页岩气用压差平衡式快速坐封工具的制作方法

1.本发明属于页岩气开发设备领域，特别是涉及一种页岩气用压差平衡式快速坐封工具。


背景技术：

2.页岩气开发方式是“分簇射孔+体积压裂”，因此与常规直井相比，“桥塞坐封”在同一口井中的作业量呈十倍、乃至几十倍增加。一次“桥塞坐封”作业，必须是一个桥塞+一个桥塞坐封工具配套使用，故桥塞坐封工具的使用量也随之增加，在常规直井中，“桥塞坐封”作业一般在5次以内，但页岩气开发中“桥塞坐封”作业，一口井中少则几十次，多则上百次。
3.原有的“贝克
‑
液压式坐封工具”零件数量多达13个，总长近2米，在作业前必须对整个工具进行精心保养、灌注液压油等，作业后也必须对工具进行后续维护，等待下次作业。整个过程耗时、耗力，与页岩气开发的高效模式严重不匹配。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种页岩气用压差平衡式快速坐封工具，用于解决现有技术中坐封工具使用时工作效率低的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种页岩气用压差平衡式快速坐封工具，包括：
6.上接头，所述上接头为中空结构且用于和点火装置连接；
7.中心管，所述中心管上端同轴插入所述上接头的下端且通过螺纹配合，所述中心管和所述上接头之间密封连接，所述中心管的上端设有装药孔，所述装药孔和所述上接头连通，所述中心管的另一端设有第一环向凸台和导向杆；
8.上外套筒，所述上外套筒上端和所述上接头下端活套且通过挂销连接，所述上外套筒上端内壁还和所述中心管上端外壁密封配合，所述上外套筒向下运动的极限位移被所述第一环向凸台限制，
9.下外套筒，所述下外套筒上端通过螺纹内套在所述上外套筒下端且密封连接，所述下外套筒活套在所述导向杆上且和所述导向杆密封配合；
10.所述下外套筒端面、所述上外套筒内壁、所述中心管外壁和第一环向凸台下端面形成加压腔，所述加压腔和所述装药孔通过导气孔连通。
11.可选的，所述挂销为铜质结构。
12.可选的，所述中心管上端的密封结构和导向杆的密封结构均通过密封圈密封，所述中心管上端的密封圈内径和导向杆的密封圈内径相等。
13.可选的，所述上外套筒上端内壁设有第二环向凸台，所述第二环向凸台和所述中心管外壁通过密封圈配合，且在所述第一环向凸台和第二环向凸台形成密闭的第一缓冲腔。
14.可选的，所述导向杆为锥度杆，所述导向杆的直径从上至下变小。
15.可选的，所述中心管和所述上接头之间通过第一密封圈密封，所述中心管和所述上外套筒之间通过第二密封圈密封，所述上接头上设有第一泄压孔，所述第一泄压孔位于所述第一密封圈和所述第二密封圈之间。
16.可选的，所述上接头和所述点火装置可拆卸配合。
17.可选的，所述上接头上端设有内螺纹，所述上接头和所述点火装置通过螺纹配合。
18.可选的，所述下外套筒外壁通过第三密封圈和所述上外套筒下端内壁密封配合，所述下外套筒内壁通过第四密封圈和所述导向杆密封配合。
19.可选的，所述第一环向凸台和所述上外套筒内壁通过第五密封圈密封配合。
20.可选的，所述导向杆上设有第三环向凸台，所述下外套筒内壁上设有内台阶，所述第三环向凸台和所述内台阶相互配合限制所述下外套筒向下运动的极限位移；
21.所述下外套筒和所述导向杆之间间隔设置且在所述第三环向凸台和所述内台阶之间形成第二缓冲腔，所述第二缓冲腔为密封结构；
22.所述导向杆为锥度杆，所述导向杆的直径从上至下变小。
23.可选的，所述导向杆包括第一锥度杆和第二锥度杆，所述第一锥度杆和所述第二锥度杆同轴锥度连续设置且可拆卸固定，所述内台阶设置在所述第二锥度杆，所述第三环向凸台设置在所述第二锥度杆上。
24.可选的，所述下外套筒上设有第二泄压孔，所述第二泄压孔和所述第二缓冲腔连通。
25.如上所述，本发明的页岩气用压差平衡式快速坐封工具，至少具有以下有益效果：
26.上接头和点火装置连接，不需要新增其他转接头，操作方便，结构简单，在装药孔内装药，然后和点火装置连接，点火装置对火药进行点火，火药燃烧内部压强变大，且通过导气孔连通形成的加压腔，当加压腔的压力达到挂销的极限承压范围时，挂销被切断，然后上外套筒和下外套筒瞬间以对应压力冲击实现坐封过程，由于上外套筒向下运动的极限位移被所述第一环向凸台限制，故上外套筒的能够后续被拉出。
附图说明
27.图1显示为本发明的页岩气用压差平衡式快速坐封工具示意图。
28.图2显示为本发明的页岩气用压差平衡式快速坐封工具的另一种实施方式的示意图。
具体实施方式
29.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
30.请参阅图1至图2。须知，本说明书附图所示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调
整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
31.以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。
