本發(fā)明涉及一種井下靜壓能量電纜坐放工具，在石油天然氣開發(fā)過程中，坐放如橋塞、封隔器和其它需要軸向力的井下工具時(shí)使用。

背景技術(shù)：

目前，石油天然氣工業(yè)開采中，坐放橋塞、封隔器等需要軸向坐封力的工具通常用油管等能夠封閉傳遞液壓的液壓坐放工具或電纜傳輸、電點(diǎn)火引爆慢燃火藥、利用火藥燃燒膨脹產(chǎn)生的壓力使活塞受壓產(chǎn)生軸向力。油管等能夠封閉傳遞液壓的液壓坐放工具本身具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，但需要的配套設(shè)備多、工期長使其使用成本很高；電纜傳輸、電點(diǎn)火引爆慢燃火藥、利用火藥燃燒膨脹產(chǎn)生的壓力使活塞受壓產(chǎn)生軸向力的坐放工具雖然克服了液壓坐放工具的一些缺點(diǎn)，但慢燃火藥等消耗品使用成本依然較高，而且一般來說一種型號的坐放工具坐封力、坐封行程取決于慢燃火藥的量和性能，一般是固定不可調(diào)的。適用范圍也受到一定限制，一旦坐封力量欠缺，坐放工具就被卡死在井下不能取出，使后續(xù)處理非常復(fù)雜。另外，現(xiàn)階段使用的電纜傳輸坐封工具由于使用雷管、火藥等易燃爆物品，管制條件也使得如儲存、運(yùn)輸、使用環(huán)境受到很大限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種具有更低的使用成本、更高的使用性能、更安全的使用環(huán)境的井下靜壓能量電纜坐放工具。

為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：井下靜壓能量電纜坐放工具，包括缸筒，缸筒一端固定連接有上接頭、另一端固定連接有下接頭；缸筒內(nèi)依次套設(shè)有上活塞、中間接頭、下活塞，中間接頭固定連接于缸筒內(nèi)壁，上活塞與下活塞之間通過上推桿傳遞推力，上推桿端部套設(shè)于中間接頭內(nèi)，使得上活塞末端、中間接頭前端、缸筒內(nèi)壁、上推桿外壁配合形成封閉的第三空氣腔；下活塞后端連接有下推桿，下推桿尾端從下接頭中部穿出，使得下活塞后端、下接頭前端、缸筒內(nèi)壁、下推桿外壁配合形成封閉的第四空氣腔；上接頭中部設(shè)置有隔離塞，上接頭在隔離塞前端形成第一空氣腔，用于安裝啟動隔離塞的電動機(jī)或電磁鐵或點(diǎn)火管；上接頭在隔離塞后端與上活塞前端之間形成第二空氣腔；上接頭側(cè)壁在隔離塞的連接部設(shè)置有進(jìn)液孔，隔離塞朝前或往后動作可使得進(jìn)液孔連通第二空氣腔；下推桿尾端固定連接有推板，推板固定連接有推套，推套內(nèi)套設(shè)有拉桿接頭，拉桿接頭沿軸向依次穿過推套、推板后，固定連接于下接頭端部，拉桿接頭在軸向上具有供下推桿穿過的孔。

進(jìn)一步的是：第一空氣腔內(nèi)安裝有可以使隔離塞運(yùn)動的電動機(jī)或電磁鐵或點(diǎn)火管。

進(jìn)一步的是：第二空氣腔內(nèi)設(shè)置有過濾板，過濾板后方設(shè)置有節(jié)流板，節(jié)流板上節(jié)流孔的孔徑大于過濾板上過濾孔的孔徑，防止經(jīng)過濾后的較小殘留固體雜質(zhì)堵塞節(jié)流孔。

進(jìn)一步的是：上推桿為中空結(jié)構(gòu)，并使得第二空氣腔連通至下活塞前端。過濾板、節(jié)流板設(shè)于上活塞的前方，上活塞上設(shè)置有二級節(jié)流螺釘，二級節(jié)流螺釘上節(jié)流孔的孔徑與節(jié)流板上節(jié)流孔的孔徑相當(dāng)。

