一种电磁打捞系统及方法与流程

1.本技术涉及井下打捞技术领域，具体而言，涉及一种电磁打捞系统及方法。


背景技术：

2.伴随着人民日益增长的高质量生活的需求，社会对能源的需求量越来越大，但同时化石能源的开采难度也随着更为严苛的地质、贮藏、产量、安全条件而提高，对诸如陆地上的石油、天然气资源的开采过程中的钻井工艺也提出了更高的要求，钻井工艺往往需要考虑水平井、超深井的钻探技术，在钻探过程中常会产生金属碎屑或小型金属器件、大量金属落物在井内悬浮或沉积将会损坏下入井中的仪器或工具，如为垂直井则可下入强磁铁进行吸附并打捞至地面，但如果为水平井段，需考虑铁屑及落物在何处沉积，且需防止已吸附的落物与井壁碰撞而重新落回井中，相对垂直井的落物打捞更加困难。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种电磁打捞系统及方法，其能够高效地打捞井下金属落物。
4.本技术提供了电磁打捞系统，包括：打捞器，包括：主体，内部具有腔室，所述主体的壁面具有通槽，所述通槽连通所述腔室；电磁吸附组件，设置于所述腔室内，用于将外界的金属件吸附至所述腔室内；底部集杯，具有收集腔，与所述主体可拆卸地连接，且所述收集腔与所述腔室连通；推送组件，设置于所述腔室内，被配置为向所述底部集杯移动，用于将所述电磁吸附组件吸附的所述金属件推送至所述收集腔中收集。
5.本技术实施例中，电磁打捞系统用于井下打捞，具体地，在钻探过程中，电磁打捞系统能够将井内悬浮或沉积的金属件(钻探产生的金属碎屑或小型金属器件或金属落物)打捞回收。打捞器随钻杆下入井内，电磁吸附组件工作，产生强磁场，周围金属件因磁力由通槽进入腔室内并吸附于电磁吸附组件上。待吸附一定量的金属件后，推送组件工作，将电磁吸附组件上的金属件推送至底部集杯中，使得电磁吸附组件能够重新地对外界周围的金属件吸附。通过电磁吸附组件和推送组件的循环工作，底部集杯收集一定量的金属件后，本体可提升至地面，将底部集杯拆卸清理其内的金属件后，可再次投入使用。较利用机械爪抓取金属件或者仅依靠电磁铁吸附金属件的方案而言，本技术通过电磁打捞系统，能够避免金属件脱落以及打捞效率低的问题，保证金属件顺利地打捞至地面，且保证金属件的打捞效率。
6.可选地，在一些实施例中，所述电磁吸附组件包括涡轮组合发电机、蓄电池以及励磁铁芯；所述涡轮组合发电机设置于所述主体背离于所述底部集杯的一端，用于利用钻井液发电；所述蓄电池设置于所述腔室并与所述涡轮组合发电机连接，用于储存电能；所述励磁铁芯设置于所述腔室，与所述蓄电池连接，所述励磁铁芯沿所述主体的轴向向所述底部集杯延伸。
7.本技术实施例中，打捞器随钻杆下入井内，涡轮组合发电机利用高速钻井液发电，以较利用电线传输电能的方式而言，有效地利用钻井液且避免电线对打捞器造成的干扰。
涡轮组合发电机产生的电能储存与蓄电池中，以对励磁铁芯提供电能，进而使得励磁铁芯产生强磁场，以吸附井下的金属件，保证对金属件的吸附效果，进而保证打捞效率。
8.可选地，在一些实施例中，所述电磁吸附组件还包括应变片，所述应变片设置于所述励磁铁芯的周面，用于反馈所述励磁铁芯的受载信息。
9.本技术实施例中，在励磁铁芯外表面安装应变片，当吸附物重量过大时，会使励磁铁芯产生弯矩，从而产生弹性应变，应变大小超过设定值后，即可认为吸附物已经过多，即向蓄电池控制系统传输过载信息，以向推送组件供电，推送组件将吸附物(金属件)推送至收集腔。励磁铁芯同轴段周向均匀布置2-4个应变片，轴向均匀布置3-6行应变片，应变片的应变状况可反应励磁铁芯的受载情况；假设吸附物均匀分布在励磁铁芯表面，励磁铁芯会产生大小沿轴向变化的弯矩，该弯矩在不同轴段及圆周处会产生不同的应力应变，当吸附物达到一定量时，相对方向的两应变片会产生相同大小的拉压应力，对应产生的应变达到一定值后，即说明吸附物已经过多。
