一种电动液压式节流器打捞工具及其打捞方法
技术领域
本发明属于井下作业工具领域，具体涉及一种电动液压式节流器打捞工具及其打捞方法。
背景技术
井下节流技术具有节流降压、降低成本、简化井口工艺流程等重要作用，其关键工具-节流器在苏里格气田大规模推广应用，作为降本增效的重要开发手段。
然而，由于井下出砂、结垢、腐蚀等原因，部分井存在钢丝打捞井下节流器难度大、成功率低的问题，而节流器打捞失败，将严重影响气井在生产后期实施泡排、速度管住、柱塞气举等排水采气措施，甚至导致气井无法正常生产，打捞失败的节流器将采取压井起油管或带压起油管等措施，不仅费用昂贵，还存在较高的井控安全风险。
发明内容
本发明实施方式提供了一种电动液压式节流器打捞工具及其打捞方法，其目的一是解决现有节流器打捞措施存在成功率低的问题；其目的二是解决打捞失败的节流器存在成本高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电动液压式节流器打捞工具，包括外壳，外壳的顶端是供电缆穿过的上接头，外壳内自上至下依次封装有电子短节、液压驱动短节和自复位打捞矛短节，电子短节与液压驱动短节电连接，液压驱动短节通过液压油推动自复位打捞矛短节抓取节流器。
进一步地，液压驱动短节自上至下依次包括连接接头、液压平衡机构、液压动力机构和驱动液缸机构，电子短节的下端与连接接头密封插接，所述液压平衡机构、液压动力机构和驱动液缸机构依次连通。
优选地，液压平衡机构包括同轴固设于外壳内部的平衡活塞杆，平衡活塞杆的杆壁自上至下穿套有平衡弹簧和平衡活塞，平衡弹簧的上端固定于平衡活塞杆的顶端或固定于靠近平衡活塞杆的顶端的外壳的内壁，平衡弹簧的下端固接于平衡活塞，所述平衡活塞的内环面与平衡活塞杆的杆壁密封接触，平衡活塞的外环面与外壳的内壁密封接触；
在平衡活塞下部的外壳的壳体开设有两个通孔，其中一个通孔作为注入液压油的注油口，另外一个通孔安装溢流阀。
进一步地，驱动液缸机构至少包括两级活塞结构，两级活塞结构包括液缸推杆，液缸推杆的顶端固定密封插接一级活塞，且一级活塞的外壁密封接触于外壳的内壁，一级活塞的下方是固定穿套在液缸推杆的杆壁中部的二级活塞，二级活塞固定于外壳的内壁。
优选地，液压动力机构包括电机，电机的输出轴通过联轴节连接柱塞泵，柱塞泵的排油口安装单向阀，单向阀连接电磁阀；
液压动力机构还包括用于检测液压油压力的浸在液压油内的压力传感器，以及用于检测一级活塞的直线位移的电位计，所述电位计与一级活塞连接；
电机、电磁阀、压力传感器和电位计均与电子短节电连接。
进一步地，所述自复位打捞矛短节包括自上至下依次连接的推杆、推杆头和捞爪，液缸推杆的底端固接于推杆的顶端，推杆上套设复位弹簧和弹簧座，推杆的杆壁上部设有限位台阶，复位弹簧的上端卡于限位台阶，复位弹簧的下端卡于弹簧座的上端面，弹簧座的下方是套设于推杆头的捞爪弹簧，捞爪弹簧的一端固接于弹簧座的下端面，另一端固接捞爪外筒，所述捞爪外筒内是捞爪；
弹簧座同轴固定于外壳的内部。
优选地，电子短节至少包括井下低压电源板和与它分别电连接的通信控制电路、采集控制电路、电机控制驱动电路，压力传感器和电位计与采集控制电路电连接，采集控制电路通过通信控制电路与井外的地面控制仪的连接，电机控制驱动电路与电机电连接。
本发明还保护了一种利用电动液压式节流器打捞工具打捞节流器的方法，包括以下步骤：
