CN117211715A - 一种用于水平井的泵送工具 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用于水平井的泵送工具涉及一种石油水平井下压裂的输送工具，具体涉及一种用于水平井的泵送工具，包括依次相连的电缆、扶正器、磁定位器、柔性连接接头、泄压阀、动力装置及坐封球；所述动力装置包括推力筒，所述推力筒的一端中心处设置有容置凹槽，所述匹配设置在容置凹槽内，推力筒的另一端的中心处设置有阶梯状空腔；本发明的扶正器结构是为了保持仪器居中，方便磁定位组件的工作情况。磁定位组件是为了提供仪器在井底的位置信息而设定，基本原理是根据缝隙流动行成压差提供动力。动力装置的主体部分是采用可溶橡胶与可溶金属组合构成。可溶金属的尺寸比可溶橡胶尺寸稍小，方便在不规则凸起情况下仪器顺利通过井筒。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油水平井下压裂的输送工具，具体涉及一种用于水平井的泵送工具。
背景技术
随着近些年来非常规页岩油气藏中的典型井眼是通过在预定的真实垂直深度钻出长水平段，然后再该横向上将套管固井并连接回地面设施而行程的。在该井的完井阶段，建立与储层的连通性，特别是通过射孔操作，然后通过从地面泵送流体或者流体/支撑剂混合物以对井进行水力压裂并增加储层接触面积来进行增产并创建通道以促进碳氢化合物流入井筒。而在水力压裂时，使用的桥塞投球坐封在水平井中受重力原因，并不能够达到安全稳定的坐封效果。
在井筒射孔后压裂过程中，现在多采用机械封隔技术。首先把封隔器下到设计位置，从油管内加一定压力坐封环空压裂封隔器，从油套环空完成压裂施工，解封时从油管加压至一定压力剪断解封销钉，同时打开洗井通道，洗井正常后起出压裂管柱，重复作业过程，实现分射分压。现场试验结果表明，环空封隔器分段压裂技术已成功地应用于浅层油藏，相对成熟，在深井应用中还需改进与完善。双封隔器单卡分段压裂技术容易砂卡封隔器，造成井下事故。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种结构简单，能够确保坐封的安全可靠性，避免二次打捞等复杂操作的一种用于水平井的泵送工具。
本发明一种用于水平井的泵送工具，包括依次相连的电缆、扶正器、磁定位器、柔性连接接头、泄压阀、动力装置及坐封球；
所述动力装置包括推力筒，所述推力筒的一端中心处设置有容置凹槽，所述匹配设置在容置凹槽内，推力筒的另一端的中心处设置有阶梯状空腔，所述容置凹槽和空腔的中心轴线与推力筒的中心轴线位于同一直线上，所述容置凹槽和空腔通过连接通道相连通；
所述空腔内活动连接有一中心轴，所述中心轴的一端从空腔远离容置凹槽的一端伸出后穿过尾座后与所述坐封球螺纹连接，所述推力筒远离容置凹槽的一端伸入尾座内，并与尾座螺纹相连；
所述中心轴的周面上设置有限位凹槽，尾座上设置有限位卡合装置，当坐封球推动中心轴朝向容置凹槽移动，限位凹槽与限位卡合装置相对应时，限位卡合装置伸入限位凹槽内；
还包括动力装置，所述动力装置一端套接在推力筒的周面上，动力装置的另一端套接在尾座上，动力装置的一端与螺纹套接在推力筒上的锁紧螺母相抵，另一端与设置在尾座上的脱落开关相抵，所述脱落开关伸入尾座与中心轴匹配相连，当中心轴朝向推力筒上设置容置凹槽的一端移动，脱落开关回缩至尾座内，释放动力装置。
优选地，动力装置包括套接在推力筒上的前端盖和套接在尾座上的后端盖，所述前端盖和后端盖之间的推力筒和尾座上套接有多个橡胶套圈，相邻橡胶套圈之间设置有套接在推力筒或尾座上的环状隔板。
优选地，在动力装置的轴截面上，橡胶套圈的端部为梯形，隔板的端部为与橡胶套圈匹配的倒梯形。
