喷射法下表层导管后的振动固表层导管工具及其试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了属于深海油气井工程技术领域的喷射法下表层导管后的振动固表层导管工具及其试验装置。主要包括振动固表层导管工具与振动固表层导管工具效果试验装置两部分；其中振动固表层导管工具主要由能源装置、能源转换装置、振动装置、启动装置、密封结构和自提走结构组成，主要用于产生不同频率、时长和功率的振动并作用于表层导管与海底地层泥土所组成的系统；本发明专利技术喷射法下表层导管后的振动固表层导管工具一方面可以通过振动提高泥土的流动性进而缩短“等待时间”，进一步降低深海钻井成本；另一方面可以通过振动提高泥土的均匀性，进而提高表层导管与海底地层泥土之间胶结强度和质量以及表层导管的承载能力。强度和质量以及表层导管的承载能力。强度和质量以及表层导管的承载能力。

【技术实现步骤摘要】
喷射法下表层导管后的振动固表层导管工具及其试验装置


[0001]本专利技术涉及深海油气井工程
，尤其涉及喷射法下表层导管后的振动固表层导管工具及其试验装置。

技术介绍

[0002]在海洋工程油气钻井行业中，喷射下入表层导管技术在实施时由于能达到节约钻井作业的时间，并能达到降低钻井的风险和成本的效果，因此成为一项广泛应用的技术。喷射法下导管是将钻头和泥浆马达通过表层导管下入专门工具与表层导管一起组成喷射下入管柱串，其中，钻头的主要作用是破碎导管管鞋前的泥土，后续再通过钻柱泵入泥浆把岩屑从表层导管内壁与钻柱之环形空间携带出井底后直接排入海床，继而将表层导管下入至设计深度。
[0003]表层导管是深水钻井安装的第一层管柱，上部支撑水下防喷器组(钻井阶段)和水下采油树(生产阶段)，下部悬挂各层套管串，是重要的持力结构。表层导管承载力因土体扰动而发生变化，喷射安装到位后如果出现表层导管下沉、倾斜等现象，将对后期下放管柱、连接水下防喷器、安装水下采油树等作业带来巨大困难，影响作业效率，甚至造成井口报废。因此表层导管下入指定位置后需要经过一定的“等待时间”，表层导管与海底泥土之间建立了胶结应力，并随时间增长而加固，从而确保表层导管一方面可以承载垂直方向的防喷器(或采油树)重力、套管串重力等载荷，另一方面可以在海底横向波流力、防喷器组端部横向反力作用下不发生倾斜现象。因此，需要一种振动固表层导管工具能够一方面通过振动提高泥土的流动性进而缩短“等待时间”，进一步降低深海钻井成本；另一方面通过振动提高泥土的均匀性，进而提高表层导管与海底地层泥土之间胶结强度和质量，提高表层导管承载能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出喷射法下表层导管后的振动固表层导管工具及其试验装置。
[0005]一种喷射法下表层导管后的振动固表层导管工具，其特征在于，所述工具包括提走接头、上端盖、密封盖、绝缘垫片、弹簧、电池滑动负极接头、绝缘限位套、电池正极接头、胶塞座、启动压杆、外套筒、电池、内套筒、第一减振支架、第一定时断电开关、第一位移传感器、第一上隔板、偏心转子、永磁铁块、定子、减阻滚珠、第一下隔板、第二减振支架、第一控制板、第一减振质量块、第一逆变器、绕组、下端盖、底座、钻杆和表层导管；
[0006]其中，提走接头通过螺钉与钻杆连接，上端盖的一端通过卡扣形式与提走接头接触，另一端通过螺钉和轴肩分别与外套筒和内套筒的上方连接；密封盖通过螺钉与内套筒的内壁凸台连接并用密封圈密封；绝缘垫片通过强力胶与内套筒的外壁凸台胶结；弹簧套在电池滑动负极接头上，并通过绝缘限位套和绝缘垫片进行两端限位，使电池滑动负极接头处于最右端；电池滑动负极接头的左端系有柔性绳，柔性绳依次通过绝缘垫片、内套筒、密封盖、钻杆和胶塞座的通孔与启动压杆的下端头相连，并拉紧启动压杆使其保持初始位
