CN102031940B - 一种井下工具往返穿越配水器的方法及执行装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下工具往返穿越配水器的方法及执行装置。其方法是利用独立动作作为支架的弹出信号，利用顺序复合动作作为支架的收拢信号，并通过全机械结构的执行装置控制支架工作状态的切换。本发明采用全机械结构控制井下工具上的支架方便自如的进行弹出和收拢，无需通过电机和电缆控制可以直接使用钢丝下井，有效控制了使用成本。本发明即解决了只能控制弹出，不能控制收拢的缺陷，又在控制支架弹出或收拢状态时，采用互不相同的识别信号，误操作率低，工作可靠。能通过钢丝的放下和拉起动作及时准确地控制支架的工作状态，实现反复下井功能。

Description

一种井下工具往返穿越配水器的方法及执行装置

技术领域

本发明涉及一种井下工具往返穿越配水器的方法及执行装置，属于油田注水井井下工具技术领域。

背景技术

为了对油田的注水井进行测试，在注水井内往往设有多个配水器。配水器内设有中心孔，中心孔中有一段直径较大，在大直径与小直径的结合外形成一个环形的支撑面，支撑面作为支撑井下工具的平台。当需要对配水器进行测试时，测试仪器放在井下工具内，用钢丝绳将井下工具从井口放至配水器的中心孔内，井下工具上设有可以弹出的支架。当井下工具下降至配水器的支撑面时，需要控制支架弹出，以便支撑在配水器的支撑面上对配水器进行测试。

现有井下工具是到了测试位时，将系住井下工具的钢丝绳向上提一下，当井下工具上的触发元件碰撞到配水器后的中心孔孔壁后支架弹出，但支架弹出后只能在钢丝绳向上拉时，利用配水器中心孔的挤压下收拢，由于受到与支架连接的弹簧的作用，支架一旦失去中心孔的挤压又弹出来了，无法在井下控制井下工具上的支架收拢后不弹出。如果测试完上层的配水器后，需要再测试上层以下的配水器时，由于井下工具上的支架支撑在上层配水器的支撑面上，无法继续将井下工具放至下层配水器的支撑面上。目前使用时，只能再把井下工具拉出井口，人工将井下工具上的支架收拢，然后再直接放至需要测试的下层配水器处，然后控制井下工具上的支架弹开，支撑在下层配水器的支撑面上进行测试。使用时非常不方便。

为了解决这个问题，目前，市场上出现了一种通过上提动作控制支架弹出或收拢的井下工具。该井下工具上的触发元件可以控制支架弹出，也可以控制支架收拢，具体方法是将系住井下工具的钢丝绳向上提一下，当井下工具上的触发元件碰撞到配水器后的中心孔孔壁后支架弹出，当再次将井下工具向上提时，井下工具上的触发元件偶数次被配水器后的中心孔孔壁碰撞后支架收拢。这种井下工具虽然解决了上述的不足，但由于支架的弹出动作和收拢动作都是通过上提触发完成的，如果上提过程中连续通过偶数个配水器，会出现支架误动作的情况。而且配水器支撑面以上的中心孔和支撑面以下的中心孔都会对产生触发，如果当触发元件位于配水器中心孔的大直径范围内时需要改变井下工具的运动方向，则支架的状态更不可控，工作可靠性差。

目前出现了一种带电机的井下工具，是用电机驱动井下工具上的支架收拢，对于电机的控制有两种方式，一种是井下工具内自带电池，用定时器设定收拢时间，这种方式控制灵活性差，不能及时改变弹出结构的状态。还有一种对电机控制方式是：用电缆供电并提供控制信号。这两种方法都需要安装电机和控制电路，成本高。特别是电缆供电的方式，需要增加十多万元的成本。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种井下工具往返穿越配水器的方法及执行装置，该方法采用全机械结构控制井下工具上的支架方便自如的进行弹出和收拢，无需通过电机和电缆控制；该执行装置可随时准确无误的双向穿越配水器的中心孔，并支撑在任意一个配水器的支撑面上进行测试工作，且误操作率低，工作可靠。

本发明的技术方案：一种井下工具往返穿越配水器的方法，该方法是利用独立动作作为支架的弹出信号，利用顺序复合动作作为支架的收拢信号，并通过全机械结构的执行装置控制支架工作状态的切换。

上述的井下工具往返穿越配水器的方法中，所述独立动作是将系住井下工具的钢丝绳向上提的动作。

前述的井下工具往返穿越配水器的方法中，所述顺序复合动作是先将系住井下工具的钢丝绳向下放，并使支架支撑在配水器中心孔的支撑面上；然后再将系住井下工具的钢丝绳向上提起的顺序动作。

