CN109267975A - 一种用于管柱的定向装置及管柱 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于管柱的定向装置及管柱。该定向装置包括本体以及与本体两端连接的偏外接头，本体上设置有沿本体的轴向方向延伸的凹槽，凹槽位于本体的轴向方向的中部位置，凹槽内灌装有偏重物质，凹槽的开口处设置有封装盖板以将所述偏重物质封装在凹槽内，在偏重物质重力的导引下，连接有该定向装置的管柱自旋转定向。该管柱包括该定向装置，在偏重物质的重力导引下，整体管柱自旋转直至偏重物质位于重力所在的方向，实现了管柱的自旋转定向，不再需要在井口旋转管柱来定向，降低了射孔定向的劳动强度。管柱自旋转定向后，偏重物质始终位于重力所在的方向，避免了管柱定向误差，提高了射孔的精度。

Description

一种用于管柱的定向装置及管柱

技术领域

本发明涉及油气井射孔技术领域，具体涉及一种用于管柱的定向装置及管柱。

背景技术

现有技术中，外定向定方位定射角射孔技术，应用在井斜小于20°的井况中，利用定方位键连接并确定管串枪串方位方向，然后通过在井口旋转管柱实现定向。这种定向方法，劳动强度大，而且旋转管柱过程中，每个定方位键均存在方位误差，使得管柱定向存在累计误差，导致管柱定向误差较大，无法满足实际需求。

发明内容

本发明实施例的目的是，提供一种用于管柱的定向装置及管柱，通过该定向装置可以实现管柱的自定向，降低管柱定向的劳动强度，提高管柱定向的精度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于管柱的定向装置，包括本体以及与所述本体两端连接的偏外接头，所述本体上设置有沿所述本体的轴向方向延伸的凹槽，所述凹槽位于所述本体的轴向方向的中部位置，所述凹槽内灌装有偏重物质，所述凹槽的开口处设置有封装盖板以将所述偏重物质封装在所述凹槽内，在所述偏重物质重力的导引下，连接有所述定向装置的管柱自旋转定向。

可选地，所述偏重物质包括铅。

可选地，所述偏外接头和所述本体的连接处套设固定有轴承，所述轴承的外环面凸出所述本体的外环面和所述偏外接头的外环面。

可选地，所述本体上设置有弹性结构，所述弹性结构与所述凹槽相对设置，所述弹性结构的最外端凸出所述本体的外环面。

可选地，所述弹性结构包括弹簧钢板，所述弹簧钢板呈朝向远离所述本体的方向凸出的弧形，所述本体上设置有与所述弹簧钢板的两端相对应的滑槽，所述弹簧钢板的两端可滑动地设置在对应的所述滑槽内。

可选地，所述弹簧钢板的弧形顶端凸出所述本体，所述弹簧钢板的弧形顶端设置有可滚动的钢珠。

可选地，所述弹簧钢板的弧形顶端通过螺钉固定设置有摩擦块，所述螺钉和所述摩擦块之间形成容纳腔，所述钢珠可旋转地嵌设在所述容纳腔内，所述钢珠凸出所述摩擦块的外表面。

可选地，所述本体的与所述凹槽相对的一侧具有安装面，所述安装面的两端分别固定有固定块，所述滑槽设置在对应的固定块上，所述弹簧钢板的端部通过杆销和卷销固定在对应的所述滑槽内。

可选地，所述偏外接头内设置有第一贯穿腔，所述本体内设置有第二贯穿腔，所述第二贯穿腔的轴心相对于所述第一贯穿腔的轴心朝向所述凹槽所在方向偏移。

为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种管柱，包括以上所述的定向装置，所述定向装置通过两端的偏外接头连接成为管柱的一部分。

