CN113914800A - 一种油气井用电液坐封工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油气井用电液坐封工具，包括依次连接的泵站系统、换向阀和液压缸筒，所述液压缸筒内设有活塞杆，所述活塞杆的前端伸出所述液压缸筒，所述活塞杆将所述液压缸筒的内腔分为后端的第一油腔和前端的第二油腔，所述换向阀呈二位四通阀结构，当所述换向阀处于第一状态时，所述泵站系统泵送液压油进入所述第一油腔，以推动所述活塞杆向前伸出；当所述换向阀处于第二状态时，所述泵站系统泵送液压油进入所述第二油腔，以推动所述活塞杆向后缩回，相比于现有技术，本发明结构稳定可靠，坐封过程易于控制，可有效提高坐封成功率，降低施工难度，减小安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及油气井射孔技术领域，具体涉及一种油气井用电液坐封工具。
背景技术
桥塞是用于油气井中对不同油气井层位的封隔工具，便于对不同油气层进行分期开采，具有施工工序少、周期短、卡封位置准确的特点。桥塞坐封是指通过一定的工具，将桥塞输送至油气井的某个位置，并释放桥塞使其固定于油气井中。桥塞坐封工具是指将桥塞输送至井下要求的位置，并将桥塞释放，是桥塞的辅助推送坐封工具。
在油气井开采时需要使用桥塞坐封实现层间封隔，目前国内广泛使用的桥塞坐封工具是火药式电缆桥塞坐封工具，该坐封工具原理是利用火药燃烧时产生的高压气体为源动力推动桥塞实现坐封，这种坐封工具使用火药燃烧产生的助推力来坐封桥塞，使得施工难度大、成本高且维护复杂，并且，现场使用火药导致安全隐患高，难以控制导致坐封成功率不高，且还具有设备长度较长，无坐封状态反馈等缺点。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对目前的火药式电缆桥塞坐封工具利用火药燃烧时产生的高压气体为源动力推动桥塞实现坐封，导致坐封成功率不高、施工难度大且安全隐患较大的问题，提供一种油气井用电液坐封工具。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种油气井用电液坐封工具，包括依次连接的泵站系统、换向阀和液压缸筒，所述液压缸筒内设有活塞杆，所述活塞杆的前端伸出所述液压缸筒，所述活塞杆将所述液压缸筒的内腔分为后端的第一油腔和前端的第二油腔，所述换向阀呈二位四通阀结构，当所述换向阀处于第一状态时，所述泵站系统泵送液压油进入所述第一油腔，以推动所述活塞杆向前伸出；当所述换向阀处于第二状态时，所述泵站系统泵送液压油进入所述第二油腔，以推动所述活塞杆向后缩回。
采用前述技术方案的本发明，利用泵站系统提供的高压液压油为源动力，通过切换换向阀的状态改变液压油流向，实现活塞杆推出或缩回，从而带动桥塞实现坐封，相比于现有技术中火药式电缆桥塞坐封工具利用火药燃烧时产生的高压气体为源动力推动桥塞实现坐封，导致坐封成功率不高、施工难度大且安全隐患较大的问题，本发明结构稳定可靠，坐封过程易于控制，可有效提高坐封成功率，降低施工难度，减小安全隐患。
进一步的，所述泵站系统包括泵站缸筒，所述泵站缸筒内设有可滑动的无杆活塞和泵站系统；所述无杆活塞、泵站缸筒和换向阀形成封闭的第三油腔，所述泵站系统设于所述第三油腔内，所述第三油腔通过所述换向阀和所述第一油腔和第二油腔相连通，当泵站系统泵送第三油腔内的液压油进入第一油腔的同时，第二油腔内的液压油回流至第三油腔；当泵站系统泵送第三油腔内的液压油进入第二油腔的同时，第一油腔内的液压油回流至第三油腔，活塞用于在泵站缸筒内随第三油腔体积变化而滑动以平衡内外压强。
