连续油管钻井井下抗扭滑移支撑装置控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种连续油管钻井井下抗扭滑移支撑装置控制系统，包括中心花键杆总成、上端电液控制总成、上端抗扭支撑总成、下端电液控制总成和下端抗扭支撑总成，通过采用电控液压驱动方式，以连续油管内外压差为动力，通过液缸活塞推动斜花键相互转动，将轴向推力转化为轴向扭转力，并带动凸轮转动，转动的凸轮将支撑块顶出并支撑在井壁上，实现将井底地层对钻头产生的反扭矩传递到井壁上，大大减小了旋转转进时连续油管所承受的反扭矩，提高连续油管使用寿命和连续油管钻井的机械钻速；减小了井下管柱的扭转变形，提高了井下定向工具的稳定性和定向精度，在满足电力控制的同时，减少电缆所需传输的电功率。电缆所需传输的电功率。电缆所需传输的电功率。

【技术实现步骤摘要】
连续油管钻井井下抗扭滑移支撑装置控制系统


[0001]本专利技术属于石油与天然气工程领域，具体地讲，涉及一种连续油管钻井井下抗扭滑移支撑装置控制系统。

技术介绍

[0002]连续油管广范应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业，在油气田勘探与开发中发挥着越来越重要的作用。国内连续油管主要应用于冲砂洗井、钻桥塞、气举、注液氮、清蜡、排液、挤酸和配合测试，具有有着广泛的应用前景，但连续油管井下作业技术存在着急需解决的问题：
[0003]其一：抗扭装置的控制系统要使用相比于泥浆脉冲更快的电控系统；其二：由于连续油管采用电力控制，往往需要内置电缆进行电力传递，传输的电力越大所需有的电缆外径就越大，会导致循环压耗过大，影响正常钻井，另外电缆传输的电工率越大，钻井的安全风险也会越高，所以在控制系统在满足电力控制的同时，需尽量减少电缆传输的电工率。
[0004]现有技术中对于连续油管抗扭装置(或支撑装置)研究较少，现有的连续油管抗扭装置按照支撑方式归纳起来，可分为凸轮锁紧式连续油管抗扭装置和液压支撑式连续油管抗扭装置两大类别。
[0005]针对凸轮锁紧式连续油管抗扭装置而言，通常使用电力控制系统，通过电机来提供驱动力，转动抗扭装置上的凸轮与井壁接触，再通过钻井的反扭矩使凸轮转动，让凸轮与井壁接触的接触点到凸轮转动中的距离不断增大，最后导致抗扭装置与井壁锁死。
[0006]中国专利CN112096328A提出了一种液压支撑式连续油管抗扭装置，该装置是以井下小型液压泵作为动力源，通过高压油路将高压油推到支撑块后面的油腔中，推动支撑块伸出与井壁接触，并对井壁产生压力，当钻井过程中的反向扭矩传到抗扭装置预带动装置旋转时，井壁与支撑块产生的摩擦力阻止了装置的旋转，使反向扭矩由支撑块传递到井壁上，阻止了扭矩继续向后传动。
[0007]上述两种抗扭支撑装置的驱动力都是靠电机来提供，且电机功率要求也较高，目前小型高功率电机成本较高，大大的提高了抗扭装置的制造成本。
[0008]综上所述，无论是凸轮锁紧式还是液压支撑式，这些连续油管井下抗扭装置所能提供的可行性不强，不能满足对于拉力和扭矩要求比较大的连续油管深井、超深井钻井时井下复杂环境的需要。

