[发明专利]油井电火花解堵造缝机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种油井电火花解堵造缝机器人。

背景技术

在石油开采过程中，靠地层自然压力开采原油，最终采收率一般不超过总储量的10％，采用常规注水开发，采收率也不超过30％～40％，低渗及稠油油藏则更低。如何有效地疏通渗油通道、制造新的渗油裂缝，以提高堵塞井和低渗油井的采收率是目前世界上各石油开采国竞相研究的课题。

目前国内外常用的渗油通道解堵造缝方法有压裂、酸化、挤液等三种较为成熟的工艺方法。这三种工艺方法都存在如下的问题：它们都需使用化学溶液将近井地带的污染物挤压进地层深部，极易造成二次污染；分层处理比较困难，往往会造成空隙度高的层被处理开，而空隙度差的层收不到效果，使油层动用程度受到影响，甚至将含水层处理开，造成水淹油层；对固井质量不好，套管变形、破损的井处理十分困难，费用较高。近年来，人们还探讨了高压水射流、超声波、高能气体压裂、电脉冲等解堵技术。目前，国内外尚未见有关油井电火花解堵造缝机器人的文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油井电火花解堵造缝机器人。

本发明的原理是：所发明的油井电火花解堵造缝机器人主要由地面缆绳自动送进系统、导轮、缆绳、力传感器、上自适应支撑机构、射孔涡流检测及电极送进装置、下自适应支撑机构和配重等组成。其作业过程是：先用地面缆绳自动送进系统向井下输送机器人电火花解堵造缝作业装置，在下送过程中，上、下自适应支撑机构在其上弹簧的作用下向外伸展，起辅助支撑和导向作用，以防止机器人电火花解堵造缝作业装置在下送过程中因撞击套管而损坏；当机器人电火花解堵造缝作业装置被下送至油层射孔段上方的指定位置后，机器人电火花解堵造缝作业装置的上自适应支撑机构在电磁驱动装置的驱动下向外扩张，使其上的支撑轮胀紧于套管的内壁上，此后缆绳开始低速间歇性送进，每送至一个指定的位置后，缆绳自动送进系统停止送进，射孔涡流检测及电极送进装置在其上步进电动机的驱动下做顺时针旋转寻找射孔的运动，若旋转360°未能寻找到射孔，则步进电机停止转动，缆绳自动送进系统再下送一个指定的距离，然后步进电机再驱动射孔涡流检测及电极送进装置做逆时针旋转寻找射孔的运动，若旋转360°未能寻找到射孔，则步进电机停止转动，缆绳自动送进系统再下送一个指定的距离，步进电机再驱动射孔涡流检测及电极送进装置做顺时针旋转寻找射孔的运动，如此往复地进行下去，当寻找到射孔时，加大上自适应支撑机构上电磁铁线圈的通电电流，增加胀紧力，使上自适应支撑机构固定不动，地面缆绳自动送进系统也停止送进，然后步进电机把工具电极的送出口转至射孔的位置；由工具电极送进机构把与脉冲电源正负极相连的工具电极向射孔炮眼中送进，在脉冲电源的作用下，正负工具电极间在射孔炮眼中产生火花放电，由放电时的瞬时高温(通道中心的温度高达一万度以上)、高压(通道内高温热膨胀形成的初始压力可达数十兆帕)作用来熔化、剥蚀射孔炮眼及其周围渗油通道的堵塞物，同时造出一些新的微裂缝。高温高压的放电通道以及随后瞬时气化形成的气泡急速扩展，在射孔炮眼中产生强烈的冲击波，在放电过程中，同时还伴随着热效应、电磁效应、光效应、声效应及频率范围很宽的电磁波辐射和爆炸冲击波等进一步加强了解堵和造缝的作用。处理好一个射孔后，再重复上述动作处理下一个射孔，如此往复地进行下去，便可处理好整个油井。

本发明具有如下优点：

(1)采用该机器人把电火花放电用的正负工具电极送入射孔炮眼内进行火花放电，其放电电压比通常的井筒内电脉解堵技术降低4～6倍，可避免井筒内电脉解堵技术所用的高压充放电电容易老化被击穿的问题。

(2)采取地面与井下相结合的控制方式，使机器人的结构设计大为简化、提高了机器人的工作可靠性。

(3)采用该机器人进行电火花解堵造缝可使低渗油藏的渗透率提高20％以上，对三次采油时有机胶质体堵塞的解堵作用较其它解堵方法提高30％以上。

(4)作业过程中无工作剂入井，可避免对储层造成的二次污染。

附图说明

图1为本发明提供的油井电火花解堵造缝机器人总体结构示意图。

图2为本发明机器人的上自适应支撑机构轴向结构示意图。

图3为本发明机器人的上自适应支撑机构径向结构示意图。

图4为本发明机器人的下自适应支撑机构轴向结构示意图。

图5为本发明机器人的下自适应支撑机构径向结构示意图。

具体实施方式