10.可选地，在一些实施例中，所述推送组件包括驱动机构和活塞筒，所述驱动机构设置于所述腔室内并与所述蓄电池连接，所述活塞筒设置于所述腔室内且与所述励磁铁芯同轴布设；所述励磁铁芯穿设于所述活塞筒，所述驱动机构用于驱使所述活塞筒沿所述主体的轴向移动，以将所述励磁铁芯表面的所述金属件推送至所述收集腔。
11.本技术实施例中，蓄电池向驱动机构供电，驱动机构驱使活塞筒沿主体轴向移动，以沿着励磁铁芯的周面将金属件推送至收集腔，避免金属件由通槽脱出，保证对金属件的打捞效果。
12.可选地，在一些实施例中，所述驱动机构包括电动机、齿轮组合以及螺杆；所述齿轮组合包括大齿轮和小齿轮，所述大齿轮设置于所述电动机的输出轴，所述小齿轮与所述螺杆啮合，所述小齿轮的内圈具有螺纹，所述小齿轮的轴线与所述主体的轴线平行；所述活塞筒可沿所述主体的内壁滑动，所述螺杆的端部固定于所述活塞筒。
13.本技术实施例中，蓄电池对电动机提供电能，电动机驱使大齿轮转动，带动小齿轮转动，从而使得螺杆沿主体的轴向移动，进而能够使得活塞筒沿主体的轴向移动，以将金属件推送至收集腔中。
14.可选地，在一些实施例中，所述底部集杯的内壁设置有永磁体。
15.本技术实施例中，通过在底部集杯内设置永磁体，以将已收集的金属件牢牢吸附，防止金属件随液流涌出。
16.可选地，在一些实施例中，所述电磁打捞系统还包括视觉检测装置；所述视觉检测装置设置于所述主体壁面，用于检测周围环境的金属件情况并反馈环境信息，所述电磁吸附组件基于所述环境信息工作；以及，用于检测主体周面的金属件情况，并反馈过载信息，所述推送组件基于所述过载信息工作。
17.本技术实施例中，打捞器下井后，视觉检测装置工作并检测周围环境，如视觉检测装置随打捞器进入水平井段，对水平井底面高度进行实时检测，当某一井段出现相对底面高度连续高于某一设定值时，则认为该处存在大量的铁屑和落物沉积，反馈环境信息，蓄电池的控制系统基于该环境信息，蓄电池向励磁铁芯供电，进而开始对周围的金属件进行吸附。当吸附一定时段后，或者说，视觉检测装置检测主体表面吸附物是否已从通槽处堆积至主体外，若堆积高度已超出主体的外周面，则可认为金属件已经过多，即向蓄电池的控制系
统传输过载信息，推送组件开始工作。
18.可选地，视觉检测装置带有红外线发生器，发生器向检测方向发射红外线；红外线在检测物表面发生反射，视觉检测装置中的光敏仪器随即接收到反射信号，可通过反射信号判别检测物与检测装置的距离，进而能够使得打捞器基于该判别的距离移动。
19.第二方面，本技术提供一种电磁打捞方法，方法包括：
20.提供电磁打捞系统，所述电磁打捞系统包括：
21.主体，内部具有腔室，所述主体的壁面具有通槽，所述通槽连通所述腔室；
22.电磁吸附组件，设置于所述腔室内，用于将外界的金属件吸附至所述腔室内；
23.底部集杯，具有收集腔，与所述主体可拆卸地连接，且所述收集腔与所述腔室连通；
24.推送组件，设置于所述腔室内，被配置为向所述底部集杯移动，用于将所述电磁吸附组件吸附的所述金属件推送至所述收集腔中收集；
25.所述打捞器下井；
26.所述电磁吸附组件工作，将井下金属件由所述通槽吸附至腔室内并于所述电磁吸附组件的表面；
27.所述推送组件工作，将所述电磁吸附组件表面的金属件推送至所述底部集杯中。
28.可选地，在一些实施例中，所述电磁打捞系统还包括视觉检测装置，用于设置于所述主体壁面，用于检测周围环境的金属件情况并反馈环境信息，所述电磁吸附组件基于所述环境信息工作；以及，用于检测主体周面的金属件情况，并反馈过载信息，所述推送组件基于所述过载信息工作。
