一种井下桥塞冲击加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种井下桥塞冲击加载装置，腔体外壳内自上而下依次设有的燃烧腔、高压腔、活塞加载腔，腔体外壳设于套管内；燃烧腔与高压腔之间安装有金属网隔板，高压腔的底端安装有铝合金金属隔板，铝合金金属隔板面向所述高压腔一侧刻有“十”字型凹槽；活塞加载腔的顶部自上而下依次装有活塞、金属网格板夹具、弹性橡胶圈和活塞配重，并通过螺栓固定在一起，活塞加载腔的下部通过聚合物安装夹具安装有高强度聚合物膜；燃烧腔顶部安装有点火装置，燃烧腔内装有燃烧物圆柱，活塞加载腔的下部安装有桥塞，活塞加载腔的侧壁连接有抽真空装置。可以避免使用炸药爆炸加载、坐封成功率高，冲击作用力可以控制、作用时间长。

Downhole bridge plug impact loading device

The invention discloses an underground bridge plug impact loading device, the combustion chamber, the high-pressure chamber, the piston loading cavity are arranged sequentially from top to bottom in housing, housing arranged inside the casing cavity; a metal mesh partition is arranged between the combustion chamber and the high-pressure chamber, the high-pressure chamber is arranged at the bottom of Aluminum Alloy metal separator, Aluminum Alloy metal separator facing the high pressure chamber side with \ten\ shaped groove; the top piston cavity are sequentially arranged from top to bottom loading piston, metal mesh plate fixture, elastic rubber ring and piston weight, and bolted together, lower part of the piston cavity through the polymer loading fixture installation of high strength polymer membrane; the combustion chamber is mounted at the top the ignition device, the combustion chamber is equipped with combustion cylinder, piston cavity is installed on the lower loading bridge plug, the side wall of the piston cavity is connected with a vacuum loading. The. The explosive loading can be avoided, and the success rate of the sealing and sealing is high, and the impact force can be controlled and the action time is long.

