一种连续油管用节流牵引器及其应用 |
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| 申请号 | CN201610671141.5 | 申请日 | 2016-08-16 | 公开(公告)号 | CN106089137A | 公开(公告)日 | 2016-11-09 |
| 申请人 | 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; | 发明人 | 仝少凯; 王祖文; 岳艳芳; 白明伟; 温亚魁; 杨红斌; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种连续油管用节流牵引器，包括本体，所述本体为变截面直管，该变截面直管包括设于两端的 流体 流速 能量 耗散管段和设于中部的变截面段，所述流体流速能量耗散管段内径大于变截面段内径。本发明利用流体流经变截面段时产生的节流压差，作用在该节流牵引器变截面段环形面积上产生的相当大的推 力 （ 牵引力 ），带动连续油管继续钻进和下入预定 水 泥塞、桥塞 位置 ，进行正常的钻塞施工。该节流牵引器结构简单，使用方便，牵引力大，助推效果显著，解决了目前水平井连续油管钻 水泥 塞、桥塞过程中由于自 锁 而无法钻进、下入的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种连续油管用节流牵引器，其特征在于：包括本体（1），所述本体（1）为变截面直管，该变截面直管包括设于两端的流体流速能量耗散管段（3）和设于中部的变截面段（4），所述流体流速能量耗散管段（3）内径大于变截面段（4）内径。 |
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| 说明书全文 | 一种连续油管用节流牵引器及其应用技术领域背景技术[0002] 近年来，水平井利用连续油管进行钻水泥塞、桥塞施工时，在钻进、下入过程中，出现了连续油管自锁现象，循环活动数次后仍无下深，导致连续油管无法达到预定水泥塞、桥塞位置，严重制约了连续油管现场施工进度，增加了施工等停时间成本。 [0003] 井下牵引器即井下爬行器，也叫井下爬行机构、井下拖拉机、井下牵引机器人、井下水力加压器、井下钻头推进器等，是一种能在井底提供牵引力的井下工具，井下牵引器按其运动原理可分为滚轮爬行式、履带爬行式（链轨式）和抓靠臂伸缩滑动式（步进式）3种。牵引爬行器按其能量来源可分为CT式、电缆式和混合式3种。目前国内现有牵引器由于设计原因，大多数存在结构复杂且可靠性差，井下摩阻较大，下入和取出困难，钻压难于施加等缺陷。 发明内容[0004] 本发明的目的是为了克服现有牵引器结构复杂且可靠性差、井下摩阻较大、下入和取出困难、钻压难于施加等缺陷，提供一种结构简单，使用方便，牵引力大，助推效果显著的节流牵引器，以解决目前水平井连续油管钻水泥塞、桥塞过程中由于自锁而无法钻进、下入的问题。 [0005]为此，本发明提供了一种连续油管用节流牵引器，包括本体，所述本体为变截面直管，该变截面直管包括设于两端的流体流速能量耗散管段和设于中部的变截面段，所述流体流速能量耗散管段内径大于变截面段内径。 [0006] 所述变截面段内壁设有节流耐磨衬套。 [0007] 所述两端流体流速能量耗散管段总长度与变截面段长度的比值为0.625~1.5。 [0008] 所述流体流速能量耗散管段内径与变截面段内径比值为4-5。 [0009] 所述节流耐磨衬套厚度为5-7mm。 [0012] 本发明还提供了一种连续油管用节流牵引器的应用，连续油管用节流牵引器应用在连续油管钻水泥塞、桥塞施工过程中。 [0013] 本发明的有益效果是：本发明提供的这种节流牵引器利用流体流经变截面段时产生的节流压差，作用在该节流牵引器变截面段环形面积上产生的相当大的推力（牵引力），带动连续油管继续钻进和下入预定水泥塞、桥塞位置，进行正常的钻塞施工。该节流牵引器结构简单，使用方便，牵引力大，助推效果显著，解决了目前水平井连续油管钻水泥塞、桥塞过程中由于自锁而无法钻进、下入的问题。 附图说明[0015] 图1是本发明的结构示意图。 [0016] 图中：1、本体；2、节流耐磨衬套；3、流体流速能量耗散管段；4、变截面段。 具体实施方式[0017] 实施例1：为了克服现有牵引器结构复杂且可靠性差，井下摩阻较大，下入和取出困难、钻压难于施加等缺陷，本实施例提供了一种连续油管用节流牵引器，包括本体1，所述本体1为变截面直管，该变截面直管包括设于两端的流体流速能量耗散管段3和设于中部的变截面段4，所述流体流速能量耗散管段3内径大于变截面段4内径。 [0018] 本发明原理：利用流体流经变截面段4时产生的节流压差，作用在该节流牵引器变截面段4环形面积上产生的相当大的推力（牵引力），带动连续油管继续钻进和下入预定水泥塞、桥塞位置，进行正常的钻塞施工。 [0019] 现场使用过程：步骤1）水平井连续油管钻水泥塞、桥塞施工前，首先组装节流牵引器，再根据连续管钻水泥塞、桥塞入井工具串图，将组装好的节流牵引器，通过螺纹安装在连续油管工具串中螺杆钻的上端； 步骤2）完成节流牵引器及入井工具串连接后，启动连续油管泵车，以排量450L/min~ 500L/min进行循环泵入，循环稳定后以排量500L/min继续进行连续油管下入作业。 [0020] 步骤3）下入过程中观察连续油管泵车的泵压和排量，由于节流牵引器的高节流作用，观察是否泵压有明显的升高，在保持排量500L/min不变的条件下，若泵压有明显的升高，而且管内外循环畅通、连续油管下入正常，则表明节流牵引器起到了节流牵引作用；步骤4）正常下入至水泥塞、桥塞预定位置后，以排量500L/min、泵压35~45MPa泵注钻塞液，开始进行钻塞作业； 步骤5）当钻掉第一个水泥塞、桥塞时，连续油管泵车排量、泵压瞬间可能有所下降，此时，应立即提高排量稳定至500L/min，循环清洗井筒碎屑颗粒的同时，节流牵引器继续带动连续油管钻进、下入至第二个水泥塞、桥塞位置； 不好走6）重复4、5步骤，依次顺利完成连续油管钻水泥塞、桥塞钻进、下入过程，并完成所有钻塞施工； 步骤7）钻完最后一个水泥塞、桥塞后，应继续以排量500L/min循环清洗井筒，直至在地面排污池（或储液罐）中环空排出管线出口的液体机械杂志含量小于2%，保证井筒清洁； 步骤8）停泵泄压后，及时起连续油管工具串，然后再拆卸节流牵引器，观察和检查冲蚀情况，便于后续进行节流牵引器的组装和使用。 [0021] 实施例2：在实施例1的基础上，本实施例提供了一种连续油管用节流牵引器，所述变截面段4内壁设有节流耐磨衬套2。 [0022] 水平井连续油管钻水泥塞、桥塞施工前，首先组装节流牵引器，将选好的节流耐磨衬套2通过过盈配合方式固联完好。 [0023] 节流耐磨衬套2用于降低流体流速突变造成变截面段4的冲蚀，节流压差高，耐冲蚀性高。 [0024] 本实施例中节流耐磨衬套2采用硬质合金碳化钨材料加工，本体1和节流耐磨衬套2通过过盈配合方式连接，以防止高速流体的冲击力影响本体1与节流耐磨衬套2连接的稳定性和牢靠性；本体1变截面直管采用35CrMo材料加工，经调质处理硬度达195~235HB，再渗镍基材料，渗镍层厚度达0.5mm，硬度达635~850HB，具有很高的抗内压强度和抗冲蚀性。 [0025] 其中，所述两端流体流速能量耗散管段3总长度与变截面段4长度的比值为0.625~1.5。流体流速能量耗散管段3内径与变截面段4内径比值为4-5。节流耐磨衬套2厚度为5- 7mm。在满足抗内压强度和抗冲蚀性的同时，产生足够的节流压差及相当大的推力（牵引力）。 [0026] 两端的流体流速能量耗散管段3均设有螺纹；便于拆卸和更换。 [0027] 实施例3：在实施例2的基础上，本实施例提供了一种连续油管用节流牵引器，节流牵引器本体1最大外径55.125mm，最小内径10mm，长度450mm~800mm，本体1变截面段4外径40mm，内径 10mm，表面螺纹扣型PAC扣；节流耐磨衬套2外径10mm，内径4mm，长度200mm；耐压70MPa；本体 1变截面前后内径比值为4.29，增加节流衬套后变截面前后内径比值为10.72。 [0028] 为了获得该节流牵引器的高节流压差和牵引力数值，验证该节流牵引器的功能，将该节流牵引器应用到2016年7月出现连续油管钻塞自锁的苏东42-54HX井中。该井是一口开发水平井，完钻井深4666m，水平段长1600m。 [0029] 该井利用2″×0.156″CT×5300m连续油管进行钻水泥塞作业,水泥塞深3254m，在钻进下入过程中，连续油管自锁在2953m的位置，为了确保正常钻进、下入，采用该节流牵引器进行二次钻进下入，施工排量0.5m3/min、施工泵压30~45MPa，计算了该节流牵引器在该井中的节流压差和牵引力值见下表1。 [0030] 利用连续油管分析软件（CTS）计算该井中连续油管水平段自锁载荷大约为49.38kN。在稳定的施工排量0.5m3/min条件下，对于节流孔眼4mm、变截面段200mm的节流牵引器，通过续油管分析软件CTS计算该节流牵引器的节流压差和牵引力分别为73.01MPa和 104.44kN，根据管柱力学下入性载荷条件，要求连续油管下入动力载荷应大于摩擦自锁载荷的2倍（下入载荷系数），而该节流牵引器的牵引力（104.44kN）除以连续油管自锁载荷（49.38kN）等于2.11＞规定的下入载荷系数2，所以该节流牵引器是能起到节流牵引功能的。 [0031] 实际施工过程中，利用该节流牵引器确实将连续油管送入到水泥塞3254m以后的位置，并且进行了正常的钻塞作业。这表明设计的节流牵引器在理论和实践上都是相符的，具有较好的实用性。 [0032] 表1不同长度节流牵引工具节流压差及牵引力计算值长度/mm 100 150 200 250 300 350 400 450 节流压差/MPa 52.78 62.89 73.01 83.13 93.25 103.37 113.49 123.61 牵引力/kN 75.50 89.96 104.44 118.92 133.40 147.87 162.35 176.82 实施例4： 本实施例将连续油管用节流牵引器应用在连续油管钻水泥塞、桥塞施工过程中。通过利用流体流经变截面段4时产生的节流压差，作用在该节流牵引器变截面段4环形面积上产生的相当大的推力（牵引力），带动连续油管继续钻进和下入预定水泥塞、桥塞位置，进行正常的钻塞施工。 [0033] 综上所述，本发明节流牵引器结构简单，使用方便，牵引力大，助推效果显著，解决了目前水平井连续油管钻水泥塞、桥塞过程中由于自锁而无法钻进、下入的问题。克服现有牵引器结构复杂且可靠性差，井下摩阻较大，下入和取出困难、钻压难于施加等缺陷。 [0034] 本实施例中连续油管分析软件（CTS）为行业内公知的连续油管软件，以上各实施例没有详细叙述的测试方法及结构属本行业的公知或常用技术，这里不一一叙述。 [0035] 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。 |
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