触发保持机构的制作方法

本发明涉及天然气石油开采技术领域，尤其涉及一种用于井下工具的触发保持机构。

背景技术：

一些油气井的井下工具在下放到井下后，需要在井下执行一系列动作以完成其在井下的工作。为了在井下执行动作，需要井下工具携带动力源。由于井下工具自身体积的限制，井下工具携带大功率的电力动力源直接驱动井下工具执行动作的方案在实现上存在困难。另外，井下环境具有高温、高压且气液共存的特点，要实现大功率的电力动力源在井下的可靠密封和稳定工作存在很大的挑战。

为了规避上述问题，一些井下工具设置有撞击部件，在井下工具沿井道下行的过程中，撞击部件与井道中设置的被撞击部件相撞，利用撞击产生的冲击能量带动井下工具执行动作。但是，当井下工具以较低的速度下行时，撞击产生的冲击能量将不足以带动井下工具完成预定动作的执行。由于井下工具与井道的摩擦、井道内流体的阻力或井道的角度等原因，导致井下工具低速下行是一种较为常见的工况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种触发保持机构，该触发保持机构在无需携带大功率电力动力源的前提下，能够为井下工具提供足够的能量以使其完成预定动作的执行，且该触发保持机构适还能够使低速下行的井下工具完成预定动作的执行。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

触发保持机构，包括：基体，所述基体上开设有工作通道；工作部，所述工作部设置在所述工作通道内并被构造为沿所述工作通道在第一保持位置和第二保持位置之间运动；第一弹性储能件，所述第一弹性储能件作用于所述工作部并被构造为使所述工作部具备向所述第二保持位置运动的趋势；定位部，所述定位部设置在所述工作通道内；锁止部，所述锁止部可活动地设置在所述工作部上，所述锁止部被构造为在与所述定位部结合的锁定位置以及与所述定位部分离的解锁位置之间运动；第二弹性储能件，所述第二弹性储能件作用于所述锁止部并被构造为使所述锁止部具备向所述锁定位置运动的趋势；设置在所述锁止部上或与所述锁止部联动的配合部；以及触发部，所述触发部被构造为沿所述工作通道在与所述配合部配合的触发位置和与所述配合部分离的待机位置之间运动；其中，所述触发保持机构被构造为在所述工作部受第一预设方向的力从所述第二保持位置运动至第一保持位置的过程中，所述锁止部运动至所述锁定位置并与所述定位部结合以将所述工作部维持在所述第一保持位置；所述触发保持机构被构造为在所述工作部位于所述第一保持位置且所述触发部受第二预设方向的力从所述待机位置运动至所述触发位置的过程中，所述触发部与所述配合部配合并带动所述锁止部从所述锁定位置运动至所述解锁位置；所述第一预设方向和所述第二预设方向相反。

进一步的，所述触发保持机构还包括第三弹性储能件，所述第三弹性储能件作用于所述触发部并被构造为使所述触发部具备向所述待机位置运动的趋势。

进一步的，所述触发保持机构还包括与所述工作部连接的第一受力部；当所述工作部位于所述第二保持位置时，所述第一受力部被构造为至少部分位于所述基体外部以接收所述第一预设方向的力。

进一步的，所述触发保持机构还包括与所述触发部连接的第二受力部；当所述触发部位于所述待机位置且所述工作部位于所述第一保持位置时，所述第二受力部被构造为至少部分位于所述基体外部以接收所述第二预设方向的力。

进一步的，所述触发部被构造为在所述待机位置时与所述工作部同步运动；当所述工作部位于所述第二保持位置时，所述第二受力部被构造为缩回至所述基体内。

进一步的，所述定位部包括开设在所述工作通道周壁上的槽；所述锁止部被构造为在所述锁定位置时插入所述定位部内，所述锁止部被构造为在所述解锁位置时脱离所述定位部。

进一步的，所述锁止部上开设有容纳孔；所述配合部的一端与所述工作部可转动地配合，所述配合部的另一端插入所述容纳孔内并被构造为与所述容纳孔的孔壁可滑动地配合；在所述工作部位于所述第一保持位置且所述触发部受第二预设方向的力从所述待机位置运动至所述触发位置的过程中，所述配合部被构造为在所述触发部的带动下转动从而带动所述锁止部运动至所述解锁位置。

