專(zhuān)利名稱(chēng)：投撈一體式柱塞工具及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣田采氣技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種用于天然氣井排液采氣作業(yè)的高效氣舉柱塞組合工具，并提出一種利用柱塞進(jìn)行儀器投撈的工作方法。
背景技術(shù)：
國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)天然氣一類(lèi)的清潔能源的需求不斷增加，國(guó)內(nèi)油田對(duì)天然氣資源的開(kāi)發(fā)利用也越來(lái)越重視。隨著對(duì)氣田的開(kāi)采進(jìn)入中后期，許多氣井面臨單井產(chǎn)量低、穩(wěn)產(chǎn)難度大的挑戰(zhàn)。氣井產(chǎn)量下降，流速降低，達(dá)不到氣井的臨界攜液流量，攜液能力差，井底逐步產(chǎn)生積液，井筒壓力升高，最終導(dǎo)致井被壓死，無(wú)法生產(chǎn)。因此，必須采取有效的清除積液的技術(shù)以維持氣井的長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)。目前油氣田常用的人工舉升技術(shù)都可以用作氣井的排液采氣作業(yè)。其中，有桿泵、 電潛泵等技術(shù)必須消耗外部能量，而柱塞氣舉是以井下柱塞作為氣液界面，利用儲(chǔ)層本身能量來(lái)間歇性的推動(dòng)油管內(nèi)柱塞及柱塞上部的井液到達(dá)地面，從而進(jìn)行氣井排液采氣的一種方法。圖1顯示了一種柱塞排液采氣系統(tǒng)，其具有井口防噴管Xl，管線(xiàn)三通X2，電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥X3，電子控制器X4和柱塞X5。柱塞X5是一個(gè)與油管相匹配的可在油管內(nèi)自由游動(dòng)的活塞。工作時(shí)，先關(guān)井提高井底壓力，壓力上升到能滿(mǎn)足舉升要求時(shí)再開(kāi)井，井底的柱塞X5依靠氣井的壓力在油管內(nèi)上升，一直升至井口防噴管XI。管線(xiàn)的開(kāi)關(guān)由電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥X3和電子控制器X4來(lái)控制調(diào)節(jié)，位于主閥門(mén)X8上方的是柱塞到達(dá)傳感器X9，當(dāng)柱塞)(5經(jīng)過(guò)柱塞到達(dá)傳感器X9時(shí)，柱塞到達(dá)傳感器X9向電子控制器X4發(fā)送信號(hào)，電子控制器X4打開(kāi)電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥X3，液體從管線(xiàn)三通X2排出，天然氣從油套環(huán)空產(chǎn)出。隨著天然氣不斷采出，井筒壓力下降，電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥X3重新關(guān)井，柱塞5依靠自身重力下落至井底，開(kāi)始下一個(gè)壓力恢復(fù)過(guò)程。井筒底部有底部減震器X6，防止柱塞)(5下落后損壞。氣井開(kāi)井和關(guān)井形成一個(gè)柱塞氣舉的工作周期，循環(huán)重復(fù)這一周期性動(dòng)作就可以把井底積液和天然氣不斷采出，如圖1 所示。與其它排液采氣工藝相比，柱塞氣舉完全利用儲(chǔ)層的能量，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本大約只有有桿泵的1/5-1/4，非常適合氣田中后期開(kāi)采的需要。目前，柱塞排液采氣系統(tǒng)中，其在對(duì)柱塞氣舉井實(shí)施的測(cè)井方法還是采用傳統(tǒng)的電纜下入工藝，實(shí)施時(shí)必須先讓氣井停產(chǎn)，使用專(zhuān)門(mén)的電纜從井口防噴管Xl將測(cè)量?jī)x器下入井筒中。該技術(shù)已沿用數(shù)十年，其缺點(diǎn)在于，測(cè)井作業(yè)周期長(zhǎng)，效率低，測(cè)井期間氣井必須長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)。由于柱塞氣舉本身就是間歇式生產(chǎn)，只有在柱塞上行及停留在防噴管內(nèi)時(shí)氣井才產(chǎn)氣。因此，必須通過(guò)縮短柱塞運(yùn)行周期、減少類(lèi)似測(cè)井等非生產(chǎn)時(shí)間(Nonproductive Time)的措施才能提高系統(tǒng)效率，提高氣井產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種投撈一體式柱塞工具及其工作方法，其使用柱塞工具作為攜帶井下儀器的載體工具，通過(guò)柱塞工具在井底與井口之間的往返，來(lái)達(dá)到投送和打撈儀器的目的。本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述柱塞工具包括柱塞打撈頭，其位于柱塞工具的頂部；柱塞本體，其上端連接所述柱塞打撈頭；儀器工作筒總成，其可脫離地位于柱塞工具的尾部；投送總成和打撈總成，二者其中之一連接在所述柱塞本體與儀器工作筒總成之間，以配合執(zhí)行所述儀器工作筒總成的投送或打撈任務(wù)。