专利名称：一种电液驱动坐封工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种井下坐封工具，尤其涉及一种电液驱动坐封工具。
背景技术：
目前，油气田完井过程中，尤其是水平井、大位移井完井过程中，需要用顶部封隔器将一部分生产管柱悬挂在套管内，下入的管柱在完成对封隔器的坐封后，需要从封隔器上丢开，从井口提出下入管柱。但是，对于各种不同类型的封隔器，一般的做法是采用不同的丢手机构，并且丢手机构往往和封隔器设计成一体，一旦完成作业后，丢手机构一般废弃不用，极大的浪费资源；由于需要承载较高拉、压载荷且具有多种丢手方式的封隔器不但价格昂贵。机构复杂。加工和组装调试工作都复杂，同时通用性极差，下井工作时易失效，限制了其使用。因此实际应用中的丢手封隔器，为封隔器丢手提供轴向推力的多为炸药方式，利用炸药爆炸产生的高压气体推动封隔器进行剪销，从而实现丢手。但是在井下高温高压的环境下，用电信号引爆炸药，非常危险，一个不慎就有可能使得油井报废等。而且此方式的封隔器坐封工具易因炸药爆炸而损毁，使得其重复利用率低，基本上就是一次性的；再者，炸药爆炸产生的是绝对压力，随着封隔器坐封深度的不同而需要填充不同的炸药用量来提供不同的压力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种电液驱动坐封工具，解决目前技术中坐封工具一次性使用造成极大浪费的问题，并且能够提供较大的轴向推力。为解决以上技术问题，本发明的技术方案是:一种电液驱动坐封工具，包括上部接头、平衡活塞、缸筒、泵站系统、作动缸、内套和外套，所述的上部接 头位于缸筒顶部连接井上电源及电路处理装置；平衡活塞滑套于缸筒内，与缸筒以及位于缸筒底部的作动缸组成一个封闭腔体作为系统油箱，泵站系统位于腔体内，为作动缸输出高压油；内套上部通过螺纹与作动缸中的作动缸筒底部连接，内套下部与外部封隔器的心轴连接；外套滑套于内套上，通过连接装置与作动缸的活塞杆连接，夕卜套底部与外部封隔器的可膨胀式压缩部分连接，活塞杆由于高压油作用产生轴向运动推动外套进行封隔器的坐封动作。进一步的，所述的上部接头还包括电连接器座、电连接器和导线管，上部连接头外表面有螺纹用于连接外部井上电源，上部连接头中心有轴向通孔，电连接器座和电连接器位于通孔上部，导线管通过螺纹固定在通孔下部用于电缆线通过。进一步的，所述的平衡活塞中心有孔，穿过导线管，导线管底端有限位螺母，限制平衡活塞最大行程，上部连接头环向分布有外大内小的平衡孔，联通外界套管环境介质和平衡活塞形成压力平衡通道。进一步的，所述的泵站系统包括电机、柱塞泵和油路块组件，电机通过螺钉固定在缸筒内部的安装座上，电机与柱塞泵通过联轴器进行传动，柱塞泵放入柱塞泵安装壳体并与安装座用螺钉固定。进一步的，所述的柱塞泵侧边有柱塞泵进油口，通过柱塞泵安装壳体上对应的孔与系统油箱相通，底部有柱塞泵高压出油口，通过油液通道与油路块组件中的溢流阀连接，溢流阀与系统油箱连通，调节油液输出压力。进一步的，所述的油路块组件还包括二位四通电磁阀和双向锁，二位四通电磁阀通过油液通道与溢流阀连接，液压油通过二位四通电磁阀后有高压出油通道一和高压出油通道二，经过双向锁分别进入油液通道一和油液通道二。进一步的，所述的作动缸包括连接螺塞、作动缸筒、导流管和活塞杆，缸筒通过连接螺塞与作动缸筒连接，连接螺塞中设有与油液通道一和油液通道二分别连通的油液通道三和油液通道四。进一步的，所述的导流管顶部与连接螺塞固定连接并连通油液通道四，活塞杆呈T型，滑套于导流管上，活塞杆上部与作动缸筒内壁面接触可滑动，将作动缸筒分隔为上腔室和下腔室，上腔室与油液通道三连通，活塞杆在下腔室处设有油液通道五，下腔室通过油液通道五与导流管连通。