一種自適應式井下液壓扶正器及其扶正方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種井下輔助測井工具，特別是涉及一種自適應式井下液壓扶正器及其扶正方法。
【背景技術】
[0002]隨著海洋和陸地水平油井鉆采技術的發(fā)展，在水平井和大斜度井測井中應用的扶正器也越來越廣泛，相對于豎井而言，對于扶正力的要求也越來越高。豎井中應用的扶正器(見圖1) 一般扶正力比較小，如果把豎井中用的扶正器應用于水平井(見圖2)，由于受儀器自重的影響，無法滿足水平井中對儀器扶正居中的穩(wěn)定性的要求。豎井中用的扶正器的扶正力一般由彈簧提供(見圖3)，要想提高扶正力，則必須要提高彈簧的輸出力，由于受結(jié)構(gòu)空間和彈簧制造工藝的限制，彈簧的輸出力有時不能滿足大斜度井和水平井中大儀器測井時對扶正力的要求，需要一種新的結(jié)構(gòu)來突破這種局限性，為扶正器提高更大的扶正力。液壓式扶正器主要用液體壓力來提供扶正力，彈簧主要起復位作用，即突破了上述局限性。
[0003]彈簧式的扶正器在套管變徑時，扶正力是隨著套管直徑的變小而增大，使測井儀器下井時的阻力增大，降低了儀器下井的通過性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種自適應井下液壓扶正器及其扶正方法，通過液壓力來為扶正器提供更大的扶正力。該扶正器扶正力不受套管變徑的影響，其扶正力穩(wěn)定、通過性好，從而提高了測井的成功率。
[0005]本發(fā)明的目的是通過下述技術方案來實現(xiàn)的。
[0006]一種自適應井下液壓扶正器，包括由芯軸連接的上接頭與下接頭，所述上接頭與下接頭之間設有由液力機構(gòu)和彈簧機構(gòu)連接構(gòu)成的液壓扶正動力機構(gòu)，液壓扶正動力機構(gòu)連接扶正臂構(gòu)成液壓扶正器。
[0007]優(yōu)選地，所述液壓扶正動力機構(gòu)包括套接在芯軸上的平衡缸，平衡缸上端設有端蓋，下端依次設有平衡活塞、油箱和通過閥體連通的液壓缸，液壓缸缸體下方通過銷子鉸接扶正臂，扶正臂上端圓弧面頂在活塞端面上。
[0008]優(yōu)選地，所述平衡缸套接的芯軸上設有彈簧。
[0009]優(yōu)選地，所述平衡活塞上設有溢流閥，溢流閥為單向閥，設于平衡缸與油箱之間。
[0010]優(yōu)選地，所述油箱中注有液壓油，油箱上分別設有螺塞；油箱分別通過卸荷閥和吸油閥連通液壓缸，卸荷閥為單向閥。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述液壓缸中注有液壓油，液壓缸套接的芯軸上設有復位彈簧，液壓缸上設有螺塞II。
[0012]優(yōu)選地，通過螺塞III充油孔充油，通過螺塞II排氣孔排氣。
[0013]優(yōu)選地，所述端蓋上設有防砂濾網(wǎng)。
[0014]優(yōu)選地，所述扶正器的扶正臂是滾輪式或是彈片。
[0015]相應地，本發(fā)明還給出了一種自適應井下液壓扶正器的液壓扶正方法，包括下述步驟:
[0016]I)自螺塞III給油箱內(nèi)注油，油通過吸油閥進入液壓缸，直至油從卸荷閥溢出，進入油箱；
[0017]3)繼續(xù)注油直至油從螺塞I處孔溢出，擰緊螺塞I，繼續(xù)注油直至油從溢流閥溢出，停止注油；
[0018]4)扶正器下井工作時，井液從防砂濾網(wǎng)進入平衡缸，使平衡活塞兩端壓力達到平衡；
[0019]5)當扶正器的扶正臂收緊，張開直徑變小，推動液壓缸內(nèi)的活塞壓縮液壓缸內(nèi)的液壓油，為扶正器提供扶正力；
[0020]6)當套管直徑變小時，扶正臂收緊，液壓缸內(nèi)的壓強大于油箱內(nèi)的壓強，且壓差大于卸荷閥的開啟壓力時，卸荷閥打開，同時吸油閥保持關閉，液壓缸內(nèi)多余的油排出，油壓降低，扶正力降低至設定值；
[0021]7)當套管直徑變大時，扶正臂張開，復位彈簧推動活塞復位，液壓缸內(nèi)的油壓減小，卸荷閥關閉，吸油閥打開，液壓油從油箱內(nèi)自動向液壓缸內(nèi)補油，油箱內(nèi)的油減少，彈簧推動平衡活塞復位；液壓缸內(nèi)油壓升高，扶正力升高至設定值；
[0022]8)當套管直徑無變化時，卸荷閥和吸油閥均關閉，保持扶正力為設定值；
[0023]9)當井下溫度升高，液壓缸內(nèi)的油受熱膨脹，油壓隨之升高，卸荷閥打開，液壓缸內(nèi)多余的油流入油箱，當油箱內(nèi)的壓強大于平衡活塞左端井液的壓強，且壓差大于溢流閥的開啟壓力時，油壓升高致使溢流閥打開，油箱內(nèi)多余的油流入平衡缸內(nèi)，平衡缸通過防砂濾網(wǎng)與井液相通，從而完成井下液壓扶正過程。
