CN107429558B - 用于选择性引爆射孔枪的压力开关 - Google Patents

用于选择性引爆射孔枪的压力开关 Download PDF

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Abstract

一种开关(100),包括：具有孔(112)的套管(110)；活塞组件(130)，该活塞组件具有第一端部(134)和暴露的端部(140)，形成在第一端部的多个凸缘(138)；包围第一端部的绝缘套筒(136)；布置在套管孔中的接触组件(150)；布置在该孔中的销(170)；存放在该孔中的预定量的润滑剂(210)；和弹簧(190)，该弹簧推动该销与活塞组件接合。该绝缘套筒和该多个凸缘至少部分地被布置在套管孔中。该销具有：(i)第一位置，其中该销电接触活塞组件并且与接触组件电隔离；和(ii)第二位置，其中该销与活塞组件电隔离并且电接合接触组件。预定量的润滑剂可以是大约0.3克。

Description

用于选择性引爆射孔枪的压力开关
技术领域
本公开涉及用于选择性引爆射孔枪的装置和方法。
背景技术
与实现油井或气井关联的一个动作是井套管的射孔。在这个过程期间，诸如通道或孔的射孔形成在井的套管中以实现井眼和被该井横穿的产烃地层之间的流体连通。这些射孔通常制造成具有装载有成形的装料的射孔枪。该枪在电缆、钢丝绳或盘绕管或其它装置上被降低到井眼中直到它邻近产烃地层。此后，表面信号致动与射孔枪关联的引爆头，该引爆头然后爆轰成形的装料。由成形的装料的爆炸形成的抛射体或喷出物穿透该套管以因此允许地层流体从该地层流过该射孔并且进入生产管柱以便流到表面。
在一些情况中，枪队列具有被接连地引爆的一系列枪。这些构造典型地包括用来选择性地备炸这种枪的装置。本公开涉及用于枪队列中的枪的选择性备炸的方法和装置。
发明内容
在多个方面中，本公开提供一种开关，该开关用来选择性地引爆射孔枪组，该射孔枪组至少包括第一射孔枪和第二射孔枪。该开关可以包括具有孔的套管、活塞组件、被布置在套管孔中的接触组件、被布置在该孔中的销、被存放在该孔中的预定量的润滑剂、和弹簧。活塞组件可以具有第一端部和暴露的端部，形成在第一端部的多个凸缘，形成在暴露的端部的多个凹槽，包围该多个凸缘并且从该套管电隔离活塞组件的绝缘套筒。该绝缘套筒和该多个凸缘可以至少部分地被布置在套管的孔中。该销可以是在第一位置和第二位置之间可滑动的。该销在第一位置中电接触活塞组件并且与接触组件电隔离，并且该销在第二位置中与活塞组件电隔离并且电接合接触组件。当该销处于第一位置时，该弹簧可以推动该销与活塞组件接合。预定量的润滑剂可以是大约0.3克。
在多个方面中，本公开提供一种用来选择性地引爆射孔枪组的方法。该方法可以包括：形成该射孔枪组以至少包括第一射孔枪和第二射孔枪，使用如上面描述的至少一个开关在射孔枪组和表面部位之间形成电连接；在该销在该第一位置中的情况下，将该射孔枪组传送到井眼中；引爆该第一射孔枪，该引爆引起该销移动到该第二位置；和引爆该第二枪。
应当理解，本公开的某些特征已经被相当概括地总结以便后面的其详细描述可以被更好地理解，并且以便对该技术的贡献可以被理解。当然，存在本公开的另外特征，该另外特征将在后面被描述并且在一些情况中将形成所附权利要求的主题。
附图说明
为了详细理解本公开，应当参考结合附图的以下详细描述，其中相同元件已经被赋予相同的附图标记并且其中：
图1示意性地示出根据本公开的一个实施例的预激活开关的侧视剖视图；
图2示意性地示出在被激活之后的图1实施例；并且
图3示意性地示出包括根据本公开的开关的射孔枪组件。
具体实施方式
本公开涉及用来防止一个或更多个井下工具的意外激活的装置和方法。本公开容许不同形式的实施例。在附图中示出并且在这里将详细描述本公开的具体实施例，应当理解，本公开将被看作本公开的原理的范例，并且不意图将本公开限制到在这里示出且描述的那些。
参考图1，该图示意性地示出根据本公开制造的开关100的一个实施例。开关100包括套管110、电传导性活塞组件130、接触组件150、电传导性销170、弹簧190和润滑剂210。开关100可以被构造用来致动任何希望装置。一个非限制性装置是可以用于改变流过电路的电流的极性的电装置。这种装置包括但不限于二极管组件220。密封元件220形成套管110和相邻结构之间的流体屏障，并且密封元件222可以用于为套管110的内部提供流体隔离。
套管110可以是具有孔112的管状本体，该孔用来接收活塞组件130和接触组件150。润滑剂210可以被存放在孔112中并且大约地在活塞组件130和接触组件150面向彼此的区域。
活塞组件130包括活塞本体132，该活塞本体具有第一端部134，该第一端部被电绝缘套筒136包围。在一种布置中，第一端部134包括多个凸缘138(例如，两个凸缘)。凸缘138是诸如肋的周向突起，该周向突起具有横向于活塞本体132的周向表面取向的表面。当绝缘套筒136将压力施加到润滑剂210时，这些横向表面保证被施加到活塞本体132的爆轰冲击被分布在大量的剪切区域上。当枪爆轰压力被施加并且装料碎片冲击活塞本体132的暴露的端部140时，这种布置减小了活塞本体132不剪切绝缘套筒136的风险。这种布置也可以将压力额定值增加到至少20000psi(在枪爆轰之后)。在另一布置(未示出)中，使用一个凸缘并且该凸缘被布置在密封元件222的隔离的孔侧139上。在一些实施例中，活塞本体132可以包括形成在暴露的端部140的两个或更多个凹槽142。最远凹槽可以用于连接导线(未示出)。内部凹槽减小活塞本体132的横截面使得活塞本体132可以弯曲且断裂，这可以保护绝缘套筒136处的活塞密封区域免于损坏。
