CN214997551U - 一种液控式管柱打捞增力器 - Google Patents

Abstract

一种液控式管柱打捞增力器，由液压缸结构组件、上接头组件和下接头组件所组成，具体包括中部活塞杆、缸体连接套、中间接头、上接头、上连接套、上部活塞杆、缸体连接套、下接头、泄压接头和下部活塞杆，其中：上接头、上部活塞杆、N条中部活塞杆和下部活塞杆连接组成集成活塞杆，上连接套、N+1个相间设置的中间接头和缸体连接套、泄压接头和下接头连接组成集成液缸套，集成活塞杆和集成液缸套配合构成多级液刚结构，在液流压力驱动下，能够使集成液缸套相对集成活塞杆在限定范围内运动，锚定集成活塞杆可将液流压力转换为拉拔提升力，对井下管柱实现连续周期性拉拔与抬升动态交替变换的増力打捞，提高打捞效率和打捞效果。

Description

一种液控式管柱打捞增力器

技术领域

本实用新型涉及一种打捞增力器，特别涉及一种液控式管柱打捞增力器。

背景技术

在海上油田开采中，生产中后期必需要对部分低产油井实施转注措施,即将这些油井由原油生产井转为水或者聚合物注入井，以优化调整井网布局，提高采油生产效率，然而，一些转注油井在经过一段时期注水或注聚调剖后，井下分注管柱内会产生并集聚大量的结垢体、腐蚀体及其聚合产物，导致井内管柱堵塞，生产中就需要及时更换井内管柱。目前，受海上采油特殊生产环境的制约和海上采油平台特定结构功能的局限，采油平台配置的修井装置额定载荷和极限负荷普遍都相对较低，而且，海上油田的油气井都为丛式分布井，包括定向井、大位移井和水平井等，在井口大力提拉打捞时，打捞管柱与套管内壁发生多点接触具有很大的摩阻作用，这些摩擦阻力反作用于打捞管柱，使现有配套的修井装置有时常规操作无法直接完成打捞上提，倒扣作业效果较差，打捞或者解卡成功率均较低，同时，修井装置的提升能力和采油平台抗震能力也进一步限制了打捞震击器大力上击作业方法的应用，海上油田井内管柱的更换打捞存在效率低、效果差的问题，已经成为海上油田生产的一个明显的制约技术环节，因此，有必要研究开发海上油田管柱更换打捞的辅助增力系统及其配套装置，并可推广应用于陆地油田的修井作业中，助力打捞接卡，提高打捞效率和打捞效果，满足油田生产需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种液控式管柱打捞增力器，实现对井下管柱连续周期性动态増力打捞，提高打捞作业效率。

一种液控式管柱打捞增力器，由液压缸结构组件、上接头组件和下接头组件所组成。

所述液压缸结构组件，包括：中部活塞杆、缸体连接套和中间接头，所述中部活塞杆为圆形杆体，中轴线上具有贯通两端的液流孔，下端设置有与所述缸体连接套相互配合的活塞头，上下两端分别具有对应结构的连接公接头和连接母接头，使所述中部活塞杆能够首尾对应相互连接，所述缸体连接套和所述中间接头均为圆筒状结构，两端均分别具有相互对应的连接结构，所述中间接头密封套置在所述中部活塞杆的杆体上，下端固定连接有所述缸体连接套，所述缸体连接套与所述中部活塞杆下端活塞头形成密封配合，使所述中部活塞杆与所述缸体连接套之间在所述活塞头之上、所述中间接头之下的环空空间内形成密封液压腔，并且保持所述中部活塞杆可相对所述缸体连接套和所述中间接头运动，同时，在所述中部活塞杆的所述连接公接头和所述连接母接头上还分别对应开设贯通侧壁的上导流孔和下导流孔，并使所述中部活塞杆相互固定连接时，同一连接端上的所述上导流孔和所述下导流孔能够相互对接连通，将所述密封液压腔与所述中部活塞杆上的液流孔相互导通。

