淺談井下機械定位器的研制和應(yīng)用

宋洋

（山西晉煤集團金鼎公司支架分公司，山西晉城048000）

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淺談井下機械定位器的研制和應(yīng)用

宋洋

（山西晉煤集團金鼎公司支架分公司，山西晉城048000）

主要對井下機械定位器的研制與應(yīng)用進行了分析，以期對相關(guān)工作起到參考作用。

機械定位器；研制；應(yīng)用

引言

對于井下管柱深度的測量，以前大都是靠著人工進行地面測量，然后利用電磁曲線同時進行配合，以此實現(xiàn)校正井下管柱深度測量，定位封隔器卡封的準(zhǔn)確位置。這一系列方法由于其工藝復(fù)雜并且工作量大等原因，已經(jīng)逐漸不符合時代發(fā)展了。因此，開始研制井下機械定位器，并且對其研制和應(yīng)用深入剖析更具意義。

1　井下機械定位器研制

1.1定位器結(jié)構(gòu)研制

井下機械定位器的外椎體結(jié)構(gòu)在上銜頭的下端，其上端以及下端都是油管內(nèi)螺紋，而在定位塊組內(nèi)是斜面，但外面是有卡定凹槽的。井下機械定位器的摩擦體上方的內(nèi)圓是4槽花鍵狀的形式，而摩擦體上端的外圓是四個徑向方孔，中間部分是2個對稱的倒J形軌道。每個導(dǎo)軌又分別有一個長的導(dǎo)軌槽與一個短的導(dǎo)軌槽，其中短導(dǎo)軌槽的上端以及下端封閉通透可見，而長導(dǎo)軌槽的上面這段又與短導(dǎo)軌槽上面的死點在同一個點上相交匯，長導(dǎo)軌槽的下端是從內(nèi)緣向摩擦體的最下端開放。它的下部外圓徑向上面都分布著4個矩形形狀的凹槽，公制外螺紋存在于最下端。在中心管的上面是平式油管外螺紋，其下面是加厚油管外螺紋。中心管中部外圓上是固定的導(dǎo)向銷對稱徑向鑲焊，而鑲?cè)氪蟀寤墒菐蠅好甭菁y上緊固定在摩擦體下部的四個凹槽內(nèi)，同時還有摩擦片也同樣固定四個槽里面。把四個片簧與四個定位塊分別都在摩擦體上端的內(nèi)徑裝入進去，它的體內(nèi)存在的兩個長軌道槽是對準(zhǔn)導(dǎo)向銷，整體從中心管上端套入并且自動導(dǎo)向進入到短軌道，然后連接上接頭并且把油管螺紋上緊固定也就組成了完整的井下機械定位器［1］。井下機械定位器結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1　井下機械定位器結(jié)構(gòu)圖

1.2定位器工作原理

定位器的定位塊可以向外擴張并在小片簧的作用下進行自動復(fù)位。這樣由于導(dǎo)向銷在倒J形軌道的位置直接控制著摩擦體與導(dǎo)向體二者的距離，而導(dǎo)向銷在短軌道槽內(nèi)又受它的下封閉點限制，讓其二者距離保持不變，從而定位塊就不會外擴。若導(dǎo)向銷變軌進入下端開放的長導(dǎo)軌槽內(nèi)失去了在短槽內(nèi)下封閉點的限制，定位塊就會向外擴張，導(dǎo)向銷再次變軌進入短軌道槽中，受小片簧的作用就會使得定位塊自動復(fù)位。井下機械定位器是通過觸摸套管接箍這樣的方式對短套管位置進行尋找，最終完成管柱深度的確定并且達到井下工具準(zhǔn)確定位的目的。定位器的主要技術(shù)指標(biāo)是800mm的總長，剛體外徑以及自由外徑分別是114mm與130mm，最小內(nèi)徑是62 mm，40 MPa的工作壓力，139.7 mm的適應(yīng)套管。定位器技術(shù)的創(chuàng)新點是其采用了機械原理觸摸井下短套管接箍的方法對管柱深度進行確定以及封閉器位置的確定，校深工藝簡單且及時、精準(zhǔn)。并且其還能夠隨管柱下入井內(nèi)，從而現(xiàn)場作業(yè)人員就能操作管柱定位，很大程度方便了操作，降低了成本，又保持了準(zhǔn)確度。而把彈簧設(shè)計成板簧也是其技術(shù)的創(chuàng)新點，這樣使得定位器更靈活，剛度以及穩(wěn)定性也比之前好多了。

2　井下機械定位器應(yīng)用

先準(zhǔn)備一些電動試壓泵、行吊、室內(nèi)實驗井等做一個室內(nèi)實驗從而對井下機械定位器的應(yīng)用有一定了解，此室內(nèi)實驗的介質(zhì)是空氣與水。對于上街頭，要把其固定在壓力鉗上，然后動用雙手把摩擦體進行來回模式的推拉。這樣一來就可以使得軌道銷隨之跟著在短軌道槽里也同樣來回運動，定位塊進而持續(xù)保持這種裝配收鎖的一個狀態(tài)，與椎體兩不接觸，在對摩擦體進行動作。推動它之后，從而就能使導(dǎo)向銷到達一個交匯點，即長軌道槽與短軌道槽相交匯的一點。導(dǎo)向銷到達交匯點之后進行右旋變軌之后還是保持繼續(xù)上推的動作，定位塊在此時就會沿著垂體向外進行擴張，而其擴張的最大值比起套管接箍的內(nèi)徑還要大5 mm。之后就可以繼續(xù)這樣反復(fù)變軌的推拉動作，從這個實驗就證明了井下機械定位器是滿足其設(shè)計要求的。對于井下機械定位器測驗可以利用這樣的方式測驗，也就是在把它的一端接絲堵住的時候，又讓另外一端接泵加壓40 MPa，并且要持續(xù)穩(wěn)壓30 min，從而就得出其不刺不漏的結(jié)論，這也就表示定位器是合格的。通過把井下機械定位器下入1 000 m深的實驗井內(nèi)，并把導(dǎo)向銷調(diào)整好，讓其順利下入短軌道中后又上提200 mm，然后正轉(zhuǎn)一圈后再下放一段，遇阻之后上提300 mm之后又下放油管。這樣順利的通過第一次遇阻的點，然后繼續(xù)這樣實驗，最終得知此定位器無論是力學(xué)性能方面還是耐壓指標(biāo)方面都可以滿足現(xiàn)場使用的這些要求。

3　結(jié)語

相對于測磁定位曲線用來校正井下管柱深度、封隔器卡封位置這種方法工藝復(fù)雜、作業(yè)時間較長以及成本較高而言，井下機械定位器的準(zhǔn)定定位，不但可以有效縮短作業(yè)時間，提高作業(yè)效率，還能節(jié)約成本，取得了不錯的經(jīng)濟效益。

［1］趙奇祥，張壽根，鄧小偉.井下機械定位器的研制與應(yīng)用［J］.石油機械，2010（4）:43-45.

（編輯：姚歡）

On the Downhole Mechanical Locator Development and Application

Song Yang
（Shanxi Coal Group Subsidiary Bracket Jinding Company，Jincheng Shanxi048000）

This paper mainly analyzes the development and application of locator in order to play a reference role for related work.

mechanical locator；development；application

TE937

A

2095-0748（2015）23-0074-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.23.33

2015-10-20

宋洋（1989—），男，江蘇溧陽人，本科，助理工程師，研究方向：機械。