置；启动压杆放置于胶塞座的凹槽内以限制启动压杆的径向位移；电池滑动负极接头与绝缘限位套通过强力胶进行胶结，绝缘限位套和弹簧限制电池滑动负极接头初始位置，绝缘限位套与上端盖上的孔通过孔轴间隙配合定位，电池正极接头与上端盖上的孔配合并由电池限位；胶塞座通过螺钉与钻杆连接；外套筒下端通过螺钉与下端盖连接并通过密封圈密封；电池的上端通过上端盖轴肩限位，下端通过内套筒凸台限位；第一减振支架通过螺钉与内套筒连接，第一定时断电开关与第一减振支架通过螺钉固连；第一位移传感器通过螺纹与第一上隔板连接，第一上隔板与第一下隔板均通过螺钉与外套筒和内套筒连接；偏心转子限位于第一上隔板和第一下隔板所形成的空间内；永磁铁块通过螺钉与偏心转子连接，减阻滚珠的一端限位于偏心转子的凹槽内，另一端与第一上隔板或第一下隔板接触，使得偏心转子与第一上隔板和第一下隔板为点接触以减少偏心转子转动时的能量损耗；定子通过螺钉与内套筒连接，绕组缠绕于定子的凸出部位；第二减振支架通过螺钉与内套筒连接；第一减振质量块通过螺钉连接于第二减振支架的背面，第一控制板和第一逆变器通过螺钉连接于第二减振支架的正面；下端盖限位于底座的凹槽内，底座的内圈通过螺纹与内套筒连接，外圈通过螺钉与表层导管连接。
[0007]一种喷射法下表层导管后的振动固表层导管工具，其特征在于，所述工具包括提走接头、上端盖、密封盖、绝缘垫片、弹簧、电池滑动负极接头、绝缘限位套、电池正极接头、胶塞座、启动压杆、外套筒、电池、内套筒、第三减振支架、第二定时断电开关、第二位移传感器、第二上隔板、上定位块、压电陶瓷片、变幅杆、下定位块、第二下隔板、第四减振支架、第二控制板、第二减振质量块、第二逆变器、超声波发生器、下端盖、底座、钻杆和表层导管；
[0008]其中，提走接头与钻杆通过螺钉连接；上端盖的上部通过卡扣形式与提走接头接触，下部通过螺钉和轴肩分别与外套筒和内套筒的上端连接；密封盖与内套筒内壁凸台通过螺钉连接并用密封圈密封；绝缘垫片通过强力胶与内套筒外部凸台胶结；弹簧套在电池滑动负极接头上并通过绝缘限位套和绝缘垫片进行两端限位，使电池滑动负极接头处于最右端；电池滑动负极接头的左端系有柔性绳，柔性绳依次通过绝缘垫片、内套筒、密封盖、钻杆和胶塞座的通孔与启动压杆的下端头相连，拉紧启动压杆使其保持初始位置；启动压杆放置于胶塞座的凹槽内，以限制启动压杆径向位移；电池滑动负极接头与绝缘限位套通过强力胶进行胶结；绝缘限位套和弹簧限制电池滑动负极接头的初始位置；绝缘限位套与上端盖上的孔通过孔轴间隙配合定位；电池正极接头与上端盖上的孔配合并由电池限位；胶塞座通过螺钉与钻杆连接；外套筒下端通过螺钉与下端盖连接并通过密封圈密封；电池的上端通过上端盖轴肩限位，下端通过内套筒凸台限位；第三减振支架通过螺钉与内套筒连接，超声波发生器和第二定时断电开关均与第三减振支架通过螺钉固连；第二位移传感器通过螺纹与第二上隔板连接，第二上隔板和第二下隔板均通过螺钉与外套筒和内套筒连接；上定位块和下定位块与内套筒为孔轴配合并通过第二上隔板和第二下隔板限制上下位移；压电陶瓷片和变幅杆的底部限位于上定位块和下定位块形成的凹槽；变幅杆的顶部与外套筒接触，压电陶瓷片和变幅杆周向均匀分布产生超声振动并作用于表层导管；第四减振支架通过螺钉与内套筒连接，第二减振质量块通过螺钉连接于第四减振支架的背面，第二控制板和第二逆变器通过螺钉连接于第四减振支架的正面；下端盖限位于底座的凹槽内，底座的内圈通过螺纹与内套筒连接，外圈通过螺钉与表层导管连接。
[0009]一种喷射法下表层导管后的振动固表层导管工具的试验装置，其特征在于，所述
装置包括起重架、第一拉力传感器、第二拉力传感器、卷绳机、多通道数据采集仪、第一滑轮、计算机、第二滑轮、配重块、水层、连接送入装置、角位移传感器、表层导管、试验箱、泥土层、振动固表层导管工具、压力传感器、喷射钻头、钻杆、三向加速度传感器、净水器、管道、拉绳、启动胶塞、线路、水箱和水泵；
[0010]其中，第一拉力传感器的一端通过拉绳与起重架连接，另一端通过拉绳与配重块的上端连接；配重块的下端与连接送入装置的上端固连；连接送入装置内部装有管道与线路；连接送入装置的下端分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷射法下表层导管后的振动固表层导管工具，其特征在于，所述工具包括提走接头(1601)、上端盖(1602)、密封盖(1603)、绝缘垫片(1604)、弹簧(1605)、电池滑动负极接头(1606)、绝缘限位套(1607)、电池正极接头(1608)、胶