所述上接头组件，包括：上接头、上连接套、上部活塞杆、缸体连接套和中间接头，所述上接头上端具有连接结构，用以与配套应用的锚定装置相连接，杆体下部固定安装有震击垫，下端与所述上部活塞杆固定连接，所述上接头和所述上部活塞杆中轴线上分别具有贯通两端的液流孔，所述上部活塞杆的下端设置有与所述缸体连接套相互配合的活塞头，同时具有与所述中部活塞杆上端连接公接头结构对应的连接母接头，使所述上部活塞杆能够与所述中部活塞杆相连接，所述上连接套为圆筒状结构，由所述震击垫限位配合套置在所述上接头上，下端具有与所述中间接头相互对应的连接结构，所述中间接头上端固定连接在所述上连接套的下端并密封套置在所述上部活塞杆的杆体上，下端则固定连接有所述缸体连接套，所述缸体连接套与所述上部活塞杆下端活塞头形成密封配合，使所述上部活塞杆与所述缸体连接套之间在所述活塞头之上及所述中间接头之下的环空空间内形成密封液压腔，并且保持所述上部活塞杆可相对所述上连接套、所述缸体连接套和所述中间接头运动，同时，在所述上部活塞杆的所述连接母接头上开设有贯通侧壁的下导流孔，并使所述上部活塞杆与所述中部活塞杆相互固定连接时，连接端上的所述上导流孔和所述下导流孔能够相互对接连通，将所述密封液压腔与所述上部活塞杆上的液流孔相互导通。

所述下接头组件，包括：下接头、泄压接头和下部活塞杆，所述下接头下端具有连接结构，用以与配套应用的换向阀相连接，上端与所述泄压接头固定连接，所述下接头和所述下部活塞杆中轴线上分别具有贯通两端的液流孔，所述下部活塞杆的上端具有与所述中部活塞杆下端连接母接头结构对应的连接公接头，使所述下部活塞杆能够与所述中部活塞杆相连接，在所述连接公接头上开设有贯通侧壁的上导流孔，使所述下部活塞杆与所述中部活塞杆相互固定连接时，连接端上的所述上导流孔和所述下导流孔能够相互对接连通，将所述密封液压腔与所述下部活塞杆上的液流孔相互导通，杆体中部开设有贯通侧壁的内泄压孔，所述泄压接头为圆筒状结构，上端具有与所述缸体连接套两端相互对应的连接结构，筒体下部开设有贯通侧壁的外泄压孔，配合套置在所述下部活塞杆上，在所述泄压接头的两端与所述下部活塞杆的配合面之间设置有密封结构，保持所述下部活塞杆可相对所述下接头和所述泄压接头运动，并保持在运动行程范围内所述内泄压孔始终处于所述泄压接头的密封区域范围内，当所述内泄压孔与所述外泄压孔连接导通时，所述下部活塞杆上的液流孔与油井开放连通，可直接卸除所述液流孔中的液流压力。

所述上接头组件、N个所述液压缸结构组件和所述下接头组件自上而下依次连接，其中：在所述上接头组件和所述液压缸结构组件之间，所述上部活塞杆与所述中部活塞杆密封固定连接，所述缸体连接套与所述中间接头固定连接；在所述液压缸结构组件之间，所述中部活塞杆首尾对应相互密封固定连接，所述缸体连接套与所述中间接头固定连接；在所述液压缸结构组件与所述下接头组件之间，所述中部活塞杆与所述下部活塞杆密封固定连接，所述缸体连接套与所述泄压接头固定连接；使所述上接头、上部活塞杆、N条所述中部活塞杆和所述下部活塞杆连接组成集成活塞杆，所述上连接套、N+1个相间设置的所述中间接头和所述缸体连接套、所述泄压接头和所述下接头连接组成集成液缸套，所述集成活塞杆具有贯通两端的液流通道，与所述集成液缸套组成N+1个所述密封液压腔，并可相对所述集成液缸套运动，当配套连接的所述换向阀控制所述液流通道关闭并利用配套连接的所述锚定装置锚定管柱后，继续向所述液流通道中施加液流压力，所述液流压力将传到进入N+1个所述密封液压腔中，推动所述集成液缸套相对已经锚定的所述集成活塞杆向上运动，为所述集成液缸套的打捞提供附加拉拔作用力，起到增力助力的作用。

