一种自动寻优井下振动固井工具制造技术

本发明专利技术公开了一种自动寻优井下振动固井工具，包括：上接头组件、自动寻优控制系统、电池供电组件、电机振动组件、套筒和下接头；套筒设置在自动寻优井下振动固井工具中间位置，上接头组件设置在套筒的上端，下接头设置在套筒的下端，电池供电组件设置在套筒的内部中间位置；自动寻优控制系统设置在上接头组件的下端位置，自动寻优控制系统设置通过螺钉固定于电池供电组件上端位置；电机振动组件通过螺钉固定于电池供电组件下端位置，电机振动组件设置在下接头的上端位置。本发明专利技术能够在不改变常规固井工艺的情况下，使水泥浆在候凝阶段产生振动，实现井下自动扫频，并自动寻找最优振动频率，使得振动传播距离长，从而在环空长距离上提高固井质量。

【技术实现步骤摘要】
一种自动寻优井下振动固井工具
本专利技术属于油气井工程领域，特别是涉及一种自动寻优井下振动固井工具。
技术介绍
在固井过程中，振动水泥浆是提高固井质量的有效技术手段之一。现有技术中国内外振动固井工具按作用原理可分为水力脉冲式、机械式、磁致伸缩式、压电陶瓷式、声频式、地面环空水力或空气脉冲式等振动固井工具，其中水力脉冲式振动固井工具应用最为广泛。水力脉冲式振动固井工具仅能在注水泥、顶替水泥浆过程中产生振动，无法在候凝过程中实现振动。实验证明，在水泥浆候凝过程中进行振动是提高固井质量的关键步骤。机械式、磁致伸缩式、压电陶瓷式、声频式、地面环空水力或空气脉冲式等振动固井工具虽然能够在水泥浆候凝过程中实现振动，但是需要地面线缆供电和自带附属设备，改变了常规固井工艺，造成固井现场施工复杂。一种井下振动固井工具(ZL201510445766.5)虽然是一种既不改变常规固井工艺又能在水泥浆候凝过程中实现振动的固井工具，但是由于其振动频率单一，无法实现机械共振，造成振动传播距离较短，无法在环空长距离上提高固井质量。因此，现有技术迫切需要一种能够实现扫频振动，并自动寻找最优振动频率的固井工具，以克服现有技术中的种种缺陷。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本专利技术一种自动寻优井下振动固井工具，能够在不改变常规固井工艺的情况下，使水泥浆在候凝阶段产生振动，实现井下自动扫频，并自动寻找最优振动频率，使得振动传播距离长，从而在环空长距离上提高固井质量。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案。一种自动寻优井下振动固井工具，其包括：上接头组件、自动寻优控制系统、电池供电组件、电机振动组件、套筒和下接头；所述套筒设置在自动寻优井下振动固井工具中间位置，所述上接头组件设置在所述套筒的上端，所述下接头设置在所述套筒的下端，所述电池供电组件设置在所述套筒的内部中间位置；所述自动寻优控制系统设置在所述上接头组件的下端位置，所述自动寻优控制系统设置通过螺钉固定于所述电池供电组件上端位置；所述电机振动组件通过螺钉固定于所述电池供电组件下端位置，所述电机振动组件设置在所述下接头的上端位置。优选地，上接头组件包括：上接头、胶塞座和胶塞座剪销；所述上接头通过螺纹连接固定在所述套筒的上端，所述胶塞座通过胶塞座剪销固定在所述上接头的内部。优选地，上接头组件还包括：上接头密封圈，所述上接头和所述套筒的缝隙通过所述上接头密封圈密封。优选地，所述自动寻优控制系统包括：电路板支架Ⅰ、电路板支架Ⅱ、加速度电路板、小电路板支架、开关支架Ⅰ、开关支架Ⅱ、电源开关、扫频电路板、功率电阻和低通滤波用电阻；所述电路板支架Ⅱ通过螺纹连接固定在所述电路板支架Ⅰ的上端面；所述加速度电路板通过所述小电路板支架固定在所述电路板支架Ⅱ背面；所述电源开关通过所述开关支架Ⅰ和所述开关支架Ⅱ固定在所述电路板支架Ⅰ正面的上部；所述扫频电路板固定在所述电路板支架Ⅰ正面的下部；所述功率电阻和所述低通滤波电阻通过螺钉固定在所述电路板支架Ⅱ背面。