CN110821443B - Rd阀射孔保护器和分层射孔试油管柱 - Google Patents
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Abstract
本公开是关于一种RD阀射孔保护器和一种分层射孔试油管柱，属于油气井射孔试油技术领域。所述RD阀射孔保护器包括外套(1)、滑动芯轴(2)、挡环(3)、销钉(4)、滑套(5)、弹簧(6)、孔塞(7)、环形弹簧(8)、环形皮碗(9)和连接块(10)，其中：滑动芯轴(2)滑动装配于外套(1)内部；滑套(5)的外壁上设置有第一环状凸起，在所述第一环状凸起上部和下部，滑套(5)和外套(1)之间分别形成第一腔体和第二腔体，弹簧(6)设置在所述第一腔体内，滑套(5)对应所述第二腔体的位置设置有泄油孔，孔塞(7)设置在所述泄油孔中；外套(1)的外壁上设置有倒置圆台状斜面，环形皮碗(9)套装于所述倒置圆台状斜面上。采用本发明，可以有效解决RD阀异常关闭导致两个油储层的两层合试不能进行的问题。
Description
技术领域
本发明涉及油气井射孔试油技术领域，具体涉及一种RD阀射孔保护器和一种分层射孔试油管柱。
背景技术
在石油勘探过程中为了更进一步的认识和评价油层，为油层的开发提供可靠的科学依据，经常需要对油层进行射孔试油工作。分层射孔试油技术可一趟分层射孔试油管柱完成对两个油储层射孔试油，大幅减少施工工序，减轻员工劳动强度，有效降低传统试油作业过程中的安全风险。
在分层射孔试油技术实际应用中，油管与分层射孔试油管柱上端连接，用油管将包含RD阀、第一层射孔枪、第二层射孔枪、封隔器等的分层射孔试油管柱下入井中的套管内，然后进行分层射孔试油。封隔器将分层射孔试油管柱分为第一层射孔试油管柱和第二层射孔试油管柱两部分，RD阀位于第二层射孔试油管柱中。将下方油储层称为第一层，上方油储层称为第二层。当完成第一层射孔试油需要单独进行第二层射孔试油时，需要将RD阀关闭，RD阀是靠作用于破裂盘上的环空压力(即第二层射孔试油管柱外表面与套管内表面之间环形空间的气体压力)来关闭的，当环空压力达到破裂盘的破裂压力之后破裂盘就会破裂，进而RD阀关闭。当完成第一层射孔试油需要单独进行第二层射孔试油时，可以人为向套管中通入气体，套管中环空压力增大，当环空压力增大到破裂盘的破裂压力时，破裂盘正常破裂，RD阀正常关闭。可以单独进行第二层射孔试油。
在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：
有时需要对两个油储层进行两层合试，即两个油储层的油液同时通过分层射孔试油管柱和油管上升到地面。此时，当第一层射孔枪引爆后，第二层射孔枪引爆时会产生瞬间的高压气流，套管内环空压力会增大，若环空压力达到破裂盘的破裂压力，RD阀上的破裂盘就会异常破裂，RD阀异常关闭。此时，第一层油储层的油液就不能通过分层射孔试油管柱和油管上升到地面，两个油储层的两层合试就不能进行。
发明内容
为了克服相关技术中存在的RD阀上的破裂盘异常破裂，RD阀异常关闭的问题，本公开提供了一种RD阀射孔保护器和一种分层射孔试油管柱。所述RD阀射孔保护器和分层射孔试油管柱的技术方案如下：
根据本公开实施例的第一方面，提供了一种RD阀射孔保护器，所述RD阀射孔保护器包括外套1、滑动芯轴2、挡环3、至少一个销钉4、滑套5、弹簧6、孔塞7、环形弹簧8、环形皮碗9和至少一个连接块10，其中：
外套1和滑套5具有管状结构；
挡环3套装在滑动芯轴2上，销钉4一端插在挡环3中，另一端插在滑动芯轴2中；