本发明实施例提出的定向装置，该定向装置通过偏外接头连接到管柱上，本体的凹槽内灌装有偏重物质，当管柱放入井中之前，可以相对于凹槽设定好管柱上射孔弹的方向和射角，当管柱被放入井斜小于20°的井中时，在凹槽内偏重物质的重力导引下，整体管柱产生自旋转，直至偏重物质位于重力所在的方向，这样就实现了管柱在定向装置作用下的自旋转定向，不再需要通过在井口旋转管柱来定向，降低了射孔定向的劳动强度。再者，由于射孔弹的方位和射角相对于凹槽是设定好的，那么，当管柱旋转到设计位置及偏重物质位于重力所在方向时，射孔弹的方向和射角也就与设计值相符合，从而，便获得了精确的射孔方位和射角，提高了射孔的精度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明第一实施例用于管柱的定向装置的结构示意图；

图2为图1中的A-A截面结构示意图；

图3为图1中B部分的放大示意图；

图4为图1中C部分的放大示意图；

图5为图1中D部分的放大示意图。

附图标记说明：

1—扶正塞； 2—轴承； 3—本体；

4—滑槽； 5—弹簧钢板； 6—摩擦块；

7—钢珠； 8—螺钉； 9—卷销；

10—导爆索； 11—锁紧螺钉； 12—挡块；

13—传爆管； 14—止退管； 15—偏外接头；

16—杆销； 18—凹槽； 19—封装盖板；

20—密封圈； 21—挡圈； 31—安装面；

32—第二贯穿腔； 41—固定块； 61—容纳腔；

151—第一容纳腔。 200—径向对称面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

下面将通过具体的实施例详细介绍本发明的技术内容。

第一实施例：

图1为本发明第一实施例用于管柱的定向装置的结构示意图。图2为图1中的A-A截面结构示意图。如图1和图2所示，定向装置包括本体3和偏外接头15，本体3的两端分别连接偏外接头15。偏外接头15的外端设置有外螺纹，从而，定向装置可以通过偏外接头15外端的外螺纹连接成为管柱的一部分。本体3上设置有凹槽18，凹槽18内灌装有偏重物质，凹槽18的开口处设置有封装盖板19，在封装盖板19的作用下，偏重物质被封装在凹槽18内。当管柱上连接定向装置后，在偏重物质重力的导引下，管柱产生自旋转以实现定向。

本发明实施例提出的定向装置，该定向装置通过偏外接头连接到管柱上，本体的凹槽18内灌装有偏重物质，当管柱放入井中之前，可以相对于凹槽18设定好管柱上射孔弹的方向和射角，当管柱被放入井斜小于20°的井中时，在凹槽18内偏重物质的重力导引下，整体管柱产生自旋转，直至偏重物质位于重力所在的方向，这样就实现了管柱在定向装置作用下的自旋转定向，不再需要通过在井口旋转管柱来定向，降低了射孔定向的劳动强度。再者，由于射孔弹的方位和射角相对于凹槽是设定好的，那么，当管柱旋转到设计位置及偏重物质位于重力所在方向时，射孔弹的方向和射角也就与设计值相符合，从而，便获得了精确的射孔方位和射角，提高了射孔的精度。

在本实施例中，为了进一步优化偏重物质对定向装置的偏重效果，如图1所示，凹槽18位于本体3的轴向方向的中部位置，也就是说，凹槽18相对于本体3的径向对称面200对称，在这里，径向对称面200与本体3的径向方向平行，并且，本体3的左右两侧关于径向对称面300对称。容易理解的是，在具体实施中，在本体3的轴向方向上，凹槽18可以偏向本体的左侧或右侧，均可以实现偏重效果。

为了增强偏重物质的偏重效果，在本实施例中，偏重物质为铅。铅是一种重金属，其密度较大，因此，当在凹槽18内灌铅后，凹槽18的位置相较于定向装置周向其它位置具有偏重效果。当定向装置连接到管柱上且管柱被放入具有一定斜度的井中后，在凹槽内所灌铅的重力导引下，定向装置带动管柱旋转，完成管柱的自定向。容易理解的是，偏重物质还可以为其它密度较大的重金属，同样可以实现定向装置的偏重效果。

