本發(fā)明涉及井下工具技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種用于井下的驅(qū)動管柱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

石油工程中的鉆井、固井或完井等環(huán)節(jié)中需要使用具有一定功能的井下工具，以通過井下工具完成一定的動作，達(dá)到施工目的。例如滑套的打開或關(guān)閉等。

目前滑套的打開或關(guān)閉主要通過以下幾種方式：1)投球憋壓。在往井中下入滑套后，從地面向滑套中投入憋壓球。憋壓球到達(dá)球座位置后與球座形成密封。然后再通過滑套管內(nèi)憋壓，使球座下行，完成滑套的打開動作。2)專用工具。滑套內(nèi)部設(shè)計有與專用工具相配合的槽。施工時，先往井中下入滑套，然后再通過鉆桿或連續(xù)油管等下入專用工具。待專用工具到達(dá)滑套的內(nèi)槽位置后，上提、下壓專用工具，完成滑套的打開或關(guān)閉動作。但是，投球憋壓的方式存在滑套只能打開的弊端。使用專用工具雖然可以實現(xiàn)滑套的多次反復(fù)打開或關(guān)閉，但是在需要打開或關(guān)閉滑套時，需要下入專用工具，造成施工時間長等。

因此，如何解決上述中至少一項問題，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種驅(qū)動管柱系統(tǒng)，通過設(shè)置在管柱本體上的移動件來遮擋管柱本體的壁孔，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，省時省力。

本發(fā)明的用于井下的驅(qū)動管柱系統(tǒng)，包括管柱裝置和與所述管柱裝置連接并設(shè)有驅(qū)動流體的蓄能器，其中所述管柱裝置包括：管柱本體；移動件，與所述管柱本體連接并與所述管柱本體之間構(gòu)造有用于盛放驅(qū)動流體的流體腔，以通過所述驅(qū)動流體驅(qū)動所述移動件移動，并且所述移動件上設(shè)有能遮擋所述管柱本體的壁孔的遮擋部；以及輸入管路，與所述流體腔連通，用于將所述驅(qū)動流體導(dǎo)入所述流體腔。

在一個實施例中，所述移動件的側(cè)壁與所述管柱本體的側(cè)壁之間構(gòu)造有所述流體腔。

在一個實施例中，所述流體腔設(shè)有至少兩個，其中至少兩個所述流體腔實現(xiàn)所述移動件的往復(fù)運(yùn)動。

在一個實施例中，在所述流體腔的體積減小時，所述流體腔中的驅(qū)動流體排出至外界。

在一個實施例中，在所述管柱本體的側(cè)壁上設(shè)有與所述流體腔和外界連通的閥門。

在一個實施例中，還包括用于控制所述閥門開閉的控制器，其中所述控制器固定在所述管柱本體上。

在一個實施例中，所述蓄能器包括蓄能器本體，所述蓄能器本體上設(shè)有用于存儲所述驅(qū)動流體的儲能腔，以及用于使地下流體流動的通路，其中所述儲能腔與安裝在所述儲能腔的出口位置的所述輸入管路連通。

在一個實施例中，所述通路位于所述蓄能器本體的中部，而所述儲能腔設(shè)置成環(huán)繞所述通路。

在一個實施例中，所述儲能腔包括沿所述蓄能器本體的軸線延伸的多個腔體，其中，多個所述腔體環(huán)繞所述蓄能器本體的軸線布置。

在一個實施例中，各所述腔體之間通過環(huán)形通道而彼此連通，其中所述環(huán)形通道構(gòu)造成與所述腔體相垂直。

在一個實施例中，所述儲能腔的出口位于其中一個所述腔體上，并構(gòu)造成位于所述腔體的底部且與所述腔體相平行的圓柱孔。

在一個實施例中，所述蓄能器本體與所述管柱本體固定連接。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的用于井下的驅(qū)動管柱系統(tǒng)包括管柱裝置和蓄能器。其中管柱裝置的管柱本體上設(shè)置有移動件，以通過移動件根據(jù)需要遮擋管柱本體上的壁孔。由于移動件設(shè)置在管柱本體上，因此在下放管柱本體時，移動件與管柱本體一起下放至井中。這樣可以省去單獨(dú)下放移動件的時間，從而可以有效地減少在完井等環(huán)節(jié)中的施工時間，提高施工效率。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