滑动芯轴2滑动装配于外套1内部，外套1至少包括第一管段和第二管段，所述第一管段的内径大于或等于挡环3的外径，所述第二管段的内径小于挡环3的外径，挡环3放置于所述第一管段和所述第二管段之间的阶梯面上；
滑套5的外壁上设置有第一环状凸起，在所述第一环状凸起上部和下部，滑套5和外套1之间分别形成第一腔体和第二腔体，弹簧6设置在所述第一腔体内，一端与所述第一环状凸起接触，另一端与外套1内壁接触，所述第二腔体内设置有油液，滑套5对应所述第二腔体的位置设置有泄油孔，孔塞7设置在所述泄油孔中，孔塞7突出于滑套5内壁的部分位于滑动芯轴2下方，孔塞7的顶端与滑动芯轴2的轴线之间的距离小于滑动芯轴2底面的半径；
外套1的外壁上设置有倒置圆台状斜面，环形皮碗9套装于所述倒置圆台状斜面上，环形弹簧8套装于环形皮碗9外侧，外套1上设置有至少一个通孔，每个连接块10分别设置在一个通孔中，连接块10的两端分别与环形皮碗9的底部、滑套5固定连接。
可选的，外套1包括上接头101、中接头102、筛管103、缸套104和下接头105，其中：
上接头101下端与中接头102上端固定连接，中接头102下端与筛管103上端固定连接，筛管103下端与缸套104上端固定连接，缸套104下端与下接头105上端固定连接；
所述通孔位于下接头105，所述倒置圆台状斜面位于下接头105外壁；
所述阶梯面位于所述中接头102上。
可选的，筛管103具有贯穿其内外壁的筛孔，滑动芯轴2在对应筛孔的位置与筛管103不相接触。
可选的，孔塞7为圆头螺钉，所述圆头螺钉包括头部和螺杆，所述螺杆中设置有轴向的泄油小孔，所述泄油小孔的一端被所述头部堵住。
可选的，滑套5在对应所述第一腔体的位置设置有传压孔。
可选的，环形皮碗9外侧开设有环形槽，环形弹簧8位于所述环形槽内。
可选的，所述RD阀射孔保护器还包括橡胶垫11，橡胶垫11套装在滑动芯轴2上，橡胶垫11位于挡环3的上方；
滑动芯轴2顶部设置有圆形挡板，所述圆形挡板的外径大于橡胶垫11的内径。
可选的，所述圆形挡板与外套1之间设置有密封圈。
可选的，RD阀射孔保护器还包括旋塞12；
下接头105上与所述第二腔体对应的位置设置有注油孔，旋塞12安装在所述注油孔中。
可选的，所述第一环状凸起与下接头105之间设置有密封圈；
下接头105的内壁上设置有第二环状凸起，所述第二腔体位于所述第一环状凸起与所述第二环状凸起之间，所述第二环状凸起与滑套5之间设置有密封圈。
根据本公开实施例的第二方面，提供了一种分层射孔试油管柱，所述分层射孔试油管柱包括第一方面所述的RD阀射孔保护器，所述RD阀射孔保护器设置在所述分层射孔试油管柱的第二层射孔枪和RD阀之间。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本公开实施例中，RD阀射孔保护器205可以安装在RD安全循环阀206上方，在第二层射孔枪204下方。第二层射孔枪204引爆前环形皮碗9处于张开状态，环形皮碗9与套管内壁相接触。此时，环形皮碗9上方与下方的环形空间不相通。
第二层射孔枪204引爆后，产生的瞬间高压作用在滑动芯轴2，滑动芯轴2在压力作用下剪断销钉4并向下移动，滑动芯轴2向下移动过程中撞击孔塞7，使得第二腔体中的油液可以从泄油孔中流出。在弹簧6的弹力推动作用下，滑套5向下移动，油液从泄油孔中缓慢挤出。滑套5带动连接块10及环形皮碗9向下移动，经过一段时间，环形皮碗9下移到外套1的倒置圆台状斜面以下，在环形弹簧8的作用下环形皮碗9收缩，环形皮碗9上方与下方的环形空间上下连通。