本發(fā)明還提出了一種投撈一體式柱塞工具的工作方法，所述工作方法包括步驟將柱塞打撈頭、柱塞本體、投送總成和儀器工作筒總成連接在一起，形成配有投送總成的柱塞工具；將配有投送總成的柱塞工具下行到井底；通過(guò)所述投送總成將所述儀器工作筒總成脫開(kāi)，連接在一起的柱塞打撈頭、柱塞本體和投送總成一起上行，將儀器工作筒總成留在井底執(zhí)行測(cè)量任務(wù)；當(dāng)儀器工作筒總成完成測(cè)量任務(wù)后，將柱塞工具上的投送總成拆下，并將打撈總成安裝在所述柱塞本體的下端；接著，連接在一起的柱塞打撈頭、柱塞本體和打撈總成一起開(kāi)始下行直到井底，直到打撈總成的下端嵌合在儀器工作筒總成的上部；攜帶有儀器工具筒總成的柱塞工具上行至井口，儀器工作筒總成的打撈回收作業(yè)完成。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述柱塞本體的內(nèi)部設(shè)有供流體通過(guò)的流道孔，柱塞本體的外表面分別設(shè)有上部環(huán)槽組和下部環(huán)槽組，所述上部環(huán)槽組和下部環(huán)槽組均設(shè)有等間距分布的環(huán)槽；所述柱塞本體的上部設(shè)有多個(gè)均勻分布的上斜孔，柱塞本體的下部設(shè)有多個(gè)均勻分布的下斜孔，所述上斜孔的靠近流道孔一端的位置低于其靠近柱塞本體外表面一端的位置，所述下斜孔的靠近流道孔一端的位置高于其靠近柱塞本體外表面一端的位置；所述上斜孔對(duì)應(yīng)所述上部環(huán)槽組的其中一部分的環(huán)槽，所述下斜孔對(duì)應(yīng)所述下部環(huán)槽組的其中一部分的環(huán)槽，所述上、下斜孔均與流道孔連通。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述柱塞本體的中部設(shè)有圓柱體，所述圓柱體位于所述上部環(huán)槽組和下部環(huán)槽組之間，所述圓柱體設(shè)有螺旋流道。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述上、下部環(huán)槽組的各個(gè)環(huán)槽中，靠近所述圓柱體的一面呈平面，遠(yuǎn)離圓柱體的一面為斜面，所述上部環(huán)槽組的環(huán)槽的斜面與所述上斜孔平行，所述下部環(huán)槽組的環(huán)槽的斜面與所述下斜孔平行。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述儀器工作筒總成包括儀器工作筒本體和井下儀器，所述儀器工作筒本體上設(shè)有多道長(zhǎng)條形的進(jìn)液孔，所述井下儀器設(shè)置在儀器工作筒本體內(nèi)部，井下儀器的兩端分別連接著壓帽和減震彈簧，減震彈簧位于壓帽的外側(cè)端，所述儀器工作筒本體的上、下兩端分別設(shè)有工作筒打撈頭和底堵，將井下儀器固定，所述工作筒打撈頭與所述投送總成和打撈總成的下部相配合。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述儀器工作筒本體的外表面均勻設(shè)有加強(qiáng)肋。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述投送總成包括投送總成本體，所述投送總成本體的內(nèi)部的中間位置固定有執(zhí)行器底座，所述執(zhí)行器底座上設(shè)有熱執(zhí)行器和執(zhí)行部件，所述執(zhí)行部件可上下伸縮運(yùn)動(dòng)地連接在熱執(zhí)行器上；所述儀器工作筒總成的上部可脫離地嵌設(shè)在投送總成本體的內(nèi)部下方，所述柱塞本體的下部連接在投送總成的內(nèi)部上方。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述投送總成本體的下部設(shè)有防脫開(kāi)總成，所述工作筒打撈頭的中部設(shè)有內(nèi)凹的半球形環(huán)槽，在所述儀器工作筒總成嵌設(shè)在投送總成本體內(nèi)的狀態(tài)下，所述防脫開(kāi)總成插設(shè)在半球形環(huán)槽內(nèi)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述執(zhí)行部件包括執(zhí)行桿和動(dòng)作筒，所述動(dòng)作筒的一端為開(kāi)口端，另一端為封閉端，動(dòng)作筒的筒壁可活動(dòng)地套設(shè)在所述執(zhí)行器底座的外側(cè)，且封閉端位于執(zhí)行器底座的下方，所述執(zhí)行桿的一端連接所述熱執(zhí)行器，另一端從動(dòng)作筒的開(kāi)口端穿過(guò)而固定在封閉端上。