CN116696329B - 一种水平井定向验证装置及验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水平井定向技术领域，具体涉及一种水平井定向验证装置及验证方法，包括上接头、喷砂射孔管柱、压力释放管、反洗管和下接头，压力释放管的内部设有验证管，验证管的一端设有密封部，另一端设有偏心轴，反洗管的内部设有偏心筒，偏心筒上设有偏心孔，偏心孔内设有中心轴杆，通过对上接头进行液压，使液压通过密封部带动验证管后移，通过验证管带动偏心轴后移，使偏心轴从偏心孔进入偏心筒中，由于偏心轴进入偏心筒与未进入偏心筒的液压不同，以此判断偏心筒是否为垂直状态，从而确认井内实际定位方向与预制定位方向是否一致，解决了水平井定向射孔工艺中定向装置受井下环境因素影响，导致实际定位方向与预设定位方向存在偏差的问题。

Description

一种水平井定向验证装置及验证方法

技术领域

本发明涉及水平井定向技术领域，尤其涉及一种水平井定向验证装置及验证方法。

背景技术

定向射孔是一项较为成熟的技术，主要应用于沿最大水平主应力直井定向射孔和水平井射孔。在直井采用主动定向，如电缆配旋转短节；在水平井则采用被动定向，如射孔器材偏心设计或配重设计，如公开号为CN201031674Y，提出了一件实用新型专利为一种水平井外定向射孔枪定向接头，通过运用3个以上钢球定向和偏重原理，实现定向的准确性。

但是靠重力偏心原理进行水平井定向，在复杂的井下环境中，多种因素会导致实际定位方向与预设定位方向有所偏差，不同影响因素导致偏差大小不一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种水平井定向验证装置及验证方法，以解决水平井定向射孔工艺中定向装置受井下环境因素影响，导致实际定位方向与预设定位方向存在偏差的问题。

基于上述目的，本发明提供了一种水平井定向验证装置，包括上接头、喷砂射孔管柱、压力释放管、反洗管和下接头，所述上接头与所述喷砂射孔管柱的一端可拆卸连接，所述压力释放管设置在所述喷砂射孔管柱的内部，所述压力释放管与所述喷砂射孔管柱固定连接，所述反洗管的一端套设在所述喷砂射孔管柱远离所述上接头的一端，所述反洗管与所述喷砂射孔管柱固定连接，所述压力释放管的内部设有验证管，所述验证管的一端设有密封部，另一端向所述反洗管的内部延伸设有偏心轴，所述反洗管的内部设有偏心筒，所述偏心筒上设有与所述偏心轴适配的偏心孔，所述偏心孔内设有中心轴杆，所述中心轴杆的一端与所述下接头固定连接，另一端穿过所述偏心轴设置在所述验证管内，所述偏心筒外壁上的一处与所述反洗管远离所述喷砂射孔管柱的一端固定连接，所述偏心筒远离所述偏心轴的一端套设在所述下接头上，且所述偏心筒与所述下接头固定连接。

优选的，所述喷砂射孔管柱与所述压力释放管之间设有第一腔室，所述压力释放管上设有至少一个与第一腔室连通的第一孔眼，且所述第一孔眼位于所述压力释放管与所述验证管贴合的一处。

优选的，所述验证管包括：

滑动球座，设置在所述压力释放管的内部，所述滑动球座通过剪钉与所述压力释放管固定连接，且所述密封部设置在所述滑动球座的内部；

推力管，设置在所述反洗管的内部，所述推力管的一端设置在所述压力释放管与所述滑动球座之间，所述推力管与所述滑动球座固定连接，所述推力管与所述压力释放管贴合设置，所述推力管套设在所述偏心轴上，且所述推力管与所述偏心轴固定连接。

优选的，所述推力管与所述压力释放管之间设有卡环，所述推力管上具有卡槽，所述卡环套设在所述卡槽中。

优选的，所述密封部包括：

压紧环，设置在所述滑动球座的内部，且所述压紧环与所述滑动球座固定连接；

阀球，卡设在所述滑动球座的内部；

第一弹簧，设置在所述压紧环与所述阀球之间，且所述第一弹簧的两端分别抵顶于所述阀球和所述压紧环远离所述上接头的一端。

优选的，所述推力管与所述反洗管之间设有第二腔室，所述第二腔室的内部设有至少一个弹簧座，所述弹簧座固设在所述推力管的中部，所述推力管上套设有第二弹簧，且所述第二弹簧的两端分别抵顶于所述弹簧座和所述偏心筒。

