CN112576202B - 一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节，包括用于密封连接至射孔枪上以串联至射孔工具串之中的上接头，上接头密封连接有承压外壳的一端，承压外壳的另一端设置有用于连接射孔工具串中除射孔枪外其它部件上的抗震连接插头，承压外壳与抗震连接插头之间通过分离释放组件实现两者从接触连接状态至分离状态的切换过程；分离释放组件包括连接于承压外壳的弹性锁爪，在弹性锁爪上嵌套有打捞头，在弹性锁爪内部嵌套有锁爪安全销，在打捞头内腔中安装有控制部件。整个锁紧和分离过程通过弹性锁爪进行机械变化的锁紧和分离，使得装置连接的稳定和牢固性大大增强，且装置还具有较强的抗震性、易于回收等特点。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，具体涉及一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节。
背景技术
在油田射孔作业过程中需要使用射孔工具串以完成作业。该射孔工具串一般包括马笼头、磁定位、射孔枪、桥塞坐封工具等，由于套管射孔后经常会造成套管变形，从而导致在射孔工具串上提和下放过程中遇卡，由于整个射孔工具串外径最大处一般为桥塞坐封工具和推筒，所以工具串遇卡往往是坐封工具和推筒卡住，一旦遇卡应急的处理措施就是给铠装电缆施加一定的拉力迫使马笼头因人为撕扯而断开，但在水平井内马笼头很难准确的被拉断，经常造成电缆被拉断，从而导致施工风险大大增加的同时影响的施工进度。
基于以上施工现状，急需一种使射孔工具串断开，从而释放射孔工具串底部直径较大结构的装置。现有技术中可使用电磁铁实现这一释放功能，但是电磁铁依靠磁力进行吸附，连接不稳定、牢固，导致装置可靠性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节，以解决现有技术中电磁铁释放装置连接不稳定和牢固的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节，包括用于密封连接至射孔枪上以串联至射孔工具串之中的上接头，所述上接头密封连接有承压外壳的一端，所述承压外壳的另一端设置有用于连接射孔工具串中除射孔枪外其它部件上的抗震连接插头，所述承压外壳与抗震连接插头之间通过分离释放组件实现两者从接触连接状态至分离状态的切换过程；
所述分离释放组件包括连接于所述承压外壳的弹性锁爪，在所述弹性锁爪上嵌套有打捞头，在所述弹性锁爪内部嵌套有用于向外侧挤压所述弹性锁爪使所述弹性锁爪锁紧于所述打捞头内腔的锁爪安全销，在所述打捞头内腔中安装有用于对所述锁爪安全销进行横向移动控制以切换所述弹性锁爪锁紧和释放状态的控制部件。
作为本发明的一种优选方案，所述控制部件包括固定安装在所述打捞头内腔且用于抵触所述锁爪安全销的一端使其另一端嵌套至所述弹性锁爪内的物理隔离释放总成，在所述锁爪安全销和打捞头内腔之间安装有用于在所述物理隔离释放总成进行释放后所述锁爪安全销失去抵触并使其退出所述弹性锁爪的压缩弹簧。
作为本发明的一种优选方案，所述物理隔离释放总成包括开设在所述打捞头内的安装腔，在所述安装腔上安装有限位滑槽，所述锁爪安全销可滑动地嵌套所述限位滑槽内；
在所述限位滑槽内通过驱动电机转动安装有伸缩挤压盘，所述伸缩挤压盘的边缘与所述锁爪安全销挤压使得所述锁爪安全销进行伸缩运动。
作为本发明的一种优选方案，所述伸缩挤压盘包括转动安装在所述安装腔的转轴，在所述转轴上固定安装有第一花形板，在所述第一花形板的两侧均可转动地安装有第二花形板，所述第一花形板、第二花形板均由圆形板、以及交替在所述圆形板上开设的凸出弧部和凹陷弧部组成；
所述第二花形板的凸出弧部和凹陷弧部均通过独立控制部件与所述第一花形板上的凸出弧部和凹陷弧部相互错位以改变所述锁爪安全销的完成一次伸缩的时间。
作为本发明的一种优选方案，所述独立控制部件包括通过密封弹片可直线滑动地安装在所述转轴内的控制轴，在所述转轴对应每一个所述第二花形板处均开设有多个调节齿孔，在所述控制轴上安装有用于在所述控制轴直线滑动时嵌入至所述调节齿孔内的活动调齿；