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述執(zhí)行器底座內(nèi)設(shè)有限位環(huán)，所述限位環(huán)的中央設(shè)有供所述執(zhí)行桿上下運(yùn)行的通孔；所述動(dòng)作筒的封閉端上具有固定座，所述執(zhí)行器底座上設(shè)有導(dǎo)向套，所述執(zhí)行桿的另一端固定在固定座上，所述固定座可沿導(dǎo)向套上下運(yùn)動(dòng)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述打撈總成包括打撈總成本體，所述打撈總成本體內(nèi)部的軸向上設(shè)有貫通孔，打撈總成本體的內(nèi)部的中間位置設(shè)有旁通閥組件，打撈總成本體的中部設(shè)有均布的出液孔，所述打撈總成本體的下部設(shè)有防脫開(kāi)組件，所述工作筒打撈頭的中部設(shè)有內(nèi)凹的半球形環(huán)槽，在所述儀器工作筒總成嵌設(shè)在打撈總成本體內(nèi)的狀態(tài)下，所述防脫開(kāi)組件插設(shè)在半球形環(huán)槽內(nèi)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述打撈總成本體的中部固定有環(huán)凸臺(tái)，所述旁通閥組件包括鎖緊總成和閥桿，所述鎖緊總成的一端面連接環(huán)凸臺(tái)，另一端面連接端蓋以定位，所述閥桿可上下運(yùn)動(dòng)地連接在鎖緊總成上，所述出液孔位于所述閥桿處于打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述鎖緊總成包括鎖緊環(huán)，鎖緊環(huán)由兩個(gè)呈半圓的環(huán)體組成，鎖緊環(huán)的外表面設(shè)有兩個(gè)環(huán)形凹槽，在每個(gè)環(huán)形凹槽內(nèi)分別設(shè)有環(huán)形彈簧。本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是(1)無(wú)需電纜測(cè)井作業(yè)氣井停產(chǎn)關(guān)井的時(shí)間被大幅縮短，安全性好；(2)系統(tǒng)工作可靠柱塞內(nèi)有特殊的熱執(zhí)行器，具有較高的使用壽命和可靠性，很適合在高工作負(fù)荷的柱塞氣舉井中應(yīng)用；(3)作業(yè)效率高利用柱塞的往復(fù)上下運(yùn)動(dòng)來(lái)投送與打撈下井儀器，比傳統(tǒng)的電纜測(cè)井作業(yè)效率高；(4)多種測(cè)量用途可根據(jù)測(cè)量需求，裝入不同的測(cè)量和采樣儀器，以執(zhí)行各類(lèi)測(cè)量任務(wù)，包括常規(guī)溫度壓力測(cè)量、井筒流體采樣、壓力恢復(fù)測(cè)試(Pressure Build-Up)等；(5)結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單工作柱塞既是正常生產(chǎn)用的排液采氣工具，又是測(cè)量?jī)x器的可靠運(yùn)輸載體，投撈工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，所需零部件較少，也便于維護(hù)修理；(6)自清潔功能工作柱塞有特殊設(shè)計(jì)的噴嘴組，噴嘴組呈雙向布置，在柱塞工作期間，可自動(dòng)清除附著在柱塞表面的沉砂、結(jié)垢等不利于系統(tǒng)正常運(yùn)行的物質(zhì)，同時(shí)也可有效保護(hù)下部的電子儀器；(7)避免油管清洗作業(yè)通過(guò)柱塞工作時(shí)在油管內(nèi)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以有效清除管內(nèi)的沉砂、結(jié)垢和蠟，取消了單獨(dú)下一趟清洗作業(yè)管柱。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是相關(guān)的柱塞排液采氣系統(tǒng)的示意圖；圖2是本發(fā)明的配有投送總成的柱塞工具的主視示意圖；圖3是本發(fā)明的配有投送總成的柱塞工具的側(cè)視示意圖；圖4是本發(fā)明的配有投送總成的柱塞工具的剖視示意圖；圖4A是圖4的A部放大示意圖；圖5是本發(fā)明的配有打撈總成的柱塞工具的主視示意圖；圖6是本發(fā)明的配有打撈總成的柱塞工具的側(cè)視示意圖；圖7是本發(fā)明的配有打撈總成的柱塞工具的剖視示意圖；圖7A是圖7的A部放大示意圖；圖8是本發(fā)明的柱塞工具的柱塞本體的主視示意圖；圖9是本發(fā)明的柱塞工具的柱塞本體的俯視示意圖；圖10是本發(fā)明的柱塞工具的柱塞本體的剖視示意圖；圖11是本發(fā)明的柱塞工具的儀器工作筒總成的主視示意圖；圖12是本發(fā)明的柱塞工具的儀器工作筒總成的俯視示意圖；圖13是本發(fā)明的柱塞工具的儀器工作筒總成的剖視示意圖；圖14是本發(fā)明的柱塞工具的投送總成在執(zhí)行器未動(dòng)作時(shí)剖視示意圖；圖15是本發(fā)明的柱塞工具的投送總成在執(zhí)行器動(dòng)作后時(shí)剖視示意圖；圖16是本發(fā)明的柱塞工具的投送總成的俯視示意圖；圖17是本發(fā)明的柱塞工具的打撈總成在旁通閥處于打開(kāi)狀態(tài)的剖視示意圖；圖18是本發(fā)明的柱塞工具的打撈總成在旁通閥處于關(guān)閉狀態(tài)的剖視示意圖；圖19是本發(fā)明的柱塞工具的打撈總成的俯視示意圖；圖20是本發(fā)明的柱塞工具的鎖緊總成的主視示意圖；圖21是本發(fā)明的柱塞工具的鎖緊總成的俯視示意圖；圖22是本發(fā)明的柱塞工具的鎖緊總成的剖視示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提出了一種投撈一體式柱塞工具，其包括柱塞打撈頭1，柱塞本體 2，投送總成3，打撈總成4和儀器工作筒總成5。