一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管技术方案

一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管，包括外管、内管、动力电源线、信号传输光纤、信号传输电缆和超低密度填充材料，所述外管与内管同轴，外管与内管间的环状空间内装填有动力电源线、信号传输光纤和信号传输电缆，外管与内管间的环状空间内还填充有超低密度填充材料，形成一个具有一定弹性弯曲半径的近泥浆钻井液比重的连续缆管整体，所述内管中心设有用来传输钻井液的通道，本实用新型专利技术能够通过连续管为井下自平衡钻具系统提供电能、信号、数据和继续循环钻井液等，同时既能快速起下钻又能起下钻不间断钻井液循环，减少起下钻等辅助时间，降低钻具对井壁的扰动程度和因钻井液停止循环导致的井内复杂。循环导致的井内复杂。循环导致的井内复杂。

【技术实现步骤摘要】
一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管


[0001]本技术属于钻井工程井下工具
，特别涉及一种适配于自平衡钻具系统用超低比重连续缆管。

技术介绍

[0002]申请人提出的“一种井下扭矩自平衡有缆钻具系统”，专利号：CN201710082518.8，具有三大主要优点：一是取消钻机。近钻头驱动代替钻机的回转驱动，随钻泥浆循环代替地面泥浆泵循环，近钻头钻压调节系统代替了钻机大钩控制钻压；二是摆脱了对钻杆的深度依赖。以铠装缆管为主要传输介质，实现了起下钻不间断钻井液循环，大大减少了起下钻时间，减少了钻具对井壁的扰动和因钻井液停止循环导致的井内复杂；三是实现了对井底原位测、实时传和精准控。可以随钻实时原位监测和获取到井下钻具的动态参数变化，更加符合智能化、简单化的要求。该技术尽管在理论和技术上有突破，但其自身还存在一些不足和应用的局限性，主要表现在只能竖直自重加压钻进，无法自主加压，不能实施定向钻进。为此，技术人又提出了“一种自行走自变向导向钻进系统”，专利号为CN2020109883782，该技术能够使井下扭矩自平衡有缆钻具系统在井内实现自主加压行走、自动变向和导向、近钻头原位监测、实时数据传输及对钻进系统的精准控制，属于一种高度集成化、自动化的导向钻进系统，并填补了井下扭矩自平衡有缆钻具系统行走给进和变向钻进方面的空白。
[0003]以上两个技术都需要从地面获取能量，并与地面建立信号传输和井内钻井液循环通道，为了使这个通道在井内钻井液中对钻具的影响减小，还需要其具有与钻井液比重相近的比重。然而，能够满足要求的既具有传输电能、信号和钻井液循环功能、又有一定抗拉压、挤压变形和与钻井液比重相近的连续缆管目前还没有。因此，技术一种能够满足自平衡钻具系统用的连续缆管，对于自平衡钻进系统的应用和推广十分必要，对于高效、节能钻进意义重大。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管，目的是为地面设备与井下自平衡钻进系统建立起能量、信号和钻井液传输通道。
[0005]一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管，包括外管、内管、动力电源线、信号传输光纤、信号传输电缆和超低密度填充材料；
[0006]所述外管与内管同轴，所述外管与内管间的环状空间内装填有动力电源线、信号传输光纤和信号传输电缆，外管与内管间的环状空间内还填充有超低密度填充材料，形成一个具有一定弹性弯曲半径的近泥浆钻井液比重的连续缆管整体，所述内管中心设有用来传输钻井液的通道。
[0007]所述的外管与内管间的环状空间内还设有多根铠装保护管，动力电源线、信号传输光纤和信号传输电缆分别设置在多根铠装保护管内部。
[0008]所述的铠装保护管通过铠装保护管固定件与内管外壁固定连接。
[0009]所述的铠装保护管固定件由固定面和铠装保护管限位面组成，固定面与内管的外壁焊接固定连接，铠装保护管限位面与铠装保护管外表面接触配合。
[0010]所述的动力电源线由绝缘层、屏蔽层、导线组成，屏蔽层包覆在导线外壁，绝缘层包覆在屏蔽层外侧。
[0011]所述的信号传输光纤由光纤外保护层、光纤内保护层和光纤组成，光纤外保护层内壁包覆有多根光纤内保护层，光纤内保护层内部包覆有光纤。
[0012]所述信号传输电缆由信号线保护层、信号线屏蔽层和信号线导线组成，信号线保护层内部包覆有多根信号线屏蔽层，信号线屏蔽层内部包覆有信号线导线。
[0013]所述的超低密度填充材料为泡沫类物质。
[0014]本技术的有益效果：
[0015]1、本技术能够通过连续管为井下自平衡钻具系统提供电能、信号、数据和继续循环钻井液等。
[0016]2、本技术实现了既能快速起下钻又能起下钻不间断钻井液循环，减少起下钻等辅助时间，降低钻具对井壁的扰动程度和因钻井液停止循环导致的井内复杂。
[0017]3、本技术缆管的整体比重与钻井液比重相近，制备工艺能够满足要求的前提下理论上缆管长度无上限，自平衡钻具系统的钻进深度只与缆管的长度有关系。