进一步，在所述下接头组件中，优选在所述泄压接头的下部端头内与所述外泄压孔开设的对应位置镶置有泄压套，所述泄压套具有与所述下部活塞杆对应配合的内侧面，套体上开设有与所述外泄压孔对接连通的连通孔，在所述泄压套的内外圆柱面上分别开设覆盖所述连通孔并具有一定高度的环形凹槽，使所述泄压套与所述下部活塞杆和所述泄压接头之间分别形成内环空空间和外环空空间，当所述内泄压孔和所述外泄压孔分别连通所述内环空空间和所述外环空空间时，即可使所述内泄压孔与所述外泄压孔导通，提高泄压工艺环节的可靠性和稳定性。

进一步，优选在所述中间接头和所述泄压接头上分别开设压力平衡孔，所述压力平衡孔分别将所述上部活塞杆或者所述中部活塞杆与所述缸体连接套组成的所述密封液压腔之外的环空空间与所述中间接头或者所述泄压接头外部相连通，消除所述中间接头和所述泄压接头内外之间的液流压差，减小所述集成活塞杆与所述集成液缸套之间相对运动的摩擦阻力，提高井液压力的转化效率。

再进一步，优选在所述压力平衡孔中设置安装有过滤网，阻止外部井液中的颗粒物进入所述上部活塞杆或者所述中部活塞杆与所述缸体连接套组成的所述密封液压腔之外的所述环空空间之中，妨碍所述集成液压缸与所述集成活塞杆之间的相对运动，导致增力助力效率降低。

本实用新型的有益效果是：提供一种液控式管柱打捞增力器，通过集成活塞杆和所述集成液缸套配合构成多级液刚结构，在液流压力驱动下，能够使集成液缸套相对集成活塞杆在限定范围内运动，锚定集成活塞杆，可将液流压力转换为对集成液缸套的拉拔提升力，对井下管柱进行增力打捞解卡，具有达到限定行程自动泄压功能，整体集成度高，配套性好，与专用液控式钻杆动态锚定器配套，能够实现连续周期性拉拔与抬升动态交替变换的増力打捞，直至解卡井下管柱，显著提高打捞作业的机械化水平，进而提高打捞效率和打捞效果，满足海上油田开采的生产需求。

附图说明

图1为液压缸结构组件结构组成图。

图2为图1中Ⅱ处局部放大图。

图3为图1中Ⅲ处局部放大图。

图4为上接头组件结构组成图。

图5为图4中Ⅰ处局部放大图。

图6为下接头组件结构组成图。

图7为图6中Ⅳ处局部放大图。

图8为图6中Ⅴ处局部放大图。

图9为液压缸结构组件与上接头组件连接结构图。

图10为液压缸结构组件之间连接结构图。

图11为液压缸结构组件与下接头组件连接结构图。

图12为图11中Ⅵ处的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图及其具体实施例，对本实用新型请求保护的技术方案做进一步描述。

一种液控式管柱打捞增力器，由液压缸结构组件、上接头组件和下接头组件所组成。

所述液压缸结构组件，如图1所示，由中部活塞杆10、缸体连接套11和中间接头12所组成，所述中部活塞杆10为圆形杆体，具有中心液流孔，下端设置有活塞头1，如图2所示，上下两端分别开设有外螺纹和内螺纹，所述缸体连接套11和所述中间接头12均为圆筒状结构，两端均分别具有相互对应的外螺纹和内螺纹，所述中间接头12上开设有连通上端面与外圆周面的压力平衡孔2，如图5所示，并在所述压力平衡孔2中设置安装有过滤网3，所述中间接头12密封套置在所述中部活塞杆10的杆体上，下端螺纹连接有所述缸体连接套11，所述缸体连接套11与所述中部活塞杆10下端所述活塞头1形成密封配合，使所述中部活塞杆10与所述缸体连接套11之间在所述活塞头1之上、所述中间接头12之下的环空空间内形成密封液压腔13，如图2所示，在所述中部活塞杆10的外螺纹端和内螺纹端分别对应开设有上导流孔14和下导流孔15，如图2和图3所示。