柱塞打撈頭1位于柱塞工具的頂部。儀器工作筒總成5可脫離地位于柱塞工具的尾部。柱塞本體2的上端連接所述柱塞打撈頭1。投送總成3和打撈總成4，二者其中之一連接在所述柱塞本體2與儀器工作筒總成5之間， 以配合執(zhí)行所述儀器工作筒總成5的投送或打撈任務(wù)。具體來(lái)說(shuō)，配有投送總成的柱塞工具由柱塞打撈頭1、柱塞本體2、投送總成3和儀器工作筒總成5組成，如圖2至圖4A所示。配有打撈總成的柱塞工具由柱塞打撈頭1、柱塞本體2、打撈總成4和儀器工作筒總成5組成，如圖5至圖7A所示。該柱塞工具在執(zhí)行儀器工作筒總成5的投送任務(wù)時(shí)，采用投送總成3作為柱塞本體2與儀器工作筒總成5之間的連接部分，接著將柱塞工具下行到井底，通過(guò)投送總成3將儀器工作筒總成5脫開(kāi)，柱塞工具上行，將儀器工作筒總成5留在井底執(zhí)行預(yù)定的測(cè)量任務(wù)。當(dāng)儀器工作筒總成5完成測(cè)量任務(wù)，需要被打撈回收時(shí)，將柱塞工具上的投送總成3拆下，并將打撈總成4安裝在柱塞本體2的下端，接著柱塞工具開(kāi)始下行直到井底，打撈總成4的下端嵌合在儀器工作筒總成 5的上部，接著攜帶有儀器工具筒總成5的柱塞工具上行至井口，儀器工作筒總成5的打撈回收作業(yè)完成。本發(fā)明實(shí)施例解決了傳統(tǒng)電纜測(cè)井工藝的作業(yè)效率低、關(guān)井停產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)、安全性差等缺點(diǎn)，該柱塞工具可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需求，將測(cè)量?jī)x器安全的放置井底，在測(cè)量任務(wù)完成后將存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的儀器快速攜帶至地面。該柱塞工具摒棄了傳統(tǒng)的電纜測(cè)井作業(yè)工藝， 整個(gè)柱塞工具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，作業(yè)效率高，關(guān)井停產(chǎn)時(shí)間短，安全性好。該工具可用于各類(lèi)氣井的排液采氣作業(yè)，包括低產(chǎn)氣井、氣藏壓力衰竭氣井、開(kāi)采后期的凝析氣氣井、 致密氣氣井、頁(yè)巖氣氣井、煤層氣氣井等常規(guī)和非常規(guī)氣藏開(kāi)發(fā)井。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，參見(jiàn)圖8至圖10所示，所述柱塞本體2的內(nèi)部設(shè)有供流體通過(guò)的流道孔21，柱塞本體的外表面分別設(shè)有上部環(huán)槽組22和下部環(huán)槽組23，所述上部環(huán)槽組22和下部環(huán)槽組23均設(shè)有等間距分布的環(huán)槽24。所述柱塞本體2的上部設(shè)有多個(gè)均勻分布的上斜孔25，柱塞本體的下部設(shè)有多個(gè)均勻分布的下斜孔沈，所述上斜孔25 的靠近流道孔21 —端的位置低于其靠近柱塞本體2外表面一端的位置，所述下斜孔沈的靠近流道孔21 —端的位置高于其靠近柱塞本體2外表面一端的位置，也就是說(shuō)，下斜孔沈的朝向與上斜孔25的朝向相反。所述上斜孔25對(duì)應(yīng)所述上部環(huán)槽組22的其中一部分的環(huán)槽，所述下斜孔26對(duì)應(yīng)所述下部環(huán)槽組23的其中一部分的環(huán)槽，在此處，上部環(huán)槽組22 由上至下具有七個(gè)等間距分布的環(huán)槽，上斜孔25則對(duì)應(yīng)間隔設(shè)置的環(huán)槽24，下部環(huán)槽組23 由上至下具有七個(gè)等間距分布的環(huán)槽24，下斜孔沈則對(duì)應(yīng)間隔設(shè)置的環(huán)槽M，所述上、下斜孔25 J6均與流道孔21連通。本實(shí)施例中，柱塞本體2可采用不銹鋼制造，內(nèi)部有供流體通過(guò)的流道孔21，該結(jié)構(gòu)在柱塞工具從井口回落時(shí)，有助于提高柱塞工具的下行速度。柱塞本體2的頂部與柱塞打撈頭1連接，柱塞打撈頭1為符合API標(biāo)準(zhǔn)的零件，用于柱塞工具打撈回收時(shí)使用。上、 下斜孔25、26的作用與噴嘴類(lèi)似，在柱塞本體2上下行期間，將柱塞本體2內(nèi)部流道孔21 中流過(guò)的一部分流體將通過(guò)這些斜孔高速的向柱塞本體2與油管內(nèi)壁之間的空間噴射(如圖10中的箭頭所示)，將柱塞本體2周?chē)约爸倔w2上下的局部區(qū)域的沉砂和結(jié)垢清除掉，特別是可以有效清除柱塞本體2下部的儀器工作筒總成5周?chē)奈畚?，減少其通過(guò)進(jìn)液孔進(jìn)入儀器工作筒5內(nèi)部而損壞電子設(shè)備的可能性。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述柱塞本體2的中部設(shè)有圓柱體27，所述圓柱體 27位于所述上部環(huán)槽組22和下部環(huán)槽組23之間，所述圓柱體27設(shè)有螺旋流道27a。