在所述第二花形板上开设有用于嵌套所述活动调齿的卡槽。
作为本发明的一种优选方案，所述第二花形板通过在其中心开孔以套设在所述转轴上，在所述第二花形板开孔处的边缘通过连接圆环可转动地安装在所述第一花形板上，所述第二花形板的一侧面贴合在所述第一花形板的一侧面，且在该两侧面上设置有相互进行咬合的定位齿槽。
作为本发明的一种优选方案，在所述打捞头内腔的远离所述弹性锁爪的一端固定安装有用于向所述驱动电机提供电能使所述物理隔离释放总成进行释放的电池仓。
作为本发明的一种优选方案，所述打捞头靠近所述弹性锁爪的一端表面设有用于在所述打捞头被释放后与外部打捞工具进行配合的打捞工具抓取结构；
所述打捞头内腔上开设有用于配合所述弹性锁爪进行锁紧的缩颈槽。
作为本发明的一种优选方案，所述上接头的内表面设有内螺纹，所述上接头的外表面设有外螺纹，所述内螺纹与射孔枪密封连接，所述外螺纹与承压外壳密封连接；
在所述上接头的内部开设有台阶状空腔，所述台阶状空腔的一端通过第一连接螺纹与所述弹性锁爪连接，所述台阶状空腔的另一端通过第二连接螺纹与承压过线堵头连接；
且所述承压外壳采用高强度合金制成。
作为本发明的一种优选方案，所述打捞头远离所述弹性锁爪的一端内部设有第四连接螺纹，所述第四连接螺纹连接在所述安装腔上，且所述打捞头的此端外部通过螺纹密封面与所述电路仓密封连接。
作为本发明的一种优选方案，所述抗震连接插头安装于所述电路仓远离所述弹性锁爪的一端；
所述抗震连接插头包括开设于所述电路仓上的抗震插孔，在所述抗震插孔内可沿其延伸方向进行伸缩地嵌套有单芯弹性插针。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明通过承压外壳和打捞头的连接和分离，实现对射孔工具串直径较大结构的释放；在分离时，只需通过锁爪安全销的横向移动，即可对弹性锁爪收缩或锁紧两个步骤进行控制，从而使得弹性锁爪与打捞头发生分离或锁紧，整个锁紧和分离过程通过弹性锁爪进行机械变化的锁紧和分离，使得装置连接的稳定和牢固性大大增强，且装置还具有较强的抗震性、易于回收等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例中整体的结构示意图；
图2为本发明实施例中物理隔离释放总成的结构示意图；
图3为本发明实施例中驱动电机和伸缩挤压盘的结构示意图；
图4为本发明实施例中第二花形板的结构示意图。
图中的标号分别表示如下：
1-上接头；2-承压外壳；3-分离释放组件；4-抗震连接插头；5-台阶状空腔；
31-弹性锁爪；32-打捞头；33-锁爪安全销；34-物理隔离释放总成；35-压缩弹簧；36-电池仓；37-打捞工具抓取结构；38-缩颈槽；
341-安装腔；342-限位滑槽；343-驱动电机；344-伸缩挤压盘；
3440-定位齿槽；3441-转轴；3442-第一花形板；3443-第二花形板；3444-密封弹片；3445-控制轴；3446-调节齿孔；3447-活动调齿；3448-卡槽；3449-连接圆环；。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节，包括用于密封连接至射孔枪上以串联至射孔工具串之中的上接头1，所述上接头1密封连接有承压外壳2的一端，所述承压外壳2的另一端设置有用于连接射孔工具串中除射孔枪外其它部件上的抗震连接插头4，所述承压外壳2与抗震连接插头4之间通过分离释放组件3实现两者从接触连接状态至分离状态的切换过程；所述分离释放组件3包括连接于所述承压外壳2的弹性锁爪31，在所述弹性锁爪31上嵌套有打捞头32，在所述弹性锁爪31内部嵌套有用于向外侧挤压所述弹性锁爪31使所述弹性锁爪31锁紧于所述打捞头32内腔的锁爪安全销33，在所述打捞头32内腔中安装有用于对所述锁爪安全销33进行横向移动控制以切换所述弹性锁爪31锁紧和释放状态的控制部件。
