一种井下震击解卡装置及其使用方法
阅读说明：本技术 一种井下震击解卡装置及其使用方法 (Underground jarring jam releasing device and using method thereof ) 是由 张化强 张全胜 张峰 姜广彬 张瑞霞 田浩然 周景彩 刘永顺 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明是一种井下震击解卡装置及其使用方法,震击解卡装置包括震击控制器和井下震击器,震击控制器通过电缆与井下震击器连接；井下震击器设有内筒和外筒,外筒两端分别与震击器上接头和震击器下接头连接,外筒的内腔中装有蓄能电容；内筒内装有缠绕着感应线圈的震击块、外部固定着驱动线圈,蓄能电容通过电缆与位于地面的震击控制器连接,驱动线圈通过导线与蓄能电容连接,蓄能电容设有液流孔。将震击解卡装置通过下井管柱下至鱼顶并通过打捞工具捞住落鱼震击解卡。本发明适用于井下管柱的解卡作业,尤其适于水平井内防砂管柱和钻井管柱的解卡作业,能够产生显著的使用效果,提高解卡施工效率和解卡成功率。(The invention relates to an underground jarring stuck-releasing device and a using method thereof, wherein the jarring stuck-releasing device comprises a jar controller and an underground jar, and the jar controller is connected with the underground jar through a cable; the underground jar is provided with an inner cylinder and an outer cylinder, two ends of the outer cylinder are respectively connected with an upper joint of the jar and a lower joint of the jar, and an inner cavity of the outer cylinder is internally provided with an energy storage capacitor; the inner cylinder is internally provided with a shock block wound with an induction coil, and a driving coil is fixed outside the inner cylinder, the energy storage capacitor is connected with a shock controller on the ground through a cable, the driving coil is connected with the energy storage capacitor through a lead, and the energy storage capacitor is provided with a liquid flow hole. And (4) descending the jarring stuck-releasing device to the top of the fish through a well descending pipe column and fishing the fallen fish through a fishing tool to jar and release the stuck fish. The pipe column releasing device is suitable for releasing the stuck pipe column in the well, is particularly suitable for releasing the stuck pipe column of a sand control pipe column and a drilling pipe column in a horizontal well, can generate obvious using effect, and improves the releasing construction efficiency and the releasing success rate.)
技术领域
本发明涉及油田水平井内井下管柱解卡作业领域，特别涉及一种井下震击解卡装置及其使用方法。
背景技术
