CN112211586A - 一种水平井电控自行走封隔器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于采油技术领域，具体提供了一种水平井电控自行走封隔器，包括电缆、扶正器、油囊、坐封机构、胶筒、爬行机构和导向头，电缆、扶正器、油囊、坐封机构、胶筒、爬行机构和导向头自左向右依次连接，解决了常规封隔器重复坐封次数受限，坐封、解封力很难精确控制，易引起井下管柱安全故障，以及现有封隔器调整时，需配套修井动力装置，作业过程复杂，费用高，且存在作业安全风险的问题，本发明实现封隔器在水平井筒任意位置的远程电控位置调整与重复坐封解封，省略了工艺管柱整体拖动时必须配套修井作业车等动力装置，在简化作业流程的同时，能够大幅度降低作业及配套费用，并提高井下作业安全性能。
Description
技术领域
本发明属于采油技术领域，具体涉及一种水平井电控自行走封隔器。
背景技术
封隔器是油水井井筒作业最常用的井下工具，主要作用是实现井筒不同井段位置油套管之间环空的分隔，进而实现油水井分层采油、注水以及相关措施作业。针对水平井，由于水平井段的特种构造形态，对封隔器的性能提出了更高的技术要求，例如需要较低坐封、解封力以保证工艺管柱能够安全起下作业。在水平井特种作业时(分段生产测试作业)常需要对不同层段进行多次卡封，但常规封隔器在水平井段的应用存在两个方面的突出问题或不足：一是常规封隔器一般通过上提、下放管柱或液压坐封，重复坐封次数受限，且由于井下状况复杂，坐封、解封力很难精确控制，容易引起井下管柱安全故障；二是封隔器主要是通过连接油管柱方式进行输送，输送到井筒设定位置，封隔器的坐封位置需要调整时，需要配套修井动力装置，对整个管柱进行拖动作业，作业过程复杂，费用高，且存在作业安全风险。
针对常规封隔器在水平井井筒作业方面存在的主要问题不足，有必要发明一种水平井段不受工艺管柱限制的能够多次重复坐封解封、可以根据需要自由调整封隔器位置的自行走封隔器，对于水平井井筒各种措施作业、测试来说意义重大。检索相关文献以及专利文件，目前尚没有见到具备以上功能封隔器装置的相关案例报道。
发明内容
本发明提供的一种水平井电控自行走封隔器，目一的是克服现有技术中常规封隔器通过上提、下放管柱或液压坐封，重复坐封次数受限，且由于井下状况复杂，坐封、解封力很难精确控制，容易引起井下管柱安全故障问题；目的二是克服现有技术中封隔器主要是通过连接油管柱方式进行输送，输送到井筒设定位置，封隔器的坐封位置需要调整时，需要配套修井动力装置，对整个管柱进行拖动作业，作业过程复杂，费用高，且存在作业安全风险问题。
为此，本发明提供了一种水平井电控自行走封隔器，包括电缆、扶正器、油囊、坐封机构、胶筒、爬行机构和导向头，电缆、扶正器、油囊、坐封机构、胶筒、爬行机构和导向头自左向右依次连接。
所述电缆为铠皮电缆。
还包括电缆接头，电缆通过电缆接头连接扶正器。
所述扶正器为滚轮扶正器。
所述滚轮扶正器包括扶正器本体和方向滚动轮，方向滚动轮的数量为多个，多个方向滚动轮周向等间距分布连接在扶正器本体的外面，方向滚动轮沿井筒轴向方向滚动。
还包括防护外管，防护外管套接在油囊和坐封机构的外面。
所述坐封机构包括坐封电机、坐封泵、单向阀、泄压阀以及监测封隔器内外压力传感器，坐封电机分别连接坐封泵的入口、泄压阀的入口和监测封隔器内外压力传感器，坐封泵出口通过单向阀连接胶筒，泄压阀出口连接胶筒，坐封泵连接油囊。
所述爬行机构包括爬行本体、爬行电机、爬行控制装置、爬行臂，爬行臂的数量为多个，爬行本体的外部连接多个爬行臂，爬行本体的内部连接爬行电机和爬行控制装置，爬行控制装置通过爬行电机连接爬行臂。
所述导向头为圆锥形导向机构。
本发明的有益效果：本发明提供的这种水平井电控自行走封隔器，通过电缆实现电控自行走封隔器的供电和信号传输；爬行控制装置通过爬行电机控制爬行臂沿水平井井筒爬行行走，实现电控自行走封隔器在水平井井筒位置的自行走；通过导向头确定爬行机构的爬行位置，实现电控自行走封隔器在水平井的精确定位；通过坐封机构实现电控自行走封隔器在任意位置的重复坐封和解封；相对水平井井筒作业、测试用常规封隔器，电控自行走封隔器能够实现水平井段井筒任意位置重复封隔和解封；在封隔器输送方式上，突破了常规油管输送的技术界限，在进行井筒内封隔器位置调整时，省略了工艺管柱整体拖动时必须配套修井作业车等动力装置，在简化作业流程的同时，能够大幅度降低作业及配套费用，并提高井下作业安全性能。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是水平井电控自行走封隔器的结构示意图。