进一步的，所述的内套壁面底部均分布安装孔通过销与外部封隔器心轴连接，壁面还设置有长条状滑动槽。进一步的，所述的外套壁面有与滑动槽相配合的槽，槽中装有连接块，连接块通过螺钉安装于推力块上，推力块固定在活塞杆的底端。与现有技术相比，本发明优点在于本发明所述的电液驱动坐封工具可产生较高的轴向推力，并可回收重复利用，可以根据不同的井况要求，通过调整溢流阀的溢流压力来改变输出的轴向推力，可适用于任何一种封隔器，其结构简单可靠，整体结构相对独立，对于不同系列的封隔器，只需将接口部分的上部接头和内套、外套等少量部件进行与封隔器相应匹配更换即可。本发明的坐封工具除作动缸在进行丢手动作时需要承受高压外，在非丢手动作状态由于平衡活塞的作用而处于内外压力平衡状态，非作动缸零部件始终不用承受太高的压差。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的上部缸筒部分细节结构示意图；图3为本发明的下部作动缸部分细节结构示意图；图4为本发明的井下工作情况示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。本发明实施例公开的一种电液驱动坐封工具，以达到可回收重复使用，并且适用于各种封隔器为目的。参见图1和图2，一种电液驱动坐封工具，包括上部接头1、平衡活塞5、缸筒7、泵站系统、作动缸、内套22和外套23，所述的上部接头I位于缸筒7顶部连接井上电源及电路处理装置；平衡活塞5滑套于缸筒内，与缸筒7以及位于缸筒7底部的作动缸组成一个封闭腔体作为系统油箱27，泵站系统位于腔体内，为作动缸输出高压油；内套22通过其上部螺纹与作动缸中的作动缸筒19底部连接，内套22下部与外部封隔器的心轴连接；外套23滑套于内套22上，通过连接装置与作动缸的活塞杆21连接，外套23底部与外部封隔器的可膨胀式压缩部分连接，活塞杆21由于高压油作用产生轴向动力推动外套23进行封隔器的坐封动作。上部连接头I还包括电连接器座2、电连接器3和导线管4，上部连接头I外表面有螺纹用于连接外部井上电源，上部连接头中心有轴向通孔，电连接器座2和电连接器3位于通孔上部，将井上电源或信号传递到电机和电磁阀，导线管4通过螺纹固定在通孔下部用于电缆线通过。平衡活塞5中心有孔，穿过导线管4，导线管4底端有限位螺母6，限制平衡活塞最大行程。上部连接头环向分布有平衡孔26，联通外界套管环境介质和平衡活塞5形成压力平衡通道，平衡活塞5将外界环境介质与系统内部油液隔离开，并将外界压力传导进系统内部，使得系统内外压力平衡；平衡孔26外大内小，可防止大的沙粒进入平衡活塞内部；大孔带有螺纹，可作紧固扳手空用。泵站系统包括电机8、柱塞泵11和油路块组件14，电机8通过螺钉固定在缸筒7内部的安装座9上，电机8与柱塞泵11通过联轴器10进行传动，柱塞泵11放入柱塞泵安装壳体12并与安装座9用螺钉固定。柱塞泵11侧边有柱塞泵进油口，通过柱塞泵安装壳体12上对应的孔与系统油箱27相通，底部有柱塞泵高压出油口，高压油通过出油口及出油口堵头13进入油液通道，柱塞泵11通过油液通道与油路块组件14中的溢流阀15连接，溢流阀15有油路与系统油箱27连通，调节溢流阀15可调节柱塞泵11出口油液输出压力。