[0024]本發(fā)明自適應式液壓扶正器的扶正力基本不受套管變徑的影響，可以保持相對穩(wěn)定的扶正力，從而提高了儀器下井時的通過性。尤其是近年來在大斜度井和水平井測井中越來越多地利用爬行器輸送測井儀器下井作業(yè)，使用自適應式液壓扶正器輔助測井，由于其扶正力穩(wěn)定、通過性好，從而提高了測井的成功率。
[0025]本發(fā)明的特點是:
[0026]I)當扶正器進入套管扶正時，扶正臂收緊，張開直徑變小，通過杠桿作用，推動液壓缸內(nèi)的活塞，壓縮液壓缸內(nèi)的液壓油，油壓隨之升高，為扶正器提供扶正力。
[0027]2)當套管直徑變化時，液壓缸內(nèi)的油壓增大或減小，通過卸荷閥和吸油閥將液壓缸內(nèi)的油排出或補油，通過彈簧推動平衡活塞復位，通過油壓使得扶正力保持在設定值。
[0028]3)當套管直徑無變化時，卸荷閥和吸油閥均關閉，保持扶正力為設定值。
[0029]4)當井下溫度升高，液壓缸內(nèi)的油膨脹，壓力隨之升高，當壓力超過卸荷閥的開啟壓力時，卸荷閥打開，液壓缸內(nèi)多余的油流入油箱，當油箱內(nèi)的油壓升高至溢流閥的開啟壓力時，溢流閥打開，油箱內(nèi)多余的油流入平衡缸內(nèi)。當油箱內(nèi)的油減少時，彈簧推動平衡活塞復位。
【附圖說明】
[0030]圖1是扶正器在豎井中應用的示意圖。
[0031]圖2是扶正器在水平井中應用的示意圖。
[0032]圖3是一種豎井扶正器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖4是本發(fā)明所涉及的自適應式液壓扶正器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖5是本發(fā)明所涉及的自適應式液壓扶正器局部工作原理圖。
[0035]圖3-4中:1-上接頭，2-扶正力提供部分，3-彈簧，4_彈簧筒，5_壓筒，6_銷子，7-扶正臂，8-芯軸，9-下接頭。
[0036]圖5中:2_1_端蓋，2_2_平衡缸，2_3_彈費，2_4_平衡活塞，2_5_溢流閥，2_6_油箱，2~7~螺塞I，2~8~卸荷閥，2~9~螺塞II，2-10-液壓缸，2-11-復位彈費，2-12-活塞，2-13-液壓油，2-14-吸油閥，2-15-螺塞III，2-16-防砂濾網(wǎng)。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0038]本發(fā)明所涉及的自適應式井下液壓扶正器進入套管扶正時，扶正臂收緊，張開直徑變小，通過杠桿作用，推動液壓缸內(nèi)的活塞，壓縮液壓缸內(nèi)的液壓油，油壓隨之升高，為扶正器提供扶正力。彈簧主要起復位作用。
[0039]圖3為一種豎井用扶正器結(jié)構(gòu)示意圖，由芯軸8連接上接頭I與下接頭9，其中，扶正力提供部分由設在芯軸8上的彈簧機構(gòu)連接扶正臂7構(gòu)成，彈簧機構(gòu)包括端蓋、彈簧筒4構(gòu)成的外殼，外殼內(nèi)設彈簧3、壓筒5。扶正臂的扶正力是由彈簧力提供的。
[0040]如圖4所示，本發(fā)明一種自適應式石油井下液壓扶正器，包括由芯軸8連接的上接頭I與下接頭9，扶正力提供部分由設在芯軸8上的液力機構(gòu)和彈簧機構(gòu)連接扶正臂7構(gòu)成。扶正器的扶正力主要由液體壓力提供，彈簧機構(gòu)主要起復位作用。
[0041]如圖5所示，所述液力機構(gòu)和彈簧機構(gòu)包括套接在芯軸8上的平衡缸2-2，平衡缸2-2上端設有端蓋2-1，下端依次設有平衡活塞2-4、油箱2-6和通過閥體連通的液壓缸2-10，液壓缸2-10下方的活塞2-12通過銷子6鉸接扶正臂7，扶正臂7上端圓弧面頂在活塞端面上，溢流閥2-5為單向閥，設于平衡缸2-2與油箱2-6之間。其中，平衡缸2-2套接的芯軸8上設有彈簧2-3 ;平衡活塞2-4上設有溢流閥2-5 ;油箱2_6中注有液壓油2_13，油箱2-6上分別設有螺塞I 2-7和螺塞III 2-15 ;油箱2-6分別通過卸荷閥2-8和吸油閥2_14連通液壓缸2-10，卸荷閥2-8為單向閥，液壓缸2-10中注有液壓油2-13，液壓缸2_10套接的芯軸8上設有復位彈簧2-11，液壓缸2-10上設有螺塞II 2-9ο端蓋2_1上設有防砂濾網(wǎng)
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