進(jìn)一步的是：中間接頭前端、下接頭前端均具有凸起，第二空氣腔連通中間接頭、上推桿外壁、下活塞前端之間形成的腔體。

進(jìn)一步的是：隔離塞與上接頭之間通過啟動閥安全剪銷連接。

進(jìn)一步的是：推套與拉桿接頭之間通過安全剪銷連接。

進(jìn)一步的是：推板配設(shè)有推板限位套。

進(jìn)一步的是：隔離塞在進(jìn)液孔的兩側(cè)均套設(shè)有O型密封圈；上接頭與缸筒的配合面之間設(shè)置有O型密封圈；上活塞與缸筒的配合面之間設(shè)置有O型密封圈；中間接頭兩端在與缸筒的配合面之間均設(shè)置有O型密封圈；下活塞與缸筒的配合面之間設(shè)置有O型密封圈；下接頭與缸筒的配合面之間設(shè)置有O型密封圈；上推桿與上活塞的配合面之間設(shè)置有O型密封圈；上活塞與中間接頭的配合面之間設(shè)置有O型密封圈；下推桿與下接頭的配合面之間設(shè)置有O型密封圈。

本發(fā)明的有益效果是：通過開啟坐放工具自身的進(jìn)液開關(guān)，使原來平衡的坐放工具活塞一端接觸井內(nèi)的壓力液體或氣體介質(zhì)，另一端仍然保持進(jìn)液開關(guān)開啟前的低壓狀態(tài)形成壓差，打破平衡使活塞受壓產(chǎn)生軸向力，達(dá)到坐封橋塞、封隔器等井下工具的目的。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，比起傳統(tǒng)的坐封工具需要的其它輔助消耗配件更少。根據(jù)橋塞、封隔器等所需坐封力大小和井下靜液壓情況，通過調(diào)整該工具液缸數(shù)量，可以方便達(dá)到所需的坐封軸力和行程。相較于傳統(tǒng)電纜坐封工具使用慢燃火藥，一旦火藥定型，其能量也就標(biāo)定，坐封工具在行程變化過程中，由于火藥燃燒容積變大，能量逐漸衰減故坐封工具行程受到限制。井下靜液壓電纜坐封工具是利用井下的壓力作為能量來源，相較于坐封工具所需能量，這個(gè)能量來源十分充足，可以按坐封工具設(shè)計(jì)行程提供持續(xù)能量支持，保證坐封力不會因行程的增加而衰減。再有就是，在預(yù)計(jì)的坐封力不足時(shí)，可以通過地面向井口加壓方式增加該工具處的井下壓力，從而增加坐封力達(dá)到順利脫手的目的。另外，對于有條件通過較大電流、較長時(shí)間通電的電纜，完全可以舍棄傳統(tǒng)電纜坐封工具所使用的雷管，火藥等管制的火工產(chǎn)品，使用電磁閥，電動機(jī)等實(shí)現(xiàn)自身的進(jìn)液開關(guān)的開啟，完全舍棄雷管、火藥等消耗物資，不但可以節(jié)約大量的雷管、火藥等物資費(fèi)用，還不受火工產(chǎn)品管制的限制，大大提高電纜坐放工具應(yīng)用的安全性。

本發(fā)明比起傳統(tǒng)電纜坐封工具有更低的使用成本、更高的使用性能和更安全的使用環(huán)境。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的半剖結(jié)構(gòu)裝配圖；