此时，第二层射孔枪204引爆后产生的瞬间高压已经下降，引起的RD阀破裂盘处的环空压力的上升达不到RD安全循环阀206破裂盘的破裂压力，从而RD安全循环阀不会异常关闭。
综上所述，本发明解决了相关技术中存在的RD阀异常关闭导致两个油储层的两层合试不能进行的问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：
图1是RD阀射孔保护器结构示意图；
图2是分层射孔试油管柱示意图。
图例说明
图1中：1、外套，2、滑动芯轴，3、挡环，4、销钉，5、滑套，6、弹簧，7、孔塞，8、环形弹簧，9、环形皮碗，10、连接块，11、橡胶垫，12、旋塞，101、上接头，102、中接头，103、筛管，104、缸套，105、下接头。
图2中：200、油管，201(A)、第一层筛管，201(B)、第二层筛管，202、定位短节，203(A)、投棒点火头，203(B)、压力点火头，204、第二层射孔枪，205、RD阀射孔保护器，206、RD安全循环阀，207、封隔器，208、减震器，209、第一层射孔枪，210、压力计，211、泄压装置。
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种RD阀射孔保护器，如图1所示，所述RD阀射孔保护器包括外套1、滑动芯轴2、挡环3、至少一个销钉4、滑套5、弹簧6、孔塞7、环形弹簧8、环形皮碗9和至少一个连接块10。外套1和滑套5具有管状结构。挡环3套装在滑动芯轴2上，销钉4一端插在挡环3中，另一端插在滑动芯轴2中。滑动芯轴2滑动装配于外套1内部。外套1至少包括第一管段和第二管段，第一管段的内径大于或等于挡环3的外径，第二管段的内径小于挡环3的外径，挡环3放置于第一管段和第二管段之间的阶梯面上。滑套5的外壁上设置有第一环状凸起，在第一环状凸起上部和下部，滑套5和外套1之间分别形成第一腔体和第二腔体，弹簧6设置在第一腔体内，一端与第一环状凸起接触，另一端与外套1内壁接触，第二腔体内设置有油液，滑套5对应第二腔体的位置设置有泄油孔，孔塞7设置在泄油孔中，孔塞7突出于滑套5内壁的部分位于滑动芯轴2下方，孔塞7的顶端与滑动芯轴2的轴线之间的距离小于滑动芯轴2底面的半径。外套1的外壁上设置有倒置圆台状斜面，环形皮碗9套装于倒置圆台状斜面上，环形弹簧8套装于环形皮碗9外侧，外套1上设置有至少一个通孔，每个连接块10分别设置在一个通孔中，连接块10的两端分别与环形皮碗9的底部、滑套5固定连接。
在实施中，为了RD阀射孔保护器更加可靠、实用，外套1上端具有内螺纹或外螺纹，外套1下端具有内螺纹或外螺纹。滑套5在对应第一腔体的位置设置有传压孔。环形皮碗9外侧开设有环形槽，环形弹簧8位于所述环形槽内，这样可以使得环形弹簧8不易滑脱，提高RD阀射孔保护器的可靠性。环形皮碗9具有多层结构。连接块10与滑套5通过螺钉固定连接，连接块10与环形皮碗9的底部通过螺钉固定连接。相应的，环形皮碗9下端具有供螺钉穿过的孔。孔塞7可以为圆头螺钉，该圆头螺钉包括头部和螺杆，螺杆中设置有轴向的泄油小孔，泄油小孔的一端被头部堵住，当滑动芯轴2撞断圆头螺钉时，其中的泄油小孔应能漏出。相应的，滑套5侧壁上的泄油孔应为螺纹通孔。
可选的，外套1可以由多个管状部件连接组成，相应的结构可以如下：外套1包括上接头101、中接头102、筛管103、缸套104和下接头105，上接头101下端与中接头102上端固定连接，中接头102下端与筛管103上端固定连接，筛管103下端与缸套104上端固定连接，缸套104下端与下接头105上端固定连接；所述通孔位于下接头105，所述倒置圆台状斜面位于下接头105外壁；所述阶梯面位于所述中接头102上。
