本發(fā)明涉及一種油氣井井下作業(yè)工具領(lǐng)域的一種雙活塞開關(guān),進(jìn)一步地說,是涉及一種雙活塞液壓開關(guān),主要應(yīng)用于油氣田開發(fā)過程中水平井的分段壓裂酸化完井工藝,也可應(yīng)用于油氣田開發(fā)過程中的注采工藝中。
背景技術(shù):
目前,油氣田壓裂工藝投資成本大,尤其對(duì)于水平井分段壓裂酸化,井下作業(yè)工具的穩(wěn)定性是保證井下作業(yè)過程順利進(jìn)行和提高成功率的關(guān)鍵。水平井壓裂完井過程中常采用球座開啟滑套和常規(guī)壓差式開啟滑套開關(guān)。球座開啟式滑套需要投球操作,由于磨蝕原因,球座出現(xiàn)不密封的情況發(fā)生。壓差式開啟滑套目前有單開啟和雙開啟設(shè)計(jì),依靠壓差開啟,在壓力通道打開的瞬間,壓差迅速降低,不能保證滑套的順利開啟,存在未能順利開啟的風(fēng)險(xiǎn);而且,在滑套開啟后,生產(chǎn)過程中由于液體沖擊造成的開關(guān)活塞關(guān)閉也會(huì)影響正常作業(yè),因此也存在活塞移動(dòng)關(guān)閉流體通道的風(fēng)險(xiǎn)性。公開號(hào)為CN201924905U的中國(guó)實(shí)用新型公布了水平井壓裂用壓差式開啟滑套,該滑套由上接頭,外筒,下接頭依次通過螺紋連接。該壓差式開啟滑套沒有球座,通過內(nèi)滑套上,下截面的面積差來使滑套打開。該滑套設(shè)有開口環(huán),實(shí)現(xiàn)滑套開啟后的鎖定,但在壓差較小,或開啟過程中遇阻條件下,難以保證開口環(huán)能成功鎖定,存在開口環(huán)鎖定可靠性,也存在活塞移動(dòng)關(guān)閉流體通道的風(fēng)險(xiǎn)性。公開號(hào)為CN201723198U的中國(guó)實(shí)用新型公開了一種雙打開壓差滑套,該滑套包括中心管和液鋼結(jié)構(gòu)。采用一套機(jī)構(gòu)雙打開設(shè)計(jì),提供一種適用于水平井段的雙打開壓差滑套,但該滑套沒有采取反鎖緊機(jī)構(gòu),在開啟開關(guān)后存在因液體沖擊而關(guān)閉的風(fēng)險(xiǎn)性。鑒于此,很有必要尋找一種可增強(qiáng)滑套開關(guān)順利開啟并在開啟后可保持開關(guān)持續(xù)開啟的開關(guān)裝置,以增加施工過程中管柱開啟的穩(wěn)定性,保證施工和生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明致力于提供一種雙活塞液壓開關(guān)。本發(fā)明所述的一種雙活塞液壓開關(guān),可以增強(qiáng)滑套開關(guān)順利開啟,并在開啟后可保持開關(guān)持續(xù)開啟,以增加施工過程中管柱開啟的穩(wěn)定性,保證施工和生產(chǎn)的正常進(jìn)行。一種雙活塞液壓開關(guān),包括一對(duì)活塞,所述雙活塞液壓開關(guān)設(shè)置在中心管2上,所述中心管2上設(shè)置噴砂口,所述一對(duì)活塞沿中心管管線對(duì)稱設(shè)置在中心管2外表面上;所述一對(duì)活塞通過剪釘固定在所述中心管2上;所述一對(duì)活塞用于開關(guān)所述噴砂口;通過給中心管加壓,使雙活塞液壓開關(guān)內(nèi)外的壓力差作用在活塞上形成壓力,剪斷剪釘,并推動(dòng)一對(duì)活塞向兩端移動(dòng),當(dāng)活塞分別移動(dòng)至某一位置時(shí),噴砂口打開,即過流通道開啟,保持通道的持續(xù)開啟,為壓裂液或液體提供流動(dòng)通道。具體的應(yīng)用中,所述一對(duì)活塞包括上活塞4和下活塞10,其分別套裝在所述中心管2兩端,分別覆蓋了中心管2兩端的噴砂口,位于上活塞4一端的噴砂口為上噴砂口7-1,位于下活塞10一端的噴砂口為下噴砂口7-2;所述一對(duì)活塞為壓縮彈簧式活塞,即在所述上活塞4與中心管2之間留有空腔一,腔內(nèi)裝有壓縮狀的彈簧一5,所述彈簧一5套裝在中心管2上;所述下活塞10與中心管2之間留有空腔二,腔內(nèi)裝有壓縮狀的彈簧二9,所述彈簧二9套裝在中心管2上;所述上活塞4通過剪釘一8-1與中心管2固定連接;所述下活塞10通過剪釘二8-2與中心管固定連接。在所述上噴砂口7-1和活塞之間還包括環(huán)形通道一6-1;在所述上噴砂口7-2和活塞之間還包括環(huán)形通道一6-2;用于液體連通。中心管內(nèi)液體由噴砂口流經(jīng)環(huán)形通道,進(jìn)入彈簧所在空腔,傳導(dǎo)液壓,僅作用在活塞內(nèi)側(cè),從而在內(nèi)外壓差作用下活塞移動(dòng),開啟噴砂口。在所述一對(duì)活塞和中心管2之間通過一組O形密封圈密封,即在一對(duì)活塞未開啟噴砂口前使中心管和活塞形成密封壓力腔;所述上活塞4與中心管2之間設(shè)有O形密封圈,使上噴砂口7-1與開關(guān)外側(cè)環(huán)境隔絕;所述下活塞9與中心管2之間設(shè)有O形密封圈;使下噴砂口7-2與開關(guān)外側(cè)環(huán)境隔絕。以保證空腔一和空腔二在開關(guān)未開啟之前能夠形成密封壓力腔。