一种标签激活式扩眼装置的制作方法

文档序号:14792232发布日期:2018-06-28 03:33阅读:143来源:国知局

本实用新型涉及油田钻井用扩眼工具,特别涉及一种标签激活式扩眼装置。



背景技术:

众所周知,在过去20年间,常规扩眼工具几乎没有任何变化,均是通过投球使工具打开、扩张,进行扩眼施工,对比目前常用的扩眼器型式——偏心式、机械式和液压式,其中,偏心式扩眼器对钻具组合性能影响较大,井斜、方位变化难以预测,而且不能钻套管内的水泥塞;机械式扩眼器自身体积较大、结构复杂、可靠性较差;液压式扩眼器需要足够的流体压力打开切削块,限制了在深井、高泥浆粘度条件的应用,这几种型式从根本上没有改变扩眼器的控制方式,所以扩眼工具现在面临的最大问题是缺乏安全、可靠的技术手段来实现扩眼工具的多次打开和关闭。

而且,由于在现场应用中,投球后钻柱内通道受限,不利于其它工具的下入使用,如MWD、LWD等工具,需要将工具起至地面更换。随着井眼状况越来越复杂,对扩眼工具的要求也越来越高,另外,国产扩眼器扩眼效率低、结构不合理、工作安全性差和寿命短的问题更为突出,难以满足陆地和海洋钻井的技术要求。

近年来,RFID技术已经在国内石油和天然气工业的使用中取得了重大成果,广泛运用于石油的勘探、生产和销售以及整个原油供应网络,加工过程,运输业和分销网络等,因此迫切需要一种安全、可靠,又不影响钻井液循环的扩眼工具打开和关闭方式。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种标签激活式扩眼装置,工作时从钻柱内泵入射频电子标签,当标签通过扩眼工具时,向其发出激活打开命令,工具内植入的电子阅读器自动读取并接受命令,实现扩眼本体的自动张开或闭合。

为了解决上述技术问题,本实用新型提供了如下的技术方案:

本实用新型一种标签激活式扩眼装置,包括上壳体和下壳体,所述上壳体和下壳体的内部设置有中心驱动管,所述中心驱动管与上壳体相互配合,且中间安放O型密封圈,所述中心驱动管的内部设置有RFID无源标签,所述RFID无源标签的上端设置有钢球,所述RFID无源标签的下端设置有活塞,且活塞安装在中心驱动管的内孔中,所述中心驱动管内孔下部加工有台阶面,复位弹簧安装在中心驱动管和下壳体之间,所述中心驱动管的外侧设置有单臂连杆机构,所述单臂连杆机构的外侧设置有扩眼本体,所述单臂连杆机构与扩眼本体内壁面滑槽接触,且单臂连杆机构可以沿滑槽滑动,所述扩眼本体与上壳体通过转动销钉连接,所述扩眼本体的外部布置有PDC切削齿。

作为本实用新型的一种优选技术方案,所述下壳体的斜孔部位安装有合金喷嘴,且所述合金喷嘴与塞眼的直孔部位贯通。

作为本实用新型的一种优选技术方案,所述单臂连杆机构的内部嵌入有标签执行器。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果如下:

1.本实用新型将RFID技术应用到扩眼工具上,工作时从钻柱内泵入射频电子标签,当标签通过扩眼工具时,向其发出激活打开命令,工具内植入的电子阅读器自动读取并接受命令,实现扩眼本体的自动张开或闭合,所有的命令都储存在工具内的存储器中,并可以随时下载,RFID标签可以承受各种恶劣的条件,在被清洗或磨损后仍可使用,且RFID扩眼器工具结构无级差,完井管柱可接入任意尺寸扩眼工具,并实现管柱全通径,RFID扩眼器能用在液力或电缆传递信息难以实现的特殊环境中,有效提高扩眼工具的适应性,具有安全、可靠的优点。

2.只需更新标签及扩眼器工具控制器代码便能够实现工具间的互换,管柱结构更加灵活,标签可以隐藏或嵌入非金属材料中,不需要有线电缆,由于不需要接触,没有磨损的可能;当标签制成信号球或被钻井液污染时,同样可以被识别,电子标签由耦合元件及芯片组成,具有唯一的电子编码识别码不能被篡改,系统可以制作成便携式,不需要复杂的操作和昂贵的制作材料,不需要安装其他地面设备的优点。

3.无源标签体积小、寿命长,电路完成后进行陶瓷封装,不仅可满足施工周期长的要求,而且在一定程度上提高了标签耐磕碰能力。

4.精简作业流程,大大提高施工效率,节省施工成本,具有广阔的应用前景。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的限制。在附图中:

