本發明屬于連續油管繼續鉆進、下入技術領域，具體涉及一種井下液壓驅動渦輪增壓牽引器。

背景技術：

近年來，水平井利用連續油管進行鉆水泥塞、橋塞施工時，在鉆進、下入過程中，出現了連續油管自鎖現象，循環活動數次后仍無下深，導致連續油管無法達到預定水泥塞、橋塞位置，嚴重制約了連續油管現場施工進度，增加了施工等停時間成本。

據國內外調研顯示，國內外井下爬行器(或稱為井下機器人)基本均為棘輪式或履帶式，但其結構設計復雜，附加電子元件較多，運行動力為施加管柱重量，作純機械運動，而且牽引力太小，最大不超過8000n，無法解決目前下入、鉆橋塞、鉆水泥塞過程中水平井連續油管自鎖問題，不能提高水平井井筒內連續油管入井有效深度和長度。為此，為大幅度增加牽引力數值，基于渦輪增壓的原理，設計了一種井下液壓驅動渦輪增壓牽引器。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中下入、鉆水泥塞、鉆橋塞過程中水平井連續油管自鎖問題。

為此，本發明提供了一種井下液壓驅動渦輪增壓牽引器，包括上接頭、本體、渦輪蝸桿軸、滾輪軸、滾輪和下接頭，本體的兩端分別連接上接頭和下接頭，渦輪蝸桿軸安裝于本體內部，滾輪軸安裝在本體上并靠近上接頭一端，滾輪安裝于滾輪軸上。

所述本體為兩端帶有螺紋連接的剛性直管，直管包括外壁，直管內部軸向開有內腔，渦輪蝸桿軸軸向安裝于內腔。

所述滾輪軸安裝在外壁和內腔之間。

所述的滾輪軸數量至少為3個，滾輪軸徑向均勻分布在本體上，每個滾輪軸上均安裝滾輪。

所述的本體采用35crmo材料加工，經調質處理硬度為hbw195～235，再滲鎳基材料，滲鎳層厚度為0.5mm，硬度為hbw635～850。

所述的渦輪蝸桿軸為等間距連續流型的渦輪蝸桿，采用35crmo材料加工，表面經滲碳化鎢yg8材料處理，滲碳化鎢層厚度為0.35mm，硬度為hbw825～1050。

所述的渦輪增壓牽引器長1250mm，本體最大外徑114mm，最小內徑101mm，渦輪蝸桿軸長850mm，渦輪在蝸桿上的間距為40mm，渦輪輪廓線最大圓周外徑94mm，上接頭和下接頭螺紋為3-1/2″pac扣，耐壓70mpa，耐溫120℃。

本發明的有益效果：本發明提供的這種井下液壓驅動渦輪增壓牽引器，基于渦輪蝸桿增壓原理，通過連續油管內加液壓，管內液體進入流型的渦輪蝸桿軸中，使液體沿渦輪蝸桿軸的流型結構進行流動，使較小的液壓力經過渦輪蝸桿軸作用，增加到較大的液壓力，從而產生足夠大的推力(牽引力)，在滾輪的支撐下，迫使連續油管向前移動，助推效果顯著，實用性強，實現連續油管的繼續鉆進、下入作業，確保水平井連續油管下入、鉆水泥塞、鉆橋塞過程中連續油管能順利鉆進、下入至預定位置，防止連續油管在鉆進、下入過程中出現自鎖現象，提高了水平井井筒內連續油管入井有效深度和長度，進一步提高連續油管現場施工效率，縮短施工周期，該結構設計簡單，操作安裝方便，由于本體和渦輪蝸桿軸經耐磨材料處理，具有非常高的機械強度和耐沖蝕性。