圖1是本發(fā)明中的管柱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中的管柱裝置在第一位置時的狀態(tài)示意圖。

圖3是本發(fā)明中的管柱裝置在第二位置時的狀態(tài)示意圖。

圖4是本發(fā)明中的蓄能器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖4的B-B剖視圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實際的比例繪制。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1和圖4所示，本發(fā)明的驅(qū)動管柱系統(tǒng)用于井下作業(yè)環(huán)節(jié)。驅(qū)動管柱系統(tǒng)包括管柱裝置100和與管柱裝置100連接并用于為管柱裝置100提供所需的驅(qū)動流體的蓄能器200。其中，管柱裝置100包括管柱本體1，以及分別與管柱本體1連接的移動件2和輸入管路4。移動件2可移動地設(shè)置在管柱本體1上并與管柱本體1之間構(gòu)造有用于盛放驅(qū)動流體的流體腔3，以通過驅(qū)動流體驅(qū)動移動件2在管柱本體1上移動。在移動件2上還設(shè)有遮擋部，在移動件2移動的過程中，遮擋部能遮擋管柱本體1上的壁孔11，以實現(xiàn)管柱本體1(例如滑套)的關(guān)閉。輸入管路4與流體腔3連通，以能夠?qū)Ⅱ?qū)動流體導(dǎo)入流體腔3中。由于移動件2設(shè)置在管柱本體1上，因此在下放管柱本體1時，移動件2與管柱本體1一起下放至井中。這樣可以省去單獨(dú)下放移動件2的時間，從而可以有效地減少在完井等環(huán)節(jié)中的施工時間，提高施工效率。

移動件2包括管狀部分21和設(shè)置在管狀部分21一側(cè)的凸起22。管柱本體1的靠近一端的內(nèi)側(cè)設(shè)有沿周向環(huán)繞管柱本體1的凹槽。在安裝好移動件2后，在管柱本體1的端部設(shè)置例如接頭5，以通過接頭5固定并限位移動件2，防止移動件2與管柱本體1脫離，并可以通過接頭5連接相鄰的管柱本體1。在將移動件2設(shè)置在管柱本體1上時，移動件2的凸起22位于管柱本體1的凹槽中，移動件2的管狀部分21與管柱本體1和接頭5貼合，通過凸起22將凹槽分成兩個環(huán)繞移動件2(管柱本體1)的流體腔3，移動件2的與管柱本體1貼合的管狀部分21可以構(gòu)成遮擋部。如此設(shè)置，可以在移動件2的側(cè)壁與管柱本體1的側(cè)壁之間構(gòu)造有流體腔3，這樣在管柱本體1中放置有移動件2后，管柱本體1的中 部便于設(shè)置通孔，以使地下流體(例如石油)可以通過管柱本體1的通孔被排至地面。并且通過上述方式設(shè)置，可以減少石油對流體腔3的干涉，提高管柱裝置100在使用時的安全性等；而且結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，成本較低。

當(dāng)然，在設(shè)置移動件2時，可以將移動件2設(shè)置在管柱本體1的外側(cè)等。在移動件2與接頭5和管柱本體1貼合的部位可以設(shè)置密封圈8，以提高流體腔3的密封性。

在具體的使用過程中，流體腔3的體積大小可以隨著驅(qū)動流體的多少而變化。其中，當(dāng)流體腔3的體積減小時，該流體腔3中的驅(qū)動流體被排出至外界。在一個例子中，在管柱本體1的側(cè)壁上設(shè)有與流體腔3和外界連接的閥門。在將管柱裝置100下放至井中后，當(dāng)流體腔3的體積減小時，閥門打開，驅(qū)動流體被排出至例如管柱本體1和井壁之間的空隙中。如此設(shè)置，可以減少管路的布置，能夠更好地使用于井下作業(yè)環(huán)境。