前述的井下工具往返穿越配水器的方法中，所述支架工作状态包括支架弹出和支架收拢两种状态。

实施上述井下工具往返穿越配水器的方法所用的执行装置为，包括外壳，外壳内设有凸轮和滑杆，滑杆顶端与外壳之间有预紧弹簧，滑杆下端与滑杆头螺纹连接；凸轮与滑杆头滑动连接；滑杆头上方的滑杆上依次套有调节弹簧、滑块、复位弹簧和复位块；滑块与对称设置的连接一端铰接，连接另一端与支架中部铰接，支架一端与异形销固定连接，异形销与外壳铰接。

上述的执行装置中，所述凸轮上设有扭簧和碰撞开关；碰撞开关与滑块之间设有牵引弹簧。

前述的执行装置中，所述碰撞开关的侧面设有阻尼环。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用全机械结构控制井下工具上的支架方便自如的进行弹出和收拢，无需通过电机和电缆控制可以直接使用钢丝下井，有效控制了使用成本。本发明即解决了现有技术的只能控制弹出，不能控制收拢的缺陷，又在控制支架弹出或收拢状态时，采用互不相同的识别信号，从而使误操作率低，工作可靠。本发明能通过钢丝的放下和拉起动作及时准确地控制支架的工作状态，实现反复下井功能。

附图说明：

图1是本发明下井过程中的支架收拢状态的结构示意图；

图2是本发明上提通过配水器时，凸轮翻转支架弹出状态时的结构示意图；

图3是本发明撑在支撑面上时，壳体相对支架下移，凸轮顺时针转动，碰撞开关过度收拢状态时的结构示意图；

图4是本发明碰撞开关的装配示意图；

图5是图4的A-A剖视图。

附图中的标记为：2-支撑面，4--中心孔6--复位块，7--复位弹簧，8--滑杆头，9--牵引弹簧，10--碰撞开关，11--外壳，12--凸轮，13--调节弹簧，14--滑块，15--连杆，16--支架，17--异形销，18--滑杆，19--预紧弹簧，20--扭簧，21--阻尼环，24-销。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对本发明的任何限制依据。

本发明的实施例：本发明的一种井下工具往返穿越配水器的方法是利用独立动作作为支架的弹出信号，利用顺序复合动作作为支架的收拢信号，并通过全机械结构的执行装置控制支架工作状态的切换。所述独立动作是将系住井下工具的钢丝绳向上提的动作。所述顺序复合动作是先将系住井下工具的钢丝绳向下放，并使支架支撑在配水器中心孔的支撑面上；然后再将系住井下工具的钢丝绳向上提起的顺序动作。所述支架工作状态包括支架弹出和支架收拢两种状态。

实施上述井下工具往返穿越配水器的方法所用的执行装置，包括外壳11，外壳11内设有凸轮12和滑杆18，滑杆18顶端与外壳11之间有预紧弹簧19，滑杆18下端与滑杆头8螺纹连接；凸轮12与滑杆头8滑动连接；滑杆头8上方的滑杆18上依次套有调节弹簧13、滑块14、复位弹簧7和复位块6；滑块14与对称设置的连杆15一端铰接，连接15另一端与支架16中部铰接，支架16一端与异形销17固定连接，异形销17与外壳11铰接。凸轮12上设有扭簧20和碰撞开关10；碰撞开关10与滑块8之间设有牵引弹簧9。碰撞开关10的侧面设有阻尼环21。

本发明的工作过程及工作原理如下：

在井下工具下井前，可以将支架16收拢再下井。这时如图1所示，复位块6卡在支架16之间，防止支架弹开。当井下工具下放到指定位置后，将系着井下工具的钢丝绳向上提一下，本实用新型中的碰撞开关10在通过配水器中心孔4时，碰撞开关10在配水器中心孔4的刮碰下带动凸轮12逆时针转动，预紧弹簧19推动滑杆18下移。滑杆18带动复位块6和滑杆头8下移，复位块6失去对支架16的限位作用，调节弹簧13通过连杆15把支架16撑开。同时，滑杆头8卡在凸轮12的豁口内，防止凸轮12转动。撑开的支架16如图2所示支撑在中心孔4的支撑面2上。这时，外壳11在重力作用下克服预紧弹簧19的作用力相对于支架16和滑杆18向下移动，滑杆头8从凸轮12的豁口脱出。然后，凸轮12在扭簧20带动下顺时针转动，回到初始位置，挡在滑杆头8下面。同时，牵引弹簧9拉动碰撞开关10，使碰撞开关10收到外壳11内部，如图3所示执行装置处于过度收拢状态。

