CN108119108B - 一种油管液压打孔装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种油管液压打孔装置，包括：打孔液压器、标记线、行程液压器、打孔器、压力泵、撑板、支柱以及抱瓦；其特征在于，所述打孔器包括：顶杆、本体、剪钉、楔块、滑槽、滑钉、冲头、滑道和滑轴；所述顶杆的一端与所述行程液压器固定连接，另一端与所述楔块由所述剪钉固定连接；所述顶杆的外部套有所述本体；所述楔块远离所述顶杆的端面与所述打孔器的轴线呈夹角α；所述楔块远离所述顶杆的端面设有所述滑槽；所述滑钉的一端镶嵌于所述冲头内部，另一端与所述滑槽滑动连接；所述冲头的背部与所述滑槽平行且贴合；所述冲头的头部与所述打孔器的轴线呈一定角度；所述冲头的尾部设有所述滑轴；所述滑轴与所述滑道滑动连接。

Description

一种油管液压打孔装置
技术领域
本申请涉及石油钻采修井领域，尤其涉及一种油管液压打孔装置。
背景技术
在石油开采过程中，一些长期停用井及废弃井，油管与套管不连通。当需要措施作业时，由于套管内残存的可燃气体或有毒有害气体无法释放及回收，容易在油管与套管间产生高压，且有毒有害气体会存在巨大的安全隐患。这种情况下如果能在油管上打一个或多个排气孔，使油管与套管连通，可燃气体或有毒有害气体通过安装在油管段的泄压阀释放或回收。
地层中的石油主要是通过采油管柱引流到地面，采油管柱主要包括：采油泵、油管、泄油器等。当需要修井措施作业时，油管中储存剩余石油将通过泄油器***至井内，以免在起管柱作业时造成地面环境污染及资源浪费，但当泄油器不能顺利打开，残存在油管中的石油及污水将无法***至油井内。如果能在油管柱末端上打一个或多个排油孔，即可有效解决此问题。
发明内容
本申请提供了一种油管液压打孔装置，以解决现有油管与套管间的高压可燃气体或有毒有害气体无法回收及油管内的残存石油无法***至井内的问题。
根据本申请的实施例，提供了一种油管液压打孔装置，包括：打孔液压器、设置于所述打孔液压器上方的标记线、连接于所述打孔液压器下端的行程液压器、与所述行程液压器的另一端相连接的打孔器、设置于所述打孔器上的压力泵、固定于所述打孔液压器下方的撑板、与所述撑板形成框架结构的支柱以及固定于所述支柱远离所述撑板一端的抱瓦；其特征在于，所述打孔器包括：顶杆、本体、剪钉、楔块、滑槽、滑钉、冲头、滑道和滑轴；
所述顶杆的一端与所述行程液压器固定连接，另一端与所述楔块由所述剪钉固定连接；
所述顶杆的外部套有所述本体；
所述楔块远离所述顶杆的端面与所述打孔器的轴线呈夹角α；
所述楔块远离所述顶杆的端面设有所述滑槽；
所述滑钉的一端镶嵌于所述冲头内部，另一端与所述滑槽滑动连接；
所述冲头的背部与所述滑槽平行且贴合；所述冲头的头部与所述打孔器的轴线呈一定角度；所述冲头的尾部设有所述滑轴；
所述滑轴与所述滑道滑动连接。
可选地，所述楔块远离所述顶杆的端面与所述打孔器的轴线所呈夹角α小于或者等于20°。
可选地，所述冲头的头部设有圆锥形尖端。
可选地，所述本体的内壁设有反向螺纹。
可选地，所述打孔器远离所述顶杆的一端设有挡块。
可选地，所述打孔液压器包括若干并联的液压器。
可选地，所述冲头采用合金钢60Si2Mn制成。