技术实现思路

[0009]为克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种连续油管钻井井下抗扭滑移支撑装置控制系统。通过上端电源控制系统改变各个电磁阀的开通状态，实现上回位活塞缸、上支撑活塞缸和伸缩压差的转换，通过下端电源控制系统来改变各个电磁阀的开通状态，实现下回位活塞缸和下支撑活塞缸压差的转换，最终实现连续油管钻井井下抗扭滑移支撑装置的随钻抗扭支撑。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术采用如下方案：
[0011]一种连续油管钻井井下抗扭滑移支撑装置控制系统，其关键在于，包括中心花键杆总成、上端电液控制总成、上端抗扭支撑总成、下端电液控制总成和下端抗扭支撑总成，所述上端抗扭支撑总成和所述下端抗扭支撑总成均套设在所述中心花键杆总成中的中心花键杆上，所述上端抗扭支撑总成和所述下端抗扭支撑总成在所述中心花键杆上可上下滑动且由所述中心花键杆上的花键限制周向自由度；
[0012]所述上端抗扭支撑总成中设置有上回位活塞缸、上支撑活塞缸和伸缩活塞缸；所述上端电液控制总成中设置有上端电源控制系统、上端钻井液流入水道、上端钻井液流出水道、上回位活塞缸电控阀、上支撑活塞缸电控阀和伸缩活塞缸电控阀；
[0013]所述上端钻井液流入水道与所述中心花键杆的内腔相通，用于向上端各个电控阀提供高压钻井液，所述上端钻井液流出水道与所述中心花键杆总成外围空间相通，用于向上端各个电控阀提供泄压通道；所述上端电源控制系统用于改变上端各个电控阀的阀位状态并实现对应缸体的伸缩状态控制；
[0014]所述下端抗扭支撑总成中设置有下回位活塞缸和下支撑活塞缸；所述下端电液控制总成中设置有下端电源控制系统、下端钻井液流入水道、下端钻井液流出水道、下回位活塞缸电控阀和下支撑活塞缸电控阀；
[0015]所述下端钻井液流入水道与所述中心花键杆的内腔相通，用于向下端各个电控阀提供高压钻井液，所述下端钻井液流出水道与所述中心花键杆总成外围空间相通，用于向下端各个电控阀提供泄压通道；所述下端电源控制系统用于改变下端各个电控阀的阀位状态并实现对应缸体的伸缩状态控制。
[0016]可选地，对应所述上回位活塞缸设置有上回位活塞缸水道，对应所述上支撑活塞缸设置有上支撑活塞上端水道和上支撑活塞下端水道，对应所述伸缩活塞缸设置有伸缩活塞上端水道和伸缩活塞下端水道；
[0017]所述上回位活塞缸电控阀采用二位三通阀，在第一阀位状态下，所述上回位活塞缸水道与所述上端钻井液流入水道接通，在第二阀位状态下，所述上回位活塞缸水道与所述上端钻井液流出水道接通；
[0018]所述上支撑活塞缸电控阀采用两位四通阀，在第一阀位状态下，所述上支撑活塞上端水道接入所述上端钻井液流入水道，所述上支撑活塞下端水道接入所述上端钻井液流出水道；在第二阀位状态下，所述上支撑活塞上端水道接入上端钻井液流出水道，所述上支撑活塞下端水道接入所述上端钻井液流入水道；
[0019]所述伸缩活塞缸电控阀采用两位四通阀，在第一阀位状态下，所述伸缩活塞上端水道接入所述上端钻井液流入水道，所述伸缩活塞下端水道接入所述上端钻井液流出水道；在第二阀位状态下，所述伸缩活塞上端水道接入所述上端钻井液流出水道，所述伸缩活塞下端水道接入所述上端钻井液流入水道。
[0020]可选地，对应所述下回位活塞缸设置有下回位活塞缸水道，对应所述下支撑活塞缸设置有下支撑活塞上端水道和下支撑活塞下端水道；
[0021]所述下回位活塞缸电控阀采用二位三通阀，在第一阀位状态下，所述下回位活塞缸水道与所述下端钻井液流入水道相通；在第二阀位状态下，所述下回位活塞缸水道与所述下端钻井液流出水道相通；
[0022]所述下支撑活塞缸电控阀采用二位四通阀，在第一阀位状态下，所述下支撑活塞上端水道接入所述下端钻井液流入水道，所述下支撑活塞下端水道接入所述下端钻井液流出水道；在第二阀位状态下，所述下支撑活塞上端水道接入所述下端钻井液流出水道，所述下支撑活塞下端水道接入所述下端钻井液流入水道。
[0023]可选地，所述上端电源控制系统中设置有电源模块、第一电源开关、第二电源开关、上支撑控制导电滑轨、伸缩控制导电滑轨、下支撑控制第一中继导电滑轨、下支撑控制第二中继导电滑轨、上回位控制导电滑轨、下支撑控制第二中继导电滑块、上回位控制导电滑块、下支撑控制第一中继导电滑块、伸缩控制导电滑块、上支撑控制导电滑块；
[0024]所述上支撑控制导电滑轨、伸缩控制导电滑轨、下支撑控制第一中继导电滑轨、下支撑控制第二中继导电滑轨均经过所述第一电源开关接入所述电源模块的一端，所述上回位控制导电滑轨通过所述第二电源开关接入所述电源模块的一端；