油路块组件14还包括二位四通电磁阀16和双向锁17，柱塞泵11的输出的高压油经过溢流阀15之后通过油液通道与二位四通电磁阀16的输入高压油液口连接，二位四通电磁阀16还有低压出油通道28与系统油箱27连通，高压油经过二位四通电磁阀16后有高压出油通道一 29和高压出油通道二 30，当电磁阀失电时，输出高压油液通过高压出油通道一 29输出，反之当电磁阀得电时，输出高压油液通过高压出油通道二 30，由此来控制下游作动缸的动作方向，高压出油通道一 29和高压出油通道二 30经过双向锁17后分别进入油液通道一 32和油液通道二 31。参见图3，作动缸包括连接螺塞18、作动缸筒19、导流管20和活塞杆21，缸筒7通过连接螺塞18与作动缸筒19连接，连接螺塞中设有油液通道三34和油液通道四33分别与油液通道一 32和油液通道二 31连通。导流管20顶部与连接螺塞18固定连接并连通油液通道四33，活塞杆21呈T型，滑套于导流管20上，活塞杆21上部与作动缸筒19内壁面接触可滑动，将作动缸筒19分隔为上腔室35和下腔室37，上腔室35与油液通道三34连通，活塞杆21在下腔室37处设有油液通道五36，下腔室37通过油液通道五36与导流管20连通。当泵站系统的高压油液从油液通道一 32通过油液通道三34进入到上腔室35时，活塞杆21向下腔室运动，下腔室37的油液通过油液通道五36进入导流管20中，并经过油液通道四33输入到油液通道二 31，此时活塞杆伸出，输出推力。反之，当高压油液从油液通道二31通过油液通道四33输入到下腔室37时，此时活塞杆收回。内套22壁面底部均分布安装孔39通过销与外部封隔器心轴连接，壁面还设置有长条状滑动槽38。外套23与封隔器的可膨胀式压缩部分连接，外套23壁面有与滑动槽38相配合的若干槽，槽中装有与槽大小相适应的连接块24，连接块24通过螺钉安装于推力块25上，推力块25固定在活塞杆21的底端。当活塞杆21运动时，连接块24在内套22上的滑动槽38中滑动，并推动外套23进行封隔器的坐封动作，达到输出轴向推力的目的。参见图4，其他井下工具40安装在电液驱动坐封工具41顶端，封隔器42连接在电液驱动坐封工具41底端，当坐封工具工作时，电机8通电开始转动，柱塞泵输出高压油，通过溢流阀15调节输出的压力，然后经过二位四通电磁阀16和双向锁17后提供给作动缸，高压油推动作动缸中的活塞杆21伸出或者收回，当活塞杆21伸出时，推动外套23实现封隔器42的坐封和剪销。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电液驱动坐封工具，包括上部接头(I)、平衡活塞(5)、缸筒(7)、泵站系统、作动缸、内套(22 )和外套23，所述的上部接头(I)位于缸筒(7 )顶部连接井上电源及电路处理装置；平衡活塞(5)滑套于缸筒内，与缸筒(7)以及位于缸筒(7)底部的作动缸组成一个封闭腔体作为系统油箱(27)，泵站系统位于腔体内，为作动缸输出高压油；内套(22)上部通过螺纹与作动缸中的作动缸筒底部连接，内套(22)下部与外部封隔器的心轴连接；外套(23)滑套于内套(22)上，通过连接装置与作动缸的活塞杆(21)连接，外套(23)底部与外部封隔器的可膨胀式压缩部分连接，活塞杆(21)由于高压油作用产生轴向运动推动外套(23)进行封隔器的坐封动作。
2.根据权利要求1所述的电液驱动坐封工具，其特征在于，所述的上部接头(I)还包括电连接器座(2 )、电连接器(3 )和导线管(4)，上部连接头(I)外表面有螺纹用于连接外部井上电源，上部连接头(I)中心有轴向通孔，电连接器座(2)和电连接器(3)位于通孔上部，导线管(4)通过螺纹固定在通孔下部用于电缆线通过。
3.根据权利要求2所述 的电液驱动坐封工具，其特征在于，所述的平衡活塞(5)中心有孔，穿过导线管(4)，导线管(4)底端有限位螺母(6)，限制平衡活塞(5)最大行程，上部连接头(I)环向分布有外大内小的平衡孔(26 )，联通外界套管环境介质和平衡活塞(5 )形成压力平衡通道。
