專利名稱：負(fù)壓射孔用液壓起爆回油裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油射孔作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及加壓起爆射孔作業(yè)使用的一種起爆回油裝置。
技術(shù)背景油、氣井油管傳輸負(fù)壓射孔的起爆方式分為機(jī)械撞擊起爆和壓力起爆。依靠液流體所傳遞的壓力實(shí)現(xiàn)激發(fā)、起爆的裝置稱為壓力起爆器。通常，液流體中的壓力由兩部分合成一是液體本身受到的地球引力；二是人為施加的氣體或液體壓力。壓力起爆器的作用原理是起爆器隨射孔槍通過(guò)油管下入目的層，此時(shí)井筒套管內(nèi)的液體壓力和井口施加的壓力通過(guò)液流體傳遞到起爆器上，當(dāng)壓力大于起爆器中承壓銷釘?shù)脑试S剪切值時(shí)，承壓銷釘被剪斷，使擊針撞擊火帽，完成起爆功能。所謂負(fù)壓射孔就是壓力起爆器在井筒套管壓力低于地層壓力的條件下完成其起爆功能。為了實(shí)現(xiàn)這種負(fù)壓，通常是采用“氣舉”或“泵抽”的方法排出井筒套管中的部分液體，使射孔管串隨油管下入目的層后，井筒套管內(nèi)液體高度所產(chǎn)生的壓力低于地層壓力，其壓力差根據(jù)負(fù)壓射孔的負(fù)壓要求決定。
常閉式加壓起爆是所述壓力起爆的一種常用方式(見圖1)，采用該方式進(jìn)行負(fù)壓射孔作業(yè)時(shí)，為了滿足負(fù)壓要求，在油管(標(biāo)號(hào)1)放入井筒套管(標(biāo)號(hào)2)之前，要再次從井筒套管中排出因油管占用了液體空間而使井筒套管內(nèi)液體升高的那部分液體或在“氣舉”或“泵抽”時(shí)要多排出這部分液體量。為了保持這種負(fù)壓狀態(tài)，在射孔管串下放直至起爆器起爆這一過(guò)程中，油管與井筒套管之間一直處于“不導(dǎo)通”狀態(tài)，而當(dāng)射孔管串下放到目的層起爆器作用后，在射孔槍(標(biāo)號(hào)4)完成射孔的同時(shí)通過(guò)油管上的開孔器(標(biāo)號(hào)3)使兩者之間“導(dǎo)通”，以使目的層的原油(或氣體)沿著此通道流向油管并被采集到地面。此外，在下放射孔管串過(guò)程中，隨著射孔管串的下降，井筒套管中的液面不斷上升，井筒套管的壓力逐漸增加，為了防止油管受壓變形，還需要由地面向油管內(nèi)注水，以保持其內(nèi)外壓力平衡。由于是向幾千米的管串中注水，位于油管下部的起爆器不僅受到水下落時(shí)的重力和勢(shì)能的沖擊影響，而且還受到油管內(nèi)空氣流動(dòng)的沖擊影響，也就是說(shuō)，直至起爆前這段時(shí)間，起爆器始終是受到這種不均衡的壓力作用?？傊?，采用開孔器的常閉式加壓起爆射孔作業(yè)存在著如下問(wèn)題(一)當(dāng)射孔管串下井時(shí)，井筒套管的水無(wú)法通過(guò)開孔器進(jìn)入油管，而必須向油管中注水，不僅增加了排水和注水的工作量，也增加了起爆器的不安定因素，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致起爆器提前作用，發(fā)生誤射孔事故。
(二)開孔器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，成本高，而且在使用中易受多種因素影響，射孔后如出現(xiàn)不開孔或開孔不完全，會(huì)導(dǎo)致出油受阻，井內(nèi)壓力增高，井口上移，采油樹不穩(wěn)或井噴事故；(三)為提高開孔器的可靠性，采用撞擊，壓力雙開孔器，此種情況下，經(jīng)常因開孔器的安全銷釘與起爆器的承壓銷釘不匹配而失去起爆開孔功能。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服已有技術(shù)的不足，為加壓起爆射孔作業(yè)提供一種可取代開孔器的負(fù)壓射孔起爆回油裝置。