所述上接头组件，如图4所示，由上接头22、上连接套21、上部活塞杆20、缸体连接套11和中间接头12所组成，所述上接头22上端具有内螺纹，下端与所述上部活塞杆20螺纹连接，所述上接头22和所述上部活塞杆20分别具有中心液流孔，所述上部活塞杆20的杆体上固定安装有震击垫4，下端设置有活塞头1，同时具有与所述中部活塞杆10上端外螺纹对应的内螺纹，所述上连接套21为圆筒状结构，由所述震击垫4限位配合套置在所述上部活塞杆20上，相对所述上部活塞杆20具有限定位移高度L,下端具有与所述中间接头12对应配合的内螺纹，所述中间接头12上端螺纹连接在所述上连接套21的下端并密封套置在所述上部活塞杆20的杆体上，下端则与所述缸体连接套11螺纹连接，所述缸体连接套11与所述上部活塞杆20下端所述活塞头1形成密封配合，使所述上部活塞杆20与所述缸体连接套11之间在所述活塞头1之上及所述中间接头12之下的环空空间内形成密封液压腔13，在所述上部活塞杆20的内螺纹端开设有贯通侧壁的下导流孔15，如图5所示。

所述下接头组件，如图6所示，由下接头32、泄压接头31和下部活塞杆30所组成，所述下接头32下端具有外螺纹，上端与所述泄压接头31螺纹连接，所述下接头32和所述下部活塞杆30分别具有中心液流孔，所述下部活塞杆30的上端具有与所述中部活塞杆10下端内螺纹对应的外螺纹并开设有贯通侧壁的上导流孔14，所述上导流孔14与所述中部活塞杆上10开设的下导流孔15形成对应配合，杆体上开设有贯通侧壁的内泄压孔5，如图7所示，所述泄压接头31为圆筒状结构，上端具有与所述缸体连接套11对应配合的外螺纹，并开设有连通上端面与外圆周面的压力平衡孔2，在所述压力平衡孔2中设置安装有过滤网3，筒体下部开设有贯通侧壁的外泄压孔6，如图8所示，下部端头内镶置有由上泄压套7和下泄压套8组合而成的泄压套，在所述下泄压套8上开设有与所述外泄压孔6对接连通的连通孔9，在所述下泄压套8的内外圆柱面上分别开设覆盖所述连通孔9的环形凹槽，使所述下泄压套8与所述下部活塞杆30和所述泄压接头31之间分别形成内环空空间33和外环空空间34，所述泄压接头31配合套置在所述下部活塞杆30上，在所述上泄压套7和所述下泄压套8的连接面上、以及由二者组成所述泄压套两端与下部活塞杆30和所述泄压接头31的接触面上分别设置有橡胶密封结构。

所述上接头组件、5个所述液压缸结构组件和所述下接头组件自上而下依次连接，其中：在所述上接头组件和所述液压缸结构组件之间，如图9所示，所述上部活塞杆20与所述中部活塞杆10螺纹密封连接，所述缸体连接套11与所述中间接头12螺纹连接；在所述液压缸结构组件之间，如图10所示，所述中部活塞杆10首尾对应相互螺纹连接，所述缸体连接套11与所述中间接头12螺纹连接；在所述液压缸结构组件与所述下接头组件之间，如图11所示，所述中部活塞杆10与所述下部活塞杆30螺纹密封连接，所述缸体连接套11与所述泄压接头31螺纹连接；使所述上接头22、上部活塞杆20、5条所述中部活塞杆10和所述下部活塞杆30连接组成集成活塞杆，所述上连接套21、6个相间设置的所述中间接头12和所述缸体连接套11、所述泄压接头31和所述下接头32连接组成集成液缸套，所述集成活塞杆具有贯通两端的液流通道，与所述集成液压缸组成6个所述密封液压腔13。