圖中部件及標(biāo)記：1—上接頭、2—隔離塞、3—O型密封圈、4—啟動閥安全剪銷、5—螺釘、6—缸筒、7—進(jìn)液孔、8—上活塞、9—上推桿、10—中間接頭、11—下活塞、12—下推桿、13—下接頭、14—推板限位套、15—推板、16—安全剪銷、17—推套、18—拉桿接頭、19—第一空氣腔、20—第二空氣腔、21—過濾板、22—節(jié)流板、23—二級節(jié)流螺釘、24—第三空氣腔、25—第四空氣腔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明包括缸筒6，缸筒6一端固定連接有上接頭1、另一端固定連接有下接頭13；缸筒6內(nèi)依次套設(shè)有上活塞8、中間接頭10、下活塞11，中間接頭10固定連接于缸筒6內(nèi)壁，上活塞8與下活塞11之間通過上推桿9傳遞推力，上推桿9端部套設(shè)于中間接頭10內(nèi)，使得上活塞8末端、中間接頭10前端、缸筒6內(nèi)壁、上推桿9外壁配合形成封閉的第三空氣腔24；下活塞11后端連接有下推桿12，下推桿12尾端從下接頭13中部穿出，使得下活塞11后端、下接頭13前端、缸筒6內(nèi)壁、下推桿12外壁配合形成封閉的第四空氣腔25；上接頭1中部設(shè)置有隔離塞2，上接頭1在隔離塞2前端形成第一空氣腔19，用于安裝啟動隔離塞2的電動機(jī)或電磁鐵或點(diǎn)火管；上接頭1在隔離塞2后端與上活塞8前端之間形成第二空氣腔20；上接頭1側(cè)壁在隔離塞2的連接部設(shè)置有進(jìn)液孔7，隔離塞2朝前或往后動作可使得進(jìn)液孔7連通第二空氣腔20；下推桿12尾端固定連接有推板15，推板15固定連接有推套17，推套17內(nèi)套設(shè)有拉桿接頭18，拉桿接頭18沿軸向依次穿過推套17、推板15后，固定連接于下接頭13端部，拉桿接頭18在軸向上具有供下推桿12穿過的孔。上接頭1、下接頭13、中間接頭10的固定連接可以采用螺紋或者銷釘或者其組合等方式實(shí)現(xiàn)。

考慮到井內(nèi)介質(zhì)以及點(diǎn)火不清潔，在上接頭1下端的第二空氣腔20內(nèi)裝有開有大量小孔、細(xì)縫的過濾板21，井筒內(nèi)的可能含砂或者其它固體物質(zhì)的不干凈液體或氣體介質(zhì)經(jīng)過大量的小孔、細(xì)縫進(jìn)入過濾板21與節(jié)流板22之間的空間變成相對干凈介質(zhì)。在過濾板21的下端緊接著裝有節(jié)流板22，節(jié)流板22上開有比過濾板21上的小孔、細(xì)縫略大的節(jié)流孔。設(shè)置節(jié)流板22的目的是控制流體進(jìn)入第二空氣腔20在節(jié)流板22后部的流體的流動速度，防止高速流體過快地充滿使上活塞8和下活塞11運(yùn)動速度太快，造成過大的沖擊。

優(yōu)選地，上推桿9為中空結(jié)構(gòu)，并使得第二空氣腔20連通至下活塞11前端，采用該實(shí)施方式時(shí)，過濾板21、節(jié)流板22設(shè)于上活塞8的前方，并且優(yōu)選在上活塞8上設(shè)置二級節(jié)流螺釘23，二級節(jié)流螺釘23上節(jié)流孔的孔徑與節(jié)流板22上節(jié)流孔的孔徑相當(dāng)，根據(jù)實(shí)際情況可以延伸以增加二級節(jié)流效果，二級節(jié)流螺釘23起二次節(jié)流的作用，控制流體在第二空氣腔20內(nèi)進(jìn)入上活塞8后部的流體的流動速度；中間接頭10、下接頭13前端具有凸起，可以防止沖擊引起的端部變形，第二空氣腔20連通中間接頭10、上推桿9外壁、下活塞11前端之間形成的腔體；可使得結(jié)構(gòu)受力更平衡，工作更穩(wěn)定。

為提高工作的安全性，隔離塞2與上接頭1之間通過啟動閥安全剪銷4連接，當(dāng)需要驅(qū)動隔離塞2時(shí)，需要先打斷啟動閥安全剪銷4。

為提高工作的安全性，推套17與拉桿接頭18之間通過安全剪銷16連接，當(dāng)拉桿接頭18受力運(yùn)動前，需首先使得壓力達(dá)到一定值，將推套17上的安全剪銷16剪斷。