进一步的，所述换向阀内设有四条通道，当所述换向阀处于第一状态时，所述泵站系统的油嘴通过第一通道与所述第一油腔相连通，所述第二油腔通过第二通道与所述第三油腔连通；当所述换向阀处于第二状态时，所述泵站系统的油嘴通过第三通道与所述第二油腔相连通，所述第一油腔通过第四通道与所述第三油腔连通，将油腔之间的连接通道设置在换向阀内部，并根据换向阀所处的状态切换不同的连接通道，换向阀对通道形成防护，保证液压油输送顺畅。
进一步的，所述换向阀包括设有腔体的阀座和可在所述腔体内滑动的阀芯，所述阀芯上设有沿周向的沟槽，所述沟槽与所述腔体内壁形成型腔，所述阀座内设有若干条油道，当所述阀芯滑动至第一位置时，所述阀座中的油道与所述型腔连通形成所述第一通道和第二通道，此时所述换向阀处于第一状态；当所述阀芯滑动至第二位置时，所述阀座中的油道与所述型腔连通形成所述第三通道和第四通道，此时所述换向阀处于第二状态，通过阀芯在阀座内的滑动切换换向阀的第一状态和第二状态，结构简单，容易实现。
进一步的，所述阀芯上设有用于带动所述阀芯在所述腔体内滑动的螺母，可通过旋转螺母调节阀芯以切换工作状态，操作简便，容易实现。
进一步的，所述阀芯朝向外侧的端部设有防尘盖，防止井下杂质进入阀芯上端非密封空腔。
进一步的，所述液压缸筒上设有使得所述第二油腔与外部相连通的第七油道，所述第七油道向外开口处设有缸筒堵头；所述阀座上设有使得所述第三油腔与外部相连通的第八油道，所述第八油道向外开口处设有阀座堵头，第七油道用于液压油的注入或排气，不使用时用缸筒堵头堵住；第八油道用于液压油的注入或排气，不使用时用阀座堵头堵住。
进一步的，还包括内部设有沿轴向的油道的液管，所述液管一端固定在所述阀座上，另一端穿过所述活塞杆并延伸至所述第二油腔的前端，所述第二通道或第三通道均通过所述油道与所述第二油腔连通，液管用于连通前端的第二油腔与后端的第二通道或第三通道。
进一步的，还包括导向杆，所述导向杆一端固定在所述阀座上，另一端穿过所述活塞杆，所述导向杆与所述液管沿所述活塞杆的轴线对称布置，导向杆用于平衡液管的结构布置，保证活塞杆滑动时受到的液压油推力平衡，并对活塞杆的滑动起导向作用。
进一步的，所述活塞杆与所述液压缸筒、导向杆和液管的接触面上设有密封件，确保液压油密封在第一油腔和第二油腔内。
本发明的有益效果是：结构稳定可靠，坐封过程易于控制，可有效提高坐封成功率，降低施工难度，减小安全隐患。
附图说明：
图1为本发明的正视剖面图；
图2为本发明的左视剖面图；
图3为换向阀处于第一状态时的剖面图；
图4为换向阀处于第二状态时的剖面图。
图中标记：1-液压油缸，2-导向杆，3-活塞杆，4-液管，5-阀座，6-螺母，7-防尘盖，8-阀芯，9-油嘴，10-高压泵，11-电机，12-缸筒堵头，13-阀座堵头，14-无杆活塞，15-活动杆，16-顶座，17-插接件，18-泵站缸筒，19-第一油腔，20-第二油腔，21-第三油腔，22-第一油道，23-第二油道，24-第三油道，25-第四油道，26-第五油道，27-第六油道，28-第七油道，29-第八油道。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种油气井用电液坐封工具，如图1-2所示，包括液压油缸1、导向杆2、活塞杆3、液管4、换向阀、螺母6，防尘盖7，阀芯8，泵站系统，缸筒堵头12，阀座堵头13，无杆活塞14，活动杆15，顶座16，插接件17，泵站缸筒18，其中换向阀呈二位四通阀结构，包括阀座5和阀芯8，泵站系统包括油嘴9、高压泵10和电机11。
