井下油管打孔工具的制作方法

1.本发明涉及油气田开发井下工具，具体地说是一种井下油管打孔工具。


背景技术：

2.目前在石油和天然气的开发作业中，由于工具堵塞或井内杂物堆积，需要连通井内油管与油管外环空以完成循环洗井等作业，这种作业工艺需要打穿油管。目前采取比较多的方法为射孔枪爆破；这种方法有很大弊端，因为射孔枪爆破位置不容易确定，爆破孔形状不确定，爆破力度控制不当会在穿透油管的同时穿透外层套管，并且爆破用炸药存在安全隐患。这些缺点都与油气作业的有效性和安全性要求不符。
3.除射孔枪爆破方法外，目前油管打孔器都为斜面滑槽式，即通过剪断剪钉启动打孔。这种方式结构复杂，打孔成功率不高，并且打孔过程需要猛烈抽拉钢丝工具，容易造成工具脱落井下造成安全事故。
4.为了更加有效、安全的完成油管打孔，有必要研究一种油管打孔工具，以便捷、简洁、高效、安全的完成井下油管打孔作业，并保证完井作业顺利完成。


技术实现要素：

5.本发明为解决现有的问题，旨在提供一种井下油管打孔工具。
6.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括活塞组件、冲头组件和内腔，其中：所述内腔中有封闭的液体（液压油），所述内腔的上端设有主活塞，所述内腔的下端还分别接通均可径向移动的活塞组件、冲头组件的内端；主活塞挤压内腔时，活塞组件、冲头组件受压而径向朝外行进，活塞组件的外端支撑油管内壁，冲头组件的外端打孔；复位时，分别内收。
7.其中，所述活塞组件包括启动活塞，启动活塞设置在冲头外壳侧壁的开口中；启动活塞的内端与内腔接通，其外端可伸出所述开口。
8.其中，所述冲头组件包括冲头活塞，所述冲头活塞设置在冲头外壳的侧壁开孔中，所述冲头活塞的外端连接冲头；冲头活塞的内端与内腔接通，其外端可伸出所述开孔。
9.其中，所述冲头通过冲头固定器与冲头活塞的外端连接。
10.其中，若干活塞组件、若干冲头组件为间隔串联连接，例如冲头组件放在两个启动活塞组件中间，保证打孔过程平衡。
11.其中，若干活塞组件、若干冲头组件之间通过长孔接通。
12.其中，所述内腔的一端设有液缸，起始时主活塞的活塞头位于液缸的下端，活塞头的外壁与液缸内壁之间设有o形圈，所述液缸通过活塞头的小孔接通内腔的下端；当主活塞向上移动时液体（液压油）自液缸中挤压至内腔的下端，复位时液体（液压油）回流。
13.其中，液缸通过出口接头与冲头外壳连接，所述冲头外壳设有间隔串联连接的干活塞组件、若干冲头组件；出口接头中设有液控管线，所述液控管线上端通过主活塞的小孔接通液缸，液控管线的下端与冲头外壳的内腔接通。
14.其中，液控管线还通过和螺钉固定，防止其在运动的过程中脱出，提高了产品动密封性能。
15.其中，主活塞的活塞杆自液缸上端开口伸出，所述活塞杆外壁和液缸的上端开口内壁之间设密封组件。
16.其中，所述液缸的上端设有打孔适配器，使得工具与配合使用的电动工具有效连接。
17.其中，密封组件包括o型圈和其两端的挡圈。
18.和现有技术相比，本发明通过抽拉主活塞来改变液缸的容积，进而改变内腔内压力；当主活塞挤压内腔时时，内腔的压力升高并顶出启动活塞组件支撑油管内壁，压力升高并顶出冲头组件完成油管打孔；可通过电动工具做为打孔的动力源，避免了射孔爆破打孔的弊端，避免了钢丝震击作业打孔的弊端，结合活塞液缸和打压组件设计，能有效的完成打孔作业，提高了打孔作业效率，提供便捷、简洁、环保、安全的油管打孔方式。
附图说明
19.图1为本发明实施例的结构示意图；图2为打孔组件的结构示意图；参见附图，1-打孔适配器，2-主活塞，3-液缸，4-端板，5-压环，6-胶圈，7-出口接头，8-冲头外壳，9-活塞护圈，10-启动活塞，11-端盖，12-活塞板，13-冲头活塞，14-冲头固定器，15-冲头，16-螺钉，17-挡圈，18-o形圈，19-液控管线，20-挡圈，21-o形圈，22-挡圈，23-o形圈，24-卡圈，25-柱塞，26-挡圈，27-o形圈，28-三角密封压环，29-三角密封胶圈，30-泛塞，31-螺套，32-挡圈，33-o形圈，34-压盖，35-螺钉，36-销钉。
