CN101994494B - 油气井用分体式动态降压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气井用分体式动态降压装置，由一个主接头、若干个辅助接头、若干个泄压腔(80)及一个下接头(90)依次组装而成，其中的辅助接头与泄压腔交替连接；所述主接头包括上接头(10)和主撞击杆(20)，辅助接头包括开孔中接(30)、活塞(40)、剪切环(50)与剪切销(51)、辅撞击杆(60)、扶正盘(70)；射孔器爆轰压力推动活塞运动，其上的侧向通孔与开孔中接侧向通孔对位，内外联通，井筒内液体通过通孔进入泄压腔内部，使井筒内压力瞬时降低，从而实现动态负压，更进一步提高了近射孔孔道区域内压实带的渗透率。
Description
技术领域：
本发明是一种应用于油田射孔工艺技术领域中进行油气井射孔完井作业时协同使用的降压装置。
背景技术：
油田上套管井必须进行射孔，流体才能从地层中流出或注入。由于射孔弹在射孔造缝过程中，同时粉碎了地层中的岩石颗粒，破碎的岩石颗粒运移，就会造成近射孔孔道压实带的渗透率大大降低。为减小岩石碎屑及爆炸残留物对射孔造成的污染，提高射孔效果，油田多采用负压射孔技术来降低射孔造成的损害。
负压射孔技术是人为的建立一个相邻地层与井筒内的静态压力差。采用降低井筒内液面高度的方法，使地层压力大于井筒内压力。射孔后近井眼空间压力降低导致发生泄流，将部分射孔残留物带出射孔孔道，从而减小射孔污染。
通过实验表明，单纯的静态负压并不一定确保得到清洁的射孔孔眼，实际上控制射孔清洁程度的因素，是射孔弹起爆后随即引起的井眼内瞬间压力波动，而非初始压差，因此需研发动态负压工艺及配套装置。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现动态负压射孔的辅助装置。
为解决现有技术中的技术问题，本发明的技术解决方案是该油气井用分体式动态降压装置由一个主接头、若干个辅助接头、若干个泄压腔及一个下接头依次组装而成，其中的辅助接头与泄压腔交替连接；
所述主接头包括上接头和主撞击杆，其中上接头呈上下开口的圆筒状，圆筒内部的中空部分从上到下为三阶圆柱状，第一阶圆柱孔的直径与主撞击杆头部的直径相应，第二阶圆柱孔的直径与主撞击杆杆部直径相应，第三阶圆柱孔直径与开孔中接上部分直径相应；上接头外筒壁上部车有外螺纹，外螺纹下方 设有”O”圈槽，上接头通过外螺纹与射孔器尾端的内螺纹固定密封连接，内筒壁下部车有内螺纹。
主撞击杆包括头部和杆部，头部和杆部均呈圆柱状，其直径分别与上接头内部第一及第二阶圆柱孔的直径相应，在头部侧面设有“O”圈槽，主撞击杆插入上接头内部，与上接头内部紧密配合，主撞击杆的头顶部与上接头的顶部持平，杆底部与活塞顶部接触。
所述辅助接头包括开孔中接、活塞、剪切环与剪切销、辅撞击杆、扶正盘；其中开孔中接呈上下开口的圆筒状，外筒壁上、下分别车有外螺纹、“O”圈槽；第一个开孔中接上部外螺纹与上接头下部内螺纹固定密封连接，以后的若干个开孔中接上部外螺纹与泄压腔下部内螺纹密封固定连接；开孔中接外筒壁中部环向开有多个通孔，并且外筒壁中部形成凸台，圆筒内部中空部分从上向下依次为三阶圆柱孔，第一阶圆柱孔直径与剪切环的外径相应，第二阶圆柱孔直径与活塞的外径相应，第三阶圆柱孔的直径与活塞的内径相应，并在内部形成凸台。
活塞呈倒置圆柱“杯”型，“杯底”的侧面设有销钉孔，活塞通过剪切销与剪切环固定连接；“杯壁”处的直径与开孔中接第二阶圆柱孔内径相应，“杯壁”上设有三组“O”圈槽，在一、二组“O”圈槽中间位置环向开有多个通孔，该通孔与开孔中接上的通孔相对应，活塞插入开孔中接内部与之紧密配合。
剪切环为圆环形，在外环的侧壁上开有销钉孔，外侧面与开孔中接内部第一圆柱孔孔壁紧密接触。
辅撞击杆为圆杆状，其直径与扶正盘的内径相应，辅撞击杆的一端插入活塞内部“杯底”部并与其紧密接触，另一端插入扶正盘中并与下一级活塞的顶部接触。
扶正盘为环形结构，外壁与泄压腔配合，内壁与辅助撞击杆配合。
所述泄压腔为圆筒状，筒内壁两端分别加工有内螺纹及密封面，两端的内螺纹分别与上下两个开孔中接的外螺纹固定连接。
所述下接头是两阶圆柱形，上端加工有外螺纹及“O”圈槽，与泄压腔下部的内螺纹紧密固定连接，下端形成凸台结构。
本发明的技术效果是：(1)实现射孔后快速开孔，产生动态负压；(2)利用射孔后的瞬时冲击回流冲洗射孔压实带及射孔孔道，提高近射孔孔道区域渗透率。
