[实用新型]井下高压水力射孔器

说明书

本实用新型属于从井中开采油、气、水；可溶解或溶化物质或矿物泥浆的方法或设备技术领域。

在地下开采石油和天然气，传统的工艺是在地面上打井，然后在井下用射孔弹射孔，来开采石油和天然气。采用此工艺，成本高，射孔弹的射程不超过1米，所射的孔径也很小，影响到油和天然气的开采量，而且射孔弹在运输过程中很不安全。近年来有人发明高压水力射孔器在井下岩石上射孔，由于射孔枪的喷咀不能随动，所射的孔仍然很浅。专利号为2203778A、发明名称为《一种改进的油井钻孔装置和方法》的英国专利，采用冲孔机构在油、气井内的套管上冲孔，射孔枪的喷咀从冲孔器冲头中伸出，喷射出高压水流，在油、气井套管外的岩石上边前进边射孔，冲孔机构和射孔枪由控制机构来控制作业。该专利与其它相类似的水力射孔器相比，采用了随动射孔枪装置，所射的孔深度有所增加，但结构很复杂，作业时很容易出故障，成本高，所射的孔径小，孔的深度达不到高产要求。

上述英国专利的冲孔机构，由高压液体推动活塞在缸体内上、下移动，活塞与连杆组件推动凸轮机构然后再推动楔体运动来驱使冲头在油、气井套管壁上冲孔。该冲头的结构为：在圆柱体一端连有楔体、另一端通过螺纹联接有圆柱底座。采用这种结构以及联接方式的冲头，安装冲头时，冲头楔体的刃部很难与油、气井套管的轴线平行，一但冲头刃部与油、气井内套管的轴线不平行时，冲头需很大的力才能将油、气井内的套管冲裂，使力过大，冲头很容易被损坏，又能将油、气井内的套管冲破，影响到油、气井的安全生产。

上述英国专利射孔枪的喷咀，是在喷咀壳体内装有直的喷水管。采用这种结构的喷咀在岩石上射孔，实际上所射的孔径小，孔浅，不能实现油、气井的高产要求。该喷咀的前端面与被侵彻的岩石面接触，喷咀与岩石面之间的射距为零，高压水流所射的孔径小，孔浅，而且喷咀的前端面很容易被损坏，这种喷咀使用寿命短。此外，该喷咀在冲头伸出的同时，从冲头内伸出，当油、气井的管壁比较厚时，在冲头还设有把油、气井的套管冲裂前，喷咀已移到油、气井的套管壁上，很容易将喷咀撞坏。一但喷咀被损坏，需停止作业，将整个装置从井下取出，更换喷咀，影响了作业进程。

上述英国专利的控制机构的结构采用装有增压的氮气推动气缸内柱形活塞上的储压器活塞移动，使柱形活塞移动来控制高压液体进入射孔枪和冲孔机构，冲孔机构的活塞在冲孔缸体内移动、通过凸轮机构来推动冲头移动，在油、气井套管壁上冲孔，同时，射孔枪的活塞移动推动射孔枪的喷咀从冲孔机构的冲头内伸出，并喷出高压水流，该控制机构增加一套气体推动装置，气体推动装置很容易出现漏气现象，给使用和维修增加了工作量，结构复杂、成本高。

本实用新型的目的在于克服上述专利的缺点，提供一种结构简单、成本低、容易将井下套管冲裂，所射的孔径大且孔深、使用方便、维修简单的井下高压水力射孔器。

为达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是：它包括设置在壳体内下部的冲孔机构、上部的控制机构、以及设置在控制机构与冲孔机构之间装有喷咀的射孔枪，控制机构通过进程管和回程管与冲孔机构和射孔枪相联通。本实用新型的冲孔机构：包括一端设有冲孔进程管接头或接孔、另一端设有冲孔端盖以及冲孔回程管接头或接孔的冲孔缸体，包括设置在冲孔缸体内的冲孔活塞，也包括穿插出冲孔端盖且一端与冲孔活塞联接、另一端与楔体联接的冲孔活塞杆，包括在楔体上放置的与冲头安装座联接的冲头。本实用新型射孔枪的喷咀为旋流喷咀，该旋流喷咀设置在冲孔机构的冲头内，可在冲头内伸出或缩回。本实用新型的控制机构：包括设有控制进程管接头或接孔和控制回程管接头或接孔的控制缸体，包括设置在控制缸体内一侧的阀芯、以及另一侧能使阀芯改变位移的弹性体，在阀芯中部径向设有阀芯上活塞和阀芯下活塞将阀芯与控制缸体内壁之间分割成进程腔、回程腔和控制腔，在阀芯轴向加工有与阀芯径向孔相联通的阀芯轴向孔，包括设有进水管接头或接孔且与控制缸体联接的控制端盖。本实用新型还包括设置在壳体内回程管与射孔枪之间的单向阀和稳压器，该单向阀和稳压器能使冲孔机构的冲头先冲孔，然后射孔枪的喷咀从冲头的孔中伸出同时喷射出高压旋转水流。

本实用新型冲孔机构的冲头为：在柱体的一端设有与柱体连为一体的冲头楔体、另一端设有至少为三棱柱的多棱柱底座且与柱体连为一体。

本实用新型冲孔机构冲头的柱体可以是矩形柱体、可以是阶梯形柱体、也可以是圆柱体。