一种平衡井下压力的坐封工具的制作方法

1.本实用新型涉及石油井下工具技术领域，具体涉及一种平衡井下压力的坐封工具。


背景技术：

2.在石油和天然气钻井行业中，为了进行油气开采、地层水采集、二氧化碳封存或向井内注入流体，层间隔离是一种必要的作业手段，而封隔器是极为常用的层间隔离工具。封隔器的种类多样，但一般均需要通过机械力或者液压力以使得封隔组件实现坐封，从而达到密封隔离的目的。目前封隔器和桥塞的坐封方法主要有两大类，分别为液压坐封和火药爆炸坐封。其中，液压坐封是通过坐封工具复杂的液道和活塞结构，在地面控制液体压力使内外管柱发生相对运动以提供坐封力实现坐封。火药爆炸坐封是通过电触发头使压缩火药并发生爆炸，爆炸产生的高能气体推动活塞结构发生相对运动实现坐封。
3.在专利cn201910593968.2中公开了一种井下坐封工具及方法，该工具包括：设置有腔体流道的外壳连接机构，脉冲功率输出机构和电液爆启动机构，电液爆启动机构包括：活塞腔，设置在活塞腔内的第一电极和第二电极，第一电极与所述第二电极之间的活塞腔内容纳有金属粉末悬浮电爆液；活塞杆；抵靠在活塞杆下方的液道开关活塞，液道开关活塞通过剪切销钉固定在外壳连接机构上，液道开关活塞中设置有活塞流道；在启动电液爆启动机构后，活塞杆能被向下推动，剪断剪切销钉，活塞流道与所述腔体流道相连通。该专利能够较佳地满足分段压裂开采中隔器和桥塞的坐封作业需要。但是其受压不平衡。
4.在专利cn201621292226.4中公开了一种井下坐封装置及井下工具，其涉及石油和天然气钻完井技术领域，井下坐封装置包括：管体，设置在所述管体外的第一隔离机构，所述第一隔离机构包括套设在所述管体外的第一外管和第二外管、设置在所述第一外管与所述第二外管之间的第一柔性件、设置在所述第一外管、所述第二外管、所述第一柔性件与所述管体之间的相变材料，在相变材料的体积变化时，所述第一柔性件能够在所述管体的径向方向发生移动。该专利中的井下坐封装置能够在无机械力或液压力的情况下实现坐封与解封。
5.在专利cn202022318937.7中公开了一种利用连续油管实现封隔器坐封的坐封工具，包括连接球座、坐封球和牵引杆，其中，连接球座的上端和下端均与连续油管连接，且连接球座具有从上到下设置的第一轴向腔体和第二轴向腔体，且第一轴向腔体的内径大于第二轴向腔体的内径；坐封球为实心密封球体、类球体、半球体或类半球体，且坐封球的直径或类直径小于所述第一轴向腔体的内径并大于所述第二轴向腔体的内径，坐封球放置在第二轴向腔体的上方以实现封堵连接球座；牵引杆的上端与连续油管连接，牵引杆的下端与坐封球连接。该专利同时具备井下暂堵、坐封、返球三种功能，结构简单，操作性可靠，适用于国内大部分油气田试油完井作业。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种平衡井下压力的坐封工具。通过合理设置芯轴、推力筒和定位环的配合关系。解决了井下压力不平衡、坐封力损失的技术问题。
7.本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：
8.一种平衡井下压力的坐封工具，包括芯轴、推力筒、定位环和剪切销，其中：
9.所述芯轴为圆柱形结构，芯轴包括空心段一、实心段和空心段二；
10.所述空心段一和空心段二分别位于芯轴的两端，两端面均开设有盲孔；
11.所述空心段一的长度大于空心段二，所述空心段一盲孔的直径大于空心段二盲孔的直径，空心段二的外径小于实心段的外径，在正常坐封丢手后，能与推力筒形成泄压通道。
12.所述空心段一的外侧靠近气道之处设有芯轴限位台阶，所述芯轴限位台阶上设有多个o形密封圈；
13.所述推力筒为空心圆管结构，所述推力筒内设有推力筒限位台阶，所述推力筒限位台阶上设有多个o形密封圈；
14.所述芯轴设置在推力筒内，所述推力筒限位台阶的内表面与芯轴的外表面相配合，所述芯轴限位台阶的外表面与推力筒的内表面相配合；
15.所述空心段一的孔底开设有斜向实心段的气道，所述气道连通空心段一的内部和芯轴限位台阶与推力筒限位台阶之间形成的空腔，该气道为火药燃烧提供压力的通道，使火药燃烧形成的气体进入空腔中，提供推力完成坐封工具的坐封动作。
16.所述定位环为圆管结构，包括外径较小的密封段与外径较大的定位段；