当电路由销170接通时，接触组件150选择性地形成电通路。即，接触组件150可以具有被电隔离的在这里同心布置的两个导体。销170在进入接触组件150时形成这些两个导体之间的电连接。接触组件150可以具有合适的连接点，在该合适的连接点可以连接电引线。接触组件150也可以包括合适的孔或腔以接收销170和弹簧190。
润滑剂210是压力传输流体，该压力传输流体将活塞本体132施加的压力传递到销170。在一个非限制性布置中，润滑剂210可以是油脂。润滑剂的量可以是0.3克。如果使用较少的润滑剂，则施加到销170的力可能不足以将销170完全安置到接触组件150中并且维持电传导性。如果使用更多润滑剂，则冲击力可能减小，这可能导致销170在接触组件150中的不充分安置。
当润滑剂210供应充分的压力时，销170离开活塞组件130向着接触组件150轴向滑动。在一个实施例中，销170可以是具有锥形的座172的杆状构件，该锥形的座被成形用来当销170被安置到接触组件150中时保证弹簧190的内径不结合在销170上。此外，销170的外表面基本上没有在销170进入接触组件150时弹簧190的内径可以结合在其上的尖锐的肩部或突起。在实施例中，销170可以在上端部176中包括一个或更多个脊174以提供肩部，导线和焊料界面(未示出)可以附着在该肩部上。这种构造也提供焊料的增加的剪切区域以当射孔枪(未示出)被爆轰时减小导线/焊料界面从销170挣脱的可能性。
在图1的预激活位置中，来自井下射孔枪(未示出)的爆轰装置(未示出)的导线(未示出)被连接在活塞本体132的最外凹槽142，活塞本体132和销170彼此物理接触，并且与引爆面板(未示出)在表面处电通信的另一导线(未示出)连接到销170。因此，电信号通过销170和活塞本体132传播到井下爆轰装置(未示出)。接触组件150不是这个电路的一部分。
在爆轰之后，开关100具有图2中示出的构造。由井下射孔枪(未示出)的引爆产生的压力使活塞组件130向着销170位移。活塞组件130减小孔112的体积，这加压润滑剂210。被加压的润滑剂210沿该孔并且向着销170流动并且施加压力到销170，这使销170位移到接触组件150中。因此，销170不再与活塞组件130电通信。替代地，销170被驱动到接触组件150中并且挤入到与接触组件150的固定关系中。销170和接触组件150之间的接合形成从该表面到爆轰装置或井上射孔枪(未示出)的其它设备的电路径221(图1)。这个电路径可以包括诸如二极管组件的电设备，该二极管组件允许直流电力的选择性传输。润滑剂210的压力克服弹簧190的弹力并且通过接触组件150有效地锁定弹簧190。
参考图3，图中示出根据本公开的开关100的说明性使用。在图3中示出在地层204中钻出的井眼202中的射孔枪组件200的一部分。井眼202可以包括诸如套管206的井眼管。射孔枪组件200可以包括多个射孔枪210a、210b、210c。在一种布置中，射孔枪组件包括两个开关100a、100b，该两个开关的每一个分别具有关联的二极管组件220a、220b。下开关100a被构造用来在激活之后仅通过负极性直流电流。上开关100b被构造用来在激活之后仅通过正极性的直流电流。爆轰装置214a被构造用来爆轰射孔枪210a，爆轰装置214b被构造用来爆轰射孔枪210b，并且爆轰装置214c被构造用来爆轰射孔枪210c。
在使用期间，射孔枪组件200被布置在希望的深度并且操作者在表面爆破面板(未示出)施加正的直流电流以引爆最下射孔枪210a。该电流流过爆轰装置214a并且因此引爆底部射孔枪210a。与底部射孔枪210a的引爆关联的压力脉冲致动下开关100a。这种致动引起关联的二极管组件220a阻塞正的直流电流。因为第一开关100a上的二极管组件220a阻塞正的直流电流，因此电流不达到爆轰装置214b并且第二射孔枪210b在这时不引爆。
当操作者准备引爆第二射孔枪210b时，在爆破面板(未示出)施加负的直流电流。负的直流电流被允许穿过开关100a上的二极管并且爆轰装置214b爆轰，这引爆第二射孔枪210b。结果，上开关100b上的销被向上推，这致动激活上开关100b。这种致动引起关联的二极管组件220b阻塞负的直流电流。因为第一开关100a上的二极管组件220a阻塞负的直流电流，上开关100b上的二极管组件220b阻塞负的直流电流，这防止电流达到爆轰装置214c并且不引起第三射孔枪210c引爆。
当操作者准备引爆第三枪210c时，在爆破面板施加正的直流电流。正的直流电流被允许穿过开关100b上的二极管并且爆轰装置214c爆轰，这引爆第三射孔枪210c。
前述描述涉及本公开的特别实施例以便例示和说明的目的。然而，对于本领域技术人员来说将显然的是，在不偏离本公开的范围的情况下，对上面阐明的实施例的许多修改和改变是可能的。所意图的是，以下权利要求被解释成包括所有这种修改和改变。