优选地，所述自动寻优控制系统还包括：所述定位螺钉、所述限位垫片、所述减振垫、所述T型减振垫和所述限位螺钉；所述扫频电路板通过所述定位螺钉、所述限位垫片、所述减振垫、所述T型减振垫和所述限位螺钉固定在所述电路板支架Ⅰ正面的下部。优选地，所述电池供电组件包括：开关杆、电池组上盖、弹簧、开关杆压盖、垫块、电池组和电池组外套；所述开关杆穿过所述电池组上盖的内部；所述弹簧安装在所述开关杆和所述电池组上盖中间；所述开关杆压盖通过螺钉固定在所述开关杆的下端；所述电池组上盖通过螺纹连接固定在所述电池组外套的上部；所述垫块通过螺钉固定在所述电池组外套的内部，位于所述电路板支架Ⅰ的下端面；所述电池组固定在所述垫块和所述电机振动组件之间。优选地，所述电池供电组件还包括：开关杆密封圈、电池组上盖挡圈和电池组上盖密封圈；所述开关杆与所述电池组上盖的内部孔之间是间隙配合，所述开关杆和所述电池组上盖的缝隙通过所述开关杆密封圈密封，所述电池组上盖和所述电池组外套的缝隙通过所述电池组上盖密封圈和所述电池组上盖挡圈密封。优选地，电机振动组件包括：电机、电机外套、联轴器外套、联轴器、轴承座、偏心块、转轴、偏心块外套和轴承；所述电机安装在所述电机外套的内部，所述电机的下部通过螺钉固定在所述电机外套的下部；所述电机外套通过螺纹连接固定在所述电池组外套的下部；所述联轴器外套通过螺纹连接固定在所述电机外套的下部；所述转轴与所述电机之间通过所述联轴器传递扭矩；所述轴承座通过螺钉固定在所述联轴器外套的下部；所述偏心块外套通过螺纹连接固定在所述联轴器外套的下部；所述偏心块通过键连接固定在所述转轴中部；所述轴承分别安装在所述轴承座内部和所述偏心块外套的下部。优选地，电机振动组件还包括：电机外套挡圈、电机外套密封圈、联轴器外套密封圈、偏心块外套挡圈和偏心块外套密封圈；所述电机外套和所述电池组外套的缝隙通过所述电机外套挡圈和所述电机外套密封圈密封，所述联轴器外套和所述电机外套的缝隙通过所述联轴器外套密封圈密封，所述偏心块外套和所述联轴器外套的缝隙通过所述偏心块外套挡圈和所述偏心块外套密封圈密封。优选地，所述自动寻优井下振动固井工具，外径为180mm，长度为2412mm；所述扫频电路板通过所述减振垫和所述T型减振垫设计进行减振；所述电池组是圆柱体；所述自动寻优控制系统、所述电池供电组件和所述电机振动组件是一个的密封的腔体。本专利技术的自动寻优井下振动固井工具的有益效果是：本专利技术结构简单合理，套筒内部安装上接头组件、自动寻优控制系统、电池供电组件、电机振动组件和下接头，当常规胶塞下行到上接头组件时，在胶塞座位置碰压，剪断胶塞座剪销，开关杆下行，使自动寻优控制系统中电路导通，控制电机转速范围为30r/min～600r/min，通过加速度电路板测试工具的振动幅值。通过算法设计，在扫频范围内寻找最佳振动频率，并在该频率点持续振动。自动寻优控制系统可以根据工具使用现场的要求进行振动时间的设置。附图说明附图1是本专利技术的自动寻优井下振动固井工具的结构示意图。附图2是本专利技术的自动寻优井下振动固井工具的上接头组件的结构图。附图3是本专利技术的自动寻优井下振动固井工具的自动寻优控制系统的结构图。附图4是本专利技术的自动寻优井下振动固井工具的电池供电组件的结构图。附图5是本专利技术的自动寻优井下振动固井工具的电机振动组件的结构图。附图标记说明：1-上接头组件，2-自动寻优控制系统，3-电池供电组件，4-电机振动组件，5-套筒，6-下接头。