进一步的，所述工作部上开设有工作孔，所述工作孔沿所述锁定位置至所述解锁位置的方向延伸；所述锁止部可滑动地设置在所述工作孔内。

进一步的，所述第二弹性储能件设置在所述工作孔内，并套设在所述锁止部上。

进一步的，所述锁止部上开设有贯通的泄压口。

本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本发明实施例提供的触发保持机构用于安装在井下工具上，工作部与井下工具的动作执行机构联动。工作部在从第二保持机构运动至第一保持机构的过程中，第一弹性储能件产生形变并储能。当第一弹性储能件复位并释放其存储的能量时，第一弹性储能件带动工作部从第一保持位置运动至第二保持位置，进而驱动井下工具的动作执行机构完成预定动作的执行。第一弹性储能件能够存储较大的能量，足以驱动井下工具的动作执行机构完成预定动作的执行。可以在下井前或在井口实现第一弹性储能件的储能，在井下工具达到井下预设位置后，触发部从待机位置运动至触发位置，通过触发部与配合部的配合，带动锁止部克服第二弹性储能件的弹性力从锁定位置运动至解锁位置，此时第一弹性储能件复位并释放其存储的能量。因此，本发明实施例提供的触发保持机构在工作中在只需要驱动触发部带动锁止部克服第二弹性储能件的弹性力即可使第一弹性储能件复位并释放其存储的能量，进而驱动井下工具的动作执行机构完成预定动作的执行。驱动触发部带动锁止部克服第二弹性储能件的弹性力所需要的能量很小，因此可以通过小功率的电力动力源驱动触发部运动。小功率的电力动力源体积小，要实现其在井下的可靠密封和稳定工作是较为容易的。也可以通过轻微的撞击驱动触发部运动，使得该触发保持机构还能够使低速下行的井下工具完成预定动作的执行。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，不应被看作是对本发明范围的限制。对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例1提供的触发保持机构中工作部位于第一保持位置时的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的触发保持机构中工作部位于第一保持位置且触发部位于触发位置时的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的触发保持机构中工作部位于第二保持位置时的结构示意图；

图4为本发明实施例2提供的井下工具中锁止件处于锁止位置时的状态图；

图5为本发明实施例2提供的井下工具中锁止件处于开锁位置时的状态图。

图中：01-井下工具；010-触发保持机构；020-柱塞；110-基体；111-工作通道；120-工作部；121-大直径孔；122-小直径孔；123-触发孔；124-安装孔；125-支撑环；130-第一弹性储能件；140-定位部；150-锁止部；151-大直径段；152-小直径段；153-容纳孔；154-泄压口；160-第二弹性储能件；170-配合部；180-触发部；190-第一受力部；200-第二受力部；201-挡环；210-第三弹性储能件；310-芯管；320-封隔片；340-导向柱；350-限位部；360-锁止件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，“油气井”可以指石油井，也可以指天然气井。当“油气井”为天然气井时，其可以是用于采集常规天然气的天然气井，也可以是用于采集非常规天然气(页岩气、煤层气等)的天然气井。

实施例1：

图1为本实施例提供的触发保持机构010中工作部120位于第一保持位置时的结构示意图；图2为本实施例提供的触发保持机构010中工作部120位于第一保持位置且触发部180位于触发位置时的结构示意图；图3为本实施例提供的触发保持机构010中工作部120位于第二保持位置时的结构示意图。请结合参照图1、图2和图3，本实施例提供的触发保持机构010包括基体110、工作部120、第一弹性储能件130、定位部140、锁止部150、第二弹性储能件160、配合部170和触发部180。

基体110为筒状，基体110限定一沿ab方向延伸的工作通道111。工作通道111的截面形状为圆形。工作部120为圆柱状，工作部120的外周面能够与工作通道111的内周面相契合，工作部120可沿ab方向滑动的设置在工作通道111中。在本实施例中，第一弹性储能件130和第二弹性储能件160均为弹簧。可以理解的，在其他实施方式中，第一弹性储能件130和第二弹性储能件160可以为其他形式的弹性储能件，例如具有弹性的橡胶件。第一弹性储能件130设置在工作通道111内。第一弹性储能件130一端与工作通道111的端部内壁抵靠，第一弹性储能件130的另一端与工作部120抵靠。当工作部120沿a方向(第一预设方向)运动时，第一弹性储能件130被压缩储能。当第一弹性储能件130释放其存储的能量伸张复位时，第一弹性储能件130带动工作部120沿b方向(第二预设方向)运动。可以理解的，在其他实施方式中，第一弹性储能件130可以被配置为在工作部120沿a方向运动时被拉伸储能，并在收缩复位时带动工作部120沿b方向运动。