在实施中，为了方便外套1各部件的拆装，上接头101下端与中接头102上端螺纹连接，中接头102下端与筛管103上端螺纹连接，筛管103下端与缸套104上端螺纹连接，缸套104下端与下接头105上端螺纹连接。因此，上接头101下端具有内螺纹或外螺纹；中接头102上端具有内螺纹或外螺纹，下端具有内螺纹或外螺纹；筛管103上端具有内螺纹或外螺纹，下端具有内螺纹或外螺纹；缸套104上端具有内螺纹或外螺纹，下端具有内螺纹或外螺纹；下接头105上端具有内螺纹或外螺纹。上接头101上端具有内螺纹或外螺纹，从而使得RD阀射孔保护器可以方便的与油管或其他装置拆装。下接头105下端具有内螺纹或外螺纹，从而使得RD阀射孔保护器可以方便的与油管或其他装置拆装。
下接头105上通孔的个数可以根据需求任意设置，例如可以设置为4个。相应的，连接块10的数量应与通孔数量相等。通孔的形状可以设置为矩形，方便连接块10在通孔中运动。筛管103具有贯穿其内外壁的筛孔，滑动芯轴2在对应筛孔的位置与筛管103不相接触；弹簧6上端与缸套104下端面接触，滑套5上端面与缸套104内侧环状结构的下表面接触。滑动芯轴2滑动装配于上接头101、中接头102与筛管103内侧。滑套5滑动装配于缸套104与下接头105内侧。
可选的，为了保护滑动芯轴2与挡环3，所述RD阀射孔保护器还包括橡胶垫11，橡胶垫11套装在滑动芯轴2上，橡胶垫11位于挡环3的上方；滑动芯轴2顶部设置有圆形挡板，所述圆形挡板的外径大于橡胶垫11的内径。
在实施中，橡胶垫11的数目可以根据需求任意设置。橡胶垫11的外径可以与挡环3的外径相等，等于上接头101与橡胶垫11、挡环3相对应位置的内径，且等于圆形挡板的外径，橡胶垫11的内径可以与挡环3的内径相等。橡胶垫11放置于挡环3的上方，与挡环3紧靠。基于橡胶垫，圆形挡板与挡环3之间形成缓冲装置，从而，当圆形挡板向下运动时先与橡胶垫11接触，可以避免直接与挡环3碰撞，从而可以减少对圆形挡板和挡环3自身的破坏。
可选的，为使滑动芯轴2承受的压力尽可能的大，所述圆形挡板与外套1之间设置有密封圈。
在实施中，为了方便密封圈固定，可在滑动芯轴2相应位置开设凹槽。基于密封圈，圆形挡板与外套1之间形成密封，从而可以尽可能的保证滑动芯轴2承受的压力。
可选的，为了方便在第二腔体中注油，RD阀射孔保护器还包括旋塞12。下接头105上与所述第二腔体对应的位置设置有注油孔，旋塞12安装在所述注油孔中。
其中，旋塞12为任一可以堵住注油孔的部件，包括但不限于螺栓、螺钉或橡胶塞。
在实施中，注油孔的数目可以根据需求任意设置，相应的旋塞12的数目与注油孔的数目相同。
可选的，为使第二腔体中的油液不泄露，可以为第二腔体设置密封结构，相应的结构可以如下：第一环状凸起与下接头105之间设置有密封圈；下接头105的内壁上设置有第二环状凸起，第二腔体位于第一环状凸起与第二环状凸起之间，第二环状凸起与滑套5之间设置有密封圈。
其中，第二环状凸起还可以限制滑套5的下极限位置。
在实施中，为了方便密封圈固定，可在滑套5第一环状凸起内壁的相应位置开设凹槽；可在下接头105第二环状凸起的相应位置开设凹槽。基于密封圈，第二腔体形成密封腔体，从而，可以防止第二腔体油液从缝隙泄露。
本发明实施例提供了一种分层射孔试油管柱，如图2所示，所述分层射孔试油管柱包括前面所述的RD阀射孔保护器，所述RD阀射孔保护器设置在所述分层射孔试油管柱的第二层射孔枪和RD阀之间。