应用所述一种液控式管柱打捞增力器进行井下管柱打捞作业，将锚定器、本实施例所述打捞增力器、换向阀和打捞工具依次连接于钻具钻杆上，保持所述打捞增力器中密封液压腔13在充分收缩状态下投送下井，操纵控制所述钻具钻杆可进行常规的打捞操作以及其他相关的井下作业操作，在此过程中保持所述换向阀开通，使所述钻具钻杆内液流通道畅通，保证井下泥浆液流的正常循环，当打捞遇到阻卡并且解卡困难时，首先关闭所述换向阀，阻断井下泥浆液流的循环通道，同时，利用所述锚定器将所述钻具钻杆锚定在油井套管上，之后，继续向所述钻具钻杆中施加液流泵压，液流压力将驱动所述液压增力器启动工作；随着所述打捞增力器中心液流通道内泥浆液流压力的增高，所述液流压力将分别通过上部活塞杆20、中部活塞杆10上开设的下导流孔15与所述中部活塞杆10、下部活塞杆30上开设的上导流孔14配合连通通道传导进入各个所述密封液压腔13中，使所述密封液压腔13充分膨胀，各个所述密封液压腔13内部压力共同作用，将推动由上连接套21、中间接头12、缸体连接套11、泄压接头31和下接头32所组成的集成液压缸相对由上接头22、上部活塞杆20、中部活塞杆10和下部活塞杆30所组成的集成活塞杆向上运动，在所述上接头22与已锚定的所述钻具钻杆相连接前提下，井口施加的所述液流泵压被转化为对连接于所述下接头32下端的所述打捞工具及其打捞井下管柱的拉拔提升力，对所述井下管柱实施增力打捞；在所述上连接套21相对所述上部活塞杆20的限定位移高度L范围内，当所述集成液压缸向上运动使所述下部活塞杆30上开设的内泄压孔5与所述下部活塞杆30和下泄压套8之间的内环空空间33连通时，所述内泄压孔5则利用所述下泄压套8上开设的连通孔9与所述泄压接头31开设的外泄压孔6导通，所述中心液流通道中的泥浆液流排出泄压，所述中心液流通道及所述密封液压腔13中的压力下降，所述打捞增力器完成一个行程周期的増力拉拔；然后，解除所述锚定器对所述钻具钻杆的锚定，提升所述钻具钻杆，使所述打捞增力器回复到所述密封液压腔13充分收缩的初始状态，此时，如果没有成功解卡，则需再次锚定所述钻具钻杆，保持井口的液流泵压，进行下一个行程周期的増力拉拔，上述过程可依次多周期重复进行，直至成功解卡，完成解卡后即可打开所述换向阀，导通井下泥浆液流的循环通道，恢复进行常规的打捞操作以及其他相关的井下作业操作，最终将所述井下管柱打捞出井，完成打捞作业。

Claims (4)

1.一种液控式管柱打捞增力器，其特征在于：由液压缸结构组件、上接头组件和下接头组件所组成；

所述液压缸结构组件，包括：中部活塞杆（10）、缸体连接套（11）和中间接头（12），所述中部活塞杆（10）为圆形杆体，中轴线上具有贯通两端的液流孔，下端设置有与所述缸体连接套（11）相互配合的活塞头（1），上下两端分别具有对应结构的连接公接头和连接母接头，所述缸体连接套（11）和所述中间接头（12）均为圆筒状结构，两端均分别具有相互对应的连接结构，所述中间接头（12）密封套置在所述中部活塞杆（10）的杆体上，下端固定连接有所述缸体连接套（11），所述缸体连接套（11）与所述中部活塞杆（10）下端活塞头（1）形成密封配合，保持所述中部活塞杆（10）可相对所述缸体连接套（11）和所述中间接头（12）运动，同时，在所述中部活塞杆（10）的所述连接公接头和所述连接母接头上还分别对应开设贯通侧壁的上导流孔（14）和下导流孔（15）；