如图1所示，偏外接头15和本体3通过螺纹固定连接，在偏外接头15和本体3的连接面上设置有密封圈20，以实现偏外接头15和本体3的密封连接。在偏外接头15和本体3的连接处还设置有锁紧螺钉11，锁紧螺钉11的设置可以进一步加强偏外接头15和本体3的连接可靠性，使得二者的连接更牢固。在本实施例中，偏外接头15上设置有外螺纹，本体3上设置有内螺纹，容易理解的是，偏外接头上也可以设置内螺纹，而在本体上设置外螺纹，可以达到同样的连接效果。

在管柱旋转过程中，为了降低定向装置与井筒内壁的摩擦，如图1所示，偏外接头15和本体3的连接处套设固定有轴承2，轴承2的外环面凸出本体3的外环面和偏外接头15的外环面。当定向装置连接到管柱上并随着管柱进入井筒中后，轴承2的外环面基本与井筒内侧壁贴合，在轴承2的支撑作用下，管柱和定向装置便可以在偏重物质重力的导引下自由旋转，减小了旋转过程中整体管柱与井筒内壁的摩擦，使得管柱更高效地完成自旋转定向。

从图1中还可以看出，本体3上还设置有弹性结构，弹性结构与凹槽18相对设置，弹性结构的最外端凸出本体3的外环面。这样的定向装置，当包含该定向装置的管柱放置到井筒中后，弹性结构的最外端可以与井筒的内壁抵靠，在井筒内壁的作用下，弹性结构产生朝向凹槽18方向的弹性推力，使得定向装置的凹槽18所在的一侧紧贴井筒的内壁，提高了射孔的效果。在本实施例中，弹性结构为弹簧钢板5，弹簧钢板5设置在本体3上，且弹簧钢板5和凹槽18相对设置。弹簧钢板5相对于径向对称面200对称。弹簧钢板5呈弧形且朝向远离本体3的方向凸出，并且弹簧钢板5的顶端凸出本体3。本体3上设置有与弹簧钢板5的两端相对应的滑槽4，弹簧钢板5的两端可滑动地设置在滑槽4内。当连接有定向装置的管柱被放入井筒中后，弹簧钢板5与井筒内壁接触，在井筒内壁的作用力下，弹簧钢板5受压变形，使得弹簧钢板5的两端在滑槽4内向相互远离的方向移动，具体地，弹簧钢板5的左端在滑槽4内向左移动，弹簧钢板5的右端在滑槽4内向右移动。弹簧钢板5受压后的弹性变形，对定向装置产生朝向凹槽18方向的推力，使得定向装置的凹槽18所在的一侧贴紧井筒内壁，提高了射孔效果。同时，弹簧钢板5凸出本体3，使得连接有定向装置的管柱可以适应不同尺寸的井筒，通过弹簧钢板5的弹性变形实现定向装置始终紧靠井筒内壁，保证射孔效果。

图3为图1中B部分的放大示意图。在本实施例中，如图1和图3所示，本体3的与凹槽18相对的一侧具有安装面31，安装面31的两端分别通过焊接固定有固定块41，滑槽4设置在固定块41上。弹簧钢板5的两端均通过杆销16和卷销9固定在滑槽4内。

在管柱自旋转的过程中，由于弹簧钢板5的顶端与井筒内壁接触，所以弹簧钢板5与井筒内壁之间会产生摩擦，为了避免弹簧钢板5与井筒之间摩擦影响管柱自定向效果，如图1所示，弹簧钢板5的弧形顶端设置有可滚动的钢珠7，钢珠7的滚动使得弹簧钢板5与井筒内壁之间的滑动摩擦转化为钢珠7与井筒内壁之间的滚动摩擦，大大降低了管柱自旋转过程中的摩擦力，保证了自旋转的定向精度。

图4为图1中C部分的放大示意图。如图1和图4所示，摩擦块6通过螺钉8固定在弹簧钢板5的顶端，螺钉8和摩擦块6之间形成容纳腔61，钢珠7嵌设在容纳腔61内，钢珠7在容纳腔61内可自由转动，且钢珠7凸出摩擦块6的外表面以实现钢珠7与井筒内壁的接触。