29.可选地，在一些实施例中，所述电磁吸附组件包括涡轮组合发电机、蓄电池、励磁铁芯以及应变片；
30.所述涡轮组合发电机设置于所述主体背离于所述底部集杯的一端，用于利用钻井液发电；所述蓄电池设置于所述腔室并与所述涡轮组合发电机连接，用于储存电能；所述励磁铁芯设置于所述腔室，与所述蓄电池连接，所述励磁铁芯沿所述主体的轴向向所述底部集杯延伸；应变片设置于所述励磁铁芯的周面，用于反馈所述励磁铁芯的受载信息；
31.所述所述推送组件基于所述过载信息工作。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
33.图1为本技术一些实施例中打捞器的示意图；
34.图2为本技术一些实施例中励磁铁芯的示意图；
35.图3为本技术一些实施例中驱动机构的示意图；
36.图4为本技术一些实施例中主体的示意图；
37.图5为本技术一些实施例中电磁打捞方法的流程示意图；
38.图6为本技术另一些实施例中电磁打捞方法的流程示意图。
39.图标：10-金属件；1-视觉检测装置；2-涡轮组合发电机；3-蓄电池；4-励磁铁芯；401-励磁线圈；402-应变片；5-活塞筒；501-螺杆；6-底部集杯；7-电动机；8-齿轮组合；801-小齿轮；9-主体；902-通槽。
具体实施方式
40.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
41.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
42.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
43.在本技术实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
44.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
45.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
46.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行描述。
47.请参见图1，图1为本技术一些实施例中打捞器的示意图。
48.电磁打捞系统包括打捞器，打捞器包括主体9、电磁吸附组件、底部集杯6和推送组件。主体9的内部具有腔室，主体9的壁面具有通槽902，通槽902连通腔室。电磁吸附组件设置于腔室内，用于将外界的金属件吸附至腔室内。底部集杯6具有收集腔，底部集杯6与主体9可拆卸地连接，且收集腔与腔室连通。推送组件设置于腔室内，被配置为向底部集杯6移动，用于将电磁吸附组件吸附的金属件推送至收集腔中收集。
49.本技术实施例中，电磁打捞系统用于井下打捞，具体地，在钻探过程中，电磁打捞系统能够将井内悬浮或沉积的金属件(钻探产生的金属碎屑或小型金属器件或金属落物)打捞回收。打捞器随钻杆下入井内，电磁吸附组件工作，产生强磁场，周围金属件因磁力由通槽902进入腔室内并吸附于电磁吸附组件上。待吸附一定量的金属件后，推送组件工作，将电磁吸附组件上的金属件推送至底部集杯6中，使得电磁吸附组件能够重新地对外界周
围的金属件吸附。通过电磁吸附组件和推送组件的循环工作，底部集杯6收集一定量的金属件后，本体可提升至地面，将底部集杯6拆卸清理其内的金属件后，可再次投入使用。较利用机械爪抓取金属件或者仅依靠电磁铁吸附金属件的方案而言，本技术通过电磁打捞系统，能够避免金属件脱落以及打捞效率低的问题，保证金属件顺利地打捞至地面，且保证金属件的打捞效率。