為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型包括本體、金屬球、防護(hù)罩，所述本體為圓柱狀并沿其軸向設(shè)有中段為錐面的中心孔，該中心孔的開口端為大孔，下段為小孔，在所述本體的底面與錐面之間之間開有軸向?qū)ǖ募訅嚎?，而在其?cè)面與小孔之間則開有徑向?qū)ǖ男箟嚎?；所述的金屬球位于所述中心孔的錐面上；所述的防護(hù)罩是帶有多個(gè)液流孔的倒U形殼體，它位于金屬球的上方并與所述中心孔的大孔螺紋連接；所述本體的上端直接與油管連接，其下端可以與油管連接，也可以與射孔槍的接頭連接。
根據(jù)本實(shí)用新型，在所述防護(hù)罩的內(nèi)底端與金屬球之間連接一個(gè)壓力彈簧。
本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在以下兩大方面(一)本實(shí)用新型將與射孔槍和油管共同組成射孔管串，在射孔管串下放到井筒套管初期，金屬球在自重和頂部壓力的作用下與本體上的錐面緊貼，金屬球頂端液體不能向底部流動(dòng)，井筒套管與油管之間處于“不導(dǎo)通”狀態(tài)，當(dāng)下放到井筒套管中的液面淹過(guò)本實(shí)用新型的泄壓孔之后且井筒套管的壓力大于金屬球的自重和頂部壓力時(shí)，金屬球脫開本體上的錐面并懸浮在防護(hù)罩所限定的空間內(nèi)，井筒套管與油管之間處于“導(dǎo)通”狀態(tài)，井筒套管中的液體通過(guò)泄壓孔流入油管，此后直到射孔管串到達(dá)目的層，井筒套管中的液面始終與油管中的液面保持相同的高度，兩者之間的壓力也保持平衡。采用本實(shí)用新型的加壓起爆射孔作業(yè)不存在因下放油管而使井筒套管的液面大幅上升的問(wèn)題，因此也就不需要在下放射孔管串之前再排出井筒套管中的液體，同時(shí)，在下放射孔管串的過(guò)程中也無(wú)需為平衡井筒套管與油管之間的壓力而注水，這不僅可以縮短射孔周期，減少費(fèi)用，提高施工效率，而且也保證了起爆器的端面受力均衡平穩(wěn)，提高了其工作的安全性。
(二)當(dāng)射孔管串到達(dá)目的層后，從井口向油管注水或充氣，當(dāng)油管中的壓力大于井筒套管壓力時(shí)，金屬球復(fù)位并緊貼本體上的錐面，致使泄壓孔關(guān)閉，井筒套管與油管之間又處于“不導(dǎo)通”狀態(tài)，此時(shí)，油管中的壓力通過(guò)加壓孔傳遞給起爆器直到其起爆。當(dāng)射孔槍射穿目的層后，井口不再施加壓力，此時(shí)原油(或氣體)進(jìn)入井筒套管，井筒套管壓力增大并推開金屬球，井筒套管與油管之間又處于“導(dǎo)通”狀態(tài)，原油順著油管噴出地面。與現(xiàn)有技術(shù)中的開孔器相比，本實(shí)用新型這種通過(guò)井筒套管與油管之間的壓力變化來(lái)控制泄壓孔的導(dǎo)通與關(guān)閉，不僅加壓損失小，地面操作一致性好，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。


圖1是常閉式加壓起爆射孔作業(yè)實(shí)用的射孔管串組成示意圖。
圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖3a～圖3d是本實(shí)用新型工作過(guò)程原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳述。
正如圖2所示，本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例包括本體5、鋼珠6、防護(hù)罩7。本體5為圓柱狀并由鋼材制作，沿其軸向開有中心孔8，該中心孔8包括上、中、下三部分孔型，其上、下孔型均為圓柱形，中間孔型為圓錐形，上孔位于中心孔8的開口端且孔徑大于下孔徑。在本體5的下端面與中心孔8的錐孔之間開有一個(gè)與小孔平行且軸向?qū)ǖ募訅嚎?；而在本體5的側(cè)面與中心孔的下孔之間則設(shè)有徑向?qū)ǖ男箟嚎?0。鋼珠6位于中心孔8的錐面上。防護(hù)罩7是由鋼材制作且?guī)в卸鄠€(gè)液流孔11的倒U形殼體，其主要功能是限定鋼珠6浮起的活動(dòng)范圍，它與中心孔8的大孔螺紋連接。為了調(diào)整泄壓孔10的導(dǎo)通壓力值，也可在倒U殼體內(nèi)底端與鋼珠6之間連接一個(gè)壓力彈簧。