全液壓驅(qū)動井下管柱的加壓裝置及其推進(jìn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣鉆采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能為井下管柱施加推力的全液壓的加壓工具，以及為井下管柱提供推力，實現(xiàn)加載鉆壓，輔助下入管柱的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油氣資源勘探開發(fā)向著更深、更復(fù)雜的地層拓展，水平井、大位移井等特殊井型的應(yīng)用越來越廣泛。在處于開發(fā)后期的老油田中，套管開窗側(cè)鉆或裸眼側(cè)鉆水平井是挖潛產(chǎn)能的重要手段。
[0003]鉆井過程中，鉆頭上的鉆壓一般由鉆柱的重量加載。但在水平井、大位移井中，由于大部分鉆柱與井壁貼合，產(chǎn)生較大的摩擦阻力，妨礙了鉆壓的有效傳遞，可能導(dǎo)致機(jī)械鉆速大幅降低，鉆井成本隨之提高；嚴(yán)重時，甚至無法鉆達(dá)設(shè)計深度。另外，連續(xù)管鉆修井、鉆井是一項有廣闊應(yīng)用前景的新興技術(shù)，具有常規(guī)鉆井不具備的多項優(yōu)點，同時也面臨著一系列新的技術(shù)難題，其中鉆壓的加載和連續(xù)管的下入是當(dāng)前面臨的主要問題。
[0004]連續(xù)管由于受剛度的限制和井壁摩擦阻力的影響，在長距離下入時容易在井下形成彈簧狀彎曲、纏繞，進(jìn)而形成自鎖，從而無法下入到目的層。連續(xù)管鉆井時無法依靠自身重量和自身強(qiáng)度提供有效的鉆壓，需要提供單獨的鉆壓設(shè)備。通常使用水力加壓器進(jìn)行連續(xù)管鉆井的鉆壓加載，但效果不夠理想，難以滿足復(fù)雜現(xiàn)場工況的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種全液壓驅(qū)動井下管柱的加壓裝置來實現(xiàn)鉆壓的加載和連續(xù)管的持續(xù)下入，本發(fā)明還提出一種全液壓驅(qū)動井下管柱的推進(jìn)方法，所述方法為所述加壓裝置的工作步驟，該方法為所述加壓裝置上連接的中心管加載持續(xù)的鉆壓。
[0006]本發(fā)明的一種全液壓驅(qū)動井下管柱的加壓裝置，包括依次連接的第二作動機(jī)構(gòu)、液控中心和第一作動機(jī)構(gòu)；
[0007]所述第一作動機(jī)構(gòu)和所述第二作動機(jī)構(gòu)均包括依次設(shè)置的錨固組件、液壓缸和推進(jìn)活塞，所述推進(jìn)活塞固定連接一中心管，所述中心管貫穿所述錨固組件和所述液壓缸；所述液壓缸的兩端分別通過錨固端端蓋和推進(jìn)端端蓋密封，所述推進(jìn)活塞能在所述液壓缸的推進(jìn)活塞行程腔中滑動，所述錨固組件的一端滑動密封地置于所述液壓缸內(nèi)，所述錨固組件外露于所述液壓缸的部分能沿徑向擴(kuò)張或收縮；
[0008]所述中心管的外壁與所述液壓缸的內(nèi)壁的環(huán)形間隙在所述錨固組件和所述推進(jìn)活塞之間形成錨固端環(huán)形空腔，所述中心管的外壁與所述液壓缸的內(nèi)壁的環(huán)形間隙在所述推進(jìn)活塞和所述推進(jìn)端端蓋之間形成推進(jìn)端環(huán)形空腔；所述第二作動機(jī)構(gòu)的錨固端環(huán)形空腔和推進(jìn)端環(huán)形空腔分別通過所述液控中心的管線與所述第一作動機(jī)構(gòu)中對應(yīng)的錨固端環(huán)形空腔和推進(jìn)端環(huán)形空腔連接；