图1是本实用新型的整体结构示意图;

图中:1、中心驱动管;2、上壳体;3、转动销钉;4、扩眼本体;5、PDC切削齿;6、合金喷嘴;7、塞眼;8、O型密封圈;9、钢球;10、RFID无源标签;11、活塞;12、单臂连杆机构;13、标签执行器;14、复位弹簧;15、下壳体。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示,本实用新型提供一种标签激活式扩眼装置,从整体上来看,主要由中心驱动管1、上壳体2、转动销钉3、扩眼本体4、PDC切削齿5、合金喷嘴6、塞眼7、O型密封圈8、钢球9、RFID无源标签10、活塞11、单臂连杆机构12、标签执行器13、复位弹簧14和下壳体15组成,包括上壳体2和下壳体15,上壳体2和下壳体15的内部设置有中心驱动管1,中心驱动管1与上壳体2相互配合,且中间安放O型密封圈8,中心驱动管1的内部设置有RFID无源标签10,RFID无源标签10可以隐藏或嵌入非金属材料中,RFID无源标签10由耦合元件及芯片组成,具有唯一的电子编码识别码不能被篡改;系统可以制作成便携式,不需要复杂的操作和昂贵的制作材料,不需要安装其他地面设备,RFID无源标签10的上端设置有钢球9,RFID无源标签10的下端设置有活塞11,且活塞11安装在中心驱动管1的内孔中,中心驱动管1内孔下部加工有台阶面,复位弹簧14安装在中心驱动管1和下壳体15之间,中心驱动管1的外侧设置有单臂连杆机构12,单臂连杆机构12的外侧设置有扩眼本体4,单臂连杆机构12与扩眼本体4内壁面滑槽接触,且单臂连杆机构12可以沿滑槽滑动,扩眼本体4与上壳体2通过转动销钉3连接,扩眼本体4的外部布置有PDC切削齿5。

下壳体15的斜孔部位安装有合金喷嘴6,且合金喷嘴6与塞眼7的直孔部位贯通,增加结构的严密性,从合金喷嘴6、塞眼7流动的高压流体可以对实现钻井液的循环流通,及时清理井下岩屑,并为刀翼进行清洗和散热,保证工具的使用寿命。

单臂连杆机构12的内部嵌入有标签执行器13,在标签执行器13中嵌入阅读器,RFID无源标签10的信息被泵送传递至井下扩眼工具时,阅读器识别信号,触发井下工具根据设定的程序功能完成相应动作,从而实现工具自动张开和闭合的功能。

具体的,本实用新型结构也可以通过投球方式进行扩眼钻进,投入钢球9后,泵送钻井液在投球处形成憋压,压差推动活塞11向下运动,活塞11接触中心驱动管1的锥形面后,中心驱动管1也相应地往下运动,通过活塞11驱动做压缩复位弹簧14的运动,从而推动扩眼本体4的单臂连杆机构12,使扩眼臂张开,实现扩孔钻进。反之,当钻井液停止流动时,压差消失,活塞11在复位弹簧14的作用下复位,同时带动扩眼本体刀翼缩回扩眼器体3里,扩眼本体刀翼上镶焊由耐磨的PDC切削齿5,使用钻削多种岩性的岩石,上壳体2、下壳体15可以连接钻杆及井下工具。从合金喷嘴6、塞眼7流动的高压流体可以对实现钻井液的循环流通,及时清理井下岩屑,并为刀翼进行清洗和散热,保证工具的使用寿命。

RFID扩眼器能用在液力或电缆传递信息难以实现的特殊环境中,例如气体钻井或泡沫钻井等。

本实用新型将RFID技术应用到扩眼工具上,工作时从钻柱内泵入射频电子标签,当RFID标签10通过扩眼工具时,向其发出激活打开命令,工具内植入的电子阅读器自动读取并接受命令,实现扩眼本体的自动张开或闭合,所有的命令都储存在工具内的存储器中,并可以随时下载,RFID标签10可以承受各种恶劣的条件,在被清洗或磨损后仍可使用。

RFID无源标签10体积小、寿命长,电路完成后进行陶瓷封装,不仅可满足施工周期长的要求,而且在一定程度上提高了标签耐磕碰能力;精简作业流程,大大提高施工效率,节省施工成本,具有广阔的应用前景;这些将有效提高扩眼工具的适应性,具有安全、可靠的优点。

最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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