当需要将支架16收拢实现再次下井时，只需要将井下工具向上提起，在配水器中心孔4的限制下，支架16不能向上移动，外壳11相对支架16向上移动。由于凸轮12推动滑杆18移动，复位块6在支架16带动下相对滑杆18下行，压缩复位弹簧7。支架16到达外壳11上滑槽最低点后，在中心孔4挤压下收拢，复位弹簧7推动复位块6上行，重新对支架16限位，避免支架16弹开，如图1所示，满足了反复下井要求。

由于之前碰撞开关10过度收拢，而且碰撞开关10侧面设有阻尼环21，在支架16收拢后，碰撞开关10受到阻尼环21的作用只能缓慢弹开。避免了支架16刚收拢时，碰撞开关10受中心孔4影响，被误触发的情况。在装配碰撞开关10时，如图4和图5所示，先在碰撞开关10上安装阻尼环21，然后将侧面沉孔中镶有阻尼环21的碰撞开关10穿上扭簧20后放入凸轮12的槽内。用销24将碰撞开关10、扭簧20、凸轮12组装在一起。在安装扭簧20时，扭簧20从壳体11的开口装入，并卡在壳体11的侧面，然后放入凸轮12，并保证扭簧20的扭臂卡在凸轮12的豁口内。用螺钉将凸轮12和扭簧20同时固定在壳体11上。在滑杆18上依次套上复位块6、复位弹簧7、装有两个连杆15的滑块14上、调节弹簧13和滑杆头8。将滑杆18从壳体11上端装入，然后安装支架16，并用销17将支架16固定在壳体11上。支架16和连杆15之间用销钉连接。装入预紧弹簧19，并提供适当的预先压缩量后固定。最后将牵引弹簧9的两端分别挂在滑块14和碰撞开关10上。

外壳11上安装支架16的位置设有滑槽，滑槽上端为窄槽，下端为圆孔。连接支架16与外壳11的异形销17不能相对支架16转动，只能在外壳11上滑槽下端的圆孔内转动。

Claims (4)

1.一种井下工具往返穿越配水器的方法，其特征在于：该方法是利用独立动作作为支架的弹出信号，利用顺序复合动作作为支架的收拢信号，并通过全机械结构的执行装置控制支架工作状态的切换；

所述独立动作是将系住井下工具的钢丝绳向上提的动作；

所述顺序复合动作是先将系住井下工具的钢丝绳向下放，并使支架支撑在配水器中心孔的支撑面上；然后再将系住井下工具的钢丝绳向上提起的顺序动作；

所述执行装置包括外壳(11)，外壳(11)内设有凸轮(12)和滑杆(18)，滑杆(18)顶端与外壳(11)之间有预紧弹簧(19)，滑杆(18)下端与滑杆头(8)螺纹连接；凸轮(12)与滑杆头(8)滑动连接，凸轮具有卡住滑杆头的豁口，凸轮(12)上设有扭簧(20)和碰撞开关(10)；滑杆头(8)上方的滑杆(18)上从下到上依次套有调节弹簧(13)、滑块(14)、复位弹簧(7)和复位块(6)；碰撞开关(10)与滑块(14)之间设有牵引弹簧；滑块(14)与对称设置的连杆(15)一端铰接，连杆(15)另一端与支架(16)中部铰接，支架(16)一端与异形销(17)固定连接，异形销(17)与外壳(11)铰接。

2.根据权利要求1所述的井下工具往返穿越配水器的方法，其特征在于：所述支架工作状态包括支架弹出和支架收拢两种状态。

3.一种用于权利要求1或2所述方法的执行装置，包括外壳(11)，其特征在于：外壳(11)内设有凸轮(12)和滑杆(18)，滑杆(18)顶端与外壳(11)之间有预紧弹簧(19)，滑杆(18)下端与滑杆头(8)螺纹连接；凸轮(12)与滑杆头(8)滑动连接，凸轮具有卡住滑杆头的豁口，凸轮(12)上设有扭簧(20)和碰撞开关(10)；滑杆头(8)上方的滑杆(18)上从下到上依次套有调节弹簧(13)、滑块(14)、复位弹簧(7)和复位块(6)；碰撞开关(10)与滑块(14)之间设有牵引弹簧；滑块(14)与对称设置的连杆(15)一端铰接，连杆(15)另一端与支架(16)中部铰接，支架(16)一端与异形销(17)固定连接，异形销(17)与外壳(11)铰接。

4.根据权利要求3所述的执行装置，其特征在于：所述碰撞开关(10)的侧面设有阻尼环(21)。

Images