此時驅(qū)動流體可以設(shè)置為氣體。這樣在氣體被排出至管柱本體1和井壁之間的空隙中時，其會逸出至地面，從而可以有效地減少驅(qū)動流體對例如石油等的污染；而且氣體的壓縮程度較大。當(dāng)然，驅(qū)動流體也可以為液壓油等。驅(qū)動流體具體地可以為氮?dú)饣蚝獾?，以提高安全性。氣體的可壓縮性相對于液體的可壓縮性較高，在高壓高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性較好，而且不具有腐蝕性，對井下設(shè)備造成的損壞較小。

如圖2和圖3所示，在通過凸起22將管柱本體1的凹槽分隔成兩個流體腔3時，兩個流體腔3的總體積之和不變。但是，各流體腔3的體積大小可以隨著驅(qū)動流體的量的多少而變化，以能夠?qū)崿F(xiàn)移動件2沿管柱本體1的軸線做往復(fù)運(yùn)動，從而便于打開或關(guān)閉管柱本體1的壁孔11。當(dāng)設(shè)置有兩個流體腔3時，對應(yīng)于各流體腔3可以設(shè)置一個與外界連通的閥門31，以方便安裝。該閥門31可以為兩位兩通閥。

進(jìn)一步地，在移動件2的一側(cè)可以設(shè)置階梯狀凸起22。其中，凸出程度較高的第一凸起將管柱本體1的凹槽分成兩個流體腔3。凸出程度較低的第二凸起在移動件2運(yùn)動到一定程度后與管柱本體1或接頭5抵接，以防止第一凸起與管柱本體1或接頭5抵接而使得不方便再次向該流體腔3中充入驅(qū)動流體的情況發(fā)生。

另外，在設(shè)有至少兩個流體腔3時，每個流體腔3對應(yīng)有輸入管路4，以方 便向流體腔3中導(dǎo)入驅(qū)動流體。在一個例子中，管柱裝置100上設(shè)有兩個流體腔3，在各流體腔3上設(shè)有一個分支管路41。兩個分支管路41均與總管路42連接，并且在兩個分支管路41和總管路42的連接部位設(shè)置有一個兩位三通電磁閥6，以能夠通過兩位三通電磁閥6選擇性打開或關(guān)閉各輸入管路4。總管路42可以蓄能器連接等。

在設(shè)置輸入管路4時，可以直接在管柱本體1的外側(cè)連接管路，或者將輸入管路4設(shè)置在管柱本體1的內(nèi)側(cè)。當(dāng)然也可以在管柱本體1上開設(shè)孔而形成輸入管路4。將輸入管路4與管柱本體1分開設(shè)置時，可以根據(jù)需要布置輸入管路4的長度；可以防止因在管柱本體1上開設(shè)孔而造成管柱本體1強(qiáng)度降低的情況發(fā)生；方便加工和布置。另外，在將輸入管路4設(shè)置在管柱本體1的外側(cè)時可以減少例如石油等對輸入管路4的損壞，提高輸入管路4的使用壽命。輸入管路4的材質(zhì)可以為金屬等。

進(jìn)一步地，該管柱裝置100還包括用于控制閥門31和閥門6開閉的控制器7，控制器7中存儲有控制命令的控制芯片，在將控制器7入井之前，可以預(yù)先對其編制好命令信息，并且該控制命令為聯(lián)動控制，即可以在地面對控制器7進(jìn)行控制。在安裝控制器7時，可以將控制器7固定在管柱本體1上。在一個具體的例子中，將控制器7分為設(shè)置在兩個閥門31之間的一個控制器單元和設(shè)置在閥門6附近的一個控制器單元，以減少控制器7與閥門31、6之間的連接線路，提高管柱裝置100的使用壽命。閥門6可以設(shè)置在管柱本體1(或接頭5)的凹槽中。在設(shè)置控制器7時可以在控制器7的外側(cè)設(shè)置金屬殼，以通過金屬殼保護(hù)控制器7，提高控制器7的使用壽命。