S001.向电动液压式节流器打捞工具内注入液压油，液压油充满液压驱动短节和自复位打捞矛短节；
S002.利用电缆穿过上接头与电子短节电连接，下放电动液压式节流器打捞工具至井内节流器上方，继续下放直至自复位打捞矛短节接触节流器；
S003.地面控制仪通过电缆启动液压驱动短节，液压驱动短节挤压液压油至自复位打捞矛短节，重复本步骤，直到自复位打捞矛短节抓取节流器；
S004.解封节流器并上提电动液压式节流器打捞工具至出井，完成打捞。
进一步地，步骤S003所述地面控制仪通过电缆启动液压驱动短节，液压驱动短节挤压液压油至自复位打捞矛短节，重复本步骤，直到自复位打捞矛短节抓取节流器，具体包括：
S301.地面控制仪控制电磁阀打开，并启动电机，电机驱动柱塞泵，柱塞泵持续泵送液压油，液压油依次经自单向阀和电磁阀排出，加压后的液压油推动两级活塞结构；
S302.两级活塞结构推动推杆，推杆通过推杆头推出捞爪，电位计记录并发送活塞位移至地面控制仪，当显示位移达到20mm时，地面控制仪控制电机关闭；
S303.上提电动液压式节流器打捞工具，若显示张力值增大，则判断为成功抓取节流器；反之则抓取失败，关闭电磁阀，推杆在复位弹簧的作用下回到初始位置，重复S301～S303，直至抓取节流器。
进一步地，步骤S004所述解封节流器并上提电动液压式节流器打捞工具至出井，完成打捞，具体包括：
成功抓取节流器后，电机处于停止状态，电磁阀处于上电状态，启动电机，若液压压力和推杆位移突增或突减，说明节流器解封，然后上提电动液压式节流器打捞工具，并关闭电机，直至电动液压式节流器打捞工具出井。
本发明的有益效果如下：
（1）通过地面控制仪控制电机工作，电机带动柱塞泵，柱塞泵推动推杆，推杆带动打捞头，直至节流器解卡，有效提高了井下节流器打捞成功率，可以满足气田井下节流器打捞过程中安全、可靠低成本的打捞技术及经济性要求。
（2）电动液压式节流器打捞工具设有溢流阀，当工具内部液压油因温度升高而膨胀时，使膨胀的液压油从溢流阀排出，确保工具内部压力一定。
（3）采用两级活塞结构，有效降低液压泵泵压压力，提供较大推力。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是电动液压式节流器打捞工具的上半段的结构示意图。
图2是电动液压式节流器打捞工具的下半段的结构示意图。
附图标记说明：
1.上接头；
2.电子短节；
3.液压驱动短节；3-1.连接接头；3-2.液压平衡机构；3-3.液压动力机构；3-4.驱动液缸机构；
3-2-1.平衡活塞杆；3-2-2.平衡弹簧；3-2-3.平衡活塞；3-2-4.注油口；3-2-5.溢流阀；
3-3-1.电机；3-3-2.联轴节；3-3-3.柱塞泵；3-3-4.单向阀；3-3-5.电磁阀；3-3-6.压力传感器；3-3-7.电位计；
3-4-1.一级活塞；3-4-2.液缸推杆；3-4-3.二级活塞；
4.自复位打捞矛短节；4-1.推杆；4-2.复位弹簧；4-3.弹簧座；4-4.捞爪弹簧；4-5.推杆头；4-6.捞爪；4-7.捞爪外筒;
5.外壳。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的电动液压式节流器打捞工具的上、下、左、右。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
第一实施方式：