【技术实现步骤摘要】
一种井下桥塞冲击加载装置
本专利技术涉及一种桥塞坐封所需要的加载装置，尤其涉及一种井下桥塞冲击加载装置。
技术介绍
井下桥塞坐封技术是一种能将直井和水平井进行水力压裂的必不可少的工艺之一，其特点是能够对储层进行分段压裂造缝。现在常用的桥塞坐封采用的是利用炸药爆炸产生的冲击力对桥塞进行加载。但在实际应用中，爆炸加载存在一系列问题，导致桥塞坐封失败。存在的问题主要有以下几个方面：(1)爆炸产生的冲击压力过高，有可能将套管破坏或爆炸后的壳体被卡住；(2)爆炸产生的压力作用时间短，桥塞与套管未紧密相互作用，坐封成功率低。同时，用于施工过程中涉及炸药的使用，需要专业施工人员、专业仓库存储、专业车辆运输和报批手续复杂原因导致生产成本高和生产效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种井下桥塞冲击加载装置。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的井下桥塞冲击加载装置，腔体外壳内自上而下依次设有的燃烧腔、高压腔、活塞加载腔，所述腔体外壳设于套管内；所述燃烧腔与高压腔之间安装有金属网隔板，所述高压腔的底端安装有铝合金金属隔板；所述活塞加载腔的顶部自上而下依次装有活塞、金属网格板夹具、弹性橡胶圈和活塞配重，并通过螺栓固定在一起，所述活塞加载腔的下部通过聚合物安装夹具安装有高强度聚合物膜；所述燃烧腔顶部安装有点火装置，所述燃烧腔内装有燃烧物圆柱，所述活塞加载腔的下部安装有桥塞，所述活塞加载腔的侧壁连接有抽真空装置。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的井下桥塞冲击加载装置，可以避免使用炸药爆炸加载、坐封成功率高，冲击作用力可以控制、作用时间长。附图说明图1为本专利技术实施例提供的井下桥塞冲击加载装置的结构示意图。图2为本专利技术实施例中金属网格隔板10的结构示意图。图3a、图3b分别为本专利技术实施例中铝合金金属隔板12的平面和剖面结构示意图。图中：1为线缆接头、2为燃烧腔、3为高压腔、4为活塞配重、5为活塞加载腔、6为桥塞、7为线缆、8点火装置、9为燃烧物圆柱体、10为金属网隔板、11为高压氧气注入口、12为铝合金金属隔板、13为活塞、14为金属网格板夹具、15为弹性橡胶圈、16为螺栓、17为套管、18为腔体外壳、19为抽真空接口、20为聚合物膜、21为聚合物安装夹具。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术的井下桥塞冲击加载装置，其较佳的具体实施方式是：腔体外壳内自上而下依次设有的燃烧腔、高压腔、活塞加载腔，所述腔体外壳设于套管内；所述燃烧腔与高压腔之间安装有金属网隔板，所述高压腔的底端安装有铝合金金属隔板；所述活塞加载腔的顶部自上而下依次装有活塞、金属网格板夹具、弹性橡胶圈和活塞配重，并通过螺栓固定在一起，所述活塞加载腔的下部通过聚合物安装夹具安装有高强度聚合物膜；所述燃烧腔顶部安装有点火装置，所述燃烧腔内装有燃烧物圆柱，所述活塞加载腔的下部安装有桥塞，所述活塞加载腔的侧壁连接有抽真空装置。所述铝合金金属隔板面向所述高压腔一侧刻有“十”字型凹槽。本专利技术的井下桥塞冲击加载装置，可以避免使用炸药爆炸加载、坐封成功率高，冲击作用力可以控制、作用时间长。本专利技术利用爆燃物在高压气体内燃烧，产生更高的压力，将铝合金金属隔板鼓破，高压气体进入负压的活塞腔内，推动活塞向前做加速运动，以很高的动能撞击桥塞，将桥塞坐封在套管壁上。该装置具有不适用炸药、成本低、坐封成功率高等优点。本专利技术主要包括四个单元，分别为燃烧腔、高压腔、活塞加载腔和桥塞；在燃烧腔安装金属网隔板，金属网隔板的位置要根据燃烧物圆柱体的高度确定；在燃烧腔的底端安装铝合金金属隔板，该铝合金金属隔板面向燃烧腔一侧刻有“十”字型凹槽，其中可根据需求的高压选择不同的厚度和铝合金金属板的刻画深度；将活塞主要配重部分活塞加载腔顶装入活塞加载腔内，并在加载活塞腔顶部安装弹性橡胶圈，橡胶圈有弧度方向朝上；将活塞加载腔缓慢倾斜倒置使活塞与弹性橡胶圈接触，通过螺栓安装活塞圆盘，使其与弹性橡胶圈紧密结合；在活塞加载腔底部通过夹具安装高强度聚合物膜；将活塞加载腔和燃烧腔联接，同时安装在燃烧腔顶部安装点火装置，并连上输送电缆；将桥塞安装在活塞加载腔的顶部，桥塞的受撞击的部分顶住聚合物膜；利用加压装置对燃烧腔进行加压，加压气体为氧气；利用抽真空装置将活塞加载腔的气体抽出至一定的负压值；利用输送电缆将整个装置吊起，缓慢输送至井下需要坐封的位置。