17.所述密封段设置在芯轴和推力筒之间，位于推力筒远离空心段二的一端的尾部内侧；
18.所述定位段设置密封段密封段远离空心段二的一端的尾部，定位段的为径与推力筒的外径相等，定位环的内径与芯轴外径相等；
19.所述密封段的内表面和外表面上均设有多个o形密封圈；
20.所述剪切销设置在定位段处，将定位环与芯轴轴向固定。
21.可选或优选地，所述芯轴、推力筒和定位环均由42crmo制成。
22.可选或优选地，所述剪切销由hpb59
‑
1制成。
23.可选或优选地，所述推力筒和定位环之间设有两处密封结构，能够保证整体工具下井时均为密封状态。
24.可选或优选地，所述芯轴的两端密封面的外径相等，以保证下井后两端受到的压力是平衡的
25.可选或优选地，所述o形密封圈表面需涂抹硅脂。
26.可选或优选地，所述芯轴、推力筒、定位环和剪切销表面均喷涂防锈油。
27.基于上述技术方案，可产生如下技术效果：
28.本实用新型提供的一种平衡井下压力的坐封工具。本实用新型的定位环的定位段端面面积与另一端推力筒的受压面积相等，在坐封过程中推力筒始终受压平衡，不需要额外动力克服井下压力，便于控制坐封所需的爆炸能量。解决了井下压力不平衡、坐封力损失
的技术问题。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
30.图1 为本实用新型的结构示意图（剖视图）；
31.图中：1
‑
芯轴，2
‑
推力筒，3
‑
定位环，4
‑
剪切销，11
‑
空心段一，12
‑
实心段，13
‑
空心段二，14
‑
气道，15
‑
芯轴限位台阶，21
‑
推力筒限位台阶。
具体实施方式
32.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
34.实施例1：
35.如图1所示：
36.本实施例提供了一种平衡井下压力的坐封工具,包括芯轴1、推力筒2、定位环3和剪切销4，其中：
37.所述芯轴1为圆柱形结构，芯轴1包括空心段一11、实心段12和空心段二13；
38.所述空心段一11和空心段二13分别位于芯轴1的两端，两端面均开设有盲孔；
39.所述空心段一11的长度大于空心段二13，所述空心段一11盲孔的直径大于空心段二13盲孔的直径，空心段二13的外径小于实心段12的外径；
40.所述空心段一11的外侧靠近气道14之处设有芯轴限位台阶15，所述芯轴限位台阶15上设有多个o形密封圈；
41.所述推力筒2为空心圆管结构，所述推力筒2内设有推力筒限位台阶21，所述推力筒限位台阶21上设有多个o形密封圈；
42.所述芯轴1设置在推力筒2内，所述推力筒限位台阶21的内表面与芯轴1的外表面相配合，所述芯轴限位台阶15的外表面与推力筒2的内表面相配合；
43.所述空心段一11的孔底开设有斜向实心段12的气道14，所述气道14连通空心段一11的内部和芯轴限位台阶15与推力筒限位台阶21之间形成的空腔；
44.所述定位环3为圆管结构，包括外径较小的密封段与外径较大的定位段；
45.所述密封段设置在芯轴1和推力筒2之间，位于推力筒2远离空心段二13的一端的尾部内侧；
46.所述定位段设置密封段密封段远离空心段二13的一端的尾部，定位段的为径与推力筒2的外径相等，定位环3的内径与芯轴1外径相等；
47.所述密封段的内表面和外表面上均设有多个o形密封圈；
48.所述剪切销4设置在定位段处，将定位环3与芯轴1轴向固定。
49.本实施例中，所述芯轴1、推力筒2和定位环3均由42crmo制成。
50.本实施例中，所述剪切销4由hpb59
‑
1制成。
51.本实施例中，所述o形密封圈表面需涂抹硅脂。
52.本实施例中，所述芯轴1、推力筒2、定位环3和剪切销4表面均喷涂防锈油。
53.本实施例具有以下优点：
54.1. 本实施例中，推力筒2的两端能始终维持受压平衡；
55.2. 本实施例中，便于控制坐封所需的爆炸能量；
56.3. 本实施例中，各结构之间具有良好的密封性；
57.4. 本实施例中，各部件均具有耐高温、耐腐蚀的优良性能。
58.本实用新型提供的平衡井下压力的坐封工具的工作过程如下：在坐封时，空心段一11中爆炸产生的冲击从气道14进入芯轴限位台阶15与推力筒限位台阶21之间形成的空腔，剪切销4被剪断，推力筒2向空心段二13方向移动，当推力筒限位台阶21移至空心段二13处时，泄压并完成坐封。