4.根据权利要求1所述的电液驱动坐封工具，其特征在于，所述的泵站系统包括电机(8 )、柱塞泵(11)和油路块组件(14 )，电机(8 )通过螺钉固定在缸筒(7 )内部的安装座(9 )上，电机(8)与柱塞泵(11)通过联轴器(10)进行传动，柱塞泵(11)放入柱塞泵安装壳体(12)并与安装座(9)用螺钉固定。
5.根据权利要求4所述的电液驱动坐封工具，其特征在于，所述的柱塞泵(11)侧边有柱塞泵进油口，通过柱塞泵安装壳体(12)上对应的孔与系统油箱(27)相通，底部有柱塞泵高压出油口，通过油液通道与油路块组件(14)中的溢流阀(15)连接，溢流阀(15)与系统油箱(27)连通，调节油液输出压力。
6.根据权利要求4所述的电液驱动坐封工具，其特征在于，所述的油路块组件(14)还包括二位四通电磁阀(16)和双向锁(17)，二位四通电磁阀(16)通过油液通道与溢流阀(15)连接，液压油通过二位四通电磁阀(16)后有高压出油通道一(29)和高压出油通道二(30)，经过双向锁分别进入油液通道一(32)和油液通道二(31)。
7.根据权利要求1所述的电液驱动坐封工具，其特征在于，所述的作动缸包括连接螺塞(18)、作动缸筒(19)、导流管(20)和活塞杆(21)，缸筒(7)通过连接螺塞(18)与作动缸筒(19 )连接，连接螺塞(18 )中设有与油液通道一(32 )和油液通道二( 31)分别连通的油液通道三(34)和油液通道四(33)。
8.根据权利要求7所述的电液驱动坐封工具，其特征在于，所述的导流管(20)顶部与连接螺塞(18)固定连接并连通油液通道四(33)，活塞杆(21)呈T型，滑套于导流管(20)上，活塞杆(21)上部与作动缸筒(19)内壁面接触可滑动，将作动缸筒(19)分隔为上腔室(35)和下腔室(37)，上腔室(35)与油液通道三(34)连通，活塞杆(21)在下腔室(37)处设有油液通道五(36)，下腔室(37)通过油液通道五(36)与导流管(20)连通。
9.根据权利要求1所述的电液驱动坐封工具，其特征在于，所述的内套(22)壁面底部均分布安装孔(39 )通过销与外部封隔器心轴连接，壁面还设置有长条状滑动槽(38 )。
10.根据权利要求9所述的电液驱动坐封工具，其特征在于，所述的外套(23)壁面有与滑动槽(38 )相配合的槽，槽中 装有连接块(24)，连接块(24)通过螺钉安装于推力块(25 )上，推力块(25)固定在活塞杆(21)的底端。
全文摘要
本发明公开一种电液驱动坐封工具，包括上部接头、平衡活塞、缸筒、泵站系统、作动缸、内套和外套，所述的上部接头位于缸筒顶部连接井上电源等装置；平衡活塞滑套于缸筒内，与缸筒以及缸筒底部的作动缸组成封闭腔体作为系统油箱，泵站系统位于腔体内，为作动缸输出高压油；内套上部通过螺纹与作动缸的作动缸筒底部连接，内套下部与封隔器的心轴连接，外套滑套于内套上，通过连接装置与作动缸的活塞杆连接，外套再与外部封隔器的可膨胀式压缩部分连接，活塞杆由于液压作用推动外套进行坐封动作。本发明所述的电液驱动坐封工具可以向可膨胀式封隔器提供较大轴向推力，并且可回收重复利用，还可以根据不同井况改变轴向推力，适用于任何一种封隔器。
文档编号E21B23/06GK103075123SQ201310024878
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者夏赣民, 闫守红, 刘宇辉, 陆金波, 王强, 曾义全, 丁士东, 何祖清 申请人:中国航天科技集团公司烽火机械厂