由以上技术可知，本申请提供了一种油管液压打孔装置，包括：打孔液压器、设置于所述打孔液压器上方的标记线、连接于所述打孔液压器下端的行程液压器、与所述行程液压器的另一端相连接的打孔器、设置于所述打孔器上的压力泵、固定于所述打孔液压器下方的撑板、与所述撑板形成框架结构的支柱以及固定于所述支柱远离所述撑板一端的抱瓦；其特征在于，所述打孔器包括：顶杆、本体、剪钉、楔块、滑槽、滑钉、冲头、滑道和滑轴；所述顶杆的一端与所述行程液压器固定连接，另一端与所述楔块由所述剪钉固定连接；所述顶杆的外部套有所述本体；所述楔块远离所述顶杆的端面与所述打孔器的轴线呈夹角α；所述楔块远离所述顶杆的端面设有所述滑槽；所述滑钉的一端镶嵌于所述冲头内部，另一端与所述滑槽滑动连接；所述冲头的背部与所述滑槽平行且贴合；所述冲头的头部与所述打孔器的轴线呈一定角度；所述冲头的尾部设有所述滑轴；所述滑轴与所述滑道滑动连接。使用时，油管液压打孔装置装设于井口处，通过抱瓦固定，并且由撑板和支柱对整体装置提供可靠的支撑力。行程液压器密封固定于井口的阀门上，利用压力表检验井内压强，当井内压强超过额定值时，调整撑板的高度，并开启行程液压器，通过行程液压器的正向打压，推动打孔器伸向井内；通过行程液压器的反向打压，拉动打孔器退出井外。通过调整，将打孔器推送至井内的打孔位置。当打孔器到达打孔位置时，则启动打孔液压器，打孔液压器施加正向压力，打孔液压器内的活塞会带动顶杆向下移动，此时顶杆带动楔块同时向下移动，由于滑轴及滑道的限制，滑钉带动冲头沿滑槽与滑道滑动，此时，冲头的头部在水平方向逐渐凸出，进而刺穿打孔器外部的油管壁。打孔过程中，随时监控压力泵和标记线，从而判断打孔是否完成。打孔完毕后，打孔液压器反向打压，令打孔器复位，将整体装置从井口上拆除，留待下次使用。本申请提供的一种油管液压打孔装置，能够通过在油管上打孔，作为油管上的一个或多个排气孔，使油管与套管连通，可燃气体或有毒有害气体通过排气孔，由安装在油管段的泄压阀释放或回收。并且该开孔亦能有效解决油水***问题，本实施例提供的打孔装置能够有效解决现有油管与套管间的高压可燃气体或有毒有害气体无法回收及油管内的残存石油无法***至井内的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种油管液压打孔装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种打孔器的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种冲头的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种并联液压器的结构示意图。
图示说明：
其中：1-顶杆，2-本体，21-螺纹，3-剪钉，4-楔块，5-滑槽，6-滑钉，7-冲头，71-背部，72-头部，73-尾部，8-滑道，9-滑轴，10-挡块，100-标记线，200-打孔液压器，201-液压器，300-撑板，400-行程液压器，500-压力泵，600-打孔器，700-支柱，800-抱瓦，900-井口。
具体实施方式
参见图1～图3。
本实施例提供了一种油管液压打孔装置，包括：打孔液压器200、设置于所述打孔液压器200上方的标记线100、连接于所述打孔液压器200下端的行程液压器400、与所述行程液压器400的另一端相连接的打孔器600、设置于所述打孔器600上的压力泵500、固定于所述打孔液压器200下方的撑板300、与所述撑板300形成框架结构的支柱700以及固定于所述支柱700远离所述撑板300一端的抱瓦800；其特征在于，所述打孔器600包括：顶杆1、本体2、剪钉3、楔块4、滑槽5、滑钉6、冲头7、滑道8和滑轴9；
所述顶杆1的一端与所述行程液压器400固定连接，另一端与所述楔块4由所述剪钉3固定连接；
所述顶杆1的外部套有所述本体2；
所述楔块4远离所述顶杆1的端面与所述打孔器600的轴线呈夹角α；
所述楔块4远离所述顶杆1的端面设有所述滑槽5；
所述滑钉6的一端镶嵌于所述冲头7内部，另一端与所述滑槽5滑动连接；
所述冲头7的背部71与所述滑槽5平行且贴合；所述冲头7的头部72与所述打孔器600的轴线呈一定角度；所述冲头7的尾部73设有所述滑轴9；
