一种井下作业装置制造方法
【专利摘要】一种井下作业装置，其包括：筒套壳体，在其内壁设有至少一个环形凹槽；设置在所述筒套壳体内部的下井组件，在其上设有RFID测距装置，用以测量所述环形凹槽与所述下井组件之间的距离。所述井下作业装置具有精确定位、操作简单的优点，并可应用到下井机器人、爬行器与压裂滑套中，实现厘米级的精确定位。
【专利说明】一种井下作业装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油气开发与勘探领域，尤其涉及一种井下作业装置。
【背景技术】
[0002]石油开发过程中需要实施大量的井下压裂、测试、试井和修井等作业。这些作业都是在套管内进行的，并要求对下入井内的作业工具在套管内进行准确的定位，否则无法卡准，因此无法作业。
[0003]目前使用的定位技术主要有两种:第I种:空心定位技术，这种技术靠仪器外径的台阶实现定位。主要特点是工作筒的内径从上向下减小，相应定位装置的外径也因此减小。缺点是定位装置的级数无法进一步细化，至多三级。每次测试只能投放一级定位装置，无法一次下井投放多级定位装置进行测试。在这种空心定位技术的基础上还有一些改进技术，主要是通过结合机械技术实现反复上下井。第2种:单向测试定位技术，主要用于偏心注水井的定位技术。主要特点是通过上提仪器结合机械触发技术使凸轮翻转，定位爪撑开。上提仪器通过工作筒后，再以一定的速度冲入工作筒中。此时，定位爪从喇叭口滑入定位槽中完成定位。缺点是外形尺寸比较大，只能从下至上进行测试。
[0004]以下是目前公开的一些关于油井的下井作业工具与已经安装在井下的工具之间的精确定位的现有技术的介绍。
[0005]第I份现有技术内容为:安装在桶状外壳中的定位爪驱动机构的爪身装配在桶状外壳的爪端，爪身浮摆在桶状外壳外壁上的一个或一个以上的定位爪。对定位爪进行受力分析，保证在定位爪撑开并形成喇叭口时，仪器向下运动能顺利滑过该喇叭口。进而在环形定位槽内可靠自锁，实现定位。
[0006]第2份现有技术内容为:当填充管柱下到定位接头以上位置后，再次下放管柱，利用悬重变化来判断是否定位成功。
[0007]第3份现有技术内容为:定位器包括定位钢球、钢球装入体、钢球工作滑套、复位弹簧、节流器口和连续油管连接头。连续油管连接头连接钢球装入体，所述连接钢球装入体中间段内径大于外径大。其中，外径与套管内径配合，内径与钢球工作滑套的凸起段配合。钢球工作滑套两端与钢球装入体两端内径小段相配合。钢球装入体内外径大的中间部位设有一周圆孔，所述圆周孔内设有定位钢球。所述钢球工作滑套底部设有复位弹簧座；钢球工作滑套的中间设有节流器口。在节流器口处形成一定的节流压差，所述节流压差能将连接在油管上的施工工具精确下入到具体要求的油气层部位。
[0008]第4份现有技术内容为:从井筒获取CCL(任何套管接箍)数据集或测井记录，这个CCL数据集或测井记录使已记录的磁信号与测量过的深度相关联；并将该CCL数据集或测井记录设置在井筒中，并具体设置在用于对井筒装置进行制动的位置。然后将该CCL测井记录下载到自主工具中。该自主工具被编程，并作为时间函数的感测接箍，由此提供第二CCL测井记录。该自主工具使已感测的接箍与来自该第一 CCL测井记录的物理签名相匹配。并且基于该第一和第二测井记录的相关性，使该井筒装置在选定位置进行自制动。
[0009]第5份现有技术内容为:将接在工艺管柱底部的定位器下放至套管定位接箍的下方4?5m处，并在工艺管柱上端安装拉力传感器和激光测距传感器。工艺管柱底部的定位器通过短套管接箍以后，上提该工艺管柱使其进入短套管接箍中。上提该工艺管柱的悬重会增加30?40kN。接在油管上的拉力传感器拉力数值产生变化，将下井油管所受的拉力经拉力传感器测出。将装置到井口的垂直距离经激光测距传感器测出。此时，即为磁定位套管接箍的深度。
[0010]上述这些通过机械定位技术、拉力变化技术难以实现油井的下井作业工具与已经安装在井下的工具之间的精确定位，特别是难以应用到下井机器人、爬行器与压裂滑套的厘米级的精确定位。
实用新型内容
[0011]针对上述问题，本实用新型提出了一种井下作业装置，其包括:筒套壳体，在其内壁设有至少一个环形凹槽；设置在所述筒套壳体内部的下井组件，在其上设有RFID测距装置，用以测量所述环形凹槽与所述下井组件之间的距离。
[0012]较佳的，所述筒套壳体包括上滑件和套设在所述上滑件的端部的下滑件，其中所述环形凹槽设置在所述下滑件上，所述下滑件能相对所述上滑件移动。