本发明的第一实施方式涉及一种电动液压式节流器打捞工具，如图1和图2所示，包括外壳5，外壳5的顶端是供电缆穿过的上接头1，外壳5内自上至下依次封装有电子短节2、液压驱动短节3和自复位打捞矛短节4，电子短节2与液压驱动短节3电连接，液压驱动短节3通过液压油推动自复位打捞矛短节4抓取节流器。
电动液压式节流器打捞工具的工作过程如下：
向电动液压式节流器打捞工具内注入液压油，液压油充满液压驱动短节3；利用电缆穿过上接头1与电子短节2电连接，下放电动液压式节流器打捞工具至井内节流器上方，继续下放直至自复位打捞矛短节4接触节流器；地面控制仪通过电缆启动液压驱动短节3，液压驱动短节3挤压液压油推动自复位打捞矛短节4，重复本步骤，直到自复位打捞矛短节4抓取节流器；解封节流器并上提电动液压式节流器打捞工具至出井，完成打捞。
地面控制仪是本领域的常规控制器，其主要作用是分析上传数据和下发命令，是常规技术，具体的结构不属于本发明的保护范围，在此不作详细的说明。
在本实施方式中，主要是利用液压系统推动自复位打捞矛短节4，由自复位打捞矛短节4执行动作，整体结构紧凑，且通过电子短节2接收地面控制仪下发的命令，实现打捞过程中安全可靠的打捞技术，进一步提高打捞成功率。
第二实施方式：
本实施方式涉及一种电动液压式节流器打捞工具，如图1和图2所示，包括外壳5，外壳5的顶端是供电缆穿过的上接头1，外壳5内自上至下依次封装有电子短节2、液压驱动短节3和自复位打捞矛短节4，电子短节2与液压驱动短节3电连接，液压驱动短节3通过液压油推动自复位打捞矛短节4抓取节流器。
液压驱动短节3自上至下依次包括连接接头3-1、液压平衡机构3-2、液压动力机构3-3和驱动液缸机构3-4，电子短节2的下端与连接接头3-1密封插接，液压平衡机构3-2、液压动力机构3-3和驱动液缸机构3-4依次连通。
液压平衡机构3-2包括同轴固设于外壳5内部的平衡活塞杆3-2-1，平衡活塞杆3-2-1的杆壁自上至下穿套有平衡弹簧3-2-2和平衡活塞3-2-3，平衡弹簧3-2-2的上端固定于平衡活塞杆3-2-1的顶端或固定于靠近平衡活塞杆3-2-1的顶端的外壳5的内壁，平衡弹簧3-2-2的下端固接于平衡活塞3-2-3，平衡活塞3-2-3的内环面与平衡活塞杆3-2-1的杆壁密封接触，平衡活塞3-2-3的外环面与外壳5的内壁密封接触；
在平衡活塞3-2-3下部的外壳5的壳体开设有两个通孔，其中一个通孔作为注入液压油的注油口3-2-4，另外一个通孔安装溢流阀3-2-5。
具体地，在投入电动液压式节流器打捞工具之前，先在井外向注油口3-2-4注入液压油，液压油需充满液压平衡机构3-2、液压动力机构3-3和驱动液缸机构3-4，参照图2，当液压动力机构3-3通过高压油挤压驱动液缸机构3-4时，腔内的液压油整体向下移动，腔内压力减小，平衡活塞3-2-3沿着平衡活塞杆3-2-1下移，由于驱动液缸机构3-4是作往复运动，当驱动液缸机构3-4向上移动时，腔内压力逐渐增大，平衡活塞3-2-3沿着平衡活塞杆3-2-1上移，而平衡弹簧3-2-2则起到对平衡活塞3-2-3的限位作用，避免其上移过多或下移过多。
当电动液压式节流器打捞工具的内部液压油因温度升高而膨胀时，为了避免内部压力过高，而设计了溢流阀，使膨胀的液压油从溢流阀排出，确保工具内部压力一定。
因此，液压平衡机构3-2可以保证电动液压式节流器打捞工具的腔内液压平衡。