在向井中下放管柱本體1之前，可以先在管柱本體1上開設(shè)壁孔11，以提高移動件2遮擋壁孔11時的準(zhǔn)確性。由于該壁孔11在將管柱本體1下放至井中之前形成，因此該管柱裝置100尤其適用于裸井。當(dāng)壁孔11在下放管柱本體1之前形成時，在下放管柱本體1的過程中，壁孔11通過移動件2封堵，在使用管體本體1的過程中(例如需要開采石油時)，壁孔11才處于打開狀態(tài)，以使石油可以通過壁孔11流入到管柱本體1并從管柱本體1中排出。當(dāng)然，該壁孔11也可以在將管柱裝置100下入井下之后通過例如射孔形成。

另外，如圖4所示，蓄能器200包括大致成圓柱狀的蓄能器本體9，以便于加工蓄能器200，并便于將蓄能器200下放至井中。蓄能器本體9可以為鑄造結(jié) 構(gòu)，也可以經(jīng)車削加工而成。蓄能器本體9上的孔可以在鑄造時形成，也可以經(jīng)鉆具鉆出。蓄能器本體9的長度和內(nèi)徑、外徑尺寸可以根據(jù)具體的需要具體設(shè)定。也可以同時向井體中下放一個或多個蓄能器本體9。

在蓄能器本體9上設(shè)有貫穿其兩端的通路91。當(dāng)將蓄能器200放入到井中時，位于蓄能器200上方的井體部分和位于蓄能器200下方的井體部分經(jīng)該通路91連通。這樣，可以使例如鉆井液經(jīng)該通路91進(jìn)入到井體的下方，也可以使地下流體(如石油)經(jīng)通路91達(dá)到地面，從而便于進(jìn)行井下作業(yè)或便于其他井下工具的使用，省事省力。

進(jìn)一步地，該通路91為大致位于蓄能器本體9的中部的圓柱孔。并且通路91的延伸方向與蓄能器本體9的延伸方向大致相同。這樣，便于加工和設(shè)置，而且當(dāng)將蓄能器200應(yīng)用于例如油氣井的時候，在需要進(jìn)行例如投球射孔時，可以使球體直接經(jīng)該通路91進(jìn)入到井體的下方，不需提出蓄能器200，省事省力。

此外，在蓄能器本體9上還設(shè)有用于存儲驅(qū)動流體的儲能腔92，并設(shè)有用于使儲能腔92與外界連通的出口95和進(jìn)口94。儲能腔92內(nèi)的壓力可以達(dá)到10-70MPa，以提高蓄能器200的儲能效率的同時，還有效地保證蓄能器200的使用壽命。

進(jìn)一步地，儲能腔92位于蓄能器本體9的外側(cè)，環(huán)繞通路91而設(shè)置，以提高蓄能器200的緊湊性。優(yōu)選地，儲能腔92包括多個獨(dú)立的腔體921。各腔體921的延伸方向均大致與蓄能器本體9的延伸方向相同，并均大致成圓柱狀，以便于加工和設(shè)置。各腔體921均環(huán)繞通路91而設(shè)置。并且各腔體921的軸線所在的圓柱面與通路91保證一定的同軸度。如此設(shè)置，在能夠有效地存儲能量的同時，還可以提高蓄能器本體9的強(qiáng)度，并且可以保證蓄能器本體9的壁厚均勻性，從而提高蓄能器200的使用壽命和安全強(qiáng)度。腔體921的布置位置以保證蓄能器本體9強(qiáng)度、腔體921空間滿足使用要求為準(zhǔn)。在一個例子中，沿通路91的環(huán)向均布有6-12個腔體921，各腔體921的大小均相同。