所述滑轴9与所述滑道8滑动连接。
使用时，油管液压打孔装置装设于井口900处，通过抱瓦800固定，并且由撑板300和支柱700对整体装置提供可靠的支撑力。行程液压器400密封固定于井口900的阀门上，利用压力泵500检验井内压强，当井内压强超过额定值时，调整撑板300的高度，并开启行程液压器400，通过行程液压器400的正向打压，推动打孔器600伸向井内；通过行程液压器400的反向打压，拉动打孔器600退出井外。通过调整，将打孔器600推送至井内的打孔位置。当打孔器600到达打孔位置时，则启动打孔液压器200，打孔液压器200施加正向压力，打孔液压器200内的活塞会带动顶杆1向下移动，此时顶杆1带动楔块4同时向下移动，由于滑轴9及滑道8的限制，滑钉6带动冲头7沿滑槽5与滑道8滑动，此时，冲头7的头部72在水平方向逐渐凸出，进而刺穿打孔器600外部的油管壁。打孔过程中，随时监控压力泵500和标记线100，当压力下降至额定压力值范围内，打孔器600所在主轴下降至标记线100处，则判断打孔完成。打孔完毕后，打孔液压器200反向打压，顶杆1向上移动，拉动楔块4向上移动，滑钉6带动冲头7沿滑槽5与滑道8滑动，令冲头7的头部72在水平方向逐渐收回，打孔器600复位，将整体装置从井口900上拆除，留待下次使用。本申请提供的油管液压打孔装置，能够通过在油管上打孔，作为油管的一个或多个泄油孔，从而有效将解决油水***问题，并且该开孔作为油管上的一个或多个排气孔，使油管与套管连通，可燃气体或有毒有害气体通过排气孔，由安装在油管段的泄压阀释放或回收。本实施例提供的打孔装置能够有效解决解决现有油管内的残存石油及油管与套管间的高压气体无法回收的问题。
可选地，所述楔块4远离所述顶杆1的端面与所述打孔器600的轴线所呈夹角α小于或者等于20°。
打孔液压器200对打孔器600施加正向压力，顶杆1对楔块4施加轴向压力，由于楔块4的下端面与轴线呈夹角α，因此该轴向压力在楔块4的下端面处会分解为沿下端面的推进力以及垂直于下端面对冲头7施加的径向力，该推进力推动滑钉6带动冲头7沿滑槽5向上滑动；该径向力为冲头7刺破油管壁提供压力，根据公式(1)计算推进力，
f＝F·cosα(1)
其中，f代表推进力，F代表顶杆1对楔块4施加的轴向压力，α代表楔块4的下端面与轴线的夹角。
由于α角度越小，则推进力越大，楔块4反作用于滑钉6带动冲头7沿滑槽5向上运动的力就越大，同样冲头7所产生的径向力就越大，冲头7对油管壁的刺穿作用就越强。因此，选择夹角α为20°甚至更小的角度作为楔块4的倾角，提高打孔器600的打孔能力和效率。
可选地，所述冲头7的头部72设有圆锥形尖端。
冲头7的头部可以采用圆台形、圆锥形、棱锥形等横截面积由头部72向油管壁方向逐渐减小的形状，该形状能够减少冲头7的头部72与油管壁的接触面积，增加压强，进而增强刺穿力。优选圆锥形头部72，其存在尖端，具有更强的刺穿力，能够有效提高打孔效率；而且其外表面为光滑曲面，所打的孔为圆孔，根据力学性能，圆形的周向受力最为均匀，不易出现圆孔撕裂的问题，而棱锥形头部72打出的孔为方孔，存在尖角，因此在方孔尖角处存在较大的应力，容易造成方孔的撕裂，对油管造成更大的损伤。
可选地，所述本体2的内壁设有反向螺纹21。