当水平井内防砂管柱或钻井管柱等井下管柱遇卡时，如果在井口提拉或倒扣解卡，受水平井的井身结构影响，井口作用力难以传递到井下，导致解卡失败，因此，往往采用井下液压增力或震击解卡。
对于管内防砂管柱解卡，井下液压增力解卡效果较好，但是其需要锚定在套管内壁，对套管内壁造成一定伤害；
而对于钻井管柱解卡，井下液压增力工艺由于无法锚定在裸眼井壁而不适用。震击解卡工艺无需锚定，依靠震击产生较大的解卡力，是一种更为理想的解卡方式。
目前，震击解卡工艺主要包括机械震击和液压震击两种形式：
机械震击依靠提拉管柱蓄能，能量瞬间释放后形成震击，主要在直井中应用，而在斜井、水平井等复杂结构井内，由于井身轨迹的影响，管柱能量损耗较大，震击效果不佳。比如：
专利号为：CN201420632671.5，公开日2015-03-25公开了一种新型密封式全液压随钻震击器，涉及钻井管柱解卡领域。一种新型密封式全液压随钻震击器，其包含外筒和设置在该外筒内的内轴，所述的外筒包含依次连接的锁紧筒、花键外筒、上阀筒、下阀筒、液压缸以及接头；所述的内轴包含依次连接的花键轴、阀芯轴以及活塞，所述的阀芯轴设在依次连接的上阀筒、下阀筒以及液压缸内。所述的震击器还包含：第一计阀体，其设在所述的阀芯轴与外筒之间，且其套设在所述阀芯轴上；该第一计阀体的顶部设有密封面，用于在上击时与所述的外筒配合形成线密封；第二计阀体，其设在所述的阀芯轴与外筒之间，且其套设在所述阀芯轴上并位于所述第一计阀体的下端；该第二计阀体的底部设有密封面，用于在下击时与所述的外筒配合形成线密封。上击时，需向上提钻柱，受液压油和阀芯轴的双重作用，第一计量阀向上移动且其圆弧形线密封面与上阀筒内壁面上的第一锥面密封座接触形成线密封，此时，阀芯轴的第一台阶与第一计量阀为轻度过盈配合，既能产生给第一计量阀密封所需的压力，又能产生密封防止油从阀芯轴上泄露，而液压油只能通过第一计量阀上的溢流孔进行缓慢泄油，使得液压油在下阀筒和液压缸内形成高压，实现钻柱储能；当阀芯轴的第一台阶再度通过第一计量阀时，第一计阀体的圆弧形线密封面与第一锥面密封座分离，憋压油突然卸载，释放钻柱储能，产生向上震击。
液压震击依靠井下液压力压缩弹簧蓄能，产生的震击力相对较小，解卡能力有限，比如：
专利号为：CN201721443531.3，公开日2018-06-01公开了一种新液压震击器，涉及油田井下打捞领域。该液压震击器包括：由上至下顺次连通的上接头、外筒体、下接头；外筒体包括：上下连通的小径内腔段和大径内腔段；相连的上震击体和下震击体，均可轴向滑动地套设于外筒体内，且上震击体的上端、下震击体的下端分别用于震击上接头和下接头；密封件，套装在下震击体上，用于动密封下震击体与小径内腔段之间的环形间隙，且密封件的外径小于大径内腔段的内径；上弹性件，设置在上震击体与小径内腔段形成的施压腔内，且上、下端分别与上接头和下震击体相抵；下弹性件，设置在下震击体与外筒体形成的泄压腔内，且上、下端分别与下震击体和下接头相抵；大径内腔段的壁上设置有连通泄压腔的泄压孔。当打捞工具或者落鱼被卡时，不易上提管柱，此时，向管柱内泵注工作液(如水)，工作液由上接头进入上震击体上方，以及上震击体与小径内腔段之间形成的施压腔内。由于密封件动密封下震击体与小径内腔段之间的环形间隙，所以施压腔内的工作液不能流入泄压腔内。聚集在上震击体上方、以及施压腔内的工作液驱动上震击体、下震击体、密封件向下滑动。当密封件进入大径内腔段后，由于密封件的外径小于大径内腔段的内径，密封件不能动密封下震击体与大径内腔段之间的环形间隙，施压腔与泄压腔导通，所以工作液由施压腔进入泄压腔内，并由泄压孔流出。与此同时，下震击体向下滑动压缩下弹性件，并震击下接头，然后下弹性件恢复原状并给予下震击体向上的驱动力，下震击体带动上震击体、密封件向上滑动。直至上震击体向上滑动压缩上弹性件，并震击上接头，然后上弹性件恢复原状并给予上震击体向下的驱动力，上震击体带动下震击体、密封件向下滑动。直至下震击体向下滑动压缩下弹性件，并震击下接头，然后下弹性件恢复原状，驱动下震击体、上震击体、密封件向上滑动。重复上述过程，上震击体和下震击体上下往复运动，多次震击上接头和下接头，以实现解卡。
另外，在测井作业的解卡领域，还有一种电动震击器，依靠电机驱动液压油或丝杠压缩弹簧蓄能，其产生的震击力更小，适用于测井仪器的解卡，不适用于井下防砂管柱或钻井管柱等大型管柱的解卡作业。因此，需要一种能够在井下产生较大震击力的震击器，以满足水平井内防砂管柱或钻井管柱等大型管柱的解卡作业需求。
发明内容
针对机械震击不适用于复杂结构井，以及液压或电动震击器弹簧蓄能震击力较小的问题，本发明提供一种井下震击解卡装置及其使用方法，解决水平井内防砂管柱或钻井管柱等大型管柱的解卡难题，降低生产成本。
本发明的技术解决方案是：