塞座(1609)、启动压杆(1610)、外套筒(1611)、电池(1612)、内套筒(1613)、第一减振支架(1614)、第一定时断电开关(1615)、第一位移传感器(1616)、第一上隔板(1617)、偏心转子(1618)、永磁铁块(1619)、定子(1620)、减阻滚珠(1621)、第一下隔板(1622)、第二减振支架(1623)、第一控制板(1624)、第一减振质量块(1625)、第一逆变器(1626)、绕组(1627)、下端盖(1628)、底座(1629)、钻杆(19)和表层导管(13)；其中，提走接头(1601)通过螺钉与钻杆(19)连接，上端盖(1602)的一端通过卡扣形式与提走接头(1601)接触，另一端通过螺钉和轴肩分别与外套筒(1611)和内套筒(1613)的上方连接；密封盖(1603)通过螺钉与内套筒(1613)的内壁凸台连接并用密封圈密封；绝缘垫片(1604)通过强力胶与内套筒(1613)的外壁凸台胶结；弹簧(1605)套在电池滑动负极接头(1606)上，并通过绝缘限位套(1607)和绝缘垫片(1604)进行两端限位，使电池滑动负极接头(1606)处于最右端；电池滑动负极接头(1606)的左端系有柔性绳，柔性绳依次通过绝缘垫片(1604)、内套筒(1613)、密封盖(1603)、钻杆(19)和胶塞座(1609)的通孔与启动压杆(1610)的下端头相连，并拉紧启动压杆(1610)使其保持初始位置；启动压杆(1610)放置于胶塞座(1609)的凹槽内以限制启动压杆(1610)的径向位移；电池滑动负极接头(1606)与绝缘限位套(1607)通过强力胶进行胶结，绝缘限位套(1607)和弹簧(1605)限制电池滑动负极接头(1606)初始位置，绝缘限位套(1607)与上端盖(1602)上的孔通过孔轴间隙配合定位，电池正极接头(1608)与上端盖(1602)上的孔配合并由电池(1612)限位；胶塞座(1609)通过螺钉与钻杆(19)连接；外套筒(1611)下端通过螺钉与下端盖(1628)连接并通过密封圈密封；电池(1612)的上端通过上端盖(1602)轴肩限位，下端通过内套筒(1613)凸台限位；第一减振支架(1614)通过螺钉与内套筒(1613)连接，第一定时断电开关(1615)与第一减振支架(1614)通过螺钉固连；第一位移传感器(1616)通过螺纹与第一上隔板(1617)连接，第一上隔板(1617)与第一下隔板(1622)均通过螺钉与外套筒(1611)和内套筒(1613)连接；偏心转子(1618)限位于第一上隔板(1617)和第一下隔板(1622)所形成的空间内；永磁铁块(1619)通过螺钉与偏心转子(1618)连接，减阻滚珠(1621)的一端限位于偏心转子(1618)的凹槽内，另一端与第一上隔板(1617)或第一下隔板(1622)接触，使得偏心转子(1618)与第一上隔板(1617)和第一下隔板(1622)为点接触以减少偏心转子(1618)转动时的能量损耗；定子(1620)通过螺钉与内套筒(1613)连接，绕组(1627)缠绕于定子(1620)的凸出部位；第二减振支架(1623)通过螺钉与内套筒(1613)连接；第一减振质量块(1625)通过螺钉连接于第二减振支架(1623)的背面，第一控制板(1624)和第一逆变器(1626)通过螺钉连接于第二减振支架(1623)的正面；下端盖(1628)限位于底座(1629)的凹槽内，底座(1629)的内圈通过螺纹与内套筒(1613)连接，外圈通过螺钉与表层导管(13)连接。2.一种喷射法下表层导管后的振动固表层导管工具，其特征在于，所述工具包括提走接头(1601)、上端盖(1602)、密封盖(1603)、绝缘垫片(1604)、弹簧(1605)、电池滑动负极接头(1606)、绝缘限位套(1607)、电池正极接头(1608)、胶塞座(1609)、启动压杆(1610)、外套筒(1611)、电池(1612)、内套筒(1613)、第三减振支架(161401)、第二定时断电开关(161501)、第二位移传感器(161601)、第二上隔板(161701)、上定位块(161801)、压电陶瓷