[0009]通過所述錨固端環(huán)形空腔的進(jìn)油所述液控中心依次控制所述第一作動機(jī)構(gòu)的錨固組件和所述第二作動機(jī)構(gòu)的錨固組件擴(kuò)張，通過所述錨固端環(huán)形空腔的泄壓所述液控中心依次控制所述第一作動機(jī)構(gòu)的錨固組件和所述第二作動機(jī)構(gòu)的錨固組件收縮；通過所述液控中心向所述錨固端環(huán)形空腔內(nèi)進(jìn)油，驅(qū)動所述推進(jìn)活塞和所述中心管朝向所述推進(jìn)端端蓋一側(cè)移動。
[0010]作為一種可實施的方式，所述液控中心包括第一行程閥、第二行程閥、主換向閥和順序閥；所述第一行程閥與所述第一作動機(jī)構(gòu)的推進(jìn)端端蓋連接，所述第二行程閥與所述第二作動機(jī)構(gòu)的推進(jìn)端端蓋連接；
[0011]所述主換向閥通過主進(jìn)油管路與所述液控中心的進(jìn)油口連接，所述主換向閥分別通過第一進(jìn)油管路、第二進(jìn)油管路與所述第一作動機(jī)構(gòu)的錨固端環(huán)形空腔、所述第二作動機(jī)構(gòu)的錨固端環(huán)形空腔連接；所述順序閥與所述主進(jìn)油管路連接，所述順序閥通過所述主進(jìn)油管路的壓強(qiáng)信號控制所述主換向閥與所述液控中心的回油口之間的導(dǎo)通；通過所述推進(jìn)活塞與所述推進(jìn)端端蓋的接觸所述液控中心控制所述第一行程閥或所述第二行程閥的觸發(fā)。
[0012]進(jìn)一步地，所述錨固組件包括滑動套裝在所述中心管上的錨固臂支撐環(huán)、能沿徑向擴(kuò)張或收縮的至少三根錨固臂、滑塊和錨固活塞；所述錨固臂支撐環(huán)位于所述錨固組件外露于所述液壓缸的部分的端部，所述錨固臂的一端固定到所述錨固臂支撐環(huán)上，其另一端固定到所述錨固端端蓋上；
[0013]所述錨固活塞套裝在所述中心管上，所述錨固活塞的一端滑動密封地置于所述液壓缸內(nèi)；所述錨固臂沿所述中心管的圓周均勻分布，所述滑塊位于所述錨固臂包圍的空腔內(nèi)，所述滑塊套裝在所述錨固活塞上；通過所述錨固端環(huán)形空腔的進(jìn)油推動所述錨固活塞朝向所述錨固端端蓋運動，所述錨固活塞推動所述滑塊，所述滑塊的外周擠壓所述錨固臂沿徑向擴(kuò)張。
[0014]進(jìn)一步地，所述錨固活塞包括套筒部和固定套裝在所述套筒部一端的活塞部，所述活塞部滑動密封地置于所述液壓缸內(nèi)；所述套筒部的外壁上設(shè)置臺階，所述滑塊能沿所述套筒部的外壁滑動直至與所述臺階的水平面抵靠。
[0015]作為一種可實施的方式，所述錨固活塞上套裝彈簧，所述彈簧的兩端分別抵靠在所述活塞部和所述錨固端端蓋的內(nèi)側(cè)。
[0016]作為一種可實施的方式，所述滑塊的外壁上設(shè)置至少一個斜面體，所述斜面體包括沿所述滑塊的圓周均勻分布的多個斜面，所述斜面朝向所述錨固臂支撐環(huán)的一端向所述滑塊的中心軸傾斜；所述斜面朝向所述錨固臂支撐環(huán)的運動擠壓所述錨固臂，所述錨固臂沿徑向擴(kuò)張并與外界的井壁錨固。
[0017]進(jìn)一步地，所述斜面體的數(shù)量為至少一個，所述斜面體上具有三個所述斜面，所述斜面沿所述滑塊的圓周的分布位置與所述錨固臂沿所述中心管的圓周的分布位置相對應(yīng)。
[0018]作為一種可實施的方式，所述錨固臂上設(shè)置滾輪，所述滾輪能在所述斜面上滾動。
[0019]進(jìn)一步地，所述中心管包括由所述第二作動機(jī)構(gòu)的推進(jìn)活塞、所述液控中心和所述第一作動機(jī)構(gòu)的推進(jìn)活塞分隔形成的第一段、第二段、第三段和第四段；