附图说明：
图1是本发明中上接头的剖视图；
图2是本发明中主撞击杆的剖视图；
图3是本发明中开孔中接的剖视图；
图4是本发明中活塞的剖视图；
图5是本发明中泄压腔的剖视图；
图6是本发明中剪切环与剪切销装配图；
图7是本发明中下接头的剖视图；
图8是本发明的结构示意图。
图中：10上接头，11上接头的第一阶圆柱孔，12上接头的第二圆柱孔，13上接头的第三圆柱孔，14上接头上部外螺纹，15上接头外侧壁上的凹槽，16上接头下部内螺纹；
20主撞击杆，21主撞击杆的头部，22主撞击杆的杆部，23主撞击杆头部侧面的凹槽；
30开孔中接，31开孔中接上部外螺纹，32开孔中接下部外螺纹，33开孔中接侧壁凹槽，34开孔中接侧壁上的通孔，35开孔中接外壁上凸台，36开孔中接内部第一阶圆柱孔，37开孔中接内部第二阶圆柱孔，38开孔中接内部第三阶圆柱孔，39开孔中接内部凸台；
40活塞，41活塞外壁上的销钉孔，42活塞壁上的凹槽，43活塞壁上的通孔；
50剪切环，51剪切销，60辅撞击杆，70扶正盘；
80泄压腔，81泄压腔内壁上内螺纹，82泄压腔内壁密封面；
90下接头，91下接头外螺纹，92泄压腔侧壁上凹槽，93泄压腔侧壁上凸台。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图8为本发明的结构示意图，如图所示，该油气井用分体式动态降压装置由一个主接头、若干个辅助接头、若干个泄压腔3及一个下接头4依次组装而成，其中的辅助接头和泄压腔交替连接。
所述主接头包括上接头10和主撞击杆20；
其中上接头10的结构和形状如图1所示呈上下开口的圆筒状，圆筒内部的中空部分从上到下为三阶圆柱状，结合图8所示，其中第一阶圆柱孔11的直径与主撞击杆20头部21的直径相应，第二阶圆柱孔12的直径与主撞击杆20的杆部21直径相应，第三阶圆柱孔13直径与开孔中接30上部分直径相应；外筒壁上部车有外螺纹14，外螺纹14下方设有”O”圈槽15，套上“O”形圈后，上接头10通过外螺纹14与射孔器尾端的内螺纹固定密封连接，内筒壁下部车有内螺纹16，该内螺纹16与开孔中接30上部的外螺纹31固定连接。
主撞击杆20的结构和形状如图2所示包括头部21和杆部22，头部21和杆部22均呈圆柱状，其直径分别与上接头内部第一及第二阶圆柱孔的直径相应，在头部21侧面设有“O”圈槽23，结合图8所示，“O”圈槽内部套上“O”形圈后，将主撞击杆20插入上接头10内部，因为有“O”形圈的作用，主撞击杆头部21与上接头10内部紧密配合，主撞击杆20的头顶部与上接头10的顶部持平，撞击杆的杆底部与活塞40顶部接触。
所述辅助接头包括开孔中接30、活塞40、剪切环与剪切销50、51、辅撞击杆60、扶正盘70；
其中开孔中接30的结构和形状如图3所示呈上下开口的圆筒状，外筒壁上、下分别车有外螺纹31、32“O”圈槽33，套上“O”形圈后第一个开孔中接的外筒壁上部外螺纹31与上接头10下部内螺纹1固定密封连接，以后的若干个开孔中接的外筒壁上部外螺纹31与泄压腔80下部内螺纹密封固定连接；外筒壁中部沿圆周开有多个通孔34，并且外筒壁中部向外方向壁厚加厚，形成凸台35，该凸台35用于支撑上接头10或泄压腔90的筒壁；圆筒内部中空部分从上向下依次为三阶圆柱孔，结合图8所示，开孔中接30的第一阶圆柱孔 36直径与剪切环50的外径相应，第二阶圆柱孔37直径与活塞的外径相应，第三阶圆柱孔38的直径与活塞40的内径相应，即第三阶圆柱孔38的直径略小，形成凸台39，该凸台是活塞40下行的极限，即起到对活塞40的限位作用。
活塞40的结构和形状如图4所示呈倒置圆柱“杯”型，“杯底”的侧面设有销钉孔41，活塞40通过剪切销51与剪切环50固定连接；“杯壁”处的直径与开孔中接第二阶圆柱孔37内径相应，“杯壁”上设有三组“O”圈槽42，在一、二组“O”圈槽中间位置环向开有四个通孔43，该通孔43与开孔中接上的通孔34相对应，结合图8所示，所有“O”形圈套好后，将该活塞40插入开孔中接30内部，使活塞40紧密与开孔中接30配合，活塞40依据其所处位置不同，活塞40顶部与主撞击杆20或辅撞击杆60接触。
剪切环50与剪切销51的结构及形状见图5，剪切环50为圆环形，在外环的侧壁上开有销钉孔，插入剪切销钉51后与活塞40固定连接。