本實(shí)施例的上、下兩部分環(huán)形槽組22、23與斜孔被中間的、帶有螺旋流道27a的圓柱體27給隔開(kāi)，螺旋流道27a的作用是，在柱塞本體2上下行過(guò)程中，在柱塞本體2周?chē)纬蓺怏w湍流， 可有助于提高柱塞本體2與油管內(nèi)壁之間的密封，有效減少柱塞本體2上部的液體回落和滑脫，提高柱塞的工作效率。所述上、下部環(huán)槽組22、23的各個(gè)環(huán)槽M中，靠近所述圓柱體27的一面呈平面， 遠(yuǎn)離圓柱體的一面為斜面，所述上部環(huán)槽組22的環(huán)槽的斜面與所述上斜孔25平行，所述下部環(huán)槽組23的環(huán)槽的斜面與所述下斜孔沈平行。進(jìn)一步而言，柱塞本體2外表面的環(huán)槽 M為環(huán)形、不等邊梯形槽，其主要作用是柱塞本體2上下運(yùn)行過(guò)程中，可清除斜孔25、26內(nèi)壁上附著的沉砂和結(jié)垢。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，參見(jiàn)圖11至圖13所示，所述儀器工作筒總成5包括儀器工作筒本體51和井下儀器52，所述儀器工作筒本體51上設(shè)有多道長(zhǎng)條形的進(jìn)液孔 53，所述井下儀器52設(shè)置在儀器工作筒本體51內(nèi)部，井下儀器52的兩端分別連接著壓帽 54和減震彈簧55，減震彈簧55位于壓帽M的外側(cè)端，所述儀器工作筒本體51的上、下兩端分別設(shè)有工作筒打撈頭56和底堵57，將井下儀器52固定，所述工作筒打撈頭56與所述投送總成3和打撈總成4的下部相配合，以便于工作筒打撈頭56連接在投送總成3或打撈總成4上。本實(shí)施例的井下儀器52種類(lèi)可很多，包括壓力傳感器、溫度傳感器、井下流體采樣設(shè)備等，可以執(zhí)行多種井下物理參數(shù)的測(cè)量任務(wù)。工作筒打撈頭56為符合API標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)儀器工作筒總成5不能由打撈總成4順利回收時(shí)，工作筒打撈頭56可方便地面設(shè)備打撈。減震彈簧55可用于吸收儀器工作筒總成5下行落至井底、上行升至井口時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)能量，壓帽M可為橡膠制造，用于對(duì)井下儀器52的定位，并吸收、緩沖各種沖擊和震動(dòng)。 儀器工作筒總成5在井下時(shí)，井筒流體將通過(guò)上述長(zhǎng)條形的進(jìn)液孔53進(jìn)入儀器工作筒本體 51內(nèi)部，供各類(lèi)儀器分析、采樣用。所述儀器工作筒本體51的外表面均勻設(shè)有加強(qiáng)肋58，以對(duì)儀器工作筒本體51在油管內(nèi)進(jìn)行位置扶正。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，參見(jiàn)圖14至圖16所示，所述投送總成3包括投送總成本體31，所述投送總成本體31的內(nèi)部的中間位置固定有執(zhí)行器底座32，所述執(zhí)行器底座 32上設(shè)有熱執(zhí)行器33和執(zhí)行部件34，所述執(zhí)行部件34可上下伸縮運(yùn)動(dòng)地連接在熱執(zhí)行器 33上；所述儀器工作筒總成5的上部可脫離地嵌設(shè)在投送總成本體31的內(nèi)部下方，所述柱塞本體2的下部連接在投送總成3的內(nèi)部上方。本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)配有投送總成3的柱塞工具攜帶儀器工作筒總成5下行到井底時(shí)，熱執(zhí)行器33與小行程液壓缸的運(yùn)動(dòng)方式類(lèi)似，熱執(zhí)行器33的內(nèi)部充滿(mǎn)一種固體物質(zhì) (如石蠟，熔點(diǎn)在48-70°C )，該物質(zhì)在周?chē)h(huán)境溫度達(dá)到其熔點(diǎn)時(shí)，將逐漸液化并發(fā)生體積膨脹，熱執(zhí)行器33的內(nèi)腔壓力上升，使執(zhí)行部件34伸出，從而將儀器工作筒總成5頂推出， 使之脫離投送總成3。執(zhí)行器底座32為熱執(zhí)行器33的保護(hù)外殼，在投送總成本體31內(nèi)也起到定位的作用，采用導(dǎo)熱系數(shù)高的材料制造，比如黃銅，有利于環(huán)境熱量很快傳遞至熱執(zhí)行器33ο所述投送總成本體31的下部設(shè)有防脫開(kāi)總成34，所述工作筒打撈頭56的中部設(shè)有內(nèi)凹的半球形環(huán)槽561，在所述儀器工作筒總成5嵌設(shè)在投送總成本體31內(nèi)的狀態(tài)下，所述防脫開(kāi)總成34插設(shè)在半球形環(huán)槽561內(nèi)。其中，所述防脫開(kāi)總成34可為彈簧預(yù)緊的鋼球，當(dāng)工作筒打撈頭56嵌入投送總成31的下部，且防脫開(kāi)總成34與半球形環(huán)槽561對(duì)應(yīng)時(shí)，防脫開(kāi)總成34嵌入半球形環(huán)槽561內(nèi)，使工作筒打撈頭56與投送總成31連接在一起。