附图标记说明：1、电缆；2、电缆接头；3、扶正器；4、油囊；5、防护外管；6、坐封机构；7、方向滚动轮；8、爬行机构；9、导向头；10、套管；3-1、扶正器本体；3-2、方向滚动轮；8-1、爬行本体；8-2、爬行臂。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，一种水平井电控自行走封隔器，包括电缆1、扶正器3、油囊4、坐封机构6、胶筒7、爬行机构8和导向头9，电缆1、扶正器3、油囊4、坐封机构6、胶筒7、爬行机构8和导向头9自左向右依次连接。
通过电缆1实现电控自行走封隔器的供电和信号传输；通过爬行机构8实现电控自行走封隔器在水平井井筒位置的自行走；通过导向头9确定爬行机构的爬行位置，实现电控自行走封隔器在水平井的精确定位；通过坐封机构6实现电控自行走封隔器在任意位置的重复坐封和解封；相对水平井井筒作业、测试用常规封隔器，电控自行走封隔器能够实现水平井段井筒任意位置重复封隔和解封；在封隔器输送方式上，突破了常规油管输送的技术界限，在进行井筒内封隔器位置调整时，省略了工艺管柱整体拖动时必须配套修井作业车等动力装置，在简化作业流程的同时，能够大幅度降低作业及配套费用，并提高井下作业安全性能。
实施例2：
在实施例1的基础上，进一步的，所述电缆1为铠皮电缆。电缆1连接井口电源，主要负责给电控自行走封隔器供电，同时也是电控自行走封隔器的控制信号传输通道，通过地面远程电控，对电控自行走封隔器进行行走、封隔、解封等动作进行操控；铠皮电缆可很好的适应水平井的环境，防止外界卡、压、碰撞等，防水性比较好，很好的保证电控自行走封隔器的供电和信号传输性能的稳定性，适应性强，延长使用寿命。
进一步的，还包括电缆接头2，电缆1通过电缆接头2连接扶正器3。铠皮电缆通过电缆接头与水平井电控自行走封隔器连接，并由铠皮电缆将封隔器输送到井下；电缆接头2是用来锁紧和固定电缆1，起到防水防尘防震动的作用，保证电缆供电和信号传输的稳定性，延长电缆使用寿命。
实施例3：
在实施例2的基础上，所述扶正器3为滚轮扶正器。扶正器3主要是保证电控自行走封隔器在水平井套管内轴向居中，同时采用滚轮设计，实现电控自行走封隔器在套管内往复行走过程中减少摩擦阻力。
进一步的滚轮扶正器的滚轮轴承处设置有弹性机构，弹性机构为现有结构，弹性机构可采用弹簧等现有结构，根据实际需要进行选择安装，在此不对其结构做详细介绍，弹性机构遇到套管内壁杂物或结垢等情况时，能够一定程度越障，提高电控自行走封隔器自行走适应能力。
所述滚轮扶正器包括扶正器本体3-1和方向滚动轮3-2，方向滚动轮3-2的数量为多个，多个方向滚动轮3-2周向等间距分布连接在扶正器本体3-1的外面，方向滚动轮3-2沿井筒轴向方向滚动。实现封隔器在套管内往复行走过程中减少摩擦阻力；提高封隔器自行走适应能力。
进一步的，所述方向滚动轮3-2的数量为4个，4个方向滚动轮3-2周向等间距分布连接在扶正器本体3-1的外面，该结构在实现封隔器在套管内往复行走的能力时，提高行走的稳定性且最大化减轻自动。
实施例4：
在实施例3的基础上，还包括防护外管5，防护外管5套接在油囊4和坐封机构6的外面。防护外管5在封隔器下井过程中保护内部油囊4和坐封机构6免遭外部机械损伤。
进一步的，所述防护外管5的形状为圆筒状，圆筒状结构简单、实用美观，且便于封隔器在套管内行走。
进一步的，所述坐封机构6包括坐封电机、坐封泵、单向阀、泄压阀以及监测封隔器内外压力传感器，坐封电机分别连接坐封泵的入口、泄压阀的入口和监测封隔器内外压力传感器，坐封泵出口通过单向阀连接胶筒7，泄压阀出口连接胶筒7，坐封泵连接油囊4。油囊4为坐封油储藏空腔，在封隔器坐封时，为坐封泵提供坐封油；当封隔器坐封电机接受到地面坐封信号指令后，坐封电机运行，驱动坐封泵工作，坐封泵通过单向阀给胶筒内注入坐封油后实现打压坐封，监测封隔器内外压力的传感器测量压力，当压力差达到设定值时，坐封电机停止工作，封隔器坐封完毕；解封时坐封电机通负电，泄压阀打开，封隔器胶筒内压力降低、解封；胶筒7为封隔器坐封后实现井筒分隔单元；胶筒内压力升高时，胶筒向外膨胀，封隔套管与封隔器之间的环空；胶筒内压力降低时，胶筒向内收缩，套管与封隔器之间的环空连通；重复以上动作，即可实现封隔器在水平井筒任意位置的重复坐封解封，为水平井井筒内特种作业、测试提供有效的封隔方式与工具。