值得一提地是，电子短节2内封装的是多个电路板或者模块，而它下部的液压平衡机构3-2、液压动力机构3-3和驱动液缸机构3-4都是机械部件且浸在液压油内，为了避免液压油进入电子短节2，在电子短节2和连接接头3-1的连接处设有密封圈，防止打捞过程中井内流体进入打捞工具内部。
第三实施方式：
本实施方式涉及一种电动液压式节流器打捞工具，如图1和图2所示，包括外壳5，外壳5的顶端是供电缆穿过的上接头1，外壳5内自上至下依次封装有电子短节2、液压驱动短节3和自复位打捞矛短节4，电子短节2与液压驱动短节3电连接，液压驱动短节3通过液压油推动自复位打捞矛短节4抓取节流器。
液压驱动短节3自上至下依次包括连接接头3-1、液压平衡机构3-2、液压动力机构3-3和驱动液缸机构3-4，电子短节2的下端与连接接头3-1密封插接，液压平衡机构3-2、液压动力机构3-3和驱动液缸机构3-4依次连通。
液压平衡机构3-2包括同轴固设于外壳5内部的平衡活塞杆3-2-1，平衡活塞杆3-2-1的杆壁自上至下穿套有平衡弹簧3-2-2和平衡活塞3-2-3，平衡弹簧3-2-2的上端固定于平衡活塞杆3-2-1的顶端或固定于靠近平衡活塞杆3-2-1的顶端的外壳5的内壁，平衡弹簧3-2-2的下端固接于平衡活塞3-2-3，平衡活塞3-2-3的内环面与平衡活塞杆3-2-1的杆壁密封接触，平衡活塞3-2-3的外环面与外壳5的内壁密封接触；
在平衡活塞3-2-3下部的外壳5的壳体开设有两个通孔，其中一个通孔作为注入液压油的注油口3-2-4，另外一个通孔安装溢流阀3-2-5。
驱动液缸机构3-4至少包括两级活塞结构，两级活塞结构包括液缸推杆3-4-2，液缸推杆3-4-2的顶端固定密封插接一级活塞3-4-1，且一级活塞3-4-1的外壁密封接触于外壳5的内壁，一级活塞3-4-1的下方是固定穿套在液缸推杆3-4-2的杆壁中部的二级活塞3-4-3，二级活塞3-4-3固定于外壳5的内壁。
作为优选，本实施方式采用了两级活塞结构，但并不仅限于此，也可以是多级活塞结构，其作用是降低液压泵泵压压力，提供较大推力。
具体地，液压动力机构3-3包括电机3-3-1，电机3-3-1的输出轴通过联轴节3-3-2连接柱塞泵3-3-3，柱塞泵3-3-3的排油口安装单向阀3-3-4，单向阀3-3-4连接电磁阀3-3-5；
液压动力机构3-3还包括用于检测液压油压力的浸在液压油内的压力传感器3-3-6，以及用于检测一级活塞3-4-1的直线位移的电位计3-3-7，电位计3-3-7与一级活塞3-4-1连接，一级活塞3-4-1将液压驱动短节3和自复位打捞矛短节4隔离开，即液压驱动短节3内充满液压油，但不会进入自复位打捞矛短节4；
电机3-3-1、电磁阀3-3-5、压力传感器3-3-6和电位计3-3-7均与电子短节2电连接。
自复位打捞矛短节4包括自上至下依次连接的推杆4-1、推杆头4-5和捞爪4-6，液缸推杆3-4-2的底端固接于推杆4-1的顶端，推杆4-1上套设复位弹簧4-2和弹簧座4-3，推杆4-1的杆壁上部设有限位台阶，复位弹簧4-2的上端卡于限位台阶，复位弹簧4-2的下端卡于弹簧座4-3的上端面，弹簧座4-3的下方是套设于推杆头4-5的捞爪弹簧4-4，捞爪弹簧4-4的一端固接于弹簧座4-3的下端面，另一端固接捞爪外筒4-7，捞爪外筒4-7内是捞爪4-6；弹簧座4-3同轴固定于外壳5的内部。
推杆4-1的实际行程是100mm，可以通过更换推杆头4-5调整推杆4-1的行程，例如由120mm调整至100mm；捞爪弹簧4-4起到缓冲作用。