优选地，限位卡合装置包括止回销，所述尾座上设置有朝向中心轴设置的止回通孔，所述止回销活动杆设置在止回通孔内，且一端与中心轴相抵，另一端通过止回弹簧连接有螺堵，所述螺堵与止回通孔螺纹相连；
所述止回通孔的中心轴线、限位凹槽的中心轴线及中心轴的中心轴线位于同一平面内；
所述止回销长度大于限位凹槽深度。
优选地，限位凹槽关于中心轴成中心对称设置两个，所述止回通孔也设置为两个，两个止回通孔也关于中心轴成中心对称设置。
或者优选地，脱落开关包括设置在尾座上的开关槽，所述开关槽内活动设置有开关块，所述开关块上设置有开关限位凸起，所述开关槽上固定盖合有扣板，所述扣板上设置有用于开关限位凸起伸出的开关通孔，所述开关块通过驱动开关限位凸起伸出开关通孔或缩回开关通孔的驱动结构与中心轴相连；
所述前端盖和后端盖位于锁紧螺母和开关限位凸起之间的区域；当开关限位凸起从开关通孔伸出，开关限位凸起与后端盖远离前端盖的一端相抵。
优选地，驱动结构包括设置在中心轴上锥台，所述开关块为与中心轴上锥台匹配的楔形块，所述楔形块与扣板之间通过推靠弹簧相连，当坐封球推动中心轴朝向容置凹槽移动，推靠弹簧推动开关块朝向中心轴中心移动，开关限位凸起回缩至开关通孔内，当中心轴朝向坐封球一侧移动，中心轴上的锥台推动开关块朝向远离中心轴的方向移动，开关限位凸起伸出开关通孔。
优选地，脱落开关设置为两个，两个脱落开关关于中心轴呈中心对称设置。
优选地，中心轴上还设置有一环台，所述环台位于空腔内，且环台的远离容置凹槽的一面与尾座连接推力筒的一端相抵，环台与空腔底部通过套接在中心轴上的缓冲弹簧相连。
本发明的扶正器结构是为了保持仪器居中，方便磁定位组件的工作情况。磁定位组件是为了提供仪器在井底的位置信息而设定。柔性结构可让仪器在井下遇阻后释放扭矩。动力装置为仪器提供下井过程中的动力，基本原理是根据缝隙流动行成压差提供动力。动力装置的主体部分是采用可溶橡胶与可溶金属组合构成。可溶金属的尺寸比可溶橡胶尺寸稍小，方便在不规则凸起情况下仪器顺利通过井筒。
本发明坐封球是安装在工具前端的，可以一直处于居中状态，以确保坐封的安全可靠性，待坐封压裂后动力结构因压裂砂阻碍无法整体取出时，动力结构可以整体脱落，且动力结构采用可溶材料，例如为铝镁合金，避免二次打捞等复杂操作。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为动力装置结构示意图。
图3为坐封后动力装置结构示意图。
附图说明：1-电缆，2-扶正器，3-磁定位器，4-柔性连接接头，5-泄压阀，6-动力装置，7-推力筒，8-锁紧螺母，9-前端盖，10-橡胶套圈，11-隔板，12-缓冲弹簧，13-中心轴，14-开关块，15-推靠弹簧，16-扣板，17-螺堵，18-止回弹簧，19-止回销，20-尾座，21-坐封球。
具体实施方式
本发明一种用于水平井的泵送工具，包括依次相连的电缆1、扶正器2、磁定位器3、柔性连接接头4、泄压阀5、动力装置6及坐封球216；
所述动力装置6包括推力筒7，所述推力筒7的一端中心处设置有容置凹槽，所述匹配设置在容置凹槽内，推力筒7的另一端的中心处设置有阶梯状空腔，所述容置凹槽和空腔的中心轴13线与推力筒7的中心轴13线位于同一直线上，所述容置凹槽和空腔通过连接通道相连通；
所述空腔内活动连接有一中心轴13，所述中心轴13的一端从空腔远离容置凹槽的一端伸出后穿过尾座20后与所述坐封球21螺纹连接，所述推力筒7远离容置凹槽的一端伸入尾座20内，并与尾座20螺纹相连；
所述中心轴13的周面上设置有限位凹槽，尾座20上设置有限位卡合装置，当坐封球21推动中心轴13朝向容置凹槽移动，限位凹槽与限位卡合装置相对应时，限位卡合装置伸入限位凹槽内；