50.可选地，底部集杯6与主体9之间可通过螺纹连接，以便于底部集杯6的拆卸，便于将其收集的金属件清理出。
51.本技术一些实施例中，电磁吸附组件包括涡轮组合发电机2、蓄电池3以及励磁铁芯4。涡轮组合发电机2设置于主体9背离于底部集杯6的一端，用于利用钻井液发电。蓄电池3设置于腔室并与涡轮组合发电机2连接，用于储存电能。励磁铁芯4设置于腔室，与蓄电池3连接，励磁铁芯4沿主体9的轴向向底部集杯6延伸。
52.本技术实施例中，打捞器随钻杆下入井内，涡轮组合发电机2利用高速钻井液发电，以较利用电线传输电能的方式而言，有效地利用钻井液且避免电线对打捞器造成的干扰。涡轮组合发电机2产生的电能储存与蓄电池3中，以对励磁铁芯4(励磁铁芯4上的励磁线圈401)提供电能，进而使得励磁铁芯4产生强磁场，以吸附井下的金属件，保证对金属件的吸附效果，进而保证打捞效率。
53.可选地，在一些实施例中，请参见图2，图2为本技术一些实施例中励磁铁芯4的示意图。
54.电磁吸附组件还包括应变片402，应变片402设置于励磁铁芯4的周面，用于反馈励磁铁芯4的受载信息。
55.本技术实施例中，在励磁铁芯4外表面安装应变片402，当吸附物重量过大时，会使励磁铁芯4产生弯矩，从而产生弹性应变，应变大小超过设定值后，即可认为吸附物已经过多，即向蓄电池3控制系统传输过载信息，以向推送组件供电，推送组件将吸附物(金属件)推送至收集腔。励磁铁芯4同轴段周向均匀布置2-4个应变片402，轴向均匀布置3-6行应变片402，应变片402的应变状况可反应励磁铁芯4的受载情况；假设吸附物均匀分布在励磁铁芯4表面，励磁铁芯4会产生大小沿轴向变化的弯矩，该弯矩在不同轴段及圆周处会产生不同的应力应变，当吸附物达到一定量时，相对方向的两应变片402会产生相同大小的拉压应力，对应产生的应变达到一定值后，即说明吸附物已经过多。
56.本技术一些实施例中，请结合图1和图3，图3为本技术一些实施例中驱动机构的示意图。推送组件包括驱动机构和活塞筒5，驱动机构设置于腔室内并与蓄电池3连接，活塞筒5设置于腔室内且与励磁铁芯4同轴布设；励磁铁芯4穿设于活塞筒5，驱动机构用于驱使活塞筒5沿主体9的轴向移动，以将励磁铁芯4表面的金属件推送至收集腔。
57.本技术一些实施例，蓄电池3向驱动机构供电，驱动机构驱使活塞筒5沿主体9轴向移动，以沿着励磁铁芯4的周面将金属件推送至收集腔，避免金属件由通槽902脱出，保证对金属件的打捞效果。
58.本技术一些实施例中，如图3，驱动机构包括电动机7、齿轮组合8以及螺杆501；齿轮组合8包括大齿轮和小齿轮801，大齿轮设置于电动机7的输出轴，小齿轮801与螺杆501啮合，小齿轮801的内圈具有螺纹，小齿轮801的轴线与主体9的轴线平行；活塞筒5可沿主体9的内壁滑动，螺杆501的端部固定于活塞筒5。
59.本技术一些实施例，蓄电池3对电动机7提供电能，电动机7驱使大齿轮转动，带动小齿轮801转动，从而使得螺杆501沿主体9的轴向移动，进而能够使得活塞筒5沿主体9的轴向移动，以将金属件推送至收集腔中。可选地，螺杆501以及小齿轮801的数量均为四个，四个螺杆501能够稳定地推送活塞筒5移动。
60.本技术一些实施例，底部集杯6的内壁设置有永磁体。
61.本技术实施例中，通过在底部集杯6内设置永磁体，以将已收集的金属件牢牢吸附，防止金属件随液流涌出。