[0025]所述上回位控制导电滑块与所述上回位控制导电滑轨滑动连接，并经过所述上回位活塞缸电控阀后连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续油管钻井井下抗扭滑移支撑装置控制系统，其特征在于，包括中心花键杆总成(1)、上端电液控制总成(2)、上端抗扭支撑总成(3)、下端电液控制总成(4)和下端抗扭支撑总成(5)，所述上端抗扭支撑总成(3)和所述下端抗扭支撑总成(5)均套设在所述中心花键杆总成(1)中的中心花键杆(102)上，所述上端抗扭支撑总成(3)和所述下端抗扭支撑总成(5)在所述中心花键杆(102)上可上下滑动且由所述中心花键杆(102)上的花键限制周向自由度；所述上端抗扭支撑总成(3)中设置有上回位活塞缸(302)、上支撑活塞缸(317)和伸缩活塞缸(318)；所述上端电液控制总成(2)中设置有上端电源控制系统(201)、上端钻井液流入水道(202)、上端钻井液流出水道(404)、上回位活塞缸电控阀(415)、上支撑活塞缸电控阀(416)和伸缩活塞缸电控阀(417)；所述上端钻井液流入水道(202)与所述中心花键杆(102)的内腔相通，用于向上端各个电控阀提供高压钻井液，所述上端钻井液流出水道(404)与抗扭滑移支撑装置外围空间相通，用于向上端各个电控阀提供泄压通道；所述上端电源控制系统(201)用于改变上端各个电控阀的阀位状态并实现对应缸体的伸缩状态控制；所述下端抗扭支撑总成(5)中设置有下回位活塞缸(503)和下支撑活塞缸(518)；所述下端电液控制总成(4)中设置有下端电源控制系统(408)、下端钻井液流入水道(409)、下端钻井液流出水道(410)、下回位活塞缸电控阀(420)和下支撑活塞缸电控阀(419)；所述下端钻井液流入水道(409)与所述中心花键杆(102)的内腔相通，用于向下端各个电控阀提供高压钻井液，所述下端钻井液流出水道(410)与抗扭滑移支撑装置外围空间相通，用于向下端各个电控阀提供泄压通道；所述下端电源控制系统(408)用于改变下端各个电控阀的阀位状态并实现对应缸体的伸缩状态控制。2.根据权利要求1所述的连续油管钻井井下抗扭滑移支撑装置控制系统，其特征在于，对应所述上回位活塞缸(302)设置有上回位活塞缸水道(401)，对应所述上支撑活塞缸(317)设置有上支撑活塞上端水道(402)和上支撑活塞下端水道(403)，对应所述伸缩活塞缸(318)设置有伸缩活塞上端水道(406)和伸缩活塞下端水道(407)；所述上回位活塞缸电控阀(415)采用二位三通阀，在第一阀位状态下，所述上回位活塞缸水道(401)与所述上端钻井液流入水道(202)接通，在第二阀位状态下，所述上回位活塞缸水道(401)与所述上端钻井液流出水道(404)接通；所述上支撑活塞缸电控阀(416)采用两位四通阀，在第一阀位状态下，所述上支撑活塞上端水道(402)接入所述上端钻井液流入水道(202)，所述上支撑活塞下端水道(403)接入所述上端钻井液流出水道(404)；在第二阀位状态下，所述上支撑活塞上端水道(402)接入上端钻井液流出水道(404)，所述上支撑活塞下端水道(403)接入所述上端钻井液流入水道(202)；所述伸缩活塞缸电控阀(417)采用两位四通阀，在第一阀位状态下，所述伸缩活塞上端水道(406)接入所述上端钻井液流入水道(202)，所述伸缩活塞下端水道(407)接入所述上端钻井液流出水道(404)；在第二阀位状态下，所述伸缩活塞上端水道(406)接入所述上端钻井液流出水道(404)，所述伸缩活塞下端水道(407)接入所述上端钻井液流入水道(202)。3.根据权利要求1所述的连续油管钻井井下抗扭滑移支撑装置控制系统，其特征在于，对应所述下回位活塞缸(503)设置有下回位活塞缸水道(414)，对应所述下支撑活塞缸
(518)设置有下支撑活塞上端水道(412)和下支撑活塞下端水道(413)；所述下回位活塞缸电控阀(420)采用二位三通阀，在第一阀位状态下，所述下回位活塞缸水道(414)与所述下端钻井液流入水道(409)相通；在第二阀位状态下，所述下回位活塞缸水道(414)与所述下端钻井液流出水道(410)相通；所述下支撑活塞缸电控阀(419)采用二位四通阀，在第一阀位状态下，所述下支撑活塞上端水道(412)接入所述下端钻井液流入水道(409)，所述下支撑活塞下端水道(413)接入所述下端钻井液流出水道(410)；在第二阀位状态下，所述下支撑活塞上端水道(412)接入所述下端钻井液流出水道(410)，所述下支撑活塞下端水道(413)接入所述下端钻井液流入水道(409)。4.根据权利要求1或2或3所述的连续油管钻井井下抗扭滑移支撑装置控制系统，其特征在于，所述上端电源控制系统(201)中设置有电源模块(204)、第一电源开关(205)、第二电源开关(206)、上支撑控制导电滑轨(207)、伸缩控制导电滑轨(208)、下支撑控制第一中继导电滑轨(209)、下支撑控制第二中继导电滑轨(210)、上回位控制导电滑轨(211)、下支撑控制第二中继导电滑块(212)、上回位控制导电滑块(213)、下支撑控制第一中继导电滑块(214)、伸缩控制导电滑块...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙辉，侯学军，杨斌，曹毅，罗聪颖，刘亚飞，朱程杰，曾永清，唐均尘，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：