一種連續油管用節流牽引器及其應用
【專利摘要】本發明提供了一種連續油管用節流牽引器，包括本體，所述本體為變截面直管，該變截面直管包括設于兩端的流體流速能量耗散管段和設于中部的變截面段，所述流體流速能量耗散管段內徑大于變截面段內徑。本發明利用流體流經變截面段時產生的節流壓差，作用在該節流牽引器變截面段環形面積上產生的相當大的推力（牽引力），帶動連續油管繼續鉆進和下入預定水泥塞、橋塞位置，進行正常的鉆塞施工。該節流牽引器結構簡單，使用方便，牽引力大，助推效果顯著，解決了目前水平井連續油管鉆水泥塞、橋塞過程中由于自鎖而無法鉆進、下入的問題。
【專利說明】
一種連續油管用節流牽引器及其應用
技術領域
[0001] 本發明屬于水平井施工技術領域，具體涉及一種連續油管用節流牽引器及其應 用。
【背景技術】
[0002] 近年來，水平井利用連續油管進行鉆水泥塞、橋塞施工時，在鉆進、下入過程中，出 現了連續油管自鎖現象，循環活動數次后仍無下深，導致連續油管無法達到預定水泥塞、橋 塞位置，嚴重制約了連續油管現場施工進度，增加了施工等停時間成本。
[0003] 井下牽引器即井下爬行器，也叫井下爬行機構、井下拖拉機、井下牽引機器人、井 下水力加壓器、井下鉆頭推進器等，是一種能在井底提供牽引力的井下工具，井下牽引器按 其運動原理可分為滾輪爬行式、履帶爬行式(鏈軌式)和抓靠臂伸縮滑動式(步進式)3種。牽 引爬行器按其能量來源可分為CT式、電纜式和混合式3種。目前國內現有牽引器由于設計原 因，大多數存在結構復雜且可靠性差，井下摩阻較大，下入和取出困難，鉆壓難于施加等缺 陷。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是為了克服現有牽引器結構復雜且可靠性差、井下摩阻較大、下入 和取出困難、鉆壓難于施加等缺陷，提供一種結構簡單，使用方便，牽引力大，助推效果顯著 的節流牽引器，以解決目前水平井連續油管鉆水泥塞、橋塞過程中由于自鎖而無法鉆進、下 入的問題。
[0005] 為此，本發明提供了一種連續油管用節流牽引器，包括本體，所述本體為變截面直管， 該變截面直管包括設于兩端的流體流速能量耗散管段和設于中部的變截面段，所述流體流 速能量耗散管段內徑大于變截面段內徑。
[0006] 所述變截面段內壁設有節流耐磨襯套。
[0007] 所述兩端流體流速能量耗散管段總長度與變截面段長度的比值為0.625~1.5。
[0008] 所述流體流速能量耗散管段內徑與變截面段內徑比值為4-5。
[0009] 所述節流耐磨襯套厚度為5_7mm。
[0010] 所述節流耐磨襯套材質為硬質合金碳化媽。
[0011] 所述兩端的流體流速能量耗散管段均設有螺紋。
[0012] 本發明還提供了一種連續油管用節流牽引器的應用，連續油管用節流牽引器應用 在連續油管鉆水泥塞、橋塞施工過程中。
[0013] 本發明的有益效果是： 本發明提供的這種節流牽引器利用流體流經變截面段時產生的節流壓差，作用在該節 流牽引器變截面段環形面積上產生的相當大的推力(牽引力），帶動連續油管繼續鉆進和下 入預定水泥塞、橋塞位置，進行正常的鉆塞施工。該節流牽引器結構簡單，使用方便，牽引力 大，助推效果顯著，解決了目前水平井連續油管鉆水泥塞、橋塞過程中由于自鎖而無法鉆 進、下入的問題。
[0014] 下面將結合附圖做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明的結構示意圖。
[0016] 圖中：1、本體;2、節流耐磨襯套;3、流體流速能量耗散管段;4、變截面段。
【具體實施方式】 [0017] 實施例1: 為了克服現有牽引器結構復雜且可靠性差，井下摩阻較大，下入和取出困難、鉆壓難于 施加等缺陷，本實施例提供了一種連續油管用節流牽引器，包括本體1，所述本體1為變截面 直管，該變截面直管包括設于兩端的流體流速能量耗散管段3和設于中部的變截面段4,所 述流體流速能量耗散管段3內徑大于變截面段4內徑。
[0018] 本發明原理:利用流體流經變截面段4時產生的節流壓差，作用在該節流牽引器變 截面段4環形面積上產生的相當大的推力(牽引力），帶動連續油管繼續鉆進和下入預定水 泥塞、橋塞位置，進行正常的鉆塞施工。