如图1所示，偏外接头15内设置有第一贯穿腔151，本体3内设置有第二贯穿腔32，第二贯穿腔32的中心轴相对于第一贯穿腔151的中心轴朝向凹槽18所在方向偏移。这样的结构，如图2所示，第二贯穿腔32的上下两侧壁厚相当，保证了本体的结构强度，进而保证了管柱的结构强度。第二贯穿腔32内穿设有导爆索10，导爆索10的两端分别依次连接止退管14和传爆管13，止退管14和传爆管13均位于第一贯穿腔151内。图5为图1中D部分的放大示意图。如图5所示，第一贯穿腔151的外端部通过挡圈21固定设置有挡块12，挡块12内套设有扶正塞1，传爆管13穿设在扶正塞1内，止退管14穿过挡块12并通过挡块12进行轴向限位。

第二实施例：

基于以上实施例的发明构思，本发明第二实施例提出了一种管柱，该管柱包括以上实施例所述的定向装置。定向装置通过两端的偏外接头连接成为管柱的一部分。在射孔时，采用本发明实施例的管柱，在定向装置的偏重物质的重力导引下，管柱产生自旋转，直至偏重物质位于重力所在的方向，实现了管柱的自旋转定向，不再需要通过在井口旋转管柱来定向，降低了射孔定向的劳动强度。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于管柱的定向装置，其特征在于，包括本体以及与所述本体两端连接的偏外接头，所述本体上设置有沿所述本体的轴向方向延伸的凹槽，所述凹槽位于所述本体的轴向方向的中部位置，所述凹槽内灌装有偏重物质，所述凹槽的开口处设置有封装盖板以将所述偏重物质封装在所述凹槽内，在所述偏重物质重力的导引下，连接有所述定向装置的管柱自旋转定向。

2.根据权利要求1所述的定向装置，其特征在于，所述偏重物质包括铅。

3.根据权利要求1所述的定向装置，其特征在于，所述偏外接头和所述本体的连接处套设固定有轴承，所述轴承的外环面凸出所述本体的外环面和所述偏外接头的外环面。

4.根据权利要求1所述的定向装置，其特征在于，所述本体上设置有弹性结构，所述弹性结构与所述凹槽相对设置，所述弹性结构的最外端凸出所述本体的外环面。

5.根据权利要求4所述的定向装置，其特征在于，所述弹性结构包括弹簧钢板，所述弹簧钢板呈朝向远离所述本体的方向凸出的弧形，所述本体上设置有与所述弹簧钢板的两端相对应的滑槽，所述弹簧钢板的两端可滑动地设置在对应的所述滑槽内。

6.根据权利要求5所述的定向装置，其特征在于，所述弹簧钢板的弧形顶端凸出所述本体，所述弹簧钢板的弧形顶端设置有可滚动的钢珠。

7.根据权利要求6所述的定向装置，其特征在于，所述弹簧钢板的弧形顶端通过螺钉固定设置有摩擦块，所述螺钉和所述摩擦块之间形成容纳腔，所述钢珠可旋转地嵌设在所述容纳腔内，所述钢珠凸出所述摩擦块的外表面。

8.根据权利要求5所述的定向装置，其特征在于，所述本体的与所述凹槽相对的一侧具有安装面，所述安装面的两端分别固定有固定块，所述滑槽设置在对应的固定块上，所述弹簧钢板的端部通过杆销和卷销固定在对应的所述滑槽内。

9.根据权利要求1所述的定向装置，其特征在于，所述偏外接头内设置有第一贯穿腔，所述本体内设置有第二贯穿腔，所述第二贯穿腔的轴心相对于所述第一贯穿腔的轴心朝向所述凹槽所在方向偏移。

10.一种管柱，其特征在于，包括权利要求1～9中任意一项所述的定向装置，所述定向装置通过两端的偏外接头连接成为管柱的一部分。