62.本技术一些实施例，请参见图1并结合图4，图4为本技术一些实施例中主体9的示意图。电磁打捞系统还包括视觉检测装置1。视觉检测装置1设置于主体9壁面，用于检测周围环境的金属件情况并反馈环境信息，电磁吸附组件基于环境信息工作。视觉检测装置1还可以用于检测主体9周面的金属件情况，并反馈过载信息，推送组件基于过载信息工作。
63.本技术实施例中，打捞器下井后，视觉检测装置1工作并检测周围环境，如视觉检测装置1随打捞器进入水平井段，对水平井底面高度进行实时检测，当某一井段出现相对底面高度连续高于某一设定值时，则认为该处存在大量的铁屑和落物沉积，反馈环境信息，蓄电池3的控制系统基于该环境信息，蓄电池3向励磁铁芯4供电，进而开始对周围的金属件进行吸附。当吸附一定时段后，或者说，视觉检测装置1检测主体9表面吸附物是否已从通槽902处堆积至主体9外(参见图4中金属件10)，若堆积高度已超出主体9的外周面，则可认为金属件已经过多，即向蓄电池3的控制系统传输过载信息，推送组件开始工作。
64.可选地，视觉检测装置1带有红外线发生器，发生器向检测方向发射红外线；红外线在检测物表面发生反射，视觉检测装置1中的光敏仪器随即接收到反射信号，可通过反射信号判别检测物与检测装置的距离，进而能够使得打捞器基于该判别的距离移动。
65.需要说明的是，本技术一些实施例还提供一种电磁打捞方法，请参见图5，图5为本技术一些实施例中电磁打捞方法的流程示意图。
66.该方法包括：
67.s1、提供电磁打捞系统，电磁打捞系统包括打捞器，打捞器包括主体9、电磁吸附组件、底部集杯6和推送组件。主体9的内部具有腔室，主体9的壁面具有通槽902，通槽902连通腔室。电磁吸附组件设置于腔室内，用于将外界的金属件吸附至腔室内。底部集杯6具有收集腔，底部与主体9可拆卸地连接，且收集腔与腔室连通。推送组件设置于腔室内，被配置为向底部集杯6移动，用于将电磁吸附组件吸附的金属件推送至收集腔中收集
68.s2、打捞器下井；
69.s3、电磁吸附组件工作，将井下金属件由通槽902吸附至腔室内并于电磁吸附组件的表面；
70.s4、推送组件工作，将电磁吸附组件表面的金属件推送至底部集杯6中。
71.本技术另一些实施例中，电磁打捞系统还包括视觉检测装置1，用于设置于主体9壁面，用于检测周围环境的金属件情况并反馈环境信息，电磁吸附组件基于环境信息工作；以及，用于检测主体9周面的金属件情况，并反馈过载信息，推送组件基于过载信息工作。
72.该一些实施例中，请参见图6，图6为本技术另一些实施例中电磁打捞方法的流程示意图。
73.该方法包括：
74.s11、提供电磁打捞系统；
75.s12、打捞器下井；
76.s13、视觉检测装置1工作，检测周围环境的金属件情况并反馈环境信息；
77.s14、电磁吸附组件基于环境信息工作，将井下金属件由通槽902吸附至腔室内并于电磁吸附组件的表面；
78.s15、视觉检测装置1工作，检测主体9周面的金属件情况并反馈过载信息；
79.s16、推送组件基于过载信息工作，将电磁吸附组件表面的金属件推送至底部集杯6中。
80.可选地，当底部集杯6内设置有永磁体时，还可以包括：
81.s17、底部集杯6中的永磁体将已收集的金属件吸附。
82.本技术的再一些实施例，电磁吸附组件包括涡轮组合发电机2、蓄电池3、励磁铁芯4以及应变片402；涡轮组合发电机2设置于主体9背离于底部集杯6的一端，用于利用钻井液发电；蓄电池3设置于腔室并与涡轮组合发电机2连接，用于储存电能；励磁铁芯4设置于腔室，与蓄电池3连接，励磁铁芯4沿主体9的轴向向底部集杯6延伸；应变片402设置于励磁铁芯4的周面，用于反馈励磁铁芯4的受载信息；推送组件基于过载信息工作。
83.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。