如图8所示，辅撞击杆60为圆杆状，其直径与扶正盘70的内径相应，辅助撞击杆60的一端插入活塞40内部并与其底部紧密接触，另一端插入扶正盘70中并与下一级活塞40的顶部接触。起到传递主撞击杆20所传导下来的力的作用。
扶正盘70为环形结构，外壁与泄压腔80配合，内壁与辅助撞击杆60配合。目的是固定撞击杆60的位置，起到稳定撞击杆60的作用。
所述泄压腔80的结构和形状见图6为圆筒状，筒内壁两端分别加工有内螺纹81及密封面82，两端的内螺纹81分别与上下两个开孔中接30的外螺纹31、32固定连接，起到提供泄压空间、吸收能量的作用。
所述下接头90的结构和形状如图7所示为两阶圆柱形，上端加工有外螺纹91及“O”圈槽92，套上“O”形圈后与泄压腔下部的内螺纹81紧密固定连接，下端形成凸台93结构，该凸台93可支撑泄压腔的筒壁。
第一个辅助接头不安装辅撞击杆、扶正盘。
该装置安装在射孔器下端，射孔器爆轰压力推动主撞击杆20，撞击杆20推动活塞40，活塞40、辅撞击杆60下行，活塞40运动至开孔中接30限位台阶处停止。此时活塞40侧向通孔43与开孔中接侧向通孔34对位，辅助接头 内外联通，井筒内液体通过开孔中接中部的通孔34进入泄压腔80内部。使井筒内压力瞬时降低，从而实现动态负压，更进一步提高了近射孔孔道区域内压实带的渗透率。
Claims (3)
1.一种油气井用分体式动态降压装置，由一个主接头、若干个辅助接头、若干个泄压腔(80)及一个下接头(90)依次组装而成，其中的辅助接头与泄压腔交替连接；
所述主接头包括上接头(10)和主撞击杆(20)，其中上接头(10)呈上下开口的圆筒状，圆筒内部的中空部分从上到下为三阶圆柱状(11、12、13)，上接头外筒壁上部车有外螺纹(14)，外螺纹(14)下方设有”O”圈槽(15)，上接头(10)通过外螺纹(14)与射孔器尾端的内螺纹固定密封连接，上接头内筒壁下部车有内螺纹(16)；
主撞击杆(20)包括头部(21)和杆部(22)，头部和杆部均呈圆柱状，其直径分别与上接头内部第一及第二阶圆柱孔(11、12)的直径相应，在头部侧面设有“O”圈槽(23)，主撞击杆(20)插入上接头内部，与上接头内部紧密配合，主撞击杆的头顶部与上接头的顶部持平，杆底部与活塞(40)顶部接触；
所述辅助接头包括开孔中接(30)、活塞(40)、剪切环(50)与剪切销(51)、辅撞击杆(60)、扶正盘(70)；其中开孔中接(30)呈上下开口的圆筒状，外筒壁上、下分别车有外螺纹(31、32)、“O”圈槽(33)；开孔中接(30)上部外螺纹(31)与上接头下部内螺纹(16)或泄压腔(80)下部内螺纹(81)固定密封连接；开孔中接(30)外筒壁中部环向开有多个通孔(34)，并且外筒壁中部形成凸台(35)，圆筒内部中空部分从上向下依次为三阶圆柱孔(36、37、38)，并在内部形成凸台(39)；
活塞(40)呈倒置圆柱“杯”型，“杯底”的侧面设有销钉孔(41)，活塞(40)通过剪切销(51)与剪切环(50)固定连接；“杯子”的外径与开孔中接第二阶圆柱孔内径(37)相应，“杯壁”上设有多组“O”圈槽(42)，并环向开有多个通孔(43)，该通孔(43)与开孔中接上的通孔(34)相对应，活塞(40)插入开孔中接(30)内部与之紧密配合；
剪切环(50)为圆环形，在外环的侧壁上开有销钉孔，外侧面与开孔中接内部第一圆柱孔(36)孔壁紧密接触；
辅撞击杆(60)为圆杆状，其直径与扶正盘(70)的内径相应，辅撞击杆(70)的一端插入活塞内部“杯底”部并与其紧密接触，另一端插入扶正盘(70)中并与下一级活塞(40)的顶部接触；
扶正盘(70)为环形结构，外壁与泄压腔(80)配合；
所述泄压腔(80)为圆筒状，筒内壁两端分别加工有内螺纹(81)及密封面(82)，两端的内螺纹分别与上下两个开孔中接的外螺纹(31、32)固定连接；
所述下接头(90)是两阶圆柱形，上端加工有外螺纹(91)及“O”圈槽(92)，与泄压腔下部的内螺纹(81)紧密固定连接，下端形成凸台(93)结构。
2.按照权利要求1所述的油气井用分体式动态降压装置，其特征在于，所述开孔中接(30)外筒壁中部环向开有四个通孔(34)，活塞上通孔(43)的数量亦为四个。
3.按照权利要求1所述的油气井用分体式动态降压装置，其特征在于，所述活塞“杯壁”上设有三组“O”圈槽(42)。
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