一种井下震击解卡装置包括震击控制器和井下震击器，震击控制器通过电缆与井下震击器连接；井下震击器设有内筒和外筒，外筒两端分别与震击器上接头和震击器下接头连接，外筒的内腔中设有隔台，所述隔台上方的内腔中装有内筒、隔台下方的内腔中装有蓄能电容；内筒内部装有外部缠绕着感应线圈的震击块、外部固定着驱动线圈，蓄能电容通过电缆与位于地面的震击控制器连接，驱动线圈通过导线与蓄能电容连接，蓄能电容设有液流孔。
所述蓄能电容至少设置一级，所述的蓄能电容分别是一级蓄能电容和二级蓄能电容，一级蓄能电容和二级蓄能电容与电缆并联，一级蓄能电容和二级蓄能电容的液流孔与外筒内腔中隔台的中心孔、内筒的中心孔以及震击器上接头和震击器下接头的中心孔相连通。
所述驱动线圈的设置数量与蓄能电容的设置数量相等，分别是一级驱动线圈和二级驱动线圈，一级驱动线圈和二级驱动线圈分别通过导线与一级蓄能电容和二级蓄能电容连接。
所述震击块的中部外径小、两端呈锤形，感应线圈缠绕在震击块的外壁中部。
所述内筒的内腔下部是震击块座，震击块座设有中心孔，所述中心孔上端设有倒角与震击块的下部相配合。
所述震击块座至内筒顶部的距离设定在3m－5m之间；所述一级驱动线圈和二级驱动线圈分别固定在内筒外壁的下部和中部、位于震击块的两侧。
所述震击器上接头的下部本体和外筒中的隔台中均设有电缆穿越孔，电缆从下井管柱和震击器上接头以及外筒中穿过与一级蓄能电容和二级蓄能电容连接；震击器上接头中的电缆穿越孔斜向设置在震击器上接头本体下部、使电缆穿越孔的出口紧贴外筒的内壁；外筒隔台中的电缆穿越孔紧贴外筒的内壁设置。
所述井下管柱是连续油管。
所述震击控制器中装有控制芯片并且至少设有二个电源接口，电缆与控制芯片连接；震击控制器能够与外接电源连接、通过电缆为蓄能电容充电。
所述下井管柱与井下震击器之间还连接着减震器，减震器设有减震器上接头、减震弹簧和减震器下接头，减震器上接头的内腔设有减震隔台，减震器下接头设有中心孔、上端端部悬挂在所述的减震隔台上面，减震弹簧安装在减震隔台下方与减震器下接头的下部本体之间。
所述减震器上接头的上部内腔设有内螺纹与下井管柱连接，减震器下接头的下部外圆设有外螺纹与震击器上接头连接；减震器上接头中减震隔台上方的内腔的高度大于减震弹簧不受压缩时的高度。
一种井下震击解卡装置的使用方法，是：
A、地面检查并组装井下震击解卡装置，井下震击器的震击器下接头下端与打捞工具连接；
B、将井下震击解卡装置通过下井管柱下至鱼顶，并通过打捞工具捞住落鱼；
C、将震击控制器与外接电源连接、通过电缆为蓄能电容充电，储能电容充满电后，通过震击控制器控制井下震击器产生一次向上的震击力、完成一次震击；
所述一次震击完成后，通过下井管柱向井内注入液体，推动震击块回到初始位置，准备第二次震击，如此循环往复，直至落鱼解卡。
与现有井下震击解卡装置相比，本发明的显著使用效果是，本发明根据电磁感应原理，在装置中设置了驱动线圈和感应线圈，将感应线圈缠绕在震击块的外面。本发明的井下震击器利用蓄能电容蓄能，通过电磁感应原理将电能转化为震击块的动能，可进行多级加速，使震击块产生较大的动能，从而能够产生更为强大的震击力。与液压震击器的弹簧蓄能相比，震击力更大，解卡效果更好。与利用提拉管柱蓄能的机械震击器相比，本发明更适合水平井内的井下管柱解卡作业。
另外，为了保护下井管柱，本发明还在下井管柱和震击器之间连接了减震器，可以有效保护本装置上方的下井管柱，避免了震击解卡作业对下井管柱的伤害。
再者，本发明利用正循环井液的方式，使上弹的震击块复位，操作简单，施工方便，另外，还有助于下方落鱼的解卡作业。
综上所述，本发明适用于井下管柱的解卡作业，尤其适于水平井内防砂管柱和钻井管柱的解卡作业，能够产生显著的使用效果，提高解卡施工效率和解卡成功率，具有很好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明减震器的结构示意图。
图3是本发明震击器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详述本发明，有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅为参考与说明之用，并非用以限制本发明的保护范围。以下所述仅为本发明的较佳实施例，其他运用本发明的等效变化，均应属于本发明的保护范围。
参见图1到图3，一种井下震击解卡装置包括震击控制器1和井下震击器5，震击控制器1通过电缆2与井下震击器5连接；井下震击器5设有内筒5.3和外筒5.2，外筒5.2两端分别与震击器上接头5.1和震击器下接头5.10连接，外筒5.2的内腔中设有隔台，所述隔台上方的内腔中装有内筒5.3、隔台下方的内腔中装有蓄能电容；内筒5.3内部装有外部缠绕着感应线圈5.6的震击块5.5、外部固定着驱动线圈，蓄能电容通过电缆2与位于地面的震击控制器1连接，驱动线圈通过导线与蓄能电容连接，蓄能电容设有液流孔。
在上述实施例一的基础上，本发明还有以下实施例：
实施例二
