[发明专利]管柱牵引器

说明书

技术领域

本发明涉及石油、天然气钻井工程中有助于管柱在水平井段下入更长的牵引装置。

背景技术

在石油、天然气开发工程中，除钻直井外，还根据需要钻水平井及大位移井。水平井及大位移井在提高单井产量，提高采收率以及开发石油、天然气资源等方面都有突出的优越性，因而该类型井的数量日益增多，水平井段也不断加长。与此同时，大位移井、水平井的管柱下入难这一问题也日益突出。

通常，下入管柱的驱动力主要是重力，大位移井及水平井由于管柱重力方向与水平井段的井筒轴线几近垂直，往往会失去由管柱重力产生的水平驱动力，水平井段越长，水平驱动力越小，甚至完全消失，因而向水平井段下入管柱(套管和油管)是一大难题。目前在下入大位移井及水平井套管时，主要采用套管漂浮、伸缩接头推入、震动、旋转套管以及套管涂油等技术，目的是降低管柱下入时的摩擦力，或者是施加额外的推力。但应用这些技术使管柱下入的水平长度仍然有限；尤其是垂直井深较小的时候。因此，水平井段要么是裸眼，要么限制其水平段长度。管柱下入难这一问题阻碍了大位移井及水平井的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管柱牵引器，它是利用地面液力泵对管柱内的流体施加压力，借助管柱内的流体传递能量，通过牵引器实现能量的转化而产生牵引力，牵引管柱前行，从而使大位移井及水平井管柱的下入较容易，下入的长度更长。

本牵引器主要包括管柱短接1、控制器3、旁通道10、阀2、阀4、阀5、阀6、本体14、活塞总成13、活塞杆总成9、液缸11、液缸12、井壁固定器7，锚爪16。管柱短接1是本体14的一部分，工作时，它连接于管柱的最前端。活塞总成13置于液缸内。活塞杆总成9将活塞总成13与井壁固定器7连接在一起。活塞杆总成9内有通道15，液缸11内的流体可通过该通道进入井壁固定器7的内腔。在管柱短接1与液缸11间设有旁通道10，它使液缸11内的流体与管柱短接1内的流体相连通。阀2安装在液缸12的缸壁上，它控制管柱短接1内的流体流向液缸12。阀4安装在液缸12的缸壁上，它控制液缸12内的流体流向环空。井壁固定器7内有锚爪16，它可在液力作用下伸出、缩回。控制器3置于管柱短接1上，它通过管柱内外的压差控制阀2、阀4的开启与关闭。阀5、阀6通过其触及本体14而使其打开。

整个牵引器置于井筒内，它安装在下入管柱的最前端。管柱短接1与下入管柱相连。当按常规方法下入管柱到水平井段某个位置不能再往前下入时，利用地面液力泵对下入管柱内的流体施加压力，促使牵引器工作，从而使下入管柱在水平井段内继续前行。牵引器的工作过程分为四个阶段，依次为：

开启地面泵，开启阀2，流体经阀2进入液缸12，推动活塞杆总成9运行，促使活塞杆总成9及井壁固定器7伸出至设计位置，液缸11中的流体经旁通道10进入管柱短接1内；开启阀5，流体经通道15进入井壁固定器7内腔，促使锚爪16伸出并固定在井壁8上；关闭阀2，开启阀4，管柱短接1内的高压流体经旁通道10进入液缸11，产生较大的作用力即牵引力，牵引管柱前行；开启阀6，井壁固定器7内腔中的高压流体流入环空而卸压，锚爪16回位，与此同时，地面泵停止工作，完成一个循环。第二个循环又重复上述过程。一个循环可使管柱前行一个冲程长度，多个循环使下入的管柱前行距离达到设计长度。

上述过程中，阀2、阀4的开启或关闭是由控制器3通过下入管柱内外的压差来控制的；阀5、阀6是通过其触及本体14来实现控制的。

根据计算，本发明可产生不小于200千牛的牵引力，其大小不受垂直井深的影响，主要取决于地面施加于管柱内的流体压力大小、管柱尺寸及牵引器的级数。

本发明的优点是：

1.能使管柱在大位移井及水平井的水平井段下入更长，更容易。

2.可与其它一些有助于管柱下入的方法联合使用，其效果更佳。

3.制造方便。

4.工作可靠。

附图说明

图1是管柱牵引器结构示意图。

图2是活塞杆总成9及井壁固定器7伸出过程示意图。

图3是井壁固定器7内的锚爪16伸出并锚定在井壁8上的过程示意图。

图4是下入管柱在牵引力作用下前行过程示意图。

图5是井壁固定器7内的锚爪16回复原位的过程示意图。

具体实施方式