[发明专利]利用液体压力来复位震动器的震动方法和装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种井下工具及方法，更具体地，但不限于，本发明涉及一种用于传递震动冲击给井下物体的工具及方法。

附图说明

图1是典型的盘管系统的示意图。

图2是典型的液压震动工具的示意图。

图3是根据本发明的优选实施方式的“过平衡”震动工具的示意图。

图4是根据本发明的第二优选实施方式的“平衡”震动工具的示意图。

图5A-图5C是图3的震动工具的连续的片断的剖面图。

图6A和图6B是图5A-图5C的震动工具的纵向剖面图，图中显示有分别在激活或拆卸位置以及在震动前（pre-jar）或预备激发（cocked）位置的震动组件。

图7A和图7B是图5A-图5C的震动工具的纵向剖面图，图中显示有分别在震动后（post-jar）或拆卸位置以及在震动前或预备激发位置的第一复位组件。

图8A和图8B是图5A-图5C的震动工具的纵向剖面图，图中显示有分别在震动后或执行位置以及在震动前或预备激发位置的第二复位组件。

图9A和图9B是图5A-图5C的震动工具的纵向剖面图，图中显示有分别在震动后或执行位置以及在预备激发和拆卸位置的扭矩传输部件。

具体实施方式

震动工具通过震动或抖动来释放在井眼中被卡住或被固定的井下工具或物体。在液压式或往复式震动器（jars）中，可伸缩地设置在内外管状件中的测量部或释放部抑制震动器的延伸，这就在震动器内的液压释放机构允许在震动工具内快速延伸和冲击之前为管线延伸提供充足的时间。这在被卡住的工具或物体上产生了很大的动载荷。大多数液压震动器被设计为用于重复或循环运行，以继续震动被卡住的物体直到它们被移动。该震动器的反复激活及复位或再预备激发通过推拉管线完成。

液压震动器通常在盘管上运行。然而，利用盘管运行液压震动器存在几个缺点。将盘管推或“压”（snub）进水平井内特别困难，进而使得震动器很难循环。

此外，可能会发生与管道的磨损和撕裂相关的问题。每次盘管穿过用于在井口固定和密封盘管的地面设备（喷注头等），管道承受应力和应变。这样实际会减少管道的使用寿命。在液压震动运行期间，盘管的同样小的部分会遭受反复的高负载循环，这就会快速降低该部分的管道的状况，从而使整个运行甚至钻井陷入危险。这种情况就高压井来说特别合理；高压负载在管道上施加更多的压力。当管道磨损时，退化的部分必须被去除或替换，这不仅耗时而且昂贵。在某些高压的情况下，盘管可能被限制为仅有3-4个震动循环。

本发明的震动工具提供采用盘管的用于震动操作的方法和工具的改进。根据本发明的方法，震动器使用液体压力来循环运行；从而盘管的反复地升高和降低被消除。这使得除震动组件外在工具内引入一个或多个液体压力腔成为可能。尽管本发明的震动工具及方法对盘管特别有效，本领域人员可以理解的是它可用于其他管井管道，例如连接油管和钻井油管。

现在转到附图尤其是图1，其中显示有典型的盘管布置震动系统。该示例的系统或“成套装置”通常由附图标记10标示，其包括地面设备。该地面设备包括用于分配盘管14的卷筒组件12。弯曲导管或“鹅颈管（gooseneck）”16引导管14进入通过吊装设备22（crane）支撑于井口20的喷注组件18。吊装设备22及动力单元24可以支撑在拖车26（trailer）或其他适当的平台（如制轮器等）上。图1中未显示的操纵室及其他部件也可以包括在本实施方式中。

井眼30中的管14的端部的打捞工具28用于将震动器32连接到固定件34。在管14的井下的端部连接的工具的组合形成底部孔组件36。底部孔组件36和管的组合此处被称为管线38。底部孔组件36可以包括多个工具，多个工具包括但不限于钻头（bit）、泥浆马达、液压接头、震动工具、止回阀以及连接工具。

液体通过卷筒组件12中的管道和连接件的系统引入盘管14内，此处仅示意地标注为40。根据现有技术，震动器26通过反复地升高和降低喷注组件18中的管部循环，直到物体34被移走。

在某些实施例中，震动器26直接连接到井眼30中的被卡物34上。在其他实施例中，震动器26与包括几个工具的底部孔组件连接为一体。当震动器26描述成可连接于“井下固定物”时，这将意味着工具可连接于在井眼内卡住的在工具串中的其他工具，或者可连接于依次连接到井中的被卡物34的打捞工具28，或者甚至直接连接到被卡物。