定位部140设置在工作通道111内，锁止部150可活动的设置在工作部120上。定位部140的位置固定，锁止部150随工作部120沿ab方向运动。锁止部150还可以相对于工作部120在锁定位置(如图1中所示的位置)和解锁位置(图2中所示的位置)之间运动。第二弹性储能件160对锁止部150施加弹性力，使锁止部150始终具有向锁定位置运动的趋势。在本实施例中，第二弹性储能件160对锁止部150施加的弹性力的方向与ab方向垂直。在其他实施方式中，第二弹性储能件160可以对锁止部150施加其他方向的力。定位部140和锁止部150被构造为能够相互结合或相互分离。当工作部120位于第一保持位置时，定位部140和锁止部150相互结合，从而使工作部120保持在第一保持位置。当定位部140和锁止部150相互分离时，工作部120在第一弹性储能件130的带动下运动至第二保持位置。定位部140和锁止部150可以选用多种结构，在本实施例中，定位部140为开设在工作通道111周壁上的槽。锁止部150插入定位部140内以到达锁定位置，锁止部150脱离定位部140以达到解锁位置。在本实施例中，锁止部150为圆柱状结构，锁止部150的轴线与ab方向垂直。锁止部150包括相互连通的直径较大的大直径段151和直径较小的小直径段152。在工作部120上开设有相互连通的内径较大的大直径孔121和内径较小的小直径孔122，大直径孔121和小直径孔122共同构成工作孔。大直径孔121和小直径孔122共同形成沿与ab方向垂直的方向贯穿定位部140的通道。大直径段151与大直径孔121可滑动地配合，小直径段152与小直径孔122可滑动地配合。第二弹性储能件160套设在小直径段152上，第二弹性储能件160的一端与大直径段151靠近小直径段152的端面抵靠，第二弹性储能件160的另一端抵靠于大直径孔121和小直径孔122之间的台阶面。当锁止部150从锁定位置向解锁位置运动的过程中，第二弹性储能件160被压缩。

工作部120靠近第一弹性储能件130的端面开设有沿b方向延伸的触发孔123。触发部180可滑动地设置在触发孔123内，并沿触发孔123在待机位置(图1和图3所示的位置)和触发位置(图2所示的位置)之间运动。当触发部180从待机位置运动至触发位置的过程中，触发部180与配合部170配合，并带动锁止部150从锁定位置运动至解锁位置。触发部180与配合部170之间的配合可以是多种多样的。例如配合部170可以设置在锁止部150上并成为锁止部150的一部分，配合部170为锁止部150上的一个斜面，当锁止部150与配合部170斜面配合时，锁止部150即可通过配合部170带动锁止部150从锁定位置运动至解锁位置。在本实施例中，配合部170为长条状的摆臂。在小直径孔122的孔壁上开设有沿a方向延伸的长条形的安装孔124。安装孔124与触发孔123连通。在小直径段152上开设有容纳孔153。配合部170的一端插入容纳孔153内，并且与容纳孔153的孔壁可滑动地配合。配合部170的另一端插入安装孔124中并与工作部120可转动地配合。当锁止部150位于锁定位置时，配合部170的一部分进入到触发孔123中。在触发部180从待机位置运动至触发位置的过程中，触发部180与配合部170位于触发孔123中的部位抵靠，推动配合部170沿锁定位置至解锁位置的方向转动，进而配合部170带动锁止部150从锁定位置运动至解锁位置。

