投棒机械延时开孔装置的制作方法

本实用新型涉及油气井射孔作业技术领域，特别涉及一种投棒机械延时开孔装置。

背景技术：

在油气井的射孔作业过程中，投棒开孔是一种常用的开孔方式，在井口投入投棒，投棒在自身重力作用下下落，投棒撞击撞销，撞销撞断在井液压力作用下，使中腔组件上移，从而实现开孔，投棒继续撞击爆起装置，从而起爆射孔枪。

目前，现在普遍使用的投棒开孔装置存在的弊端，射孔器起爆后，地层流体流出，开孔后套管内的流体流入油管，现有装置使开孔与起爆几乎同时完成，造成了套管中流体同时甚至先于地层流体流入油管内。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种实现射孔后地层流体先于井液流入油管的投棒机械延时开孔装置。

为此，本实用新型技术方案如下：

一种投棒机械延时开孔装置，包括外筒、滑套、弹簧以及撞销；其中，外筒的上部内壁和下部内壁上分别设有一限位台阶，使设置在外筒内的滑套的底端压配在下部内壁处的限位台阶上、顶端与其上方限位台阶的下端面之间留有间隔距离；滑套的上部外壁上设有环形凸台，外筒中部内壁上设有与滑套的结构相适应的环形凹槽，使外筒的环形凹槽下端面及其下方的外筒内壁与滑套的环形凸台上端面及其上方的滑套外壁之间共同围成一个与开设在外筒上部侧壁上的注油孔相连通的环空空间；撞销为自顶端端面开设有盲孔的圆柱体结构，其沿径向插装在开设与滑套侧壁上的销孔内且顶端固定在销孔的孔壁处，销孔与环空空间相连通，使撞销上的盲孔与环空空间相连通；弹簧呈压缩状态套装在滑套的外侧，其顶端和底端分别抵在环形凸台的下端面上和环形凹槽的上端面上；外筒的下部侧壁上还开设有过液孔，滑套封堵在过液孔处。

进一步地，外筒包括通过螺纹密封连接的上接头和下接头。

进一步地，上接头的顶端内壁上设有连接内螺纹，下接头的底端外壁上设有连接外螺纹。

进一步地，环空空间内灌注有硅油，注油孔上设置有密封注塞。

进一步地，环空空间的轴向高度大于或等于滑套顶端与上方环形凸缘之间的间隔距离，滑套底端端面距离过液孔的上侧孔壁的距离小于或等于环空空间的轴向高度。

进一步地，在环形凸台的外壁上设置有至少一道密封圈，使环形凸台外壁与外筒内壁之间形成密封。

进一步地，撞销的顶端外壁上设有环形凸缘，销孔的外侧内径小于内侧内径，使撞销顶端通过的环形凸缘限位在销孔中。

进一步地，在撞销顶端的环形凸缘外壁上设有至少一道密封圈，使环形凸缘外壁与销孔的内壁之间形成密封。

进一步地，在位于过液孔两侧的滑套外壁上各设置有至少一道密封圈，使位于过液孔两侧的滑套外壁与外筒内壁之间形成密封。

与现有技术相比，该投棒机械延时开孔装置用于油管传输射孔作业中，通过投棒方式撞断撞销后，使腔室内的硅油在弹簧作用下从小孔挤出，进而使滑套缓慢上移，经过一段可控时间的延时后，打开套管和油管之间的通道，即实现可控时间的开孔，有效避免了开孔与起爆几乎同时完成，造成套管中流体同时甚至先于地层流体流入油管内。

附图说明

图1为本实用新型的投棒机械延时开孔装置的结构示意图；

图2为设置有本实用新型的投棒机械开孔装置的管柱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。

如图1所示，该投棒机械延时开孔装置包括上接头1、滑套3、弹簧5、撞销8和下接头6；具体地，

上接头1顶端内壁上设有用于连接上方井下流量工具的连接内螺纹、底端外壁上设有用于连接下接头6的连接外螺纹；下接头6顶端外壁上设有限位台阶且在位于限位台阶上方的下接头内壁上设有用于与上接头1连接的连接内螺纹，下接头6的底端外壁上设有用于连接起爆装置的连接外螺纹；