具体实施方式
20.现结合附图对本发明作进一步地说明。
21.参见图1与图2，图1与图2展示的是本发明的一个实施例，包括上端的液缸与下端的冲头外壳，液缸通过出口接头与冲头外壳连接。其中，启动活塞装在冲头外壳侧壁的开口中，形成启动活塞组件；启动活塞设有限位台阶，侧壁的开口处的活塞护圈可挡住限位台阶以限制其移动的行程，避免脱落。启动活塞的内端与内腔的液压油接通，其外端伸出所述开口。
22.冲头活塞、冲头固定器、冲头装在冲头外壳的侧壁开孔中，形成冲头组件；启动活塞组件与冲头组件间隔串联连接在一起，其中冲头组件放在两个启动活塞组件中间，保证打孔过程平衡。冲头活塞的内端与内腔的液压油接通，其外端可伸出所述开孔。
23.作为优选，冲头通过销钉固定在冲头固定器上，而冲头固定器连接在冲头活塞的外端壁上。
24.主活塞安装在液缸中，出口接头中设有液控管线，液缸通过液控管线与打孔组件接通。连接处设有压盖，以增加强度。起始时，主活塞的活塞头位于液缸的下端，所述液缸通过活塞头的小孔（位于液缸的最底部）接通内腔的下端；当主活塞向上移动时，液压油自液缸中挤压至内腔的下端，而复位时则反向操作，使液压油回流。
25.液缸通过主活塞的小孔与液控管线连通，液控管线与打孔组件的内段连接形成连
通内腔；由于内腔均被密封组件密封，所以内腔为密封性良好的封闭内腔。
26.作为优选，打孔适配器通过螺钉安装在本实施例的最上端，使得本实施例能与配合使用的电动工具有效连接。
27.作为优选，压环、胶圈和压环所组成的密封组件密封液控管线，胶筒与液控管线外径设计量有一定过盈，以此达到密封效果，并且狭小的接触面积提高了密封效果并减小了摩擦；另外还用螺钉固定，以防止密封组件在液控管线运动过程中脱出，提高产品动密封性能。
28.因井下油管打孔的特殊性，对其操作本实施例也存在一定要求。打孔工具需要方便下入指定位置，并且减少钢丝作业难度，减少震击、提拉等操作，避免工具震动后脱落。液控管线采用电动的方式提供动力，液控管线的上端的打孔适配器连接电动工具，并优选通过挡圈、o形圈、和三角密封压环、三角密封胶圈、泛塞等与之密封连接。
29.电动工具推拉主活塞的活塞杆改变液缸的体积，内腔中充满液压油，改变液缸体积就改变了内腔下端的压力。
30.初始时，主活塞的活塞头在液缸的底部。打孔时，提拉主活塞的活塞杆并使之向上移动，由于活塞头的外壁与液缸内壁之间为设密封组件（依次为挡圈、o形圈、挡圈和压盖），主活塞上提是的液缸的体积减小，液缸内的液压油自活塞头上的小孔被挤压入冲头外壳中的活塞组件、冲头组件的内端。由于液压油的流动，使得活塞组件、冲头组件的内端的压力升高、进而体积增大，分别推动了冲头活塞、启动活塞沿径向朝外运动。此时，活塞组件伸出工具支撑油管内壁，压力升高伸出工具并顶出冲头组件完成油管打孔。
31.作为优选，冲头外壳的下端处设有端盖，端盖上设有开口。所述开口上，柱塞通过卡圈对其密封。
32.作为优选，冲头外壳的侧壁开孔处设有活塞板，活塞板可对冲头活塞进行限位，避免脱落。
33.作为优选，启动活塞的内端通过挡圈和o型圈、挡圈与内腔密封。
34.作为优选，主活塞的活塞杆自液缸上端开口伸出，所述活塞杆外壁和液缸的上端开口内壁之间设密封组件；密封组件具体包括挡圈和o型圈、挡圈和o型圈分别安装在液缸和主活塞上，用于密封液缸。
35.本实施例通借助电动工具，可以在井下大幅提高工作压力，减少钢丝震击作业，避免工具掉落井下风险。液压冲孔方式区别于目前斜面滑轨结构，提高了打孔作业的成功率。作业过程通过钢丝作业即可体现便捷、操作通过地面电动控制装置操作体现简洁、作业过程无需泥浆对环境污染体现环保，作业过程无需火药体现安全。
36.上面结合附图及实施例描述了本发明的实施方式，实施例给出的结构并不构成对本发明的限制，本领域内熟练的技术人员可依据需要做出调整，在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改均在保护范围内。