液压动力机构3-3、驱动液缸机构3-4和自复位打捞矛短节4的工作原理如下：
电机3-3-1驱动柱塞泵3-3-3，柱塞泵3-3-3持续泵送液压油，液压油依次经自单向阀3-3-4和电磁阀3-3-5排出，加压后的液压油推动两级活塞结构，具体为，液压油推动电位计3-3-7，电位计3-3-7通过一级活塞3-4-1带动液缸推杆3-4-2共同下移，液缸推杆3-4-2推动推杆4-1，推杆4-1通过推杆头4-5推出捞爪4-6，电位计3-3-7记录并发送推杆4-1位移至地面控制仪，当显示位移达到20mm时，地面控制仪控制电机关闭，上提电动液压式节流器打捞工具，若显示张力值增大，则判断为成功抓取节流器；反之则抓取失败，关闭电磁阀3-3-5，推杆4-1在复位弹簧4-2的作用下回到初始位置，重复以上，直至抓取节流器。
虽然电位计3-3-7直接记录的是一级活塞3-4-1的位移，但由于一级活塞3-4-1通过液缸推杆3-4-2与推杆4-1连接，一级活塞3-4-1的位移即是推杆4-1的位移，所以说电位计3-3-7记录的是推杆4-1位移。
参照图2，为了确保液压油的压力，在电位计3-3-7所在位置还设有供它穿过且夹持它的限位块，而液压油可以自电位计3-3-7中流过，同样，在液缸推杆3-4-2所在位置也设置了供它穿过且夹持它的限位块，液缸推杆3-4-2可以是空心的，液压油可以自液缸推杆3-4-2的空心流过。
具体地，不加电时，推杆4-1处于最上端面，由推杆头4-5限位，捞爪4-6处于丢手状态；打泵、电磁阀3-3-5加电，将一级活塞3-4-1向下推20mm，即推杆4-1向下运动20mm，使捞爪4-6处于打捞状态；打泵、电磁阀3-3-5加电，将一级活塞3-4-1继续向下推，推杆4-1继续向下推出，节流器处于解封状态；电磁阀3-3-5断电，推杆4-1在复位弹簧复位弹簧4-2的作用下向上运动到位，捞爪4-6处于丢手状态。
第四实施方式：
在上述实施方式的基础上，电子短节2至少包括井下低压电源板和与它分别电连接的通信控制电路、采集控制电路、电机控制驱动电路，压力传感器3-3-6和电位计3-3-7与采集控制电路电连接，采集控制电路通过通信控制电路与井外的地面控制仪的连接，电机控制驱动电路与电机3-3-1电连接。
压力传感器3-3-6用于采集液压油的压力，电位计3-3-7用于采集推杆4-1的位移。
以上各个电路都是常规技术，属于公知常识，且可以市购，不属于本实施方式的保护范围，在此不作详细的说明。
第五实施方式：
本实施方式提供了一种利用电动液压式节流器打捞工具打捞节流器的方法，包括以下步骤：
S001.向电动液压式节流器打捞工具内注入液压油，液压油充满液压驱动短节3和自复位打捞矛短节4；
S002.利用电缆穿过上接头1与电子短节2电连接，下放电动液压式节流器打捞工具至井内节流器上方，继续下放直至自复位打捞矛短节4接触节流器；
S003.地面控制仪通过电缆启动液压驱动短节3，液压驱动短节3挤压液压油至自复位打捞矛短节4，重复本步骤，直到自复位打捞矛短节4抓取节流器；
S004.解封节流器并上提电动液压式节流器打捞工具至出井，完成打捞。
利用电动液压式节流器打捞工具打捞节流器，包括外壳5，外壳5的顶端是供电缆穿过的上接头1，外壳5内自上至下依次封装有电子短节2、液压驱动短节3和自复位打捞矛短节4，电子短节2与液压驱动短节3电连接，液压驱动短节3通过液压油推动自复位打捞矛短节4抓取节流器。
