[发明专利]一种电机驱动连续油管井下牵引器

说明书

技术领域

本发明属于油气田开发领域，具体地，涉及一种用于连续油管钻井、测井、修井工程，有助于连续油管在水平井段下入更长距离的牵引器。

背景技术

由于连续油管用途非常广泛：可用来作清洗管线冲洗砂堵、清蜡、选择性酸化、气举求产、挤水泥封堵、压井、负压射孔、试井、驱替钻井液、大斜度井测井、水平井测井、完井、打捞、起下坐封膨胀式分割器、钻塞、磨削落鱼、永久性安装作为生产管、井底摄像、小经验钻井、二次钻井和加深钻井、套管开窗侧钻、油管补贴等，可以进行水平井钻井、下套管井钻井、裸眼井钻井、加深钻井、小井眼钻井、微小井眼钻井、老井开窗侧钻、欠平衡钻井以及修井、完井等作业；连续油管钻井具有低成本、低能耗、安全环保、应用范围广泛等特点，能够提高老油田、“低压、低渗、低产”三低油气藏等难动用油气藏的开发效益，尤其是在我国的非常规气藏、致密气、页岩气及煤层气等的勘探开发方面，有着广泛的应用前景。但连续油管井下作业技术存在着急需解决的问题：其一、钻井时连续油管在井眼中不旋转，下放遇阻严重，钻压施加困难。其二、连续油管井下遇阻，延伸井眼长度受限，尤其是在钻大斜度井、定向井、水平井、深井时，连续油管井下滑动遇阻问题更为严重。为解决这些问题，石油钻采行业设计了多种井下牵引器，

井下牵引器即井下爬行器，也叫井下爬行机构、井下拖拉机、井下牵引机器人、井下水力加压器、井下钻头推进器等，是一种能在井底提供牵引力的一种井下工具。井下牵引器按其运动原理可分为滚轮爬行式、履带爬行式(链轨式)和抓靠臂伸缩滑动式(步进式)三种，其中轮式出现最早，伸缩式次之，履带式最晚。牵引爬行器按其能量来源可分为连续管式(Coiled Tubing Tractor)、电缆式(Wireline Tractor)和连续管电缆混合式三种。其中连续管式牵引爬行器在其尾部连接有连续管，地面通过连续管泵入高压液体，高压液体驱动牵引爬行器内部涡轮机构，为整个牵引爬行装置提供能量。电缆式牵引爬行机构则是通过连接在其尾部电缆从地面获得能量。连续管电缆混合式牵引爬行机构则既可通过地面泵入高压液体提供能量驱动，又可以通过电缆输送电能驱动。

20世纪90年代后期，国外许多公司相继开发了能够在井下独立作业的水平井牵引装置(也就是电缆牵引器)。经过多年的发展，到目前为止，有代表性的牵引器产品主要包括：丹麦Welltec公司Well Tractor轮式牵引器，英国Sondex有限公司的Sondex轮式牵引器，挪威Maritime Well Service(MWS)公司的PowerTrac Advance轮式牵引器、PowerTrac INVADER履带式牵引器，英国ExproGroup公司的SmarTract伸缩式牵引器、法国Schlumberger公司的MaxTRAC伸缩式牵引器、美国Western Well Tool公司的Microhole Drilling Tractor伸缩式牵引器。其中美国Western Well Tool公司的Microhole Drilling Tractor伸缩式牵引器是连续油管式的靠地面高压钻井液驱动的、可用于小井眼的牵引器，工作时可保持有效地钻井液循环；其余的牵引器大都是轮式或履带式，外围尺寸较大，只适用于大直径井眼，用电缆或钢丝绳连接，电驱动，牵引力较小，工作时不能进行有效的钻井液循环，一般限于测井行业的应用。

但无论是那种牵引器，对国内而言，国外都采取了严格的技术保密措施，致使国内对井下牵引器的研究还处于刚刚起步的阶段：自2002年8月，塔里木油田通过技术合作的方式，采用井下牵引器技术进行了水平井产业剖面测井的探索，取得了一定的效果。此后，国内的少数科研院所也相继开展了井下牵引器的研究，主要有中国石油大学、哈尔滨工业大学、西南石油学院、大庆石油学院、西安石油大学等，也申请了一些牵引器的专利，但这些牵引器或多或少的存在一些缺点，并且大都局限于利用循环液压进行驱动控制，没有直接用伺服步进电机进行牵引器驱动与控制的，不能较好的满足井下作业的要求。