此外，如圖5所示，各腔體921之間通過環(huán)形通道93而彼此連通。這樣，設(shè)置一個出口95即可使所有腔體921中的驅(qū)動流體流出，從而簡化結(jié)構(gòu)，并便于加工和安裝。環(huán)形通道93設(shè)置成與各腔體921均相垂直。這樣，當(dāng)其余腔體921中的驅(qū)動流體通過環(huán)形通道93向其中一個腔體921(為便于描述，此處叫做 第一腔體)中流入而產(chǎn)生對流時，可以通過第一腔體中的驅(qū)動流體向下或向上流動來減小對流，從而減少能量的損失。加工蓄能器本體9時，可以將蓄能器本體9沿環(huán)形通道93的軸線分為上下兩個部分。待加工好各個孔徑后，將兩個部分焊接在一起。

進(jìn)一步地，環(huán)形通道93可以設(shè)置在腔體921的頂部和底部之間。這樣，在其余腔體921中的驅(qū)動流體進(jìn)入第一腔體時，可以向第一腔體中擴(kuò)散一些，從而使第一腔體中能夠不斷地補(bǔ)充到驅(qū)動流體；而且，當(dāng)在第一腔體的下方設(shè)置出口95時，可以防止環(huán)形通道93、第一腔體和出口95彼此交匯而造成蓄能器本體9的強(qiáng)度降低的現(xiàn)象發(fā)生。

優(yōu)選地，環(huán)形通道93可以靠近腔體921的底部。如此設(shè)置，在第一腔體的底部設(shè)置出口95后，可以使第一腔體中的驅(qū)動流體在環(huán)形通道處有較大的流速，從而進(jìn)一步降低其他的驅(qū)動流體流出環(huán)形通道93時的而產(chǎn)生的對流，進(jìn)而進(jìn)一步降低能量的損失。在一個例子中，環(huán)形通道93與腔體921的底端之間的距離為30-50cm，以提高蓄能器本體9的強(qiáng)度。

另外，進(jìn)口94位于腔體921的頂部，并且在每個腔體921上均設(shè)有一個進(jìn)口94，以減少向腔體921中充入驅(qū)動流體時所需的時間。在每個進(jìn)口94均設(shè)置一個單向閥98。在每個單向閥98的外側(cè)均設(shè)有擋帽99，以通過擋帽99保護(hù)單向閥98。其中，也可以通過控制器7控制單向閥98的開閉，或者單獨(dú)設(shè)置靠近單向閥98的控制器來控制單向閥98。

在第一腔體的底端設(shè)有出口95。出口95大致成孔徑小于第一腔體921的孔徑的圓柱孔，并貫穿蓄能器本體9的底端。出口95的延伸方向大致與第一腔體的延伸方向相同。如此設(shè)置，便于使驅(qū)動流體從出口95處流出，并減少驅(qū)動流體的能量損失。在出口95處也可以設(shè)置單向閥和擋帽(圖中未示出)。

此外，在蓄能器本體9的兩端還設(shè)有連接部。位于蓄能器本體9上端的上連接部96設(shè)有內(nèi)連接螺紋。在蓄能器本體9下端的下連接部97設(shè)有外連接螺紋，以便于設(shè)置儲能腔92的出口95。當(dāng)使用蓄能器200時，蓄能器200通過連接部96、97與位于其兩端的固定管柱連接。如此設(shè)置，結(jié)構(gòu)簡單，方便使用。

當(dāng)井下作業(yè)需要使用驅(qū)動管柱系統(tǒng)時，先在地面將蓄能器本體9和管柱本體1通過例如螺紋固定連接。將管柱裝置100的輸入管路4連接在蓄能器本體9的 出口95位置，以通過輸入管路4連通儲能腔92和流體腔3。并根據(jù)需要在蓄能器200和管柱裝置100上連接一定數(shù)量的其他管柱。此外，在下放蓄能器200之前，先通過蓄能器本體9的進(jìn)口94向儲能腔92中充入驅(qū)動流體。

待準(zhǔn)備工作完成后，下放驅(qū)動管柱系統(tǒng)至井中。使用者根據(jù)實際工作情況，控制閥門31、6和98的開啟或關(guān)閉，從而來完成井下作業(yè)。待蓄能器200中的能量消耗完但未完成井下作業(yè)時，將蓄能器200起出地面，向儲能腔92中充入例如高壓氮?dú)?，并再次下放至井中使用?/p>

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。