所述執(zhí)行部件34包括執(zhí)行桿341和動(dòng)作筒342，所述動(dòng)作筒342的一端為開(kāi)口端， 另一端為封閉端，動(dòng)作筒342的筒壁可活動(dòng)地套設(shè)在所述執(zhí)行器底座32的外側(cè)，且封閉端位于執(zhí)行器底座32的下方，所述執(zhí)行桿341的一端連接所述熱執(zhí)行器33，另一端從動(dòng)作筒 342的開(kāi)口端穿過(guò)而固定在封閉端上。其中，動(dòng)作筒342和執(zhí)行桿341可通過(guò)螺紋固定連接在一起。所述執(zhí)行器底座32內(nèi)設(shè)有限位環(huán)35，所述限位環(huán)35的中央設(shè)有供所述執(zhí)行桿 341上下運(yùn)行的通孔；所述動(dòng)作筒342的封閉端上具有固定座36，所述執(zhí)行器底座32上設(shè)有導(dǎo)向套37，所述執(zhí)行桿341的另一端固定在固定座36上，所述固定座36可沿導(dǎo)向套37 上下運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例中，導(dǎo)向套37的作用是執(zhí)行桿341運(yùn)動(dòng)過(guò)程中防止其發(fā)生偏移，減小執(zhí)行桿Ml的磨損。限位環(huán)35的作用是對(duì)熱執(zhí)行器33等部件進(jìn)行固定和限位。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，參見(jiàn)圖17至圖19所示，所述打撈總成4包括打撈總成本體41，所述打撈總成本體41內(nèi)部的軸向上設(shè)有貫通孔42，打撈總成本體41的內(nèi)部的中間位置設(shè)有旁通閥組件43，打撈總成本體41的中部設(shè)有均布的出液孔44，所述打撈總成本體41的下部設(shè)有防脫開(kāi)組件45，所述工作筒打撈頭56的中部設(shè)有內(nèi)凹的半球形環(huán)槽 561，在所述儀器工作筒總成5嵌設(shè)在打撈總成本體41內(nèi)的狀態(tài)下，所述防脫開(kāi)組件45插設(shè)在半球形環(huán)槽561內(nèi)。其中，所述防脫開(kāi)組件45可為彈簧預(yù)緊的鋼球，當(dāng)工作筒打撈頭 56嵌入打撈總成本體41的下部，且防脫開(kāi)組件45與半球形環(huán)槽561對(duì)應(yīng)時(shí)，防脫開(kāi)組件 45嵌入半球形環(huán)槽561內(nèi)，使工作筒打撈頭56與打撈總成本體41連接在一起。本實(shí)施例中，在柱塞工具下行過(guò)程中，旁通閥組件43打開(kāi)，如圖17所示，出液孔44 與柱塞本體2內(nèi)的流道孔21連通，柱塞工具可以更快到達(dá)井底。打撈總成本體41下部有喇叭口結(jié)構(gòu)，便于儀器工作筒總成5進(jìn)入打撈總成本體41。所述打撈總成本體41的中部固定有環(huán)凸臺(tái)411，所述旁通閥組件43包括鎖緊總成 431和閥桿432，所述鎖緊總成431的一端面連接環(huán)凸臺(tái)411，另一端面連接端蓋46以定位， 所述閥桿432可上下運(yùn)動(dòng)地連接在鎖緊總成431上，所述出液孔44位于所述閥桿432處于打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間。鎖緊總成431的主要作用是，在旁通閥組件43打開(kāi)與關(guān)閉時(shí)保持閥桿432的位置，防止柱塞運(yùn)行時(shí)機(jī)械震動(dòng)、液體沖擊等次要因素導(dǎo)致閥桿432產(chǎn)生誤動(dòng)作。參見(jiàn)圖20-圖22所示，所述鎖緊總成431包括鎖緊環(huán)433，鎖緊環(huán)433由兩個(gè)呈半圓的環(huán)體組成，鎖緊環(huán)433的外表面設(shè)有兩個(gè)環(huán)形凹槽，在每個(gè)環(huán)形凹槽內(nèi)分別設(shè)有環(huán)形彈簧434。具體而言，鎖緊環(huán)433是一個(gè)帶通孔和兩個(gè)環(huán)形凹槽的整體回轉(zhuǎn)體零件，將其切割成完全相同的兩半。安裝時(shí)重新合好，兩個(gè)環(huán)形彈簧434塞入環(huán)形凹槽內(nèi)，由于彈簧力的作用，鎖緊環(huán)433被緊緊扣在一起。兩只鎖緊環(huán)433對(duì)扣后形成的圓孔略小于閥桿432桿體的外徑，安裝時(shí)，閥桿432穿過(guò)鎖緊總成431時(shí)將鎖緊環(huán)433撐開(kāi)，借助環(huán)形彈簧434的回復(fù)力作用，閥桿432被抱緊。這樣，除了柱塞工具在井口受推桿的作用、在井底受底部減震器X6的作用使閥桿432移動(dòng)以外，其它干擾不會(huì)對(duì)閥桿432在打撈總成本體41內(nèi)的位置有影響。鎖緊總成431在通過(guò)端蓋46頂緊，端蓋46有外螺紋，安裝時(shí)擰入打撈總成本體41的底部。當(dāng)要執(zhí)行儀器投送任務(wù)時(shí)，在地面將投送總成3與柱塞本體2連接，并將儀器工作筒總成5從投送總成3的下部插入，通過(guò)防脫開(kāi)總成34扣住儀器工作筒總成5，此時(shí)投送總成如圖14所示，其執(zhí)行部件34處于未動(dòng)作時(shí)的狀態(tài)。