本实施例提供的触发保持机构010用于安装在井下工具上，并且工作部120与井下工具的动作执行机构联动。在工作过程中，首先工作部120受a方向的力从第二保持位置运动至第一保持位置，第一弹性储能件130被压缩储能。当工作部120到达第一保持位置时，在第二弹性储能件160的带动下，锁止部150进入定位部140，从而将工作部120维持在第一保持位置。在需要井下工具的动作执行机构执行预定动作时，配合部170受b方向的力从待机位置运动至触发位置。在触发部180从待机位置运动至触发位置的过程中，触发部180与配合部170位于触发孔123中的部位抵靠，推动配合部170沿锁定位置至解锁位置的方向转动，进而配合部170带动锁止部150从锁定位置运动至解锁位置。在锁止部150脱离定位部140时，第一弹性储能件130伸张复位，释放其存储的能量。在第一弹性储能件130的带动下，工作部120从第一保持位置运动至第二保持位置，进而驱动井下工具的动作执行机构执行预定动作。

第一弹性储能件130能够存储较大的能量，足以驱动井下工具的动作执行机构完成预定动作的执行。可以在井口实现第一弹性储能件130的储能，在井下工具达到井下预设位置后，驱动触发部180从待机位置运动至触发位置。本实施例提供的触发保持机构010在工作中在只需要驱动触发部180带动锁止部150克服第二弹性储能件160的弹性力和少许摩擦力即可使第一弹性储能件130复位并释放其存储的能量，进而驱动井下工具的动作执行机构完成预定动作的执行。驱动触发部180带动锁止部150克服第二弹性储能件160的弹性力所需要的能量很小，因此可以通过小功率的电力动力源驱动触发部180运动。小功率的电力动力源体积小，要实现其在井下的可靠密封和稳定工作是较为容易的。也可以通过轻微的撞击驱动触发部180运动，使得该触发保持机构010还能够使低速下行的井下工具完成预定动作的执行。

在本实施例提供的触发保持机构010，即是通过撞击驱动触发部180运动。触发保持机构010还包括第二受力部200，第二受力部200为沿ab方向延伸的杆状部件。第二受力部200可滑动地贯穿基体110进入触发孔123与触发部180连接。当工作部120位于第一保持位置且触发部180位于待机位置时，第二受力部200的部分位于基体110外部。当触发保持机构010随井下工具运动至井下预定位置时，第二受力部200与预先设置在井内的装置碰撞，进而带动触发部180相对于工作部120沿b方向运动至触发位置。

在触发部180到达触发位置后，需要确保触发部180回到待机位置，以避免触发部180无法回位导致的锁止部150无法到达锁定位置的情况发生。在多数情况下，在沿b方向的驱动力消失后，触发部180能够在重力的作用下回到待机位置。在本实施例中，通过第三弹性储能件210确保触发部180能够回到待机位置。第三弹性储能件210可以为具有弹性的橡胶件或由其他弹性材料制成。在本实施例中第三弹性储能件210为弹簧，第三弹性储能件210套设在第二受力部200上。第二受力部200上设置有径向向外凸出的挡环201。挡环201位于工作通道111中且位于触发孔123外。第三弹性储能件210的一端与挡环201抵靠，第三弹性储能件210的另一端与工作部120抵靠。当工作部120位于第一维持位置时，第三弹性储能件210对挡环201施加a方向的力，使得触发部180具备向待机位置运动的趋势。在沿b方向的驱动力的作用下，触发部180从待机位置运动至触发位置，在沿b方向的驱动力消失后，在第三弹性储能件210的作用下，触发部180回到待机位置。

可以在井口设置人力、电力或液压力或气压力驱动的驱动装置，用于在触发保持机构010到达井口时对工作部120施加a方向的力，使工作部120从第二保持位置运动至第一保持位置，从而使第一弹性储能件130形变储能。在本实施例中，通过触发保持机构010上行至井口时与井口的部件撞击带动工作部120从第二保持位置运动至第一保持位置。具体的，触发保持机构010还包括第一受力部190。第一受力部190为沿ab方向延伸的杆状部件，第一受力部190与工作部120连接。当工作部120位于第二维持位置时，第一受力部190伸出至基体110外。当触发保持机构010到达井口时，第一受力部190与井口的装置发生撞击，产生的能量带动第一受力部190相对于基体110沿a方向运动，进而带动工作部120从第二保持位置运动至第一保持位置。