本體5的上端直接與油管1連接，其下端與油管1連接。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程正如圖3a～圖3d所示圖3a是在泄壓孔10與井筒套管2中井液12的液面等高時(shí)，鋼珠6靠自重和頂部壓力還處于原始位置的瞬間狀態(tài)，此時(shí)，井筒套管2與油管1之間還處于“不導(dǎo)通”狀態(tài)；圖3b是在泄壓孔10位于井液12中一定位置時(shí)，井筒套管2壓力大于鋼珠6重力和頂部壓力，鋼珠6被推開，井筒套管2與油管1之間處于“導(dǎo)通”狀態(tài)，井筒套管2中的井液通過(guò)鋼珠6懸浮留出的空位進(jìn)入油管1的瞬間狀態(tài)，此時(shí)射孔管串到達(dá)目的層(含油層)時(shí)井筒套管2壓力與油管1壓力保持平衡；圖3c是在本實(shí)用新型下放到目的層后，從井口通過(guò)油管1注水和充氣，此時(shí)油管1壓力高于井筒套管2壓力，鋼珠6復(fù)位，井筒套管2與油管1之間又處于“不導(dǎo)通”狀態(tài)；井口所加壓力通過(guò)本實(shí)用新型本體5上的加壓孔9傳遞給起爆器，加壓直到起爆器起爆作用；圖3d是射孔槍射穿目的層后，泄掉井口外加壓力時(shí)，原油(或氣體)進(jìn)入井筒套管2，井筒套管2壓力增加，推開鋼珠6，原油從油管1中噴出地面的瞬間狀態(tài)。
在使用本實(shí)用新型進(jìn)行射孔作業(yè)時(shí)，如果地層油量不足，井筒套管2的壓力不能自動(dòng)頂開鋼珠6進(jìn)入油管1，可以在井口用抽油機(jī)抽動(dòng)鋼珠6位移，而不需要提出射孔管串便可以采油。
本實(shí)用新型還可以用于其它液壓傳遞的控制場(chǎng)合，此外，通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸，本實(shí)用新型也可以用于粘稠油井。
權(quán)利要求1.一種負(fù)壓射孔用液壓起爆回油裝置，它包括本體[5]、金屬球[6]、防護(hù)罩[7]，所述的本體[5]為圓柱狀并沿其軸向設(shè)有中段為錐面的中心孔[8]，該中心孔[8]的開口端為大孔，下段為小孔，在所述本體[5]的底面與所述的錐面之間之間開有軸向?qū)ǖ募訅嚎譡9]，而在其側(cè)面與所述的小孔之間則開有徑向?qū)ǖ男箟嚎譡10]；所述的金屬球[6]位于所述中心孔[8]的錐面上；所述的防護(hù)罩[7]是帶有多個(gè)液流孔[11]的U倒形殼體，它位于金屬球[6]的上方并與所述中心孔[8]的大孔螺紋連接；所述本體[5]的上端直接與油管[1]連接，其下端可以與油管[1]連接，也可以與射孔槍的接頭連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)壓射孔用液壓起爆回油裝置，其特征在于在所述防護(hù)罩[7]的內(nèi)底端與金屬球之間連接一個(gè)壓力彈簧。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種負(fù)壓射孔用液壓起爆回油裝置，它包括本體、金屬球、防護(hù)罩，在本體軸向設(shè)有中段為錐面的中心孔，中心孔的開口端為大孔，下段為小孔，本體底面與錐面之間開有軸向?qū)ǖ募訅嚎?，而在其?cè)面與小孔之間則開有徑向?qū)ǖ男箟嚎?，金屬球放置在錐面上，使用時(shí)，可將本實(shí)用新型接在油管之間。其主要特點(diǎn)是，利用下放射孔管串時(shí)井筒套管與油管之間的壓力變化來(lái)控制泄壓孔的導(dǎo)通與關(guān)閉，以此滿足射孔作業(yè)的負(fù)壓要求和維持井筒套管與油管之間的壓力平衡。本實(shí)用新型不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠、安全，而且可以降低射孔作業(yè)的施工成本，提高施工效率。
文檔編號(hào)E21B43/11GK2680850SQ20042004155
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者王秀芝 申請(qǐng)人:王秀芝