附圖說明

以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

圖1是井下液壓驅動渦輪增壓牽引器結構示意圖；

圖2是井下液壓驅動渦輪增壓牽引器a-a結構示意圖；

圖3是井下液壓驅動渦輪增壓牽引器b-b結構示意圖。

附圖標記說明：1、上接頭；2、本體；3、渦輪蝸桿軸；4、滾輪軸；5、滾輪；6、下接頭；7、外壁；8、內腔。

具體實施方式

實施例1：

如圖1-3所示，一種井下液壓驅動渦輪增壓牽引器，包括上接頭1、本體2、渦輪蝸桿軸3、滾輪軸4、滾輪5和下接頭6，本體2的兩端分別連接上接頭1和下接頭6，渦輪蝸桿軸3安裝于本體2內部，滾輪軸4安裝在本體2上并靠近上接頭1一端，滾輪5安裝于滾輪軸4上；所述的渦輪蝸桿軸3為等間距連續流型的渦輪蝸桿；滾輪軸4和滾輪5為現有技術，基于渦輪蝸桿增壓原理，通過連續油管內加液壓，管內液體進入流型的渦輪蝸桿軸3中，使液體沿渦輪蝸桿軸3的流型結構進行流動，使較小的液壓力經過渦輪蝸桿軸3作用，增加到較大的液壓力，從而產生足夠大的推力(牽引力)，在滾輪5的支撐下，迫使連續油管向前移動，實現連續油管的繼續鉆進、下入作業，確保水平井連續油管下入、鉆水泥塞、鉆橋塞過程中連續油管能順利鉆進、下入至預定位置，防止連續油管在鉆進、下入過程中出現自鎖現象，進一步提高連續油管現場施工效率，縮短施工周期。

實施例2：

如圖1-3所示，在實施例1的基礎上，所述本體2為兩端帶有螺紋連接的剛性直管，直管包括外壁7，直管內部軸向開有內腔8，渦輪蝸桿軸3軸向安裝于內腔8，結構簡單，便于拆卸和更換。

所述滾輪軸4安裝在外壁7和內腔8之間，所述的滾輪軸4數量至少為3個，滾輪軸4以中心軸為圓心均勻分布在本體2上，每個滾輪軸4上均安裝滾輪5；確保渦輪蝸桿軸3產生的牽引力均勻作用于本體2上，從而使滾輪5帶動連續油管平穩的向前移動。

所述的本體2為兩端帶有螺紋連接的剛性直管，采用35crmo材料加工，經調質處理硬度為hbw195～235，再滲鎳基材料，滲鎳層厚度為0.5mm，硬度為hbw635～850；經調質和滲鎳基材料處理，具有很高的抗內壓強度和抗沖蝕性。

所述的渦輪蝸桿軸3為等間距連續流型的渦輪蝸桿，采用35crmo材料加工，表面經滲碳化鎢yg8材料處理，滲碳化鎢層厚度為0.35mm，硬度為hbw825～1050；表面經滲碳化鎢yg8材料處理，以降低流體流速變化對渦輪蝸桿軸的強烈沖擊和沖蝕，具有非常高的力學強度和耐沖蝕性。

所述的渦輪增壓牽引器長1250mm，本體2最大外徑114mm，最小內徑101mm，渦輪蝸桿軸3長850mm，渦輪在蝸桿上的間距為40mm，渦輪輪廓線最大圓周外徑94mm，上接頭1和下接頭6螺紋為3-1/2″pac扣，耐壓70mpa，耐溫120℃，抗壓抗高溫，該結構設計簡單，操作安裝方便。

實施例3：

如圖1-3所示，在實施例1-2的基礎上，本發明的應用方式為：

1)水平井連續油管鉆水泥塞、鉆橋塞施工前，根據連續油管鉆水泥塞、鉆橋塞入井工具串圖，首先在井口注入頭下方連續油管入井工具串的相應位置處安裝井下液壓驅動渦輪增壓牽引器；

2)完成渦輪增壓牽引器及入井工具串連接后，啟動連續油管泵車，以排量450l/min～500l/min進行循環泵入，循環穩定后以排量500l/min繼續進行連續油管下入作業；