技术特征：
1.一种井下油管打孔工具，其特征在于：包括活塞组件、冲头组件和内腔，其中：所述内腔中有封闭的液体，所述内腔的上端设有主活塞，所述内腔的下端还分别接通均可径向移动的活塞组件、冲头组件的内端；主活塞挤压内腔时，活塞组件、冲头组件受压而径向朝外行进，活塞组件的外端支撑油管内壁，冲头组件的外端打孔。2.根据权利要求1所述的井下油管打孔工具，其特征在于：所述活塞组件包括启动活塞，启动活塞设置在冲头外壳侧壁的开口中；启动活塞的内端与内腔接通，其外端可伸出所述开口。3.根据权利要求1所述的井下油管打孔工具，其特征在于：所述冲头组件包括冲头活塞，所述冲头活塞设置在冲头外壳的侧壁开孔中，所述冲头活塞的外端连接冲头；冲头活塞的内端与内腔接通，其外端可伸出所述开孔。4.根据权利要求3所述的井下油管打孔工具，其特征在于：所述冲头通过冲头固定器与冲头活塞的外端连接。5.根据权利要求1所述的井下油管打孔工具，其特征在于：若干活塞组件、若干冲头组件为间隔串联连接。6.根据权利要求5所述的井下油管打孔工具，其特征在于：若干活塞组件、若干冲头组件之间通过长孔接通。7.根据权利要求1-6任一所述的井下油管打孔工具，其特征在于：所述内腔的一端设有液缸，起始时主活塞的活塞头位于液缸的下端，所述液缸通过活塞头的小孔接通内腔的下端；当主活塞向上移动时液体自液缸中挤压至内腔的下端，复位时液体回流。8.根据权利要求7所述的井下油管打孔工具，其特征在于：液缸通过出口接头与冲头外壳连接，所述冲头外壳设有间隔串联连接的干活塞组件、若干冲头组件；出口接头中设有液控管线，所述液控管线上端通过主活塞的小孔接通液缸，液控管线的下端与冲头外壳的内腔接通。9.根据权利要求7所述的井下油管打孔工具，其特征在于：主活塞的活塞杆自液缸上端开口伸出，所述活塞杆外壁和液缸的上端开口内壁之间设密封组件。10.根据权利要求7或8所述的井下油管打孔工具，其特征在于：所述液缸的上端设有打孔适配器。

技术总结
井下油管打孔工具，内腔中有封闭的液体，内腔的上端设有主活塞，内腔的下端还分别接通均可径向移动的活塞组件、冲头组件的内端；主活塞挤压内腔时，活塞组件、冲头组件受压而径向朝外行进，活塞组件的外端支撑油管内壁，冲头组件的外端打孔。本发明通过抽拉主活塞来改变液缸的容积，进而改变内腔内压力；当主活塞挤压内腔时时，内腔的压力升高并顶出启动活塞组件支撑油管内壁，压力升高并顶出冲头组件完成油管打孔。成油管打孔。成油管打孔。


技术研发人员：赵楠 张伟博 杨艳超 曾仕军 陈虎
受保护的技术使用者：上海优强石油科技有限公司
技术研发日：2021.04.19
技术公布日：2022/5/25