所述蓄能电容至少设置一级，所述的蓄能电容分别是一级蓄能电容5.8和二级蓄能电容5.9，一级蓄能电容5.8和二级蓄能电容5.9与电缆2并联，一级蓄能电容5.8和二级蓄能电容5.9的液流孔与外筒5.2内腔中隔台的中心孔、内筒5.3的中心孔以及震击器上接头5.1和震击器下接头5.10的中心孔相连通，允许井液通过。
实施例三
所述驱动线圈的设置数量与蓄能电容的设置数量相等，分别是一级驱动线圈5.7和二级驱动线圈5.4，一级驱动线圈5.7和二级驱动线圈5.4分别通过导线与一级蓄能电容5.8和二级蓄能电容5.9连接。
实施例四
所述震击块5.5的中部外径小、两端呈锤形，感应线圈5.6缠绕在震击块5.5的外壁中部。
实施例五
所述内筒5.3的内腔下部是震击块座，震击块座设有中心孔、中心孔上端设有倒角与震击块5.5的下部相配合。
所述震击块座至内筒5.3顶部的距离设定在3m－5m之间，能够使震击块5.5产生足够的震击力；所述一级驱动线圈5.7和二级驱动线圈5.4分别固定在内筒5.3外壁的下部和中部、位于震击块5.5的两侧。
实施例六
所述震击器上接头5.1的下部本体和外筒5.2中的隔台中均设有电缆穿越孔，电缆2从下井管柱3和震击器上接头5.1以及外筒5.2中穿过与一级蓄能电容5.8和二级蓄能电容5.9连接；震击器上接头5.1中的电缆穿越孔斜向设置在震击器上接头5.1本体下部、使电缆穿越孔的出口紧贴外筒5.2的内壁；外筒5.2隔台中的电缆穿越孔紧贴外筒5.2的内壁设置，能够使穿越其中的电缆2与外筒5.2的内壁贴合。
实施例七
所述井下管柱3是连续油管。
实施例八
所述震击控制器1中装有控制芯片并且至少设有二个电源接口，电缆2与控制芯片连接；震击控制器1能够与外接电源连接、通过电缆2为蓄能电容充电。
在位于地面的震击控制器1的控制下，一级储能电容5.8放电至一级驱动线圈5.7，震击块5.5上的感应线圈5.6产生感应电流，感应电流处于一级驱动线圈5.7产生的磁场中，感应线圈5.6受安培力作用带动震击块5.5向上运动，当震击块5.5运动到二级驱动线圈5.4上端时，震击控制器1控制二级储能电容5.9放电，基于同样的原理，二级驱动线圈5.4继续推动震击块5.5向上运动，震击块5.5持续加速，最终撞击在井下震击器5的震击器上接头5.1的下端部，形成一次震击。
实施例九
所述下井管柱3与井下震击器5之间还连接着减震器4，减震器4设有减震器上接头4.1、减震弹簧4.2和减震器下接头4.3，减震器上接头4.1的内腔设有减震隔台，减震器下接头4.3设有中心孔、上端端部悬挂在所述的减震隔台上面，减震弹簧4.2安装在减震隔台下方与减震器下接头4.3的下部本体之间。在下井管柱3与井下震击器5之间安装减震器4有利于对装置上方下井管柱的保护，避免震击解卡对下井管柱造成的伤害。
所述减震器上接头4.1的上部内腔设有内螺纹与下井管柱3连接，减震器下接头4.3的下部外圆设有外螺纹与震击器上接头5.1连接；减震器上接头4.1中减震隔台上方的内腔的高度大于减震弹簧4.2不受压缩时的高度。
当减震器4受到向上的冲击力时，冲击力由减震器下接头4.3传递至减震弹簧4.2，再由减震弹簧4.2传递至减震器上接头4.1，由于减震弹簧4.2的减震作用，减震器上接头4.1受到的冲击力大大减小。
一种井下震击解卡装置的使用方法，是：
A、地面检查并组装井下震击解卡装置，将井下震击器5的震击器下接头5.10下端与打捞工具连接；
B、将井下震击解卡装置通过下井管柱下至鱼顶，并通过打捞工具捞住落鱼；
C、将震击控制器1与外接电源连接、通过电缆2为蓄能电容充电，储能电容充满电后，通过震击控制器1控制井下震击器5产生一次向上的震击力、完成一次震击；此过程中，井下震击器5带动打捞工具上行、上提落鱼，减震器4可有效减缓震击力对上方下井管柱的冲击，避免伤害上方的下井管柱。
所述一次震击完成后，通过下井管柱3向井内注入液体，推动震击块5.5回到初始位置，准备第二次震击，如此循环往复，直至落鱼解卡。
通过上面的实施例可知，本发明中，井下震击器5利用电容蓄能，通过电磁感应原理将电能转化为震击块5.5的动能，可进行多级加速，使震击块5.5产生较大的动能，从而产生较大的震击力，与液压震击器的弹簧蓄能相比，震击力更大，解卡效果更好。与利用提拉管柱蓄能的机械震击器相比，本发明更适合水平井内的井下管柱解卡作业。本发明根据电磁感应原理产生震击力，不受井身结构影响，适用于井下管柱的解卡作业，尤其适合水平井内防砂管柱和钻井管柱的解卡作业。适用范围广，震击力大，解卡效果好，应用前景广阔。
上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本发明不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。本文所公开的方案可能存在很多变更、组合和修改，且都在本发明的范围内，因此，保护范围不仅限于上文的说明。
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