泵站系统、换向阀和液压缸筒1依次连接，液压缸筒1内设有可滑动的活塞杆3，活塞杆3的一端伸出液压缸筒1的前端，活塞杆3将液压缸筒1的内腔分为后端的第一油腔19和前端的第二油腔20，液管4和导向杆2设于液压缸筒1的内腔，液管4的内部设有沿轴向的油道，液管4一端固定在换向阀上，另一端穿过活塞杆3并延伸至第二油腔20的前端；导向杆2一端固定在换向阀上，另一端穿过活塞杆3，导向杆2与液管4沿活塞杆3的轴线对称布置。
换向阀后端连接有泵站缸筒18，泵站缸筒18内设有可滑动的无杆活塞14和泵站系统，无杆活塞14、泵站缸筒18和换向阀形成封闭的第三油腔21，泵站系统设于第三油腔21内；泵站缸筒18内还固定设有用于固定电机11的顶座16，活动杆15一端固定在无杆活塞14上，另一端插接在顶座16的孔内，并可沿轴向滑动，用于给无杆活塞14导向；接插件17安装在顶座16后端，用于电机11的导线由油腔到空气的转换。
阀座5上设有沿径向的腔体，阀芯8可在腔体内滑动，阀芯8上设有沿周向的沟槽，沟槽与腔体内壁形成型腔，阀座5以阀芯8为界，前端设有沿轴向的第一油道22和第二油道23，第一油道22的两端分别与第一油腔19和腔体相连通，第二油道23的两端分别与液管4中的油道和腔体相连通；阀座5后端设有沿轴向的第三油道24、第四油道25、第五油道26和第六油道27，第三油道24的两端分别与第三油腔21和腔体相连通，第四油道25的两端分别与油嘴9和腔体相连通，第五油道26的两端分别与第三油腔21和腔体相连通，第六油道27的两端分别与第三油腔21和腔体的底部相连通。
如图3所示，当阀芯8滑动至图示第一位置时，换向阀处于第一状态，第四油道25和第一油道22与型腔连通形成第一通道，第二油道23和第五油道26与型腔连通形成第二通道，泵站系统的油嘴9通过第一通道与第一油腔19相连通，第二油腔20通过第二通道与第三油腔21连通，此时，泵站系统带动第三油腔21中的液压油流入第一油腔19，第二油腔20中的液压油回油至第三油腔21，以推动活塞杆3向前伸出。
如图4所示，当阀芯8滑动至图示第二位置时，换向阀处于第二状态，第四油道25和第二油道23与型腔连通形成第三通道，第一油道22和第三油道24与型腔连通形成第四通道，泵站系统的出油口通过第三通道与第二油腔20相连通，第一油腔19通过第四通道与第三油腔21连通，此时，泵站系统带动第三油腔21中的液压油流入第二油腔20，第一油腔19中的液压油回油至第三油腔21，以推动活塞杆3向后缩回。
阀芯8上设有用于带动阀芯8在所述腔体内滑动的螺母6；阀芯8朝向外侧的端部设有防尘盖7。
液压缸筒1上设有使得第二油腔20与外部相连通的第七油道28，第七油道28向外开口处设有缸筒堵头12；阀座5上设有使得第三油腔21与外部相连通的第八油道29，第八油道29向外开口处设有阀座堵头13。
活塞杆3与液压缸筒1、导向杆2和液管4的接触面上设有密封件。
在使用时，首先操作人员在井外旋转螺母6调整阀芯8位置使换向阀处于第一状态，在阀芯8上盖上防尘盖7，再将该坐封工具置入井中指定位置，由泵站系统提供的高压液压油为源动力推动活塞杆3向前伸出，进而推动桥塞实现坐封；在完成坐封后，该坐封工具被提至井外，操作人员卸下防尘盖7，旋转螺母6调整阀芯8位置使换向阀处于第二状态，泵站系统提供的高压液压油为源动力推动活塞杆3向后缩回，以便下次坐封作业。
