[发明专利]全液压驱动井下管柱的加压装置及其推进方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气钻采技术领域，特别涉及一种能为井下管柱施加推力的全液压的加压工具，以及为井下管柱提供推力，实现加载钻压，辅助下入管柱的方法。

背景技术

随着油气资源勘探开发向着更深、更复杂的地层拓展，水平井、大位移井等特殊井型的应用越来越广泛。在处于开发后期的老油田中，套管开窗侧钻或裸眼侧钻水平井是挖潜产能的重要手段。

钻井过程中，钻头上的钻压一般由钻柱的重量加载。但在水平井、大位移井中，由于大部分钻柱与井壁贴合，产生较大的摩擦阻力，妨碍了钻压的有效传递，可能导致机械钻速大幅降低，钻井成本随之提高；严重时，甚至无法钻达设计深度。另外，连续管钻修井、钻井是一项有广阔应用前景的新兴技术，具有常规钻井不具备的多项优点，同时也面临着一系列新的技术难题，其中钻压的加载和连续管的下入是当前面临的主要问题。

连续管由于受刚度的限制和井壁摩擦阻力的影响，在长距离下入时容易在井下形成弹簧状弯曲、缠绕，进而形成自锁，从而无法下入到目的层。连续管钻井时无法依靠自身重量和自身强度提供有效的钻压，需要提供单独的钻压设备。通常使用水力加压器进行连续管钻井的钻压加载，但效果不够理想，难以满足复杂现场工况的需求。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提出一种全液压驱动井下管柱的加压装置来实现钻压的加载和连续管的持续下入，本发明还提出一种全液压驱动井下管柱的推进方法，所述方法为所述加压装置的工作步骤，该方法为所述加压装置上连接的中心管加载持续的钻压。

本发明的一种全液压驱动井下管柱的加压装置，包括依次连接的第二作动机构、液控中心和第一作动机构；

所述第一作动机构和所述第二作动机构均包括依次设置的锚固组件、液压缸和推进活塞，所述推进活塞固定连接一中心管，所述中心管贯穿所述锚固组件和所述液压缸；所述液压缸的两端分别通过锚固端端盖和推进端端盖密封，所述推进活塞能在所述液压缸的推进活塞行程腔中滑动，所述锚固组件的一端滑动密封地置于所述液压缸内，所述锚固组件外露于所述液压缸的部分能沿径向扩张或收缩；

所述中心管的外壁与所述液压缸的内壁的环形间隙在所述锚固组件和所述推进活塞之间形成锚固端环形空腔，所述中心管的外壁与所述液压缸的内壁的环形间隙在所述推进活塞和所述推进端端盖之间形成推进端环形空腔；所述第二作动机构的锚固端环形空腔和推进端环形空腔分别通过所述液控中心的管线与所述第一作动机构中对应的锚固端环形空腔和推进端环形空腔连接；

通过所述锚固端环形空腔的进油所述液控中心依次控制所述第一作动机构的锚固组件和所述第二作动机构的锚固组件扩张，通过所述锚固端环形空腔的泄压所述液控中心依次控制所述第一作动机构的锚固组件和所述第二作动机构的锚固组件收缩；通过所述液控中心向所述锚固端环形空腔内进油，驱动所述推进活塞和所述中心管朝向所述推进端端盖一侧移动。

作为一种可实施的方式，所述液控中心包括第一行程阀、第二行程阀、主换向阀和顺序阀；所述第一行程阀与所述第一作动机构的推进端端盖连接，所述第二行程阀与所述第二作动机构的推进端端盖连接；

所述主换向阀通过主进油管路与所述液控中心的进油口连接，所述主换向阀分别通过第一进油管路、第二进油管路与所述第一作动机构的锚固端环形空腔、所述第二作动机构的锚固端环形空腔连接；所述顺序阀与所述主进油管路连接，所述顺序阀通过所述主进油管路的压强信号控制所述主换向阀与所述液控中心的回油口之间的导通；通过所述推进活塞与所述推进端端盖的接触所述液控中心控制所述第一行程阀或所述第二行程阀的触发。

进一步地，所述锚固组件包括滑动套装在所述中心管上的锚固臂支撑环、能沿径向扩张或收缩的至少三根锚固臂、滑块和锚固活塞；所述锚固臂支撑环位于所述锚固组件外露于所述液压缸的部分的端部，所述锚固臂的一端固定到所述锚固臂支撑环上，其另一端固定到所述锚固端端盖上；

所述锚固活塞套装在所述中心管上，所述锚固活塞的一端滑动密封地置于所述液压缸内；所述锚固臂沿所述中心管的圆周均匀分布，所述滑块位于所述锚固臂包围的空腔内，所述滑块套装在所述锚固活塞上；通过所述锚固端环形空腔的进油推动所述锚固活塞朝向所述锚固端端盖运动，所述锚固活塞推动所述滑块，所述滑块的外周挤压所述锚固臂沿径向扩张。

进一步地，所述锚固活塞包括套筒部和固定套装在所述套筒部一端的活塞部，所述活塞部滑动密封地置于所述液压缸内；所述套筒部的外壁上设置台阶，所述滑块能沿所述套筒部的外壁滑动直至与所述台阶的水平面抵靠。