Claims (9)

1.一种用来选择性地引爆射孔枪组的开关，所述射孔枪组至少包括第一射孔枪和第二射孔枪，所述开关包括：
具有孔的套管；
活塞组件，所述活塞组件具有第一端部和暴露的端部，形成在所述第一端部处的多个凸缘，形成在所述暴露的端部处的多个凹槽，包封所述多个凸缘并且使活塞组件与所述套管电隔离的绝缘套筒，其中，所述绝缘套筒和所述多个凸缘至少部分地被布置在所述套管的孔中；
布置在所述套管的孔中的接触组件；
布置在所述孔中的销，所述销在第一位置和第二位置之间可滑动，其中所述销在所述第一位置中电接触所述活塞组件并且与所述接触组件电隔离，并且所述销在所述第二位置中与所述活塞组件电隔离并且电接合所述接触组件；
存放在所述孔中的预定量的润滑剂，当所述销从所述第一位置滑动到所述第二位置时，所述润滑剂形成所述销与所述活塞组件之间的压力传输流体；和
弹簧，当所述销处于所述第一位置时，所述弹簧推动所述销与所述活塞组件接合。
2.根据权利要求1所述的开关，其中，所述预定量的润滑剂为0.3克。
3.根据权利要求1所述的开关，其中，所述润滑剂被存放在所述活塞组件和所述接触组件面向彼此的区域中，所述孔被构造用来使所述润滑剂在所述活塞组件与所述接触组件之间流动。
4.根据权利要求1所述的开关，其中，所述活塞组件包括活塞本体，并且其中，所述多个凸缘的每一个凸缘是周向突起，所述周向突起具有横向于所述活塞本体的周向表面取向的表面。
5.根据权利要求1所述的开关，其中，所述弹簧包围所述销的锥形部分。
6.根据权利要求1所述的开关，其中，所述活塞组件被构造成用来减小所述孔的容积，其中所述压力传输流体通过所述孔的容积的减小而形成，所述销响应于所述压力传输流体施加的压力从所述第一位置移动到所述第二位置。
7.根据权利要求6所述的开关，其中，所述接触组件包括所述弹簧被接纳在其中的孔。
8.根据权利要求1所述的开关，其中：
所述活塞组件包括活塞本体，并且其中，所述多个凸缘的每一个凸缘是周向突起，所述周向突起具有横向于所述活塞本体的周向表面取向的表面；
所述弹簧包围所述销的锥形部分；
当所述销响应于所述润滑剂施加的压力从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述压力传输流体将所述活塞组件与所述销分开；并且
所述接触组件包括所述弹簧被接纳在其中的孔。
9.一种用来选择性地引爆射孔枪组的方法，所述方法包括：
形成所述射孔枪组以至少包括第一射孔枪和第二射孔枪，
使用至少一个开关形成所述射孔枪组和表面部位之间的电连接，其中所述开关包括：
具有孔的套管；
活塞组件，所述活塞组件具有第一端部和暴露的端部，形成在所述第一端部处的多个凸缘，形成在所述暴露的端部处的多个凹槽，包封所述多个凸缘并且使所述活塞组件与所述套管电隔离的绝缘套筒，其中所述绝缘套筒和所述多个凸缘至少部分地被布置在所述套管的孔中；
布置在所述套管的孔中的接触组件；
布置在所述孔中的销，所述销在第一位置和第二位置之间可滑动，其中所述销在所述第一位置中电接触所述活塞组件并且与所述接触组件电隔离，并且所述销在所述第二位置中与所述活塞组件电隔离并且电接合所述接触组件；
存放在所述孔中的预定量的润滑剂；和
弹簧，当所述销处于所述第一位置时，所述弹簧推动所述销与所述活塞组件接合；
在所述销处于所述第一位置中的情况下，将所述射孔枪组传送到井眼中；
引爆所述第一射孔枪；
使用所述活塞组件加压所述润滑剂；
通过使用被加压的润滑剂来移动所述销，所述润滑剂形成压力传输流体，所述压力传输流体将所述活塞组件与所述销分开；和
引爆所述第二射孔枪。
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