工具組合投入井中，開(kāi)關(guān)閥X3關(guān)閉，柱塞工具組合開(kāi)始下行，直到井底。在井底的溫度條件下，熱執(zhí)行器33開(kāi)始動(dòng)作，動(dòng)作筒342和執(zhí)行桿341伸出(如圖15所示)，頂在儀器工作筒總成5的工作筒打撈頭56的端面上，并克服防脫開(kāi)總成34的鎖扣力將儀器工作筒總成5推出投送總成3下部的筒形內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，使儀器工作筒總成5與柱塞脫離。隨后開(kāi)關(guān)閥X3打開(kāi)，柱塞工具上行，而儀器工作筒總成5則留在井底執(zhí)行預(yù)設(shè)的測(cè)量程序。儀器的投送作業(yè)完成。當(dāng)儀器工作筒總成5完成測(cè)量任務(wù)，需要被打撈回收時(shí)，將柱塞上的投送總成3拆下，裝上打撈總成4，并保持閥桿432處于下位，即旁通閥組件43打開(kāi)狀態(tài)(如圖17所示)， 然后將柱塞工具組合放入井中。關(guān)閉開(kāi)關(guān)閥X3，柱塞工具開(kāi)始下行直到井底。由于旁通閥組件43打開(kāi)，柱塞上下的壓力平衡，柱塞可以更快的速度運(yùn)行至井底(柱塞內(nèi)部流體的流動(dòng)按圖17的箭頭方向進(jìn)行)。當(dāng)儀器工作筒總成5進(jìn)入打撈總成本體41下部的筒形內(nèi)孔結(jié)構(gòu)時(shí)，防脫開(kāi)組件45發(fā)揮作用，鋼球進(jìn)入半球形環(huán)槽561，從而扣住工作筒打撈頭56。同時(shí)，閥桿432被推至上位(如圖18所示)，頂住柱塞本體2的內(nèi)孔的錐形端面。柱塞本體 2的內(nèi)孔的錐形端面與閥桿432的桿頭的錐形端面之間配合緊密，形成有效的密封，使得柱塞內(nèi)外之間的流動(dòng)通道被堵住，旁通閥組件處于關(guān)閉狀態(tài)，整個(gè)柱塞工具組合相當(dāng)于油缸內(nèi)的一個(gè)“活塞”。地面開(kāi)關(guān)閥X3打開(kāi)，在井底氣壓作用下，柱塞將攜帶儀器工作筒總成5 一起上行，直至井口。儀器的打撈回收作業(yè)完成。以上所述僅為本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)申請(qǐng)文件公開(kāi)的可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種改動(dòng)或變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述柱塞工具包括柱塞打撈頭，其位于柱塞工具的頂部；柱塞本體，其上端連接所述柱塞打撈頭；儀器工作筒總成，其可脫離地位于柱塞工具的尾部；投送總成和打撈總成，二者其中之一連接在所述柱塞本體與儀器工作筒總成之間，以配合執(zhí)行所述儀器工作筒總成的投送或打撈任務(wù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述柱塞本體的內(nèi)部設(shè)有供流體通過(guò)的流道孔，柱塞本體的外表面分別設(shè)有上部環(huán)槽組和下部環(huán)槽組，所述上部環(huán)槽組和下部環(huán)槽組均設(shè)有等間距分布的環(huán)槽；所述柱塞本體的上部設(shè)有多個(gè)均勻分布的上斜孔，柱塞本體的下部設(shè)有多個(gè)均勻分布的下斜孔，所述上斜孔的靠近流道孔一端的位置低于其靠近柱塞本體外表面一端的位置， 所述下斜孔的靠近流道孔一端的位置高于其靠近柱塞本體外表面一端的位置；所述上斜孔對(duì)應(yīng)所述上部環(huán)槽組的其中一部分的環(huán)槽，所述下斜孔對(duì)應(yīng)所述下部環(huán)槽組的其中一部分的環(huán)槽，所述上、下斜孔均與流道孔連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述柱塞本體的中部設(shè)有圓柱體，所述圓柱體位于所述上部環(huán)槽組和下部環(huán)槽組之間，所述圓柱體設(shè)有螺旋流道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述上、下部環(huán)槽組的各個(gè)環(huán)槽中，靠近所述圓柱體的一面呈平面，遠(yuǎn)離圓柱體的一面為斜面，所述上部環(huán)槽組的環(huán)槽的斜面與所述上斜孔平行，所述下部環(huán)槽組的環(huán)槽的斜面與所述下斜孔平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述儀器工作筒總成包括儀器工作筒本體和井下儀器，所述儀器工作筒本體上設(shè)有多道長(zhǎng)條形的進(jìn)液孔，所述井下儀器設(shè)置在儀器工作筒本體內(nèi)部，井下儀器的兩端分別連接著壓帽和減震彈簧，減震彈簧位于壓帽的外側(cè)端，所述儀器工作筒本體的上、下兩端分別設(shè)有工作筒打撈頭和底堵，將井下儀器固定，所述工作筒打撈頭與所述投送總成和打撈總成的下部相配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述儀器工作筒本體的外表面均勻設(shè)有加強(qiáng)肋。