[0013]较佳的，所述环形凹槽的宽度设为等于所述RFID测距装置的RFID读取探头的直径的一半，即为5cm到20cm ;所述环形凹槽的深度设为0.5cm到3cm。
[0014]较佳的，所述环形凹槽的内部设有一个内置身份识别代码的RFID标签。
[0015]较佳的，所述RFID测距装置包括RFID读取探头固定座、RFID读取探头以及RFID测距装置保护罩；其中，所述RFID读取探头固定座和所述RFID读取探头均设置在所述RFID测距装置保护罩的内部空间；所述RFID测距装置保护罩套设在所述下井组件的端部位置。
[0016]较佳的，所述RFID读取探头设置在所述RFID读取探头固定座的侧面位置，所述RFID读取探头固定座设置在所述下井组件的端部位置。
[0017]较佳的，设置有至少3个沿所述筒套壳体的内壁彼此间隔开的环形凹槽。
[0018]较佳的，所述环形凹槽的间距相等，且间距设为5cm到20cm。
[0019]根据本实用新型，所述井下作业装置通过在下滑件的内壁设有至少一个环形凹槽，并将环形凹槽的宽度可设为5cm到20cm，深度可设为0.5cm到3cm，间距相等并且间距范围为5cm到20cm。由于环形凹槽的内部设有RFID标签，当RFID读取探头经过所述环形凹槽时，通过读取RFID标签中的身份识别代码，进而判断出RFID读取探头与环形凹槽的位置。通过判断所述环形凹槽在所述下滑件中的位置，以及判断所述RFID读取探头在所述RFID读取探头固定座上的位置，最终实现所述下井组件与所述筒套壳体的精确定位。本实用新型中的所述井下作业装置应用较为广泛，例如可应用到下井机器人、爬行器与压裂滑套中，实现厘米级的精确定位。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
[0021]图1为本实用新型井下作业装置的总体结构剖视图。
[0022]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0024]请参阅图1，其为本实用新型井下作业装置的总体结构剖视图。如图所示，所述井下作业装置100包括筒套壳体92，所述筒套壳体92包括上滑件10和下滑件50。上滑件10套设在下滑件50的端部，上滑件10和下滑件50在套设位置处可相对滑动一定距离。
[0025]根据本实用新型，所述井下作业装置100，还包括布置在筒套壳体92内的下井组件30。所述下井组件30上设有RFID测距装置(无线射频识别测距装置)，该RFID测距装置包括RFID读取探头固定座60、RFID读取探头70以及RFID测距装置保护罩91。
[0026]其中，所述RFID读取探头固定座60和所述RFID读取探头70均设置在所述RFID测距装置保护罩91的内部空间。RFID测距装置保护罩91套设在所述下井组件30的端部位置，用以保护所述RFID测距装置，避免被筒套壳体92中岩屑腐蚀，进而致使所述RFID测距装置无法精确定位。RFID读取探头70设置在RFID读取探头固定座60的侧面端部位置，用以提高RFID读取探头70与环形凹槽80的对准度以及用以提高RFID读取探头70检测环形凹槽80位置的精确度。所述下井组件30通过下井作业连接杆20将其下放到井下的筒套壳体92中，具体的下放范围在上滑件10和下滑件50之间。
[0027]根据本实用新型，在所述下滑件50的内壁设有至少一个环形凹槽80，并在每个环形凹槽80中设有一个RFID标签90。在井下作业过程中，下井组件30上设置的RFID读取探头70通过读取设置在环形凹槽80中的RFID标签90，进而读取到RFID标签90中的身份识别代码，通过该身份识别代码确定下井组件30与环形凹槽80之间的位置。环形凹槽80在本实施例中最优为3个。若所述环形凹槽80为I个，当RFID测距装置出现故障时，其发射出的无线电讯号即使遇到了所述环形凹槽80中设置的RFID标签90。但所述RFID测距装置无法接收到返还的无线电讯号，因而无法判定下井组件30与所述环形凹槽80之间的相对位置，进而无法实现精确定位。并且，若将环形凹槽设置多于3个，则所述下滑件50内壁的强度无法保证，因此可能会对井下作业造成困难，故将环形凹槽80设置为3个。
[0028]所述环形凹槽80精确设置在所述下滑件50的内壁中。即环形凹槽80之间的间距相等，并且间距范围为5cm到20cm，这样设计的目的便于测定所述下井组件30与所述环形凹槽80之间的距离更精确。