為提高結(jié)構(gòu)工作可靠性，推板15配設(shè)有推板限位套14。

為提高結(jié)構(gòu)工作可靠性，隔離塞2在進(jìn)液孔7的兩側(cè)均套設(shè)有O型密封圈3；上接頭1與缸筒6的配合面之間設(shè)置有O型密封圈3；上活塞8與缸筒6的配合面之間設(shè)置有O型密封圈3；中間接頭10兩端在與缸筒6的配合面之間均設(shè)置有O型密封圈3；下活塞11與缸筒6的配合面之間設(shè)置有O型密封圈3；下接頭13與缸筒6的配合面之間設(shè)置有O型密封圈3；上推桿9與上活塞8的配合面之間設(shè)置有O型密封圈3；上活塞8與中間接頭10的配合面之間設(shè)置有O型密封圈3；下推桿12與下接頭13的配合面之間設(shè)置有O型密封圈3。

本發(fā)明的工作原理：目前國內(nèi)油氣田開發(fā)作業(yè)過程中，很多油氣井都需要進(jìn)行橋塞、封隔器等工具的坐放安置，坐封工具是完成坐放安置這些工具的重要的工具組成部分。本發(fā)明中的坐封工具裝配合格后，通過上接頭1與電纜連接，橋塞、封隔器等被連接在拉桿接頭18下部后，即可使工具串入井。通過下方電纜或采用泵注送鉆等方式，可以將設(shè)備方便地下至設(shè)計(jì)位置。在工具串入井和下入過程中，坐封工具外部的壓力將逐漸增大。由于隔離塞2的安置，坐封工具外部的壓力不能通過進(jìn)液孔7進(jìn)入液缸，第一空氣腔19、第二空氣腔20、第三空氣腔24、第四空氣腔25內(nèi)壓力將保持地面裝配被封閉時(shí)的壓力基本不變，即所有活塞前端(活塞左端)、后端(活塞右端)壓力保持不變，沒有差值。當(dāng)工具串被下送到設(shè)計(jì)位置后，通過雷管點(diǎn)火、或者在條件具備時(shí)通過電磁閥、電動機(jī)等使隔離塞2產(chǎn)生位移露出進(jìn)液孔7，此時(shí)進(jìn)液孔7連通第二空氣腔20，坐封工具外部井筒的壓力通過進(jìn)液孔7進(jìn)入液缸，這時(shí)第二空氣腔20內(nèi)將被井筒內(nèi)的壓力充斥，第三空氣腔24、第四空氣腔25內(nèi)仍然保持著隔離塞2開啟前的壓力，這樣將在活塞前端(活塞左端、井筒內(nèi)壓力)、后端(活塞右端、空氣腔壓力)形成一個(gè)前大后小的壓差，在這個(gè)壓差的作用下，通過上活塞8、上推桿9、下活塞11、下推桿12、推板15、推套17產(chǎn)生向右推力；上接頭1、缸筒6、中間接頭10、下接頭13、拉桿接頭18產(chǎn)生向左拉力，這兩個(gè)力成對作用在坐封工具內(nèi)部和需要坐放的橋塞、封隔器等設(shè)備上，當(dāng)壓力達(dá)到一定值的時(shí)候，推套上的安全剪銷16被剪斷，由于空氣是可以被壓縮的，上活塞8、上推桿9、下活塞11、下推桿12、推板15、推套17將被推動向右運(yùn)動，上接頭1、缸筒6、中間接頭10、下接頭13、拉桿接頭18將被拉向左運(yùn)動。當(dāng)作用力和運(yùn)動行程達(dá)到被坐放工具橋塞、封隔器等被坐放設(shè)備的設(shè)計(jì)值時(shí)，坐放工具將與被坐放設(shè)備分離，完成被坐放工具的安置。

本發(fā)明通過隔離塞2隔離井內(nèi)能量，使被分別隔離的第一空氣腔19、第二空氣腔20、第三空氣腔24、第四空氣腔25處于同一個(gè)壓力系統(tǒng)，這個(gè)壓力系統(tǒng)在隔離塞2開啟前不受坐放工具外部壓力變化的影響；在需要坐放工具工作時(shí)，根據(jù)設(shè)備配備情況，使用電纜點(diǎn)火、電磁閥、電動機(jī)使隔離塞2動作，連通坐放工具內(nèi)需要連通的第二空氣腔20產(chǎn)生高壓。沒有連通的第三空氣腔24、第四空氣腔25仍然保持地面裝配時(shí)的壓力，利用空氣的可壓縮性使活塞等運(yùn)動產(chǎn)生軸向力和行程。