在实施中，分层射孔试油管柱由多个部件构成，相应结构可以如下:分层射孔试油管柱由上到下依次由第一层筛管201(A)、第二层筛管201(B)、定位短节202、投棒点火头203(A)、压力点火头203(B)、第二层射孔枪204、RD阀射孔保护器205、RD安全循环阀206、封隔器207、减震器208、第一层射孔枪209、压力计210、泄压装置211组成。分层射孔试油管柱上端与油管固定连接。实际应用时，用油管将分层射孔试油管柱下入到套管内，且第一层射孔枪209位置与下层油储层位置对应；第二层射孔枪204位置与上层油储层位置对应。
当进行两层合试时，RD阀射孔保护器与分层射孔试油管柱的工作过程如下：
如图2所示，油管连接在分层射孔试油管柱上方，分层射孔试油管柱由第一层筛管201(A)、定位短节202、投棒点火头203(A)、第二层射孔枪204、RD阀射孔保护器205、RD安全循环阀206、封隔器207、第二层筛管201(B)、减震器208、压力点火头203(B)、第一层射孔枪209、压力计210、泄压装置211组成。用油管将分层射孔试油管柱下入油井中的套管内。封隔器207将分层射孔试油管柱分为两部分，分别为第一层射孔试油管柱和第二层射孔试油管柱。在整个入井过程中，RD阀射孔保护器205上的环形皮碗9处于张开状态，环形皮碗9与套管内壁接触。环形皮碗9上方与下方环形空间不相通。
向套管内泵入液体，提高套管内液体压力，液体通过RD阀射孔保护器205的筛管103上的筛孔进入分层射孔试油管柱中，压力作用于压力点火头203(B)，点火头203点火，第一层射孔枪209射孔，使得油液可以进入套筒内。套筒内液面不断上升，当上升到第二层筛管201(B)时，油液通过第二层筛管201(B)上的筛孔进入分层射孔试油管柱内，油液在分层射孔试油管柱内的液面也不断上升，当上升到RD阀射孔保护器206的筛管103时，油液通过筛管103上的筛孔流出到套管中，第二层射孔试油管柱所对应的套管内液面上升，当上升到第一层筛管201(A)时，油液通过第一层筛管201(A)进入分层射孔试油管柱进而进入油管，顺着油管上升到地面。此时，环形皮碗9仍与套管内壁接触。
进行投棒点火，第二层射孔枪204射孔，产生的瞬间高压作用在滑动芯轴2，滑动芯轴2在压力作用下剪断销钉4并向下移动，滑动芯轴2向下移动过程中撞击圆头螺钉，圆头螺钉在撞击作用下螺杆折断，使得圆头螺钉中的泄油小孔露出，使得第二腔体中的油液可以从泄油小孔中流出。当滑动芯轴2上的圆形挡板与挡环3上方的橡胶垫11相碰撞时，滑动芯轴2停止运动。在弹簧6的弹力推动作用下，滑套5向下移动，使油液从泄油小孔中缓慢挤出。滑套5带动连接块10及环形皮碗9向下移动，经过一段时间，环形皮碗9下移到外套1的倒置圆台状斜面下，在环形弹簧8的作用下环形皮碗9收缩，环形皮碗9上方与下方的环形空间上下连通。此时，第二层射孔枪204引爆后产生的瞬间高压已经下降，引起的RD安全循环阀206破裂盘处的环空压力的上升达不到RD安全循环阀206破裂盘的破裂压力，从而RD安全循环阀206不会异常关闭。
同时，第二层射孔枪204射孔后，第二层油储层的油液进入套管内，并通过第一层筛管201(A)上的筛孔进入分层射孔试油管柱内，进而进入油管，顺着油管上升到地面。对两个油储层的两层合试完成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种RD阀射孔保护器，其特征在于，所述RD阀射孔保护器包括外套(1)、滑动芯轴(2)、挡环(3)、至少一个销钉(4)、滑套(5)、弹簧(6)、孔塞(7)、环形弹簧(8)、环形皮碗(9)和至少一个连接块(10)，其中：
外套(1)和滑套(5)具有管状结构；