通电后，点火装置引燃燃烧物圆柱，产生高压鼓破铝合金金属隔板，推动活塞做加速运动，撞击桥塞进行坐封。桥塞作封时，活塞加载腔与桥塞脱离，通过输送电缆从井中提出装置。上述的在高压腔内加压是利用加压装置对燃烧腔进行氧气加压，其压力值需要结合铝合金金属隔板和燃烧物性质确定；上述的活塞加载腔内降低压力值，是利用抽真空装置将活塞加载腔内的压力降至一定压力值，但不能由内外压力差导致聚合物膜张拉破坏；上述的铝合金金属隔板安装必须将有“十”字型凹槽面向高压腔一侧。本专利技术的优点和积极效果：实现利用高压气体冲击活塞高速冲击加载桥塞作用力，具有撞击作用力大，撞击持续时间长等优点，桥塞坐封成功率高。本专利技术装置与利用炸药爆炸产生的冲击力加载相比，可以避免爆炸产生的冲击力使装置炸裂，破坏套管等情况发生。由于利用炸药施工，申请手续繁琐，并且储存、运输、施工作业成本极高，所以本专利技术装置具有成本优势。具体实施例：如图1、图2、图3a、图3b所示，本专利技术装置主要由燃烧腔2、高压腔3、活塞加载腔5和桥塞6组成；首先安装井下桥塞加载装置内燃烧腔的内部结构，即安装金属网格板10和燃烧物圆柱体9，后将加工过的铝合金金属隔板12安装在燃烧腔的底部；而后将活塞主要配重部分4装入活塞加载腔内，并在加载活塞腔顶部安装弹性橡胶圈15，弹性橡胶圈15有弧度方向朝上；在弹性橡胶圈15固定后将活塞加载腔5缓慢倾斜倒置使活塞配重4与弹性橡胶圈15接触，通过螺栓16安装活塞圆盘13，使其与弹性橡胶圈15紧密结合。在整个活塞安装完成后在活塞加载腔底部通过夹具21安装高强度聚合物膜20；将燃烧腔2和活塞加载腔联接起来，同时在燃烧腔顶端安装点火装置8；在安装点火装置8后，连接电缆，将通电线与点火装置相连，并利用线缆接头1固定；将桥塞6安装在活塞加载腔5底部，其中桥塞受撞击部位与聚合物膜尽量接触；利用加压装置对高压腔3进行加压氧气，同时利用抽真空装置将活塞加载腔5内的压力降至一定压力值。在安装整个井下桥塞冲击加载装置后将其下放到井下需要坐封的位置，然后接通电源点火装置8引燃燃烧物，高压腔3和燃烧腔2内的压力急剧增大，当压力增大到一定程度，将鼓破带有“十”字型铝合金金属隔板12。高压气流会进入活塞加载腔5，在一个压差的作用下活塞将克服弹性橡胶圈15障碍推动活塞配重4部分做加速运动，整个活塞将以高速撞击桥塞6，整个桥塞坐封在套管17上。本专利技术的施工过程有以下几个步骤：(1)将铝合金金属隔板12进行凹槽加工，可根据需求的压力确定凹槽的加工深度，加工后将铝合金金属隔板12进行通过夹具固定；(2)将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下桥塞冲击加载装置，其特征在于，腔体外壳内自上而下依次设有的燃烧腔、高压腔、活塞加载腔，所述腔体外壳设于套管内；所述燃烧腔与高压腔之间安装有金属网隔板，所述高压腔的底端安装有铝合金金属隔板；所述活塞加载腔的顶部自上而下依次装有活塞、金属网格板夹具、弹性橡胶圈和活塞配重，并通过螺栓固定在一起，所述活塞加载腔的下部通过聚合物安装夹具安装有高强度聚合物膜；所述燃烧腔顶部安装有点火装置，所述燃烧腔内装有燃烧物圆柱，所述活塞加载腔的下部安装有桥塞，所述活塞加载腔的侧壁连接有抽真空装置。

【技术特征摘要】
1.一种井下桥塞冲击加载装置，其特征在于，腔体外壳内自上而下依次设有的燃烧腔、高压腔、活塞加载腔，所述腔体外壳设于套管内；所述燃烧腔与高压腔之间安装有金属网隔板，所述高压腔的底端安装有铝合金金属隔板；所述活塞加载腔的顶部自上而下依次装有活塞、金属网格板夹具、弹性橡胶圈和活塞配重，并通过螺栓固定在一起，...

【专利技术属性】
技术研发人员：咸玉席，卢德唐，刘建武，蔡海亮，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34