[0019] 現場使用過程： 步驟1)水平井連續油管鉆水泥塞、橋塞施工前，首先組裝節流牽引器，再根據連續管鉆 水泥塞、橋塞入井工具串圖，將組裝好的節流牽引器，通過螺紋安裝在連續油管工具串中螺 桿鉆的上端； 步驟2)完成節流牽引器及入井工具串連接后，啟動連續油管栗車，以排量450L/min~ 500L/min進行循環栗入，循環穩定后以排量500L/min繼續進行連續油管下入作業。
[0020] 步驟3)下入過程中觀察連續油管栗車的栗壓和排量，由于節流牽引器的高節流作 用，觀察是否栗壓有明顯的升高，在保持排量500L/min不變的條件下，若栗壓有明顯的升 高，而且管內外循環暢通、連續油管下入正常，則表明節流牽引器起到了節流牽引作用； 步驟4)正常下入至水泥塞、橋塞預定位置后，以排量500L/min、栗壓35~45MPa栗注鉆塞 液，開始進行鉆塞作業； 步驟5)當鉆掉第一個水泥塞、橋塞時，連續油管栗車排量、栗壓瞬間可能有所下降，此 時，應立即提高排量穩定至500L/min，循環清洗井筒碎肩顆粒的同時，節流牽引器繼續帶動 連續油管鉆進、下入至第二個水泥塞、橋塞位置； 不好走6)重復4、5步驟，依次順利完成連續油管鉆水泥塞、橋塞鉆進、下入過程，并完成 所有鉆塞施工； 步驟7)鉆完最后一個水泥塞、橋塞后，應繼續以排量500L/min循環清洗井筒，直至在地 面排污池(或儲液罐)中環空排出管線出口的液體機械雜志含量小于2%，保證井筒清潔； 步驟8)停栗泄壓后，及時起連續油管工具串，然后再拆卸節流牽引器，觀察和檢查沖蝕 情況，便于后續進行節流牽引器的組裝和使用。
[0021] 實施例2: 在實施例1的基礎上，本實施例提供了一種連續油管用節流牽引器，所述變截面段4內 壁設有節流耐磨襯套2。
[0022] 水平井連續油管鉆水泥塞、橋塞施工前，首先組裝節流牽引器，將選好的節流耐磨 襯套2通過過盈配合方式固聯完好。
[0023] 節流耐磨襯套2用于降低流體流速突變造成變截面段4的沖蝕，節流壓差高，耐沖 蝕性高。
[0024] 本實施例中節流耐磨襯套2采用硬質合金碳化鎢材料加工，本體1和節流耐磨襯套 2通過過盈配合方式連接，以防止高速流體的沖擊力影響本體1與節流耐磨襯套2連接的穩 定性和牢靠性;本體1變截面直管采用35CrM 〇材料加工，經調質處理硬度達195~235HB，再滲 鎳基材料，滲鎳層厚度達〇. 5mm，硬度達635~850HB，具有很高的抗內壓強度和抗沖蝕性。
[0025] 其中，所述兩端流體流速能量耗散管段3總長度與變截面段4長度的比值為0.625~ 1.5。流體流速能量耗散管段3內徑與變截面段4內徑比值為4-5。節流耐磨襯套2厚度為5-7mm。在滿足抗內壓強度和抗沖蝕性的同時，產生足夠的節流壓差及相當大的推力（牽引 力)。
[0026] 兩端的流體流速能量耗散管段3均設有螺紋;便于拆卸和更換。
[0027] 實施例3: 在實施例2的基礎上，本實施例提供了一種連續油管用節流牽引器，節流牽引器本體1 最大外徑55 · 125mm，最小內徑10mm，長度450mm~800mm，本體1變截面段4外徑40mm，內徑 10mm，表面螺紋扣型PAC扣;節流耐磨襯套2外徑10mm，內徑4mm，長度200mm;耐壓70MPa;本體 1變截面前后內徑比值為4.29,增加節流襯套后變截面前后內徑比值為10.72。
[0028] 為了獲得該節流牽引器的高節流壓差和牽引力數值，驗證該節流牽引器的功能， 將該節流牽引器應用到2016年7月出現連續油管鉆塞自鎖的蘇東42-54HX井中。該井是一口 開發水平井，完鉆井深4666m，水平段長1600m。
[0029] 該井利用2〃 X0.156〃CTX5300m連續油管進行鉆水泥塞作業，水泥塞深3254m，在 鉆進下入過程中，連續油管自鎖在2953m的位置，為了確保正常鉆進、下入，采用該節流牽引 器進行二次鉆進下入，施工排量0.5m 3/min、施工栗壓30~45MPa，計算了該節流牽引器在該 井中的節流壓差和牽引力值見下表1。