所述上接头组件，包括：上接头（22）、上连接套（21）、上部活塞杆（20）、缸体连接套（11）和中间接头（12），所述上接头（22）上端具有连接结构，杆体下部固定安装有震击垫（4），下端与所述上部活塞杆（20）固定连接，所述上接头（22）和所述上部活塞杆（20）中轴线上分别具有贯通两端的液流孔，所述上部活塞杆（20）的下端设置有与所述缸体连接套（11）相互配合的活塞头（1），同时具有与所述中部活塞杆（10）上端连接公接头结构对应的连接母接头，所述上连接套（21）为圆筒状结构，由所述震击垫（4）限位配合套置在所述上接头（22）上，下端具有与所述中间接头（12）相互对应的连接结构，所述中间接头（12）上端固定连接在所述上连接套（21）的下端并密封套置在所述上部活塞杆（20）的杆体上，下端则固定连接有所述缸体连接套（11），所述缸体连接套（11）与所述上部活塞杆（20）下端活塞头（1）形成密封配合，保持所述上部活塞杆（20）可相对所述上连接套（21）、所述缸体连接套（11）和所述中间接头（12）运动，同时，在所述上部活塞杆（20）的所述连接母接头上开设有贯通侧壁的下导流孔（15）；

所述下接头组件，包括：下接头（32）、泄压接头（31）和下部活塞杆（30），所述下接头（32）下端具有连接结构，上端与所述泄压接头（31）固定连接，所述下接头（32）和所述下部活塞杆（30）中轴线上分别具有贯通两端的液流孔，所述下部活塞杆（30）的上端具有与所述中部活塞杆（10）下端连接母接头结构对应的连接公接头，在所述连接公接头上开设有贯通侧壁的上导流孔（14），杆体中部开设有贯通侧壁的内泄压孔（5），所述泄压接头（31）为圆筒状结构，上端具有与所述缸体连接套（11）两端相互对应的连接结构，筒体下部开设有贯通侧壁的外泄压孔（6），配合套置在所述下部活塞杆（30）上，在所述泄压接头（31）的两端与所述下部活塞杆（30）的配合面之间设置有密封结构，保持所述下部活塞杆（30）可相对所述下接头（32）和所述泄压接头（31）运动，并保持在运动行程范围内所述内泄压孔（5）始终处于所述泄压接头（31）的密封区域范围内；

所述上接头组件、N个所述液压缸结构组件和所述下接头组件自上而下依次连接，其中：在所述上接头组件和所述液压缸结构组件之间，所述上部活塞杆（20）与所述中部活塞杆（10）密封固定连接，所述缸体连接套（11）与所述中间接头（12）固定连接；在所述液压缸结构组件之间，所述中部活塞杆（10）首尾对应相互密封固定连接，所述缸体连接套（11）与所述中间接头（12）固定连接；在所述液压缸结构组件与所述下接头组件之间，所述中部活塞杆（10）与所述下部活塞杆（30）密封固定连接，所述缸体连接套（11）与所述泄压接头（31）固定连接；使所述上接头（22）、上部活塞杆（20）、N条所述中部活塞杆（10）和所述下部活塞杆（30）连接组成集成活塞杆，所述上连接套（21）、N+1个相间设置的所述中间接头（12）和所述缸体连接套（11）、所述泄压接头（31）和所述下接头（32）连接组成集成液缸套，所述集成活塞杆具有贯通两端的液流通道，与所述集成液缸套组成N+1个密封液压腔（13），并可相对所述集成液缸套运动。

2.如权利要求1所述一种液控式管柱打捞增力器，其特征在于：在所述下接头组件中，所述泄压接头（31）的下部端头内与所述外泄压孔（6）开设的对应位置处镶置有泄压套，所述泄压套具有与所述下部活塞杆（30）对应配合的内侧面，套体上开设有与所述外泄压孔（6）对接连通的连通孔（9），在所述泄压套的内外圆柱面上分别开设覆盖所述连通孔（9）的环形凹槽。

3.如权利要求1所述一种液控式管柱打捞增力器，其特征在于：在所述中间接头（12）和所述泄压接头（31）上分别开设压力平衡孔（2），所述压力平衡孔（2）分别将所述上部活塞杆（20）或者所述中部活塞杆（10）与所述缸体连接套（11）组成的所述密封液压腔（13）之外的环空空间与所述中间接头（12）或者所述泄压接头（31）外部相连通。

4.如权利要求3所述一种液控式管柱打捞增力器，其特征在于：在所述压力平衡孔（2）中设置安装有过滤网。

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