优选的，所述推力管上设有至少一个与所述第二腔室连通的第二孔眼，所述第二孔眼位于所述滑动球座与所述弹簧座之间的一处，所述反洗管上设有至少一个与所述第二腔室连通的第三孔眼，且所述第三孔眼位于所述弹簧座与所述偏心筒之间的一处。

优选的，所述偏心筒内设有第三弹簧，所述第三弹簧的两端分别抵顶于所述偏心轴和所述下接头。

优选的，所述上接头与所述喷砂射孔管柱之间设有活节，所述活节的两端分别与所述上接头与所述喷砂射孔管柱固定连接。

一种水平井定向验证装置的验证方法，包括如下步骤：

S1：对上接头进行液压，由于第二弹簧抵触阀球，使滑动球座形成密封，液压会对滑动球座施加推力；

S2：当偏心筒为垂直状态时，滑动球座会剪断剪钉带动推力管后移，通过推力管带动偏心轴后移从偏心孔进入偏心筒中，同时，滑动球座向下移动，使第一孔眼打开，液压从第一孔眼进入第一腔室，释放压力，以确认井内实际定位方向与预制定位方向一致；

S3：当偏心筒为非垂直状态时，偏心轴无法从偏心孔进入偏心筒中，则第一孔眼无法打开，使压力无法释放，由此确认井内实际定位方向与预制定位方向不一致；

S4：当井内实际定位方向与预制定位方向不一致时，通过转动上接头，使上接头带动活节、喷砂射孔管柱、压力释放管、反洗管和偏心筒转动，使偏心筒调节为垂直状态，再次打压验证。

本发明的有益效果：通过从上接头内进行液压，使液压作用在密封部上，通过密封部带动验证管后移，通过验证管带动偏心轴后移，使偏心轴从偏心孔进入偏心筒中，由于偏心轴进入偏心筒与未进入偏心筒的液压不同，以此判断偏心筒是否为垂直状态，当偏心筒为非垂直状态时，由于中心轴杆的作用，使偏心轴处于标准垂直状态，通过转动上接头，使上接头带动活节、喷砂射孔管柱、压力释放管、反洗管和偏心筒转动，使偏心筒调节为垂直状态，再次打压验证，从而确认井内实际定位方向与预制定位方向是否一致，解决了水平井定向射孔工艺中定向装置受井下环境因素影响，导致实际定位方向与预设定位方向存在偏差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例整体的结构示意图；

图2为本发明实施例偏心轴的俯视平面结构示意图；

图3为本发明实施例偏心筒的俯视平面结构示意图；

图4为本发明实施例总装工具的结构示意图。

图中标记为：

1、上接头；2、喷砂射孔管柱；3、压力释放管；4、反洗管；5、下接头；6、偏心轴；7、偏心筒；8、偏心孔；9、中心轴杆；10、第一腔室；11、第一孔眼；12、滑动球座；13、剪钉；14、推力管；15、卡环；16、压紧环；17、阀球；18、第一弹簧；19、第二腔室；20、弹簧座；21、第二弹簧；22、第二孔眼；23、第三孔眼；24、第三弹簧；25、活节；26、定向装置。

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明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1至图4所示，一种水平井定向验证装置，包括上接头1、喷砂射孔管柱2、压力释放管3、反洗管4和下接头5，所述上接头1与所述喷砂射孔管柱2的一端可拆卸连接，所述压力释放管3设置在所述喷砂射孔管柱2的内部，所述压力释放管3与所述喷砂射孔管柱2固定连接，所述反洗管4的一端套设在所述喷砂射孔管柱2远离所述上接头1的一端，所述反洗管4与所述喷砂射孔管柱2固定连接，所述压力释放管3的内部设有验证管，所述验证管的一端设有密封部，另一端向所述反洗管4的内部延伸设有偏心轴6，所述反洗管4的内部设有偏心筒7，所述偏心筒7上设有与所述偏心轴6适配的偏心孔8，所述偏心孔8内设有中心轴杆9，所述中心轴杆9的一端与所述下接头5固定连接，另一端穿过所述偏心轴6设置在所述验证管内，所述偏心筒7外壁上的一处与所述反洗管4远离所述喷砂射孔管柱2的一端固定连接，所述偏心筒7远离所述偏心轴6的一端套设在所述下接头5上，且所述偏心筒7与所述下接头5固定连接。

