡胶层902之间固定连接有导热网11，起到导热作用，橡胶摩擦层901内包裹有多个防磨钢珠10，可以将橡胶摩擦层901与管柱摩擦产生的热量迅速向热膨胀橡胶层902传导，使得热膨胀橡胶层902可以迅速吸热膨胀并挤压橡胶摩擦层901与管柱贴的更紧，摩擦力更大，对管柱的减速效果更明显，防磨钢珠10用来提高橡胶摩擦层901的耐磨性。

固定环4和限位半环7内部均固定连接有加强筋，提高固定环4和限位半环7的强度，不易因受到冲击发生断裂损坏的情况。

使用时，依靠现有技术实现管柱的正常起下管，当出现意外管柱失控下坠时，激光速度传感器3监测到管柱的异常下落速度时，将启动信号发送至电动推杆8，电动推杆8启动伸长推动一对限位半环7相互靠近并合并，减速垫9紧贴管柱外壁进行摩擦减速，请参阅图4，橡胶摩擦层901在对管柱进行减速的过程中，摩擦产生的热量传导至热膨胀橡胶层902时，热膨胀橡胶层902受热膨胀进一步挤压橡胶摩擦层901贴紧管柱，提高减速效果，当管柱上的接箍落至固定环4时被一对限位半环7限位，无法继续下坠，同时因为之前减速垫9的减速作用，使得接箍被限位时的冲击力较小，易于被停止的同时管柱及设备不易损坏，与现有的起下管设备相比，本实用新型可以实现在起下管过程中出现管柱失控下坠时，提供减速作用和防坠防护，有效保护管柱和油井。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式；但本实用新型的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备，包括上端板(1)、下端板(2)、立柱、油缸组件、上管柱夹持装置和下管柱夹持装置，其特征在于：所述上端板(1)和下端板(2)相互远离一端均固定连接有激光速度传感器(3)，所述上端板(1)和下端板(2)相互靠近一端均固定连接有固定环(4)，所述固定环(4)内环壁上开凿有环形收纳槽(6)，所述环形收纳槽(6)内设有一对相互对称的限位半环(7)，且限位半环(7)与管柱相匹配，所述固定环(4)左右两侧均设有电动推杆(8)，且电动推杆(8)与激光速度传感器(3)之间电性连接，所述电动推杆(8)与上端板(1)和下端板(2)之间均固定连接有安装板(5)，所述固定环(4)左右两端均开凿有限位通孔，且电动推杆(8)的输出端贯穿限位通孔并与限位半环(7)固定连接，所述限位半环(7)内环壁上固定连接有减速垫(9)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备，其特征在于：所述减速垫(9)包括橡胶摩擦层(901)和热膨胀橡胶层(902)，且热膨胀橡胶层(902)与限位半环(7)之间固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备，其特征在于：所述橡胶摩擦层(901)与热膨胀橡胶层(902)之间固定连接有导热网(11)，所述橡胶摩擦层(901)内包裹有多个防磨钢珠(10)。

4.根据权利要求1所述的一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备，其特征在于：一对所述限位半环(7)相互靠近一端均固定连接有磁铁块(12)。

5.根据权利要求1所述的一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备，其特征在于：所述限位半环(7)外端开凿有多个滚珠槽，所述滚珠槽内活动连接有光滑滚珠(13)。

6.根据权利要求1所述的一种适用于带压修井作业的辅助起下管设备，其特征在于：所述固定环(4)和限位半环(7)内部均固定连接有加强筋。

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