挡环(3)套装在滑动芯轴(2)上，销钉(4)一端插在挡环(3)中，另一端插在滑动芯轴(2)中；
滑动芯轴(2)滑动装配于外套(1)内部，外套(1)至少包括第一管段和第二管段，所述第一管段的内径大于或等于挡环(3)的外径，所述第二管段的内径小于挡环(3)的外径，挡环(3)放置于所述第一管段和所述第二管段之间的阶梯面上；
滑套(5)的外壁上设置有第一环状凸起，在所述第一环状凸起上部和下部，滑套(5)和外套(1)之间分别形成第一腔体和第二腔体，弹簧(6)设置在所述第一腔体内，一端与所述第一环状凸起接触，另一端与外套(1)内壁接触，所述第二腔体内设置有油液，滑套(5)对应所述第二腔体的位置设置有泄油孔，孔塞(7)设置在所述泄油孔中，孔塞(7)突出于滑套(5)内壁的部分位于滑动芯轴(2)下方，孔塞(7)的顶端与滑动芯轴(2)的轴线之间的距离小于滑动芯轴(2)底面的半径；
外套(1)的外壁上设置有倒置圆台状斜面，环形皮碗(9)套装于所述倒置圆台状斜面上，环形弹簧(8)套装于环形皮碗(9)外侧，外套(1)上设置有至少一个通孔，每个连接块(10)分别设置在一个通孔中，连接块(10)的两端分别与环形皮碗(9)的底部、滑套(5)固定连接。
2.根据权利要求1所述的RD阀射孔保护器，其特征在于，外套(1)包括上接头(101)、中接头(102)、筛管(103)、缸套(104)和下接头(105)，其中：
上接头(101)下端与中接头(102)上端固定连接，中接头(102)下端与筛管(103)上端固定连接，筛管(103)下端与缸套(104)上端固定连接，缸套(104)下端与下接头(105)上端固定连接；
所述通孔位于下接头(105)，所述倒置圆台状斜面位于下接头(105)外壁；
所述阶梯面位于所述中接头(102)上。
3.根据权利要求2所述的RD阀射孔保护器，其特征在于，筛管(103)具有贯穿其内外壁的筛孔，滑动芯轴(2)在对应筛孔的位置与筛管(103)不相接触。
4.根据权利要求2所述的RD阀射孔保护器，其特征在于，RD阀射孔保护器还包括旋塞(12)；
下接头(105)上与所述第二腔体对应的位置设置有注油孔，旋塞(12)安装在所述注油孔中。
5.根据权利要求2所述的RD阀射孔保护器，其特征在于，所述第一环状凸起与下接头(105)之间设置有密封圈；
下接头(105)的内壁上设置有第二环状凸起，所述第二腔体位于所述第一环状凸起与所述第二环状凸起之间，所述第二环状凸起与滑套(5)之间设置有密封圈。
6.根据权利要求1所述的RD阀射孔保护器，其特征在于，孔塞(7)为圆头螺钉，所述圆头螺钉包括头部和螺杆，所述螺杆中设置有轴向的泄油小孔，所述泄油小孔的一端被所述头部堵住。
7.根据权利要求1所述的RD阀射孔保护器，其特征在于，环形皮碗(9)外侧开设有环形槽，环形弹簧(8)位于所述环形槽内。
8.根据权利要求1所述的RD阀射孔保护器，其特征在于，所述RD阀射孔保护器还包括橡胶垫(11)，橡胶垫(11)套装在滑动芯轴(2)上，橡胶垫(11)位于挡环(3)的上方；
滑动芯轴(2)顶部设置有圆形挡板，所述圆形挡板的外径大于橡胶垫(11)的内径。
9.根据权利要求8所述的RD阀射孔保护器，其特征在于，所述圆形挡板与外套(1)之间设置有密封圈。
10.一种分层射孔试油管柱，其特征在于，所述分层射孔试油管柱包括如权利要求1-9任一项所述的RD阀射孔保护器，所述RD阀射孔保护器设置在所述分层射孔试油管柱的第二层射孔枪和RD阀之间。
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