举例说明，通过从上接头1内进行液压，使液压作用在密封部上，通过密封部带动验证管后移，通过验证管带动偏心轴6后移，使偏心轴6从偏心孔8进入偏心筒7中，由于偏心轴6进入偏心筒7与未进入偏心筒7的液压不同，以此判断偏心筒7是否为垂直状态，当偏心筒7为非垂直状态时，由于中心轴杆9的作用，使偏心轴6处于标准垂直状态，通过转动上接头1，使上接头1带动活节25、喷砂射孔管柱2、压力释放管3、反洗管4和偏心筒7转动，使偏心筒7调节为垂直状态，再次打压验证，从而确认井内实际定位方向与预制定位方向是否一致，解决了水平井定向射孔工艺中定向装置26受井下环境因素影响，导致实际定位方向与预设定位方向存在偏差的问题。

作为一个可选实施例，所述喷砂射孔管柱2与所述压力释放管3之间设有第一腔室10，所述压力释放管3上设有至少一个与第一腔室10连通的第一孔眼11，且所述第一孔眼11位于所述压力释放管3与所述验证管贴合的一处。

举例说明，通过设置第一腔室10和第一孔眼11，当偏心轴6从偏心孔8进入偏心筒7中时，验证管会使第一孔眼11漏出，从而让液压从第一孔眼11进入第一腔室10内，释放压力，此时压力表上的指针变化明显，从而确认井内实际定位方向与预制定位方向一致。

作为一个可选实施例，所述验证管包括：

滑动球座12，设置在所述压力释放管3的内部，所述滑动球座12通过剪钉13与所述压力释放管3固定连接，且所述密封部设置在所述滑动球座12的内部；

推力管14，设置在所述反洗管4的内部，所述推力管14的一端设置在所述压力释放管3与所述滑动球座12之间，所述推力管14套设在所述滑动球座12上，所述推力管14与所述压力释放管3贴合设置，所述推力管14套设在所述偏心轴6上，且所述推力管14与所述偏心轴6固定连接。

举例说明，液压经过滑动球座12时，由于密封部阻挡，使液压只能带动滑动球座12后移，通过滑动球座12带动推力管14后移，通过推力管14带动偏心轴6后移，通过验证偏心轴6是否进入偏心筒7中，从而确认井内实际定位方向与预制定位方向是否一致，通过用剪钉13连接滑动球座12和压力释放管3，用于防止滑动球座12在压力释放管3内上下滑动，影响密封性。

作为一个可选实施例，所述推力管14与所述压力释放管3之间设有卡环15，所述推力管14上具有卡槽，所述卡环15套设在所述卡槽中。

举例说明，通过在推力管14与压力释放管3之间设置卡环15，用于提高推力管14与压力释放管3之间的密封性。

作为一个可选实施例，所述密封部包括：

压紧环16，设置在所述滑动球座12的内部，且所述压紧环16与所述滑动球座12固定连接；

阀球17，卡设在所述滑动球座12的内部；

第一弹簧18，设置在所述压紧环16与所述阀球17之间，且所述第一弹簧18的两端分别抵顶于所述阀球17和所述压紧环16远离所述上接头1的一端。

举例说明，通过在滑动球座12内设置阀球17，在滑动球座12的一端上设置压紧环16，通过用第一弹簧18使阀球17压紧在滑动球座12中，从而使滑动球座12处于密封状态。

作为一个可选实施例，所述推力管14与所述反洗管4之间设有第二腔室19，所述第二腔室19的内部设有至少一个弹簧座20，所述弹簧座20固设在所述推力管14的中部，所述推力管14上套设有第二弹簧21，且所述第二弹簧21的两端分别抵顶于所述弹簧座20和所述偏心筒7。

举例说明，当射孔定向完成后，停止对上接头1内进行液压，此时，第二弹簧21带动弹簧座20复位，通过弹簧座20带动推力管14复位，通过推力管14带动偏心轴6复位脱离偏心筒7，从而使整个装置可重复使用。