通过电缆供电，实时采集打捞工具的工作状态及工作参数并控制工具进行打捞作业，可以有效解决现有节流器打捞成功率低的问题，安全可靠。
第六实施方式：
本实施方式提供了一种利用电动液压式节流器打捞工具打捞节流器的方法，包括以下步骤：
S001.向电动液压式节流器打捞工具内注入液压油，液压油充满液压驱动短节3和自复位打捞矛短节4；
S002.利用电缆穿过上接头1与电子短节2电连接，下放电动液压式节流器打捞工具至井内节流器上方，继续下放直至自复位打捞矛短节4接触节流器；
S003.地面控制仪通过电缆启动液压驱动短节3，液压驱动短节3挤压液压油至自复位打捞矛短节4，重复本步骤，直到自复位打捞矛短节4抓取节流器；
S301.地面控制仪控制电磁阀3-3-5打开，并启动电机3-3-1，电机3-3-1驱动柱塞泵3-3-3，柱塞泵3-3-3持续泵送液压油，液压油依次经自单向阀3-3-4和电磁阀3-3-5排出，加压后的液压油推动两级活塞结构；
S302.两级活塞结构推动推杆4-1，推杆4-1通过推杆头4-5推出捞爪4-6，电位计3-3-7记录并发送活塞位移至地面控制仪，当显示位移达到20mm时，地面控制仪控制电机关闭；
S303.上提电动液压式节流器打捞工具，若显示张力值增大，则判断为成功抓取节流器；反之则抓取失败，关闭电磁阀3-3-5，推杆4-1在复位弹簧4-2的作用下回到初始位置，重复S301～S303，直至抓取节流器。
S004.解封节流器并上提电动液压式节流器打捞工具至出井，完成打捞，具体包括：
成功抓取节流器后，电机3-3-1处于停止状态，电磁阀3-3-5处于上电状态，启动电机3-3-1，若液压压力和推杆4-1位移突增或突减，说明节流器解封，然后上提电动液压式节流器打捞工具，并关闭电机3-3-1，直至电动液压式节流器打捞工具出井。
也就是说，打捞方法具有以下步骤：步骤1）组装好打捞工具：依次连接好电子短节、液压驱动短节、自复位打捞矛短节，组成打捞工具，并向注油口注入液压油。
步骤2）投入打捞工具：通过电缆将该打捞工具下入井下，在此过程中，井下仪器可以处于上电状态，但是电机和电磁阀均处于断电状态，打捞工具处于丢手状态，达到节流器上方后，缓慢下放打捞工具，当张力数值变小时，说明打捞工具已经接触到节流器。
步骤3）抓取节流器：通过地面面板控制打开电磁阀3-3-5，启动电机3-3-1控制，推杆4-1位移缓慢增大，当推杆位移达到20mm时，停止电机工作；上提工具，如果张力值增大，可以判断已成功抓取节流器，反之则没有抓到，在没有抓到的情况下，关闭电磁阀3-3-5，此时推杆4-1在复位弹簧4-2作用下回到初始位置，在重复上述动作抓取节流器。
步骤4）解封节流器：当打捞工具抓住节流器后，电机处于停止状态，电磁阀处于上电状态，启动电机控制，正常状态下，液压压力升高，推杆位移增大，供电电流增大，如液压压力和推杆位移有突然变化，说明节流器已经解卡。
步骤5）缓慢上提打捞工具，如果张力值没有异常变大，表明节流器打捞成功；然后关闭电机，电磁阀处于通电状态，直到打捞工具出井。
步骤3）或步骤4）中，当未抓住节流器或节流器解封失败时，通过关闭电机3-3-1、关闭电磁阀3-3-5，此时推杆4-1在复位弹簧4-2作用下回到初始位置，带动捞爪4-6松开节流器打捞颈，此时可重复打捞作业或取出打捞工具。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