进一步的，所述爬行机构8包括爬行本体8-1、爬行电机、爬行控制装置、爬行臂8-2，爬行臂8-2的数量为多个，爬行本体8-1的外部连接多个爬行臂8-2，爬行本体8-1的内部连接爬行电机和爬行控制装置，爬行控制装置通过爬行电机连接爬行臂8-2。爬行控制装置接收到行走指令信号后，爬行控制装置通过内部爬行电机运行，带动爬行臂运动，进而驱动整个封隔器在井筒内行走；突破了常规油管输送的技术界限，在进行井筒内封隔器位置调整时，省略了工艺管柱整体拖动时必须配套修井作业车等动力装置，在简化作业流程的同时，能够大幅度降低作业及配套费用，并提高井下作业安全性能。爬行控制装置为PLC控制器,属于现有技，这里不做详细描述。
进一步的，所述爬行臂的数量为2个，2个爬行臂呈180°方向展布，爬行臂上设置有爬行齿轮；便于爬行机构的爬行，减少爬行时的摩擦力，爬行时省时省力。
进一步的，所述导向头9为圆锥形导向机构。圆锥形设计能有效降低封隔器向前行走时的阻力。
进一步的，所述导向头9的内部设置有磁定位仪；磁定位仪实时定位整个封隔器在井筒内的位置，实现封隔器在井筒内任意位置的移动和布放。
本发明的工作原理为：
铠皮电缆通过电缆接头与水平井电控自行走封隔器连接，并由铠皮电缆将封隔器输送到井下；铠皮电缆给封隔器供电，并从地面通过铠皮电缆给水平井电控自行走封隔器发送指令信号，首先根据方案设计确定水平井电控自行走封隔器在井筒中的位置，给爬行机构坐封电机供电后，爬行控制装置通过内部爬行电机运行，带动爬行臂运动，进而驱动整个封隔器在井筒内行走，根据导向头位置定位结果，在水平井电控自行走封隔器到达设定位置后，爬行机构驱动爬行电机停止运行，当封隔器坐封电机接受到地面坐封信号指令后，坐封电机运行，驱动坐封泵工作，坐封泵通过单向阀给胶筒内注入坐封油后实现打压坐封，监测封隔器内外压力的传感器测量压力，当压力差达到设定值时，坐封电机停止工作，封隔器坐封完毕；解封时坐封电机通负电，泄压阀打开，封隔器胶筒内压力降低、解封；重复以上动作，即可实现封隔器在水平井筒任意位置的远程电控位置调整与重复坐封解封。
本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“左”、“内部”、“右”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，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水平井电控自行走封隔器，其特征在于：包括电缆(1)、扶正器(3)、油囊(4)、坐封机构(6)、胶筒(7)、爬行机构(8)和导向头(9)，电缆(1)、扶正器(3)、油囊(4)、坐封机构(6)、胶筒(7)、爬行机构(8)和导向头(9)自左向右依次连接。
2.如权利要求1所述的水平井电控自行走封隔器，其特征在于：所述电缆(1)为铠皮电缆。
3.如权利要求1所述的水平井电控自行走封隔器，其特征在于：还包括电缆接头(2)，电缆(1)通过电缆接头(2)连接扶正器(3)。
4.如权利要求1所述的水平井电控自行走封隔器，其特征在于：所述扶正器(3)为滚轮扶正器。
5.如权利要求4所述的水平井电控自行走封隔器，其特征在于：所述滚轮扶正器包括扶正器本体(3-1)和方向滚动轮(3-2)，方向滚动轮(3-2)的数量为多个，多个方向滚动轮(3-2)周向等间距分布连接在扶正器本体(3-1)的外面，方向滚动轮(3-2)沿井筒轴向方向滚动。
6.如权利要求1所述的水平井电控自行走封隔器，其特征在于：还包括防护外管(5)，防护外管(5)套接在油囊(4)和坐封机构(6)的外面。
7.如权利要求1所述的水平井电控自行走封隔器，其特征在于：所述坐封机构(6)包括坐封电机、坐封泵、单向阀、泄压阀以及监测封隔器内外压力传感器，坐封电机分别连接坐封泵的入口、泄压阀的入口和监测封隔器内外压力传感器，坐封泵出口通过单向阀连接胶筒(7)，泄压阀出口连接胶筒(7)，坐封泵连接油囊(4)。
8.如权利要求1所述的水平井电控自行走封隔器，其特征在于：所述爬行机构(8)包括爬行本体(8-1)、爬行电机、爬行控制装置、爬行臂(8-2)，爬行臂(8-2)的数量为多个，爬行本体(8-1)的外部连接多个爬行臂(8-2)，爬行本体(8-1)的内部连接爬行电机和爬行控制装置，爬行控制装置通过爬行电机连接爬行臂(8-2)。
9.如权利要求1所述的水平井电控自行走封隔器，其特征在于：所述导向头(9)为圆锥形导向机构。
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