片(161901)、变幅杆(162001)、下定位块(162101)、第二下隔板(162201)、第四减振支架(162301)、第二控制板(162401)、第二减振质量块(162501)、第二逆变器(162601)、超声波发生器(162701)、下端盖(1628)、底座(1629)、钻杆(19)和表层导管(13)；其中，提走接头(1601)与钻杆(19)通过螺钉连接；上端盖(1602)的上部通过卡扣形式与提走接头(1601)接触，下部通过螺钉和轴肩分别与外套筒(1611)和内套筒(1613)的上端连接；密封盖(1603)与内套筒(1613)内壁凸台通过螺钉连接并用密封圈密封；绝缘垫片(1604)通过强力胶与内套筒(1613)外部凸台胶结；弹簧(1605)套在电池滑动负极接头(1606)上并通过绝缘限位套(1607)和绝缘垫片(1604)进行两端限位，使电池滑动负极接头(1606)处于最右端；电池滑动负极接头(1606)的左端系有柔性绳，柔性绳依次通过绝缘垫片(1604)、内套筒(1613)、密封盖(1603)、钻杆(19)和胶塞座(1609)的通孔与启动压杆(1610)的下端头相连，拉紧启动压杆(1610)使其保持初始位置；启动压杆(1610)放置于胶塞座(1609)的凹槽内，以限制启动压杆(1610)径向位移；电池滑动负极接头(1606)与绝缘限位套(1607)通过强力胶进行胶结；绝缘限位套(1607)和弹簧(1605)限制电池滑动负极接头(1606)的初始位置；绝缘限位套(1607)与上端盖(1602)上的孔通过孔轴间隙配合定位；电池正极接头(1608)与上端盖(1602)上的孔配合并由电池(1612)限位；胶塞座(1609)通过螺钉与钻杆(19)连接；外套筒(1611)下端通过螺钉与下端盖(1629)连接并通过密封圈密封；电池(1612)的上端通过上端盖(1602)轴肩限位，下端通过内套筒(1613)凸台限位；第三减振支架(161401)通过螺钉与内套筒(1613)连接，超声波发生器(162701)和第二定时断电开关(161501)均与第三减振支架(161401)通过螺钉固连；第二位移传感器(161601)通过螺纹与第二上隔板(161701)连接，第二上隔板(161701)和第二下隔板(162201)均通过螺钉与外套筒(1611)和内套筒(1613)连接；上定位块(161801)和下定位块(162101)与内套筒(1613)为孔轴配合并通过第二上隔板(161701)和第二下隔板(162201)限制上下位移；压电陶瓷片(161901)和变幅杆(162001)的底部限位于上定位块(161801)和下定位块(162101)形成的凹槽；变幅杆(162001)的顶部与外套筒(1611)接触，压电陶瓷片(161901)和变幅杆(162001)周向均匀分布产生超声振动并作用于表层导管(13)；第四减振支架(162301)通过螺钉与内套筒(1613)连接，第二减振质量块(162501)通过螺钉连接于第四减振支架(162301)的背面，第二控制板(162401)和第二逆变器(162601)通过螺钉连接于第四减振支架(162301)的正面；下端盖(1628)限位于底座(1629)的凹槽内，底座(1629)的内圈通过螺纹与内套筒(1613)连接，外圈通过螺钉与表层导管(13)连接。3.一种权利要求1或2所述喷射法下表层导管后的振动固表层导管工具的试验装置，其特征在于，所述装置包括起重架(1)、第一拉力传感器(2)、第二拉力传感器(3)、卷绳机(4)、多通道数据采集仪(5)、第一滑轮(6)、计算机(7)、第二滑轮(8)、配重块(9)、水层(10)、连接送入装置(11)、角位移传感器(12)、表层导管(13)、试验箱(14)、泥土层(15)、振动固表层导管工具(16)、压力传感器(17)、喷射钻头(18)、钻杆(19)、三向加速度传感器(20)、净水器(21)、管道(22)、拉绳(23)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹宜勇，齐林山，张伯伦，李浩，王立琰，丁雨焘，曲从锋，白翰钦，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：