当物理隔离释放总成34通电进行释放步骤时，锁爪安全销33在压缩弹簧35的作用下从该从弹性锁爪31内部弹出，由于弹性锁爪31在非释放状态下与缩颈槽38存在相互挤压，故失去支撑的弹性锁爪31右端则发生收缩，即可实现释放短节释放动作，使承压外壳2与打捞头1分离，从而完成释放动作。
所述电路仓36具有承压功能，可以保护内部电路不受井压的损坏。
其中，所述控制部件包括固定安装在所述打捞头32内腔且用于抵触所述锁爪安全销33的一端使其另一端嵌套至所述弹性锁爪31内的物理隔离释放总成34，在所述锁爪安全销33和打捞头32内腔之间安装有用于在所述物理隔离释放总成34进行释放后所述锁爪安全销33失去抵触并使其退出所述弹性锁爪31的压缩弹簧35。
该弹性锁爪34是一种右端的端面直径可进行伸缩的筒状结构，其通过在该端的内腔中嵌入直径略大的锁爪安全销33，从而实现该端的膨胀，而且，可以在该端开设沿其轴线伸展的槽，增加该端变化的幅度，也可以通过在弹性锁爪34的该端增设一些相互吸引的磁性结构，使得在锁爪安全销33抽出时，弹性锁爪34收缩更快，装置释放更加稳定。
本发明通过承压外壳2和打捞头32的连接和分离，实现对射孔工具串直径较大结构的释放；其承压外壳2和打捞头32的连接和分离主要由弹性锁爪31锁紧在打捞头32内腔的物理方式进行实现，而弹性锁爪31的锁紧和释放主要由控制部件引导锁爪安全销33横向移动而形成。
如图2、图3和图4所示，所述物理隔离释放总成34包括开设在所述打捞头32内的安装腔341，在所述安装腔341上安装有限位滑槽342，所述锁爪安全销33可滑动地嵌套所述限位滑槽342内；在所述限位滑槽342内通过驱动电机343转动安装有伸缩挤压盘344，所述伸缩挤压盘344的边缘与所述锁爪安全销33挤压使得所述锁爪安全销33进行伸缩运动。所述伸缩挤压盘344包括转动安装在所述安装腔341的转轴3441，在所述转轴3441上固定安装有第一花形板3442，在所述第一花形板3442的两侧均可转动地安装有第二花形板3443，所述第一花形板3442、第二花形板3443均由圆形板、以及交替在所述圆形板上开设的凸出弧部和凹陷弧部组成；所述第二花形板3443的凸出弧部和凹陷弧部均通过独立控制部件与所述第一花形板3442上的凸出弧部和凹陷弧部相互错位以改变所述锁爪安全销33的完成一次伸缩的时间。
本物理隔离释放总成34是驱动锁爪安全销33进行横向移动的动力源，以实现分离释放组件的工作过程。但由于考虑到，经过分离释放后的打捞头32可由其上开槽进行打捞，完成打捞后可进行重复使用，故在此处考虑设计一种可反复使用的物理隔离释放总成34。
而本物理隔离释放总成34主要通过驱动电机343驱动伸缩挤压盘344进行旋转，使得伸缩挤压盘344边缘的凸出弧部和凹陷弧部交替作用在锁爪安全销33的右端，而锁爪安全销33在此交替作用的过程中，锁爪安全销33到伸缩挤压盘344圆心的距离发生变化，从而使得锁爪安全销33进行横向伸缩。
在上述方案，对锁爪安全销33伸缩的伸缩控制，可以由驱动电机343的旋转的快慢进行控制，也可以由伸缩挤压盘344边缘的弧度进行控制。
但是考虑到，使驱动电机343恒定驱动容易实现，而使得驱动电机343转变运动速度，则需要变速器或控制电流的变频器，该两种设备价格较为昂贵成本较高，且装置结构较小，需要将其体积进行缩小，难度较大。
所以在本方案中提供了一种成本较低较容易实现的控制方式，其主要用过两个第二花形板3443和第一花形板3442组成，通过两者之间的位置的相互错开，使得锁爪安全销33右端与三者重新组合而成的凸出弧部和凹陷弧部进行抵触，三者重新组合而成的凸出弧部和凹陷弧部，由于彼此重叠，使得整体的凹陷部分减小，整体的凸出部分增长，从而对锁爪安全销33进行伸缩控制。
其中，所述独立控制部件包括通过密封弹片3444可直线滑动地安装在所述转轴3441内的控制轴3445，在所述转轴3441对应每一个所述第二花形板3443处均开设有多个调节齿孔3446，在所述控制轴3445上安装有用于在所述控制轴3445直线滑动时嵌入至所述调节齿孔3446内的活动调齿3447；在所述第二花形板3443上开设有用于嵌套所述活动调齿3447的卡槽3448。所述第二花形板3443通过在其中心开孔以套设在所述转轴3441上，在所述第二花形板3443开孔处的边缘通过连接圆环3449可转动地安装在所述第一花形板3442上，所述第二花形板3443的一侧面贴合在所述第一花形板3442的一侧面，且在该两侧面上设置有相互进行咬合的定位齿槽3440。