[0029]根据本实用新型，所述井下作业装置100采用的定位方式取决于RFID读取探头70读取RFID标签90的距离范围是否达到0.lm。由于RFID读取探头70读取范围越小，读取精度越高。但是由于RFID读取探头70在上滑件10和下滑件50之间的方位无法确定，且为保证RFID读取探头70能够顺利下放到筒套壳体92中，其尺寸要明显小于筒套壳体92的内径，因此RFID读取探头70的读取范围不能太小，否则当RFID读取探头70经过RFID标签90时会无法读取RFID标签90中的身份识别代码。
[0030]根据本实用新型中的RFID测距装置的测试数据显示，其读取范围为0.lm，通过环形凹槽80中的上下读取边界的确定，可以提高定位精度到读取范围的一半，即所述环形凹槽80的宽度设为等于所述RFID测距装置的RFID读取探头70的直径的一半，即为5cm。根据本实用新型，环形凹槽80的宽度可设为5cm到20cm，深度可设为0.5cm到3cm。由此实现下井组件30与环形凹槽80的精确定位。
[0031]在本实用新型中，所测的下井组件30与环形凹槽80之间的距离信息可存储到下井组件30的电路系统40中，由该电路系统40进行识别，然后通过下井作业连接杆20内部的数据线传递到地面上，并由地面的计算机或人工进行处理。
[0032]根据本实用新型，通过判断RFID标签90中的身份识别代码，可判断出RFID读取探头与环形凹槽80的位置，然后通过判断环形凹槽80在下滑件50内壁中的位置以及RFID读取探头70在RFID读取探头固定座60上的位置，进而判断出下井组件30与环形凹槽80的位置。这种方法实现了定位精确，操作简单的目的。由于在下井组件30的端部套设一个RFID测距装置保护罩91，因而，即使筒套壳体92的内部存在岩屑而把环形凹槽80填满，也不影响RFID读取探头70的精确定位。并且所述井下作业装置100可应用到下井机器人、爬行器与压裂滑套中，实现厘米级的精确定位。
[0033]虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【权利要求】
1.一种井下作业装置，其特征在于，其包括: 筒套壳体，在其内壁设有至少一个环形凹槽； 设置在所述筒套壳体内部的下井组件，在其上设有RFID测距装置，用以测量所述环形凹槽与所述下井组件之间的距离。
2.根据权利要求1所述的井下作业装置，其特征在于，所述筒套壳体包括上滑件和套设在所述上滑件的端部的下滑件，其中所述环形凹槽设置在所述下滑件上。
3.根据权利要求2所述的井下作业装置，其特征在于，所述下滑件能相对所述上滑件移动。
4.根据权利要求1或2所述的井下作业装置，其特征在于，所述环形凹槽的宽度设为等于所述RFID测距装置的RFID读取探头的直径的一半。
5.根据权利要求4所述的井下作业装置，其特征在于，所述环形凹槽的宽度设为5cm到20cmo
6.根据权利要求4所述的井下作业装置，其特征在于，所述环形凹槽的内部设有一个内置身份识别代码的RFID标签。
7.根据权利要求1或2所述的井下作业装置，其特征在于，所述环形凹槽的深度设为0.5cm 到 3cm。
8.根据权利要求1或2所述的井下作业装置，其特征在于，所述RFID测距装置包括RFID读取探头固定座、RFID读取探头以及RFID测距装置保护罩； 其中，所述RFID读取探头固定座和所述RFID读取探头均设置在所述RFID测距装置保护罩的内部空间； 所述RFID测距装置保护罩套设在所述下井组件的端部位置。
9.根据权利要求8所述的井下作业装置，其特征在于，所述RFID读取探头设置在所述RFID读取探头固定座的侧面位置，所述RFID读取探头固定座设置在所述下井组件的端部位置。
10.根据权利要求1或2所述的井下作业装置，其特征在于，设置有至少3个沿所述筒套壳体的内壁彼此间隔开的环形凹槽。
11.根据权利要求10所述的井下作业装置，其特征在于，所述环形凹槽的间距相等，且间距设为5cm到20cm。
【文档编号】E21B47/09GK203978424SQ201420229422
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】倪卫宁, 李继博, 张元春, 陆黄生, 张卫, 岳慧 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院