采用前述技术方案的本发明，利用泵站系统提供的高压液压油为源动力，通过切换换向阀的状态改变液压油流向，实现活塞杆推出或缩回，从而带动桥塞实现坐封，相比于现有技术中火药式电缆桥塞坐封工具利用火药燃烧时产生的高压气体为源动力推动桥塞实现坐封，导致坐封成功率不高、施工难度大且安全隐患较大的问题，本发明结构稳定可靠，坐封过程易于控制，可有效提高坐封成功率，降低施工难度，减小安全隐患。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种油气井用电液坐封工具，其特征在于：包括依次连接的泵站系统、换向阀和液压缸筒(1)，所述液压缸筒(1)内设有活塞杆(3)，所述活塞杆(3)的前端伸出所述液压缸筒(1)，所述活塞杆(3)将所述液压缸筒(1)的内腔分为后端的第一油腔(19)和前端的第二油腔(20)，所述换向阀呈二位四通阀结构，当所述换向阀处于第一状态时，所述泵站系统泵送液压油进入所述第一油腔(19)，以推动所述活塞杆(3)向前伸出；当所述换向阀处于第二状态时，所述泵站系统泵送液压油进入所述第二油腔(20)，以推动所述活塞杆(3)向后缩回。
2.根据权利要求1所述的油气井用电液坐封工具，其特征在于：所述泵站系统包括泵站缸筒(18)，所述泵站缸筒(18)内设有可滑动的无杆活塞(14)和泵站系统；所述无杆活塞(14)、泵站缸筒(18)和换向阀形成封闭的第三油腔(21)，所述泵站系统设于所述第三油腔(21)内，所述第三油腔(21)通过所述换向阀和所述第一油腔(19)和第二油腔(20)相连通。
3.根据权利要求2所述的油气井用电液坐封工具，其特征在于：所述换向阀内设有四条通道，当所述换向阀处于第一状态时，所述泵站系统的油嘴(9)通过第一通道与所述第一油腔(19)相连通，所述第二油腔(20)通过第二通道与所述第三油腔(21)连通；当所述换向阀处于第二状态时，所述泵站系统的油嘴(9)通过第三通道与所述第二油腔(20)相连通，所述第一油腔(19)通过第四通道与所述第三油腔(21)连通。
4.根据权利要求3所述的油气井用电液坐封工具，其特征在于：所述换向阀包括设有腔体的阀座(5)和可在所述腔体内滑动的阀芯(8)，所述阀芯(8)上设有沿周向的沟槽，所述沟槽与所述腔体内壁形成型腔，所述阀座(5)内设有若干条油道，当所述阀芯(8)滑动至第一位置时，所述阀座(5)中的油道与所述型腔连通形成所述第一通道和第二通道，此时所述换向阀处于第一状态；当所述阀芯(8)滑动至第二位置时，所述阀座(5)中的油道与所述型腔连通形成所述第三通道和第四通道，此时所述换向阀处于第二状态。
5.根据权利要求4所述的油气井用电液坐封工具，其特征在于：所述阀芯(8)上设有用于带动所述阀芯(8)在所述腔体内滑动的螺母(6)。
6.根据权利要求5所述的油气井用电液坐封工具，其特征在于：所述阀芯(8)朝向外侧的端部设有防尘盖(7)。
7.根据权利要求2所述的油气井用电液坐封工具，其特征在于：所述液压缸筒(1)上设有使得所述第二油腔(20)与外部相连通的第七油道(28)，所述第七油道(28)向外开口处设有缸筒堵头(12)；所述阀座(5)上设有使得所述第三油腔(21)与外部相连通的第八油道(29)，所述第八油道(29)向外开口处设有阀座堵头(13)。
8.根据权利要求4所述的油气井用电液坐封工具，其特征在于：还包括内部设有沿轴向的油道的液管(4)，所述液管(4)一端固定在所述阀座(5)上，另一端穿过所述活塞杆(3)并延伸至所述第二油腔(20)的前端，所述第二通道或第三通道均通过所述油道与所述第二油腔(20)连通。
9.根据权利要求8所述的油气井用电液坐封工具，其特征在于：还包括导向杆(2)，所述导向杆(2)一端固定在所述阀座(5)上，另一端穿过所述活塞杆(3)，所述导向杆(2)与所述液管(4)沿所述活塞杆(3)的轴线对称布置。
10.根据权利要求9所述的油气井用电液坐封工具，其特征在于：所述活塞杆(3)与所述液压缸筒(1)、导向杆(2)和液管(4)的接触面上设有密封件。
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