32.请参阅图1，本发明提供一种页岩气用压差平衡式快速坐封工具的实施例，包括：上接头1、中心管2、上外套筒3和下外套筒4，所述上接头1为中空结构且用于和点火装置连接；所述中心管2上端同轴插入所述上接头1的下端且通过螺纹配合，所述中心管2和所述上接头1之间密封连接，所述中心管2的上端设有装药孔21，所述装药孔21和所述上接头1连通，所述中心管2的另一端设有第一环向凸台22和导向杆23；所述上外套筒3上端和所述上接头1下端活套且通过挂销31连接，可选的，所述挂销31为铜质结构。所述上外套筒3上端内壁还和所述中心管2上端外壁密封配合，所述上外套筒3向下运动的极限位移被所述第一环向凸台22限制，所述下外套筒4上端通过螺纹内套在所述上外套筒3下端且密封连接，所述下外套筒4活套在所述导向杆23上且和所述导向杆23密封配合；所述下外套筒4端面、所述上外套筒3内壁、所述中心管2外壁和第一环向凸台22下端面形成加压腔24，所述加压腔24和所述装药孔21通过导气孔241连通。上接头1和点火装置连接，不需要新增其他转接头，操作方便，结构简单，在装药孔21内装药，然后和点火装置连接，点火装置对火药进行点火，火药燃烧内部压强变大，且通过导气孔241连通形成的加压腔24，当加压腔24的压力达到挂销31的极限承压范围时，挂销31被切断，然后上外套筒3和下外套筒4瞬间以对应压力冲击实现坐封过程，由于上外套筒3向下运动的极限位移被所述第一环向凸台22限制，故上外套筒3的能够后续被拉出。
33.本实施例中，请参阅图1，所述中心管2上端的密封结构和导向杆23的密封结构均通过密封圈密封，所述中心管2上端的密封圈内径和导向杆23的密封圈内径相等。能够避免或者减少中心管2前后产生压差。
34.本实施例中，请参阅图1，所述上外套筒3上端内壁设有第二环向凸台32，所述第二环向凸台32和所述中心管2外壁通过密封圈配合，且在所述第一环向凸台22和第二环向凸台32形成密闭的第一缓冲腔30。通过第一缓冲腔30的设计，使得在挂销31被切断以后，第一缓冲腔30能够起到缓冲作用，从而达到增加使用寿命的目的。
35.本实施例中，请参阅图1，所述导向杆23为锥度杆，所述导向杆23的直径从上至下变小。锥度杆能够避免在冲击过程中和导向杆23产生碰撞。
36.本实施例中，请参阅图1，所述中心管2和所述上接头1之间通过第一密封圈25密封，所述中心管2和所述上外套筒3之间通过第二密封圈26密封，所述上接头1上设有第一泄压孔11，所述第一泄压孔11位于所述第一密封圈25和所述第二密封圈26之间。第一泄压孔11的设计能够让工作人员在拆卸时更加安全，如果里面仍然有较高的压力，在旋转中心管2时，旋转到第一泄压孔11位置时，压力气体能够从第一泄压孔11排出，从而达到保护工作人员的目的。
37.本实施例中，请参阅图1，所述上接头1和所述点火装置可拆卸配合。可选的，所述上接头1上端设有内螺纹，所述上接头1和所述点火装置通过螺纹配合。通过螺纹和点火装置配合不需要其他的连接头且操作方便。
38.本实施例中，可选的，所述下外套筒4外壁通过第三密封圈41和所述上外套筒3下端内壁密封配合，所述下外套筒4内壁通过第四密封圈42和所述导向杆23密封配合。可选
的，所述第一环向凸台22和所述上外套筒3内壁通过第五密封圈221密封配合。
39.本实施例中，请参阅图2，所述导向杆23上设有第三环向凸台231，所述下外套筒4内壁上设有内台阶40，所述第三环向凸台231和所述内台阶40相互配合限制所述下外套筒4向下运动的极限位移；所述下外套筒4和所述导向杆23之间间隔设置且在所述第三环向凸台231和所述内台阶40之间形成第二缓冲腔230，所述第二缓冲腔230为密封结构；所述导向杆23为锥度杆，所述导向杆23的直径从上至下变小。通过第二缓冲器230的设计，能够实现更好的缓冲效果。第三环向凸台231通过第六密封圈2310和下外套筒4内壁密封。
40.本实施例中，请参阅图2，所述导向杆23包括第一锥度杆232和第二锥度杆233，所述第一锥度杆232和所述第二锥度杆233同轴锥度连续设置且可拆卸固定，所述内台阶40设置在所述第二锥度杆233，所述第三环向凸台231设置在所述第二锥度杆233上。通过导向杆23的分段设计，方便对导向杆的加工。在图2中，第一锥度杆232和中心管2为一体结构。
41.本实施例中，请参阅图2，所述下外套筒4上设有第二泄压孔2301，所述第二泄压孔2301和所述第二缓冲腔230连通。第二泄压孔2301设计能够让工作人员在拆卸时更加安全，如果第二缓冲腔230里面仍然有较高的压力，压力能够从泄压孔泄压，达到保护工作人员的目的。
42.综上所述，本发明上接头1和点火装置连接，不需要新增其他转接头，操作方便，结构简单，在装药孔21内装药，然后和点火装置连接，点火装置对火药进行点火，火药燃烧内部压强变大，且通过导气孔241连通形成的加压腔24，当加压腔24的压力达到挂销31的极限承压范围时，挂销31被切断，然后上外套筒3和下外套筒4瞬间以对应压力冲击实现坐封过程，由于上外套筒3向下运动的极限位移被所述第一环向凸台22限制，故上外套筒3的能够后续被拉出。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。