[0020]所述推進(jìn)活塞的兩端分別設(shè)置第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽朝向所述錨固端端蓋，所述第二凹槽朝向所述推進(jìn)端端蓋；所述第二作動機(jī)構(gòu)的第一凹槽和第二凹槽內(nèi)分別固定連接所述第一段和所述第二段，所述第一作動機(jī)構(gòu)的第一凹槽和第二凹槽內(nèi)分別固定連接所述第三段和所述第四段；
[0021]所述第一凹槽的槽底與所述第二凹槽的槽底之間設(shè)置貫通的管路通道，一錨固端液壓通道從所述第一凹槽的槽底貫通到所述推進(jìn)活塞的第一凹槽所在端的端面，一推進(jìn)端液壓通道從所述第二凹槽的槽底貫通到所述推進(jìn)活塞的第二凹槽所在端的端面；
[0022]所述第二作動機(jī)構(gòu)的錨固端液壓通道在所述第一凹槽槽底上的一端通過第一管線與所述第一作動機(jī)構(gòu)的錨固端液壓通道在所述第一凹槽槽底上的一端連通；所述第二作動機(jī)構(gòu)的推進(jìn)端液壓通道在所述第二凹槽槽底上的一端通過第二管線與所述第一作動機(jī)構(gòu)的推進(jìn)端液壓通道在所述第二凹槽槽底上的一端連通；所述第一管線和所述第二管線均置于所述管路通道和所述中心管內(nèi)。
[0023]作為一種可實施的方式，在所述第四段外露于所述第二作動機(jī)構(gòu)的液壓缸的部分的外壁上或所述液壓缸的內(nèi)壁上設(shè)置限位件，所述限位件限定所述第二作動機(jī)構(gòu)的推進(jìn)活塞在相應(yīng)的所述液壓缸內(nèi)移動的位置。
[0024]本發(fā)明的一種全液壓驅(qū)動井下管柱的推進(jìn)方法，采用所述的全液壓驅(qū)動井下管柱加壓裝置，其工作過程如下:
[0025]S10，所述全液壓驅(qū)動井下管柱加壓裝置入井前，向第一作動機(jī)構(gòu)的推進(jìn)端環(huán)形空腔和第二作動機(jī)構(gòu)的推進(jìn)端環(huán)形空腔充入液壓油；將所述全液壓驅(qū)動井下管柱加壓裝置和中心管一起下入到井下；
[0026]S20，液控中心控制液壓油進(jìn)入所述第一作動機(jī)構(gòu)的錨固端環(huán)形空腔，所述第一作動機(jī)構(gòu)的錨固組件張緊錨固，所述第一作動機(jī)構(gòu)的錨固端環(huán)形空腔的壓強(qiáng)達(dá)到限定值，所述第一作動機(jī)構(gòu)的錨固端環(huán)形空腔推動對應(yīng)的推進(jìn)活塞帶動其上固定連接的所述中心管朝向所述第一作動機(jī)構(gòu)的推進(jìn)端端蓋運動；
[0027]所述第一作動機(jī)構(gòu)的推進(jìn)端環(huán)形空腔中的液壓油通過管線流入所述第二作動機(jī)構(gòu)的推進(jìn)端環(huán)形空腔，所述第二作動機(jī)構(gòu)的液壓缸相對于所述中心管朝向所述第一作動機(jī)構(gòu)運動；
[0028]S30，所述液控中心控制液壓油進(jìn)入所述第二作動機(jī)構(gòu)的錨固端環(huán)形空腔，所述第二作動機(jī)構(gòu)的錨固組件張緊錨固，所述第二作動機(jī)構(gòu)的錨固端環(huán)形空腔的壓強(qiáng)達(dá)到限定值；同時，所述第一作動機(jī)構(gòu)的錨固端環(huán)形空腔卸壓，所述第一作動機(jī)構(gòu)的錨固組件收縮復(fù)位；所述第二作動機(jī)構(gòu)的錨固端環(huán)形空腔推動對應(yīng)的推進(jìn)