还包括动力装置6，所述动力装置6一端套接在推力筒7的周面上，动力装置6的另一端套接在尾座20上，动力装置6的一端与螺纹套接在推力筒7上的锁紧螺母8相抵，另一端与设置在尾座20上的脱落开关相抵，所述脱落开关伸入尾座20与中心轴13匹配相连，当中心轴13朝向推力筒7上设置容置凹槽的一端移动，脱落开关回缩至尾座20内，释放动力装置6。
动力装置6包括套接在推力筒7上的前端盖9和套接在尾座20上的后端盖，所述前端盖9和后端盖之间的推力筒7和尾座20上套接有多个橡胶套圈10，相邻橡胶套圈10之间设置有套接在推力筒7或尾座20上的环状隔板11。
在动力装置6的轴截面上，橡胶套圈10的端部为梯形，隔板11的端部为与橡胶套圈10匹配的倒梯形。
限位卡合装置包括止回销19，所述尾座20上设置有朝向中心轴13设置的止回通孔，所述止回销19活动杆设置在止回通孔内，且一端与中心轴13相抵，另一端通过止回弹簧18连接有螺堵17，所述螺堵17与止回通孔螺纹相连；
所述止回通孔的中心轴13线、限位凹槽的中心轴13线及中心轴13的中心轴13线位于同一平面内；
所述止回销19长度大于限位凹槽深度。
限位凹槽关于中心轴13成中心对称设置两个，所述止回通孔也设置为两个，两个止回通孔也关于中心轴13成中心对称设置。
脱落开关包括设置在尾座20上的开关槽，所述开关槽内活动设置有开关块14，所述开关块14上设置有开关限位凸起，所述开关槽上固定盖合有扣板16，所述扣板16上设置有用于开关限位凸起伸出的开关通孔，所述开关块14通过驱动开关限位凸起伸出开关通孔或缩回开关通孔的驱动结构与中心轴13相连；
所述前端盖9和后端盖位于锁紧螺母8和开关限位凸起之间的区域；当开关限位凸起从开关通孔伸出，开关限位凸起与后端盖远离前端盖9的一端相抵。
驱动结构包括设置在中心轴13上锥台，所述开关块14为与中心轴13上锥台匹配的楔形块，所述楔形块与扣板16之间通过推靠弹簧15相连，当坐封球21推动中心轴13朝向容置凹槽移动，推靠弹簧15推动开关块14朝向中心轴13中心移动，开关限位凸起回缩至开关通孔内，当中心轴13朝向坐封球21一侧移动，中心轴13上的锥台推动开关块14朝向远离中心轴13的方向移动，开关限位凸起伸出开关通孔。
脱落开关设置为两个，两个脱落开关关于中心轴13呈中心对称设置。
中心轴13上还设置有一环台，所述环台位于空腔内，且环台的远离容置凹槽的一面与尾座20连接推力筒7的一端相抵，环台与空腔底部通过套接在中心轴13上的缓冲弹簧12相连。
使用时，将电缆1通过打捞头与本发明相连，打捞头防止电缆1拉断时仪器掉落井内，扶正器2可以保证工具前半部分居中，磁定位器3可以实时判断工具所处位置，柔性连接结构可以避免动力装置6遇阻产生的扭矩对本发明产生损伤，泄压阀5是在地面泵送压力骤增时，及时泄压的保护本发明的结构，动力装置6是本发明因地面泵送流体产生动力的组件，动力结构采用可溶材料，例如为铝镁合金，避免二次打捞等复杂操作，坐封球21是进行坐封的一种可溶解金属零件，例如为铝镁合金。
当地面泵送液体时由于橡胶套圈10与套管存在间隙，所以发生缝隙流动产生动力。当本发明到达桥塞位置时，由于前端桥塞阻碍，致使中心轴13、坐封球21一同克服缓冲弹簧12的弹力后退，如图2所示，由于中心轴13的后退，开关块14受推靠弹簧15的弹力，向中心轴13中的中心方向收拢，同时，止回销19止回紧弹簧的弹力，落入中心轴13的限位槽内，达到防止中心轴13回弹的目的，确保开关块14不会弹出。当井下压裂作业进行完毕后，若在动力装置6上面有积沙等物体阻碍上提工具，则橡胶套圈10等零部件会被卡在坐封球21处，阻碍严重时，电缆1拉力可将中心轴13拉断，则橡胶套圈10、坐封球21等零件会坠入井底，本发明主体部分提上地面，完成作业。