3)下入過程中觀察連續油管泵車的泵壓和排量，由于渦輪增壓牽引器的渦輪蝸桿軸的阻流作用，觀察是否泵壓有明顯的升高，在保持排量500l/min不變的條件下，若泵壓有明顯的升高，而且管內外循環暢通、連續油管下入正常，則表明渦輪增壓牽引器起到了液壓增壓牽引作用；

4)正常下入至水泥塞、橋塞預定位置后，以排量500l/min、泵壓35～45mpa泵注鉆塞液，開始進行鉆塞作業；

5)當鉆掉第一個水泥塞、橋塞時，連續油管泵車排量、泵壓瞬間可能有所下降，此時，應立即提高排量穩定至500l/min，循環清洗井筒碎屑顆粒的同時，渦輪增壓牽引器繼續帶動連續油管鉆進、下入至第二個水泥塞、橋塞位置；

6)重復4、5步驟，依次順利完成連續油管鉆水泥塞、橋塞鉆進、下入過程，并完成所有鉆塞施工；

7)鉆完最后一個水泥塞、橋塞后，應繼續以排量500l/min循環清洗井筒，直至在地面排污池(或儲液罐)中環空排出管線出口的液體機械雜志含量小于2％，保證井筒清潔；

8)停泵泄壓后，及時起連續油管工具串，然后再拆卸渦輪增壓牽引器，觀察和檢查本體2、渦輪蝸桿軸3的使用(沖蝕)情況，便于后續進行渦輪增壓牽引器的組裝和使用。

實施例4：

如圖1-3所示，在實施例1-3的基礎上，為了獲得該渦輪增壓牽引器的高牽引力數值，驗證該渦輪增壓牽引器的性能和可靠性，將該渦輪增壓牽引器應用到2016年11月出現連續油管鉆橋塞自鎖的蘇東31-45hx井中。該井是一口開發水平井，完鉆井深4256m，水平段長1450m，該井利用2-1/2″×0.156″ct×5300m進行鉆橋塞作業,橋塞深3523m，在鉆進下入過程中，連續油管自鎖在3384m的位置。為了確保正常鉆進、下入，采用該渦輪增壓牽引器進行二次鉆進下入，施工排量0.4m3/min、施工泵壓35～40mpa，根據渦輪增壓牽引器的結構參數，計算得出該渦輪增壓牽引器在該工況下的牽引力值為298.46kn。利用連續油管分析軟件(cts)計算該工況下連續油管水平段自鎖載荷大約為53.72kn。根據管柱力學下入性載荷條件，要求連續油管下入動力載荷應大于摩擦自鎖載荷的2倍(下入載荷系數)，而該渦輪增壓牽引器的牽引力(298.46kn)除以連續油管自鎖載荷(53.72kn)等于5.56遠大于規定的下入載荷系數2，因此，分析認為該渦輪增壓牽引器能夠起到高牽引力作用，可以滿足連續油管現場繼續鉆進、下入需要。

該井在實際施工過程中，采用該渦輪增壓牽引器順利將2-1/2″×0.156″連續油管送入至橋塞3523m以后的位置，并且進行了正常的鉆橋塞作業，同時發現鉆橋塞的時間降低30％，鉆橋塞的鉆進效率增加35％。這表明設計的渦輪增壓牽引器在理論和實踐上都是相符的，具有較好的實用性，同時也表明，渦輪增壓牽引器不僅起到了增加牽引力的作用，還起到了井下渦輪施加螺桿鉆壓的功能。

本發明的工作原理為：基于渦輪蝸桿增壓原理，通過連續油管內加液壓，管內液體進入流型的渦輪蝸桿軸3中，使液體沿渦輪蝸桿軸3的流型結構進行流動，使較小的液壓力經過渦輪蝸桿軸3作用，增加到較大的液壓力，從而產生足夠大的推力(牽引力)，在滾輪5的支撐下，迫使連續油管向前移動，實現連續油管的繼續鉆進、下入作業。

以上例舉僅僅是對本發明的舉例說明，并不構成對本發明的保護范圍的限制，凡是與本發明相同或相似的設計均屬于本發明的保護范圍之內。