[0018]4、本技术填补了自平衡钻具系统用的连续缆管空白，对于自平衡钻进系统的应用和推广十分必要，对于高效、节能钻进意义重大。
附图说明
[0019]图1是本技术所提出的一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管的整体结构轴测图。
[0020]图2是本技术所提出的一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管之动力电源线径向截面图。
[0021]图3是本技术所提出的一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管之信号传输光纤径向截面图。
[0022]图4是本技术所提出的一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管之信号传输电缆径向截面图。
[0023]图5是本技术所提出的一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管之铠装保护管固定件结构轴测图。
具体实施方式
[0024]请参阅图1至图5所示，一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管，包括外管1、内管2、动力电源线3、信号传输光纤4、信号传输电缆5、铠装保护管6、铠装保护管固定件7和超低密度填充材料8；
[0025]所述外管1与内管2同轴，所述外管1与内管2间的环状空间内设有多根铠装保护管6，铠装保护管6通过铠装保护管固定件7与内管2外壁固定连接，多根铠装保护管6内分别装填有动力电源线3、信号传输光纤4和信号传输电缆5，外管1与内管2间的环状空间内还填充
有超低密度填充材料8，形成一个具有一定弹性弯曲半径的近泥浆钻井液比重的相对钢钻杆而言超低比重的有机连续缆管，所述内管2中心设有用来传输钻井液的通道。
[0026]所述的动力电源线3由绝缘层301、屏蔽层302、导线303组成，屏蔽层302包覆在导线303外壁，绝缘层301包覆在屏蔽层302外侧，动力电源线3其作用是为井内自平衡钻具系统提供动力电源；
[0027]所述的信号传输光纤4由光纤外保护层401、光纤内保护层402和光纤403组成，光纤外保护层401内壁包覆有多根光纤内保护层402，光纤内保护层402内部包覆有光纤403，信号传输光纤4其作用是将井内自平衡钻具系统内设置的传感器检测到的数据实时传输到地面控制采集终端。
[0028]所述信号传输电缆5由信号线保护层501、信号线屏蔽层502和信号线导线503组成，信号线保护层501内部包覆有多根信号线屏蔽层502，信号线屏蔽层502内部包覆有信号线导线503，信号传输电缆5其作用与信号传输光纤4相同，可以与信号传输光纤4同时使用，若当信号传输光纤4出现故障无法工作时也可以将信号传输电缆5作为信号传输光纤4的替换部件。
[0029]所述的铠装保护管固定件7由固定面701和铠装保护管限位面702组成，固定面701与内管2的外壁焊接固定连接，铠装保护管限位面702与铠装保护管6外表面接触配合。
[0030]所述的超低密度填充材料8为泡沫类物质。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管，其特征在于：包括外管(1)、内管(2)、动力电源线(3)、信号传输光纤(4)、信号传输电缆(5)和超低密度填充材料(8)；所述外管(1)与内管(2)同轴，所述外管(1)与内管(2)间的环状空间内装填有动力电源线(3)、信号传输光纤(4)和信号传输电缆(5)，外管(1)与内管(2)间的环状空间内还填充有超低密度填充材料(8)，形成一个具有一定弹性弯曲半径的近泥浆钻井液比重的连续缆管整体，所述内管(2)中心设有用来传输钻井液的通道。2.根据权利要求1所述的一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管，其特征在于：所述的外管(1)与内管(2)间的环状空间内还设有多根铠装保护管(6)，动力电源线(3)、信号传输光纤(4)和信号传输电缆(5)分别设置在多根铠装保护管(6)内部。3.根据权利要求2所述的一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管，其特征在于：所述的铠装保护管(6)通过铠装保护管固定件(7)与内管(2)外壁固定连接。4.根据权利要求3所述的一种自平衡钻具系统用超低比重连续缆管，其特征在于：所述的铠装保护管固定件(7)由固定面(701)和铠装保护管限位面(702)组成，固定面(701)与内管(2)的外壁焊接固定连接，铠装保护管限位面(702)与铠...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵研，高科，钱雨华，李家晟，钱荣国，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：