其中，上接头1和下接头6螺纹连接形成外筒，且在邻近螺纹连接处的上接头1与下接头6的接触壁上设有双道密封圈，使上接头1与下接头6螺纹密封连接，此时，上接头1的底端刚好抵在下接头6外壁上的限位台阶的上端面上；

上接头1的上部内壁上设有一限位台阶、下部内壁向内凹陷形成有环形台阶，且下接头6的内径小于上接头1下部内径，使由上接头1和下接头6连接形成的外筒中部内壁上形成有一环形凹槽；

滑套3套装在外筒内，其底端抵在下接头顶端、顶端与上接头1内壁上的限位台阶留有一段间隔距离，且该间隔距离小于上接头1内壁上限位台阶与环形台阶之间的间隔距离；滑套3上部外壁上设有一环形凸台，且环形凸台的外径与外筒中部形成的环形凹槽的内径相同，使环形凸台与上接头1之间通过设置在环形凸台外壁上的双道密封圈形成密封；

外筒的环形凹槽下端面及其下方的外筒内壁与滑套3的环形凸台上端面及其上方的滑套外壁之间共同围成一个环空空间4，作为硅油油室；对应地，在上接头1侧壁上开设有与环空空间4连通的注油孔2，且在注油孔2处设置有密封柱塞，避免注入至环空空间4的硅油外泄；

在滑套3侧壁上开设有与环空空间4连通的销孔10，且销孔10靠近外侧的内径大于其靠近内侧的内径；销孔10内设置有撞销8，撞销8为顶端设有环形凸缘的圆柱体，且自顶端端面上沿轴向开设有盲孔，盲孔的深度大于销孔的径向长度；撞销8沿径向插装在销孔10内且顶端固定在销孔10的孔壁处；撞销8的长度与上接头1的内径相适应，使安装在销孔10内的撞销8的底端接近位于销孔10对侧的上接头内壁上，便于投入滑套3内的投棒撞击在薄弱的中空位置处，使撞销8断开，并令其上的盲孔与环空空间4相连通，进而使原本灌注在环空空间4内的硅油逐渐自盲孔中流出；其中，环空空间4的轴向高度大于滑套3顶端与上方环形凸缘之间的间隔距离；

在下接头6的侧壁上还开设有过液孔7，过液孔7邻近滑套3底端设置，使滑套3初始状态下封隔在过液孔7处；其中，滑套3底端端面距离过液孔7的上侧孔壁的距离小于环空空间4的轴向高度；

当环空空间4内灌注且注满有硅油时，弹簧5呈压缩状态套装在滑套3的外侧，其顶端和底端分别抵在环形凸台的下端面上和环形凹槽的上端面上。

为保证装置的密封性良好，在撞销8顶端的环形凸缘外壁上设有一道密封圈，使环形凸缘外壁与销孔10的孔壁之间形成密封；在位于过液孔7两侧的滑套外壁上各设置有一道密封圈，使位于过液孔7两侧的滑套外壁与外筒内壁之间形成密封。

如图2所示，使用时，从密封注塞2内注入硅油，环空空间4为密封空腔，由于液体的不可压缩性，硅油注满环空空间4后，在滑套3与上接头1之间形成了全密封的空间，其中，弹簧5装配时要有一定的压缩形变；然后连接射孔管串，具体地，该投棒机械延时开孔装置上方通过上接头1螺纹连接有井下流量工具11，其下方通过下接头螺纹连接有起爆装置12，起爆装置下方螺纹连接有射孔枪13，连接完成后即可下入井下进行相应的射孔作业；当管串下入至射孔目标位置时，在油管内投入投棒，投棒下落撞击撞销8，撞销8在薄弱的中空位置断开，形成与滑套3连通的小孔，环空空间4内的硅油开始缓慢向滑套3的中空空间挤出，在下端弹簧5的作用下滑套3整体向上移动至使过液孔7逐渐完全与内部形成连通。

其中，环空空间的注入硅油的量以及撞销8的盲孔内径等的具体尺寸根据实际需要的缓冲时间目标进行确定，一般来说，具体尺寸应满足使滑套3移动至过液孔7下端的时间大于10min，地面延时时间为10min，而当撞销8撞断，硅油完全自环空空间挤出使滑套3上行至过液孔7的完全打开时间为30～40min。