Claims (9)
1.一种用于水平井的泵送工具，包括依次相连的电缆、扶正器、磁定位器、柔性连接接头、泄压阀、动力装置及坐封球；
其特征在于，所述动力装置包括推力筒，所述推力筒的一端中心处设置有容置凹槽，所述匹配设置在容置凹槽内，推力筒的另一端的中心处设置有阶梯状空腔，所述容置凹槽和空腔的中心轴线与推力筒的中心轴线位于同一直线上，所述容置凹槽和空腔通过连接通道相连通；
所述空腔内活动连接有一中心轴，所述中心轴的一端从空腔远离容置凹槽的一端伸出后穿过尾座后与所述坐封球螺纹连接，所述推力筒远离容置凹槽的一端伸入尾座内，并与尾座螺纹相连；
所述中心轴的周面上设置有限位凹槽，尾座上设置有限位卡合装置，当坐封球推动中心轴朝向容置凹槽移动，限位凹槽与限位卡合装置相对应时，限位卡合装置伸入限位凹槽内；
还包括动力装置，所述动力装置一端套接在推力筒的周面上，动力装置的另一端套接在尾座上，动力装置的一端与螺纹套接在推力筒上的锁紧螺母相抵，另一端与设置在尾座上的脱落开关相抵，所述脱落开关伸入尾座与中心轴匹配相连，当中心轴朝向推力筒上设置容置凹槽的一端移动，脱落开关回缩至尾座内，释放动力装置。
2.如权利要求1所述一种用于水平井的泵送工具，其特征在于，所述动力装置包括套接在推力筒上的前端盖和套接在尾座上的后端盖，所述前端盖和后端盖之间的推力筒和尾座上套接有多个橡胶套圈，相邻橡胶套圈之间设置有套接在推力筒或尾座上的环状隔板。
3.如权利要求2所述一种用于水平井的泵送工具，其特征在于，在动力装置的轴截面上，橡胶套圈的端部为梯形，隔板的端部为与橡胶套圈匹配的倒梯形。
4.如权利要求2所述一种用于水平井的泵送工具，其特征在于，所述限位卡合装置包括止回销，所述尾座上设置有朝向中心轴设置的止回通孔，所述止回销活动杆设置在止回通孔内，且一端与中心轴相抵，另一端通过止回弹簧连接有螺堵，所述螺堵与止回通孔螺纹相连；
所述止回通孔的中心轴线、限位凹槽的中心轴线及中心轴的中心轴线位于同一平面内；
所述止回销长度大于限位凹槽深度。
5.如权利要求4所述一种用于水平井的泵送工具，其特征在于，所述限位凹槽关于中心轴成中心对称设置两个，所述止回通孔也设置为两个，两个止回通孔也关于中心轴成中心对称设置。
6.如权利要求1-5任意一项所述一种用于水平井的泵送工具，其特征在于，所述脱落开关包括设置在尾座上的开关槽，所述开关槽内活动设置有开关块，所述开关块上设置有开关限位凸起，所述开关槽上固定盖合有扣板，所述扣板上设置有用于开关限位凸起伸出的开关通孔，所述开关块通过驱动开关限位凸起伸出开关通孔或缩回开关通孔的驱动结构与中心轴相连；
所述前端盖和后端盖位于锁紧螺母和开关限位凸起之间的区域；当开关限位凸起从开关通孔伸出，开关限位凸起与后端盖远离前端盖的一端相抵。
7.如权利要求6所述一种用于水平井的泵送工具，其特征在于，所述驱动结构包括设置在中心轴上锥台，所述开关块为与中心轴上锥台匹配的楔形块，所述楔形块与扣板之间通过推靠弹簧相连，当坐封球推动中心轴朝向容置凹槽移动，推靠弹簧推动开关块朝向中心轴中心移动，开关限位凸起回缩至开关通孔内，当中心轴朝向坐封球一侧移动，中心轴上的锥台推动开关块朝向远离中心轴的方向移动，开关限位凸起伸出开关通孔。
8.如权利要求7所述一种用于水平井的泵送工具，其特征在于，所述脱落开关设置为两个，两个脱落开关关于中心轴呈中心对称设置。
9.如权利要求8所述一种用于水平井的泵送工具，其特征在于，所述中心轴上还设置有一环台，所述环台位于空腔内，且环台的远离容置凹槽的一面与尾座连接推力筒的一端相抵，环台与空腔底部通过套接在中心轴上的缓冲弹簧相连。
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