通过使得控制轴3445纵向滑动，使得其上的调节齿孔3446对任意一个高度内的卡槽3448对准。
此处，需要控制轴3445对每一个第二花形板3443进行独立控制，以保证调节过程更加精准，其实现方法主要是，使得同一个高度的调节齿孔3446京能与一个高度的卡槽3448进行对准，以保证只有一个第二花形板3443被控制。
其中，在所述打捞头32内腔的远离所述弹性锁爪31的一端固定安装有用于向所述驱动电机34提供电能使所述物理隔离释放总成34进行释放的电池仓36。
其中，所述打捞头32靠近所述弹性锁爪31的一端表面设有用于在所述打捞头32被释放后与外部打捞工具进行配合的打捞工具抓取结构37；所述打捞头32内腔上开设有用于配合所述弹性锁爪31进行锁紧的缩颈槽38。
通过打捞工具抓取结构37大大降低了打捞头3回收的难度。
其中，所述上接头1的内表面设有内螺纹，所述上接头1的外表面设有外螺纹，所述内螺纹与射孔枪密封连接，所述外螺纹与承压外壳密封连接；在所述上接头1的内部开设有台阶状空腔5，所述台阶状空腔5的一端通过第一连接螺纹与所述弹性锁爪31连接，所述台阶状空腔5的另一端通过第二连接螺纹与承压过线堵头连接；且所述承压外壳2采用高强度合金制成。其中，所述打捞头32远离所述弹性锁爪31的一端内部设有第四连接螺纹，所述第四连接螺纹连接在所述安装腔341上，且所述打捞头32的此端外部通过螺纹密封面与所述电路仓36密封连接。所述抗震连接插头4安装于所述电路仓36远离所述弹性锁爪31的一端；所述抗震连接插头4包括开设于所述电路仓36上的抗震插孔，在所述抗震插孔内可沿其延伸方向进行伸缩地嵌套有单芯弹性插针。
通过抗震连接插头4自身结构的弹性，可对由其连接形成的连接体提供较高的抗震性，从而对装置提供更好的保护。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节，其特征在于：包括用于密封连接至射孔枪上以串联至射孔工具串之中的上接头(1)，所述上接头(1)密封连接于承压外壳(2)的一端，所述承压外壳(2)的另一端设置有用于连接射孔工具串中除射孔枪外其它部件上的抗震连接插头(4)，所述承压外壳(2)与抗震连接插头(4)之间通过分离释放组件(3)实现两者从接触连接状态至分离状态的切换过程；
所述分离释放组件(3)包括连接于所述承压外壳(2)的弹性锁爪(31)，在所述弹性锁爪(31)上嵌套有打捞头(32)，在所述弹性锁爪(31)内部嵌套有用于向外侧挤压所述弹性锁爪(31)使所述弹性锁爪(31)锁紧于所述打捞头(32)内腔的锁爪安全销(33)，在所述打捞头(32)内腔中安装有用于对所述锁爪安全销(33)进行横向移动控制以切换所述弹性锁爪(31)锁紧和释放状态的控制部件；
所述控制部件包括固定安装在所述打捞头(32)内腔且用于抵触所述锁爪安全销(33)的一端使其另一端嵌套至所述弹性锁爪(31)内的物理隔离释放总成(34)，在所述锁爪安全销(33)和打捞头(32)内腔之间安装有用于在所述物理隔离释放总成(34)进行释放后所述锁爪安全销(33)失去抵触并使其退出所述弹性锁爪(31)的压缩弹簧(35)；
所述物理隔离释放总成(34)包括开设在所述打捞头(32)内的安装腔(341)，在所述安装腔(341)上安装有限位滑槽(342)，所述锁爪安全销(33)可滑动地嵌套所述限位滑槽(342)内；
在所述限位滑槽(342)内通过驱动电机(343)转动安装有伸缩挤压盘(344)，所述伸缩挤压盘(344)的边缘与所述锁爪安全销(33)挤压使得所述锁爪安全销(33)进行伸缩运动；
所述伸缩挤压盘(344)包括转动安装在所述安装腔(341)的转轴(3441)，在所述转轴(3441)上固定安装有第一花形板(3442)，在所述第一花形板(3442)的两侧均可转动地安装有第二花形板(3443)，所述第一花形板(3442)、第二花形板(3443)均由圆形板、以及交替在所述圆形板上开设的凸出弧部和凹陷弧部组成；