打孔器600在使用时，若遇到冲头卡顿于油管壁中无法取出，或者打孔器600卡顿于油管的油污内等情况，由于油管内径非常小，通常仅为12～13mm，因此，无法通过顺入额外的牵引装置将打孔器600牵引出油管。假设整体打孔装置的螺纹装配方向为A，反向则为B，将打孔装置的各处螺旋固定于井内的方向为A，打孔器600与整体打孔装置通过本体2螺旋固定，而本体2的螺纹201采用反向螺纹，即装配方向为B。当打孔器600卡顿于油管内，无法取出时，则按照B方向旋转整体打孔装置，令打孔装置与井内相脱离，此时的旋转方向恰好为打孔器600与整体打孔装置的装配方向，则沿着该方向持续旋转，会令本体2与打孔装置发生脱扣，并对顶杆1施加大于剪钉3的额定承受力的上提力，令剪钉断裂，从而令打孔器600与整体打孔装置分离，留在井内待后续取出。本实施例提供的打孔装置结构，能够令其在实际应用中的作用更加完善，避免打孔器600意外卡顿于油管内的情况发生，而无法及时取出，耽误整体生产的问题的发生。
可选地，所述打孔器600远离所述顶杆1的一端设有挡块10。
楔块4在顶杆1的作用下向下运动，相对的，滑钉6带动冲头7沿滑槽5向上运动，并向水平方向运动，为了防止冲头7无限制的向上及向水平方向运动，避免打孔过大或者滑钉6从滑槽5脱落，对油管及打孔器600造成无法弥补的损伤，在打孔器600下端装设挡块10。同时，挡块10能够起定位的作用，下放打孔器600至油管内时，由于打孔器600其他部分结构比较复杂，观测点不易识别，因此以形状规则的挡块10作为观测点，即可获得相对较为准确的打孔位置，从而令打孔不仅能够顺利进行，而且能够获得最优的打孔位置，令打孔质量更高。
参见图4，可选地，所述打孔液压器200包括若干并联的液压器201。
打孔液压器200通过内部的液压器201为顶杆1提供压力，由于油管的内径较小，因此液压器201内活塞的面积也较小，显然单个液压器201所提供的压力很难达到冲头7刺穿油管壁所需的径向力。为了增大液压器201的总压力，本实施例提供一种将若干液压器201相并联，同时为顶杆1提供压力的打孔装置。通过叠加单个液压器201所提供的压力，令顶杆1受到的压力大大提高，进而大大提高冲头7对油管壁的刺穿效果，从而提升打孔效率。
可选地，所述冲头7采用合金钢60Si2Mn制成。
油管通常采用低碳钢，例如20号钢制成，具有较高的强度，为了成功刺破油管壁，则需要采用强度更高的材料制作冲头7,60Si2Mn为低合金高强度钢，在低碳钢中添加了Mn等元素，能够大大提升强度，由其所制成的冲头7能够很好的刺穿油管壁，且不会发生断裂。此外，油管中存在残留的油污，具有腐蚀性，为了延长打孔器600的使用寿命，采用具有高耐腐蚀性的材料60Si2Mn制作冲头7，能够令冲头7长时间使用仍保持高强度，而不被腐蚀损坏。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种油管液压打孔装置，包括：打孔液压器200、设置于所述打孔液压器200上方的标记线100、连接于所述打孔液压器200下端的行程液压器400、与所述行程液压器400的另一端相连接的打孔器600、设置于所述打孔器600上的压力泵500、固定于所述打孔液压器200下方的撑板300、与所述撑板300形成框架结构的支柱700以及固定于所述支柱700远离所述撑板300一端的抱瓦800；其特征在于，所述打孔器600包括：顶杆1、本体2、剪钉3、楔块4、滑槽5、滑钉6、冲头7、滑道8和滑轴9；所述顶杆1的一端与所述行程液压器400固定连接，另一端与所述楔块4由所述剪钉3固定连接；所述顶杆1的外部套有所述本体2；所述楔块4远离所述顶杆1的端面与所述打孔器600的轴线呈夹角α；所述楔块4远离所述顶杆1的端面设有所述滑槽5；所述滑钉6的一端镶嵌于所述冲头7内部，另一端与所述滑槽5滑动连接；所述冲头7的背部71与所述滑槽5平行且贴合；所述冲头7的头部72与所述打孔器600的轴线呈一定角度；所述冲头7的尾部73设有所述滑轴9；所述滑轴9与所述滑道8滑动连接。