作为一个可选实施例，所述推力管14上设有至少一个与所述第二腔室19连通的第二孔眼22，所述第二孔眼22位于所述滑动球座12与所述弹簧座20之间的一处，所述反洗管4上设有至少一个与所述第二腔室19连通的第三孔眼23，且所述第三孔眼23位于所述弹簧座20与所述偏心筒7之间的一处。

举例说明，当射孔定向完成后，由于滑动球座12和压力释放管3之间的剪钉13断开，此时，滑动球座12可从压力释放管3中取出，从而不影响喷砂射孔工作，使砂石从第二孔眼22作用在第二腔室19内，经过第二腔室19从第三孔眼23排出作用在井内。

作为一个可选实施例，所述偏心筒7内设有第三弹簧24，所述第三弹簧24的两端分别抵顶于所述偏心轴6和所述下接头5。

举例说明，当射孔定向完成后，停止对上接头1内进行液压，通过第三弹簧24推动偏心轴6从偏心筒7中移出，从而进一步提高偏心轴6的复位力度。

作为一个可选实施例，所述上接头1与所述喷砂射孔管柱2之间设有活节25，所述活节25的两端分别与所述上接头1与所述喷砂射孔管柱2固定连接。

举例说明，该定向验证装置不能单独使用，需与活节25、喷砂射孔管柱2、反洗管4和定向装置26配套使用，活节25安装在上接头1与喷砂射孔管柱2之间，定向装置26与偏心筒7和下接头5连接，在总装工具时，定向装置26、喷砂射孔管柱2、反洗管4及定向验证装置中的偏心筒7通过螺纹调节使其方向一致，入井后工具进入水平段后，由于定向装置26中的偏心结构及扶正结构使喷砂射孔管柱2、反洗管4、定向装置26和定向验证装置中的偏心筒7逐步处于垂直状态。 而偏心轴6在工具进入水平段后在偏心重力作用下始终处于标准垂直状态。

一种水平井定向验证装置的验证方法，包括如下步骤：

S1：对上接头1进行液压，由于第二弹簧21抵触阀球17，使滑动球座12形成密封，液压会对滑动球座12施加推力；

S2：当偏心筒7为垂直状态时，滑动球座12会剪断剪钉13带动推力管14后移，通过推力管14带动偏心轴6后移从偏心孔8进入偏心筒7中，同时，滑动球座12向下移动，使第一孔眼11打开，液压从第一孔眼11进入第一腔室10，释放压力，以确认井内实际定位方向与预制定位方向一致；

S3：当偏心筒7为非垂直状态时，偏心轴6无法从偏心孔8进入偏心筒7中，则第一孔眼11无法打开，使压力无法释放，由此确认井内实际定位方向与预制定位方向不一致；

S4：当井内实际定位方向与预制定位方向不一致时，通过转动上接头1，使上接头1带动活节25、喷砂射孔管柱2、压力释放管3、反洗管4和偏心筒7转动，使偏心筒7调节为垂直状态，再次打压验证。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、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 (8)

1.一种水平井定向验证装置，包括上接头（1）、喷砂射孔管柱（2）、压力释放管（3）、反洗管（4）和下接头（5），所述上接头（1）与所述喷砂射孔管柱（2）的一端可拆卸连接，所述压力释放管（3）设置在所述喷砂射孔管柱（2）的内部，所述压力释放管（3）与所述喷砂射孔管柱（2）固定连接，所述反洗管（4）的一端套设在所述喷砂射孔管柱（2）远离所述上接头（1）的一端，所述反洗管（4）与所述喷砂射孔管柱（2）固定连接，其特征在于，所述压力释放管（3）的内部设有验证管，所述验证管的一端设有密封部，另一端向所述反洗管（4）的内部延伸设有偏心轴（6），所述反洗管（4）的内部设有偏心管（7），所述偏心管（7）上设有与所述偏心轴（6）适配的偏心孔（8），所述偏心孔（8）内设有中心轴杆（9），所述中心轴杆（9）的一端与所述下接头（5）固定连接，另一端穿过所述偏心轴（6）设置在所述验证管内，所述偏心管（7）外壁上的一处与所述反洗管（4）远离所述喷砂射孔管柱（2）的一端固定连接，所述偏心管（7）远离所述偏心轴（6）的一端套设在所述下接头（5）上，且所述偏心管（7）与所述下接头（5）固定连接；