所述第二花形板(3443)的凸出弧部和凹陷弧部均通过独立控制部件与所述第一花形板(3442)上的凸出弧部和凹陷弧部相互错位以改变所述锁爪安全销(33)的完成一次伸缩的时间。
2.根据权利要求1所述的一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节，其特征在于：所述独立控制部件包括通过密封弹片(3444)可直线滑动地安装在所述转轴(3441)内的控制轴(3445)，在所述转轴(3441)对应每一个所述第二花形板(3443)处均开设有多个调节齿孔(3446)，在所述控制轴(3445)上安装有用于在所述控制轴(3445)直线滑动时嵌入至所述调节齿孔(3446)内的活动调齿(3447)；
在所述第二花形板(3443)上开设有用于嵌套所述活动调齿(3447)的卡槽(3448)。
3.根据权利要求2所述的一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节，其特征在于：所述第二花形板(3443)通过在其中心开孔以套设在所述转轴(3441)上，在所述第二花形板(3443)开孔处的边缘通过连接圆环(3449)可转动地安装在所述第一花形板(3442)上，所述第二花形板(3443)的一侧面贴合在所述第一花形板(3442)的一侧面，且在该两侧面上设置有相互进行咬合的定位齿槽(3440)。
4.根据权利要求1所述的一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节，其特征在于：在所述打捞头(32)内腔的远离所述弹性锁爪(31)的一端固定安装有用于向所述驱动电机(343)提供电能使所述物理隔离释放总成(34)进行释放的电池仓(36)。
5.根据权利要求4所述的一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节，其特征在于：所述打捞头(32)靠近所述弹性锁爪(31)的一端表面设有用于在所述打捞头(32)被释放后与外部打捞工具进行配合的打捞工具抓取结构；
所述打捞头(32)内腔上开设有用于配合所述弹性锁爪(31)进行锁紧的缩颈槽；
所述打捞头(32)远离所述弹性锁爪(31)的一端内部设有第四连接螺纹，所述第四连接螺纹连接在所述安装腔(341)上，且所述打捞头(32)的此端外部通过螺纹密封面与所述电池仓(36)密封连接。
6.根据权利要求4所述的一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节，其特征在于：所述上接头(1)的内表面设有内螺纹，所述上接头(1)的外表面设有外螺纹，所述内螺纹与射孔枪密封连接，所述外螺纹与承压外壳密封连接；
在所述上接头(1)的内部开设有台阶状空腔(5)，所述台阶状空腔(5)的一端通过第一连接螺纹与所述弹性锁爪(31)连接，所述台阶状空腔(5)的另一端通过第二连接螺纹与承压过线堵头连接；
且所述承压外壳(2)采用高强度合金制成。
7.根据权利要求6所述的一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节，其特征在于：所述抗震连接插头(4)安装于所述电池仓(36)远离所述弹性锁爪(31)的一端；
所述抗震连接插头(4)包括开设于所述电池仓(36)上的抗震插孔，在所述抗震插孔内可沿其延伸方向进行伸缩地嵌套有单芯弹性插针。
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| CN202011471690.0A CN112576202B (zh) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | 一种用于射孔工具串的物理隔离释放短节 |
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