101-上接头，102-胶塞座，103-上接头密封圈，104-胶塞座剪销，201-电路板支架Ⅰ，202-电路板支架Ⅱ，203-加速度电路板，204-小电路板支架，205-开关支架Ⅰ，206-开关支架Ⅱ，207-电源开关，208-扫频电路板，209-定位螺钉，210-限位垫片，211-减振垫，212-T型减振垫，213-限位螺钉，214-功率电阻，215-低通滤波用电阻，301-开关杆，302-电池组上盖，303-弹簧，304-开关杆密封圈，305-开关杆压盖，306-电池组上盖挡圈，307-电池组上盖密封圈，308-垫块，309-电池组，310-电池组外套，401-电机，402-电机外套，403-电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动寻优井下振动固井工具，其特征在于包括：上接头组件、自动寻优控制系统、电池供电组件、电机振动组件、套筒和下接头；所述套筒设置在自动寻优井下振动固井工具中间位置，所述上接头组件设置在所述套筒的上端，所述下接头设置在所述套筒的下端，所述电池供电组件设置在所述套筒的内部中间位置；所述自动寻优控制系统设置在所述上接头组件的下端位置，所述自动寻优控制系统设置通过螺钉固定于所述电池供电组件上端位置；所述电机振动组件通过螺钉固定于所述电池供电组件下端位置，所述电机振动组件设置在所述下接头的上端位置。

【技术特征摘要】
1.一种自动寻优井下振动固井工具，其特征在于包括：上接头组件、自动寻优控制系统、电池供电组件、电机振动组件、套筒和下接头；所述套筒设置在自动寻优井下振动固井工具中间位置，所述上接头组件设置在所述套筒的上端，所述下接头设置在所述套筒的下端，所述电池供电组件设置在所述套筒的内部中间位置；所述自动寻优控制系统设置在所述上接头组件的下端位置，所述自动寻优控制系统设置通过螺钉固定于所述电池供电组件上端位置；所述电机振动组件通过螺钉固定于所述电池供电组件下端位置，所述电机振动组件设置在所述下接头的上端位置。2.根据权利要求1所述的自动寻优井下振动固井工具，其特征在于，上接头组件包括：上接头、胶塞座和胶塞座剪销；所述上接头通过螺纹连接固定在所述套筒的上端，所述胶塞座通过胶塞座剪销固定在所述上接头的内部。3.根据权利要求2所述的自动寻优井下振动固井工具，其特征在于，上接头组件还包括：上接头密封圈，所述上接头和所述套筒的缝隙通过所述上接头密封圈密封。4.根据权利要求3所述的自动寻优井下振动固井工具，其特征在于，所述自动寻优控制系统包括：电路板支架Ⅰ、电路板支架Ⅱ、加速度电路板、小电路板支架、开关支架Ⅰ、开关支架Ⅱ、电源开关、扫频电路板、功率电阻和低通滤波用电阻；所述电路板支架Ⅱ通过螺纹连接固定在所述电路板支架Ⅰ的上端面；所述加速度电路板通过所述小电路板支架固定在所述电路板支架Ⅱ背面；所述电源开关通过所述开关支架Ⅰ和所述开关支架Ⅱ固定在所述电路板支架Ⅰ正面的上部；所述扫频电路板固定在所述电路板支架Ⅰ正面的下部；所述功率电阻和所述低通滤波电阻通过螺钉固定在所述电路板支架Ⅱ背面。5.根据权利要求4所述的自动寻优井下振动固井工具，其特征在于，所述自动寻优控制系统还包括：所述定位螺钉、所述限位垫片、所述减振垫、所述T型减振垫和所述限位螺钉；所述扫频电路板通过所述定位螺钉、所述限位垫片、所述减振垫、所述T型减振垫和所述限位螺钉固定在所述电路板支架Ⅰ正面的下部。6.根据权利要求5所述的自动寻优井下振动固井工具，其特征在于，所述电池供电组件包括：开关杆、电池组上盖、弹簧、开关杆压盖、垫块、电池组和电池组外套；所述开关杆穿过所述电池组上盖的内部；所述弹簧...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹宜勇，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11