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述投送總成包括投送總成本體，所述投送總成本體的內(nèi)部的中間位置固定有執(zhí)行器底座，所述執(zhí)行器底座上設(shè)有熱執(zhí)行器和執(zhí)行部件，所述執(zhí)行部件可上下伸縮運(yùn)動(dòng)地連接在熱執(zhí)行器上；所述儀器工作筒總成的上部可脫離地嵌設(shè)在投送總成本體的內(nèi)部下方，所述柱塞本體的下部連接在投送總成的內(nèi)部上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述投送總成本體的下部設(shè)有防脫開(kāi)總成，所述工作筒打撈頭的中部設(shè)有內(nèi)凹的半球形環(huán)槽，在所述儀器工作筒總成嵌設(shè)在投送總成本體內(nèi)的狀態(tài)下，所述防脫開(kāi)總成插設(shè)在半球形環(huán)槽內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述執(zhí)行部件包括執(zhí)行桿和動(dòng)作筒，所述動(dòng)作筒的一端為開(kāi)口端，另一端為封閉端，動(dòng)作筒的筒壁可活動(dòng)地套設(shè)在所述執(zhí)行器底座的外側(cè)，且封閉端位于執(zhí)行器底座的下方，所述執(zhí)行桿的一端連接所述熱執(zhí)行器，另一端從動(dòng)作筒的開(kāi)口端穿過(guò)而固定在封閉端上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述執(zhí)行器底座內(nèi)設(shè)有限位環(huán)，所述限位環(huán)的中央設(shè)有供所述執(zhí)行桿上下運(yùn)行的通孔；所述動(dòng)作筒的封閉端上具有固定座，所述執(zhí)行器底座上設(shè)有導(dǎo)向套，所述執(zhí)行桿的另一端固定在固定座上，所述固定座可沿導(dǎo)向套上下運(yùn)動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述打撈總成包括打撈總成本體，所述打撈總成本體內(nèi)部的軸向上設(shè)有貫通孔，打撈總成本體的內(nèi)部的中間位置設(shè)有旁通閥組件，打撈總成本體的中部設(shè)有均布的出液孔，所述打撈總成本體的下部設(shè)有防脫開(kāi)組件，所述工作筒打撈頭的中部設(shè)有內(nèi)凹的半球形環(huán)槽，在所述儀器工作筒總成嵌設(shè)在打撈總成本體內(nèi)的狀態(tài)下，所述防脫開(kāi)組件插設(shè)在半球形環(huán)槽內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述打撈總成本體的中部固定有環(huán)凸臺(tái)，所述旁通閥組件包括鎖緊總成和閥桿，所述鎖緊總成的一端面連接環(huán)凸臺(tái)，另一端面連接端蓋以定位，所述閥桿可上下運(yùn)動(dòng)地連接在鎖緊總成上，所述出液孔位于所述閥桿處于打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投撈一體式柱塞工具，其特征在于，所述鎖緊總成包括鎖緊環(huán)，鎖緊環(huán)由兩個(gè)呈半圓的環(huán)體組成，鎖緊環(huán)的外表面設(shè)有兩個(gè)環(huán)形凹槽，在每個(gè)環(huán)形凹槽內(nèi)分別設(shè)有環(huán)形彈簧。
14.一種投撈一體式柱塞工具的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括步驟 將柱塞打撈頭、柱塞本體、投送總成和儀器工作筒總成連接在一起，形成配有投送總成的柱塞工具；將配有投送總成的柱塞工具下行到井底；通過(guò)所述投送總成將所述儀器工作筒總成脫開(kāi)，連接在一起的柱塞打撈頭、柱塞本體和投送總成一起上行，將儀器工作筒總成留在井底執(zhí)行測(cè)量任務(wù)；當(dāng)儀器工作筒總成完成測(cè)量任務(wù)后，將柱塞工具上的投送總成拆下，并將打撈總成安裝在所述柱塞本體的下端；接著，連接在一起的柱塞打撈頭、柱塞本體和打撈總成一起開(kāi)始下行直到井底，直到打撈總成的下端嵌合在儀器工作筒總成的上部；攜帶有儀器工具筒總成的柱塞工具上行至井口，儀器工作筒總成的打撈回收作業(yè)完成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種投撈一體式柱塞工具及其工作方法，所述柱塞工具包括柱塞打撈頭，其位于柱塞工具的頂部；柱塞本體，其上端連接所述柱塞打撈頭；儀器工作筒總成，其可脫離地位于柱塞工具的尾部；投送總成和打撈總成，二者其中之一連接在所述柱塞本體與儀器工作筒總成之間，以配合執(zhí)行所述儀器工作筒總成的投送或打撈任務(wù)。本發(fā)明使用柱塞工具作為攜帶井下儀器的載體工具，通過(guò)柱塞工具在井底與井口之間的往返，來(lái)達(dá)到投送和打撈儀器的目的。
文檔編號(hào)E21B23/00GK102373894SQ20111028789
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者師俊峰, 沈澤俊, 王全賓, 王新忠, 童征, 薛建軍, 鄭立臣, 錢(qián)杰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司