进一步的，在本实施例中，触发孔123内设置有径向向内凸出的支撑环125。在工作部120从第一保持位置运动至第二保持位置的过程中，支撑环125阻止触发部180脱离触发孔123，并带动触发部180随工作部120沿b方向运动。这样，能够避免工作部120从第二保持位置向第一保持位置运动的过程中，触发部180无法进入触发孔123的情况发生。进一步的，当工作部120位于第二保持位置时，第二受力部200缩回至基体110内，如此避免第二受力部200的误动作。

进一步的，在本实施例中，锁止部150上开设有泄压口154。泄压口154沿锁止部150的轴线方向贯穿锁止部150。在触发保持机构010进入井下后，井内的气体或者液体能够进入触发保持机构010内部。当触发保持机构010内的气体或液体聚集在定位部140内时，形成压力有可能导致锁止部150无法进入定位部140以到达锁定位置。在设置泄压口154后，锁止部150从解锁位置向锁定位置运动的过程中，定位部140内聚集的气体或液体能够通过泄压口154排出至定位部140外，进而确保锁止部150能够顺利进入定位部140并到达锁定位置。

实施例2：

图4为本实施例提供的井下工具01中锁止件360处于锁止位置时的状态图；图5为本实施例提供的井下工具01中锁止件360处于开锁位置时的状态图。请结合参照图4和图5，本实施例提供一种井下工具01。井下工具01包括实施例1中记载的触发保持机构010。井下工具01还包括柱塞020。柱塞020包括芯管310、封隔片320、弹性件(图未示出)、导向柱340、限位部350和锁止件360。

芯管310沿ab方向延伸。多个封隔片320围绕芯管310布置，封隔片320能够在径向方向上往复运动。弹性件作用于封隔片320，使封隔片320具备沿径向方向向外运动的趋势。导向柱340沿径向方向贯穿芯管310的管壁，导向柱340位于芯管310外的一端与封隔片320连接，导向柱340位于芯管310内的一端连接有限位部350。锁止件360设置在芯管310内。当封隔片320径向向内运动的过程中，限位部350与芯管310的内壁之间形成限位间隙。弹性件为弹簧，套设在导向柱340上，并且弹性件的两端分别与芯管310和封隔片320抵靠。

芯管310的一端插入基体110上开设的工作通道111中，芯管310与基体110螺纹连接。第一受力部190伸入到芯管310中并与锁止件360连接。当工作部120位于第二维持位置时，第一受力部190伸出至芯管310外。工作部120在第一维持位置和第二维持位置之间运动的过程中，通过第一受力部190带动锁止件360在锁止位置和开锁位置之间运动。锁止件360被构造为在运动至锁止位置时嵌入限位间隙内以阻止封隔片320径向向外运动，锁止件360被构造为在运动至开锁位置时脱离限位间隙。

油气井的井口管道的直径小于井道的直径。当井下工具01上行至井口管道内时，封隔片320径向向内运动，限位部350与芯管310的内壁之间形成限位间隙。随着井下工具01继续向上运动，第一受力部190与井口管道顶部撞击，生的能量带动第一受力部190相对于基体110沿a方向运动，进而带动工作部120从第二保持位置运动至第一保持位置，带动锁止件360从开锁位置运动至锁止位置。此时，通过定位部140和锁止部150的结合将工作部120保持在第一保持位置，进而锁止件360被保持在锁止位置，进而阻止封隔片320径向向外扩张。这样，能够确保井下工具01快速下行至井底，或者使井下工具01在开井状态下下行至井底。在井下工具01下行至井底后，第二受力部200与设置在井底的装置碰撞，配合部170受b方向的力从待机位置运动至触发位置。在配合部170从待机位置运动至触发位置的过程中，触发部180与配合部170位于触发孔123中的部位抵靠，推动配合部170沿锁定位置至解锁位置的方向转动，进而配合部170带动锁止部150从锁定位置运动至解锁位置。在锁止部150脱离定位部140时，第一弹性储能件130伸张复位，释放其存储的能量。在第一弹性储能件130的带动下，工作部120从第一保持位置运动至第二保持位置，进而通过第一受力部190带动锁止件360从锁止位置运动至开锁位置。此时，封隔片320能够在弹性件的作用下自由向外扩张，与井壁接触形成密封，进而使得井下工具01在上行的过程中实现对积液的举升。

以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。