[0030] 利用連續油管分析軟件（CTS)計算該井中連續油管水平段自鎖載荷大約為 49.38kN。在穩定的施工排量0.5m3/min條件下，對于節流孔眼4mm、變截面段200mm的節流牽 引器，通過續油管分析軟件CTS計算該節流牽引器的節流壓差和牽引力分別為73.OIMPa和 104 · 44kN，根據管柱力學下入性載荷條件，要求連續油管下入動力載荷應大于摩擦自鎖載 荷的2倍（下入載荷系數），而該節流牽引器的牽引力（104.44kN)除以連續油管自鎖載荷 (49.38kN)等于2.11 >規定的下入載荷系數2,所以該節流牽引器是能起到節流牽引功能 的。
[0031] 實際施工過程中，利用該節流牽引器確實將連續油管送入到水泥塞3254m以后的 位置，并且進行了正常的鉆塞作業。這表明設計的節流牽引器在理論和實踐上都是相符的， 具有較好的實用性。
[0032]表1不同長度節流牽引工具節流壓差及牽引力計算值
實施例4:
本實施例將連續油管用節流牽引器應用在連續油管鉆水泥塞、橋塞施工過程中。通過 利用流體流經變截面段4時產生的節流壓差，作用在該節流牽引器變截面段4環形面積上產 生的相當大的推力(牽引力），帶動連續油管繼續鉆進和下入預定水泥塞、橋塞位置，進行正 常的鉆塞施工。
[0033] 綜上所述，本發明節流牽引器結構簡單，使用方便，牽引力大，助推效果顯著，解決 了目前水平井連續油管鉆水泥塞、橋塞過程中由于自鎖而無法鉆進、下入的問題。克服現有 牽引器結構復雜且可靠性差，井下摩阻較大，下入和取出困難、鉆壓難于施加等缺陷。
[0034] 本實施例中連續油管分析軟件(CTS)為行業內公知的連續油管軟件，以上各實施 例沒有詳細敘述的測試方法及結構屬本行業的公知或常用技術，這里不一一敘述。
[0035] 以上例舉僅僅是對本發明的舉例說明，并不構成對本發明的保護范圍的限制，凡 是與本發明相同或相似的設計均屬于本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種連續油管用節流牽引器，其特征在于：包括本體（1)，所述本體（1)為變截面直 管，該變截面直管包括設于兩端的流體流速能量耗散管段(3)和設于中部的變截面段(4)， 所述流體流速能量耗散管段(3)內徑大于變截面段(4)內徑。2. 根據權利要求1所述的一種連續油管用節流牽引器，其特征在于:所述變截面段(4) 內壁設有節流耐磨襯套(2)。3. 根據權利要求1所述的一種連續油管用節流牽引器，其特征在于:所述兩端流體流速 能量耗散管段(3)總長度與變截面段(4)長度的比值為0.625~1.5。4. 根據權利要求1所述的一種連續油管用節流牽引器，其特征在于:所述流體流速能量 耗散管段(3)內徑與變截面段(4)內徑比值為4-5。5. 根據權利要求2所述的一種連續油管用節流牽引器，其特征在于:所述節流耐磨襯套 (2)厚度為5-7mm。6. 根據權利要求2所述的一種連續油管用節流牽引器，其特征在于:所述節流耐磨襯套 (2)材質為硬質合金碳化鎢。7. 根據權利要求1所述的一種連續油管用節流牽引器，其特征在于:所述兩端的流體流 速能量耗散管段(3)均設有螺紋。8. -種連續油管用節流牽引器的應用，將權利要求1-7任一項所述連續油管用節流牽 引器應用在連續油管鉆水泥塞、橋塞施工過程中。
【文檔編號】E21B23/08GK106089137SQ201610671141
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月16日 公開號201610671141.5, CN 106089137 A, CN 106089137A, CN 201610671141, CN-A-106089137, CN106089137 A, CN106089137A, CN201610671141, CN201610671141.5
【發明人】仝少凱, 王祖文, 岳艷芳, 白明偉, 溫亞魁, 楊紅斌
【申請人】中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術作業公司