所述验证管包括：

滑动球座（12），设置在所述压力释放管（3）的内部，所述滑动球座（12）通过剪钉（13）与所述压力释放管（3）固定连接，且所述密封部设置在所述滑动球座（12）的内部；

推力管（14），设置在所述反洗管（4）的内部，所述推力管（14）的一端设置在所述压力释放管（3）与所述滑动球座（12）之间，所述推力管（14）与所述滑动球座（12）固定连接，所述推力管（14）与所述压力释放管（3）贴合设置，所述推力管（14）套设在所述偏心轴（6）上，且所述推力管（14）与所述偏心轴（6）固定连接；

所述密封部包括：

压紧环（16），设置在所述滑动球座（12）的内部，且所述压紧环（16）与所述滑动球座（12）固定连接；

阀球（17），卡设在所述滑动球座（12）的内部；

第一弹簧（18），设置在所述压紧环（16）与所述阀球（17）之间，且所述第一弹簧（18）的两端分别抵顶于所述阀球（17）和所述压紧环（16）远离所述上接头（1）的一端。

2.根据权利要求1所述的一种水平井定向验证装置，其特征在于，所述喷砂射孔管柱（2）与所述压力释放管（3）之间设有第一腔室（10），所述压力释放管（3）上设有至少一个与第一腔室（10）连通的第一孔眼（11），且所述第一孔眼（11）位于所述压力释放管（3）与所述验证管贴合的一处。

3.根据权利要求1所述的一种水平井定向验证装置，其特征在于，所述推力管（14）与所述压力释放管（3）之间设有卡环（15），所述推力管（14）上具有卡槽，所述卡环（15）套设在所述卡槽中。

4.根据权利要求2所述的一种水平井定向验证装置，其特征在于，所述推力管（14）与所述反洗管（4）之间设有第二腔室（19），所述第二腔室（19）的内部设有至少一个弹簧座（20），所述弹簧座（20）固设在所述推力管（14）的中部，所述推力管（14）上套设有第二弹簧（21），且所述第二弹簧（21）的两端分别抵顶于所述弹簧座（20）和所述偏心管（7）。

5.根据权利要求4所述的一种水平井定向验证装置，其特征在于，所述推力管（14）上设有至少一个与所述第二腔室（19）连通的第二孔眼（22），所述第二孔眼（22）位于所述滑动球座（12）与所述弹簧座（20）之间的一处，所述反洗管（4）上设有至少一个与所述第二腔室（19）连通的第三孔眼（23），且所述第三孔眼（23）位于所述弹簧座（20）与所述偏心筒之间的一处。

6.根据权利要求1所述的一种水平井定向验证装置，其特征在于，所述偏心筒内设有第三弹簧（24），所述第三弹簧（24）的两端分别抵顶于所述偏心轴（6）和所述下接头（5）。

7.根据权利要求5所述的一种水平井定向验证装置，其特征在于，所述上接头（1）与所述喷砂射孔管柱（2）之间设有活节（25），所述活节（25）的两端分别与所述上接头（1）与所述喷砂射孔管柱（2）固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种水平井定向验证装置的验证方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对上接头（1）进行液压，由于第二弹簧（21）抵触阀球（17），使滑动球座（12）形成密封，液压会对滑动球座（12）施加推力；

S2：当偏心筒为垂直状态时，滑动球座（12）会剪断剪钉（13）带动推力管（14）后移，通过推力管（14）带动偏心轴（6）后移从偏心孔（8）进入偏心筒中，同时，滑动球座（12）向下移动，使第一孔眼（11）打开，液压从第一孔眼（11）进入第一腔室（10），释放压力，以确认井内实际定位方向与预制定位方向一致；

S3：当偏心筒为非垂直状态时，偏心轴（6）无法从偏心孔（8）进入偏心筒中，则第一孔眼（11）无法打开，使压力无法释放，由此确认井内实际定位方向与预制定位方向不一致；

S4：当井内实际定位方向与预制定位方向不一致时，通过转动上接头（1），使上接头（1）带动活节（25）、喷砂射孔管柱（2）、压力释放管（3）、反洗管（4）和偏心筒转动，使偏心筒调节为垂直状态，再次打压验证。