形成密封腔之后,工藝施工過程中中心管內(nèi)的壓力高于管柱外面的壓力,不同壓力作用于活塞內(nèi)外,形成軸向作用力,超過剪釘剪斷載荷后,剪釘剪斷,活塞向兩側(cè)移動(dòng),噴砂口開啟。所述上噴砂口7-1或下噴砂口7-2在所述中心管2上的開口沿中心管2周向均勻分布在中心管2上。所述噴砂口的橫截面積之和大于中心管過流面積,即所述上噴砂口和下噴砂口橫截面積之和大于中心管管柱過流面積。所述雙活塞液壓開關(guān)還包括接箍1、所述接箍1固定在所述中心管2的一端。所述雙活塞液壓開關(guān)的開啟壓力為20~30Mpa。本發(fā)明所研發(fā)的開關(guān)另一個(gè)發(fā)明點(diǎn)在于所述的雙活塞液壓開關(guān)的應(yīng)用方法,所述雙活塞液壓開關(guān)應(yīng)用在分段壓裂酸化完井工藝中,針對(duì)分段壓裂的水平井或直井。本發(fā)明的工作原理是:通過油管打壓,由于開關(guān)內(nèi)外的壓力差作用在活塞上形成的壓力再加上壓縮的彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能,在這兩者的綜合作用下剪斷剪釘,并推動(dòng)活塞分別向兩端移動(dòng),當(dāng)活塞分別移動(dòng)至露出噴砂口時(shí),噴砂過流通道開啟,開啟后,在彈簧的作用下,可保持通道的持續(xù)開啟,為壓裂液或液體提供流動(dòng)通道。本發(fā)明提供水平井分段壓裂酸化用的一種雙活塞液壓開關(guān),所述開關(guān)沒有球座結(jié)構(gòu),不需要投球操作,通過作用在活塞上的內(nèi)外壓差和彈簧儲(chǔ)存的彈性能的作用下使壓裂開關(guān)開啟,并可保持開關(guān)的持續(xù)開啟;增加了施工過程中管柱開啟的穩(wěn)定性,和開啟后的流體通道持續(xù)開啟。所述開關(guān)的工作溫度可以達(dá)到150℃,適用于壓裂酸化完井工藝或注采工藝中51/2”及以上的套管井或裸眼井。開關(guān)壓力設(shè)為20~30MPa,可根據(jù)需要調(diào)整。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于雙活塞打開流體通道可以提高工具安全性和性能可靠性,在壓差和壓縮彈簧同時(shí)作用下開啟提高工具穩(wěn)定性,同時(shí),在工作過程中,由于彈簧的作用,活塞不會(huì)關(guān)閉流體內(nèi)外通道,在施工過程中能夠開啟活塞,保證了開啟穩(wěn)定性,在彈簧作用下保證了過流通道持續(xù)暢通,保證施工和生產(chǎn)的正常進(jìn)行。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安全可靠,適用于水平井的分段壓裂酸化施工工藝,也可用于注采工藝中。附圖說明圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的一種雙活塞液壓開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖;其中,1為接箍;2為中心管;3-1為O形密封圈一;3-2為O形密封圈二;3-3為O形密封圈三;3-4為O形密封圈四;4為上活塞;5為彈簧一;6-1為小通道一;6-2為小通道二;7-1為上噴砂口;7-2為下噴砂口;8-1為剪釘一;8-2為剪釘二;9為彈簧二;10為下活塞。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例,進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1如圖1所示,本發(fā)明的一種雙活塞液壓開關(guān),自上至下依次包括接箍1,中心管2,上活塞4,彈簧一5,剪釘一8-1,剪釘二8-2、彈簧二9和下活塞10連接構(gòu)成;中心管2和接箍1之間采用絲扣連接;上活塞4和下活塞10分別壓縮彈簧一5和彈簧二9,上活塞4和下活塞10分別由剪釘一8-1和剪釘二8-2固定在中心管2的管壁上,且上活塞4和下活塞10分別遮蓋了中心管2上的上噴砂口7-1和下噴砂口7-2。上活塞4和中心管2之間由O形密封圈一3-1和O形密封圈二3-2密封形成空腔一,上噴砂口7-1和空腔一之間存在環(huán)形通道一6-1。下活塞10和中心管2之間由O形密封圈三3-3和O形密封圈四3-4密封形成空腔二,下噴砂口7-2和空腔二之間存在環(huán)形通道二6-2。由管柱內(nèi)部壓力傳導(dǎo),在空腔內(nèi)形成壓力只作用于活塞內(nèi)側(cè),在彈簧儲(chǔ)存能作用下,推動(dòng)上下活塞分別向上下移動(dòng),從而溝通噴砂口和開關(guān)外的流動(dòng)通道。在液壓開關(guān)開啟后,由于彈簧的作用,能夠保證活塞始終向兩側(cè)開啟,保持流動(dòng)通道暢通。上述雙活塞液壓開關(guān),中心管2上開有噴砂口,噴砂口沿著中心管2周向均勻分布,噴砂口的開口為長(zhǎng)橢圓孔,本實(shí)施例中對(duì)應(yīng)單個(gè)活塞的噴砂口的截面積之和大于管柱過流面積,以減少液體通過噴砂口時(shí)的節(jié)流損失。