使用时，油管液压打孔装置装设于井口900处，通过抱瓦800固定，并且由撑板300和支柱700对整体装置提供可靠的支撑力。行程液压器400密封固定于井口900的阀门上，利用压力泵500检验井内压强，当井内压强超过额定值时，调整撑板300的高度，并开启行程液压器400，通过行程液压器400的正向打压，推动打孔器600伸向井内；通过行程液压器400的反向打压，拉动打孔器600退出井外。通过调整，将打孔器600推送至井内的打孔位置。当打孔器600到达打孔位置时，则启动打孔液压器200，打孔液压器200施加正向压力，打孔液压器200内的活塞会带动顶杆1向下移动，此时顶杆1带动楔块4同时向下移动，由于滑轴9及滑道8的限制，滑钉6带动冲头7沿滑槽5与滑道8滑动，此时，冲头7的头部72在水平方向逐渐凸出，进而刺穿打孔器600外部的油管壁。打孔过程中，随时监控压力泵500和标记线100，当压力下降至额定压力值范围内，打孔器600所在主轴下降至标记线100处，则判断打孔完成。打孔完毕后，打孔液压器200反向打压，顶杆1向上移动，拉动楔块4向上移动，滑钉6带动冲头7沿滑槽5与滑道8滑动，令冲头7的头部72在水平方向逐渐收回，打孔器600复位，将整体装置从井口900上拆除，留待下次使用。本申请提供的油管液压打孔装置，能够通过在油管上打孔，作为油管的一个或多个泄油孔，从而有效将解决油水***问题，并且该开孔作为油管上的一个或多个排气孔，使油管与套管连通，可燃气体或有毒有害气体通过排气孔，由安装在油管段的泄压阀释放或回收。本实施例提供的打孔装置能够有效解决解决现有油管内的残存石油及油管与套管间的高压气体无法回收的问题。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种油管液压打孔装置，包括：打孔液压器(200)、设置于所述打孔液压器(200)上方的标记线(100)、连接于所述打孔液压器(200)下端的行程液压器(400)、与所述行程液压器(400)的另一端相连接的打孔器(600)、设置于所述打孔器(600)上的压力泵(500)、固定于所述打孔液压器(200)下方的撑板(300)、与所述撑板(300)形成框架结构的支柱(700)以及固定于所述支柱(700)远离所述撑板(300)一端的抱瓦(800)；其特征在于，所述打孔器(600)包括：顶杆(1)、本体(2)、剪钉(3)、楔块(4)、滑槽(5)、滑钉(6)、冲头(7)、滑道(8)和滑轴(9)；
所述顶杆(1)的一端与所述行程液压器(400)固定连接，另一端与所述楔块(4)由所述剪钉(3)固定连接；
所述顶杆(1)的外部套有所述本体(2)；
所述楔块(4)远离所述顶杆(1)的端面与所述打孔器(600)的轴线呈夹角α；
所述楔块(4)远离所述顶杆(1)的端面设有所述滑槽(5)；
所述滑钉(6)的一端镶嵌于所述冲头(7)内部，另一端与所述滑槽(5)滑动连接；
所述冲头(7)的背部(71)与所述滑槽(5)平行且贴合；所述冲头(7)的头部(72)与所述打孔器(600)的轴线呈一定角度；所述冲头(7)的尾部(73)设有所述滑轴(9)；
所述滑轴(9)与所述滑道(8)滑动连接；
所述冲头(7)的头部(72)设有圆锥形尖端。
2.根据权利要求1所述的打孔装置，其特征在于，所述楔块(4)远离所述顶杆(1)的端面与所述打孔器(600)的轴线所呈夹角α小于或者等于20°。
3.根据权利要求1所述的打孔装置，其特征在于，所述本体(2)的内壁设有反向螺纹(21)。
4.根据权利要求1所述的打孔装置，其特征在于，所述打孔器(600)远离所述顶杆(1)的一端设有挡块(10)。
5.根据权利要求1所述的打孔装置，其特征在于，所述打孔液压器(200)包括若干并联的液压器(201)。
6.根据权利要求1所述的打孔装置，其特征在于，所述冲头(7)采用合金钢60Si2Mn制成。
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