阅读说明：本技术 一种内加压式动力芯轴及用于试油完井的井下动力装置 (Internal pressurization type power mandrel and underground power device for oil testing well completion ) 是由 贾海 黄船 谢胜 潘登 廖刚 贺秋云 张洋 蔡佳成 卢齐 曾胜 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种内加压式动力芯轴及用于试油完井的井下动力装置。所述动力芯轴包括安装孔、传压孔、固定槽和密封件安装槽,安装孔内能够安装破裂盘；传压孔和安装孔能够传递动力芯轴内部的压力。所述装置包括外筒、动力芯轴、破裂盘、固定件、第一密封件、第二密封件和第三密封件,动力芯轴设置在一体化外筒的内部空腔中,动力芯轴外壁上设置有沿轴向依次分布的第一密封槽、传压孔、固定槽、第二密封槽和第三密封槽,动力芯轴与破裂盘、外筒之间能够形成密闭的第一环腔空间和第二环腔空间。本发明的有益效果包括：实现井下工具外部一体化的同时能够满足工具状态的改变。(The invention provides an internal pressurization type power mandrel and an underground power device for oil testing and well completion. The power mandrel comprises a mounting hole, a pressure transmission hole, a fixing groove and a sealing element mounting groove, and a rupture disc can be mounted in the mounting hole; the pressure transmission hole and the mounting hole can transmit the pressure inside the power mandrel. The device includes urceolus, power dabber, rupture disc, mounting, first sealing member, second sealing member and third sealing member, and the power dabber sets up in the inner cavity of integration urceolus, is provided with first seal groove, biography pressure hole, fixed slot, second seal groove and the third seal groove that distributes along the axial in proper order on the power dabber outer wall, can form inclosed first ring chamber space and second ring chamber space between power dabber and rupture disc, the urceolus. The beneficial effects of the invention include: the change of the tool state can be met while the external integration of the downhole tool is realized.)

一种内加压式动力芯轴及用于试油完井的井下动力装置

技术领域

本发明涉及试油完井领域，具体涉及一种内加压式动力芯轴及用于试油完井的井下动力装置。

背景技术

目前在试油完井过程中通过加压形式改变工具状态以满足试油所需工况的井下工具在现场应用广泛且技术成熟。现阶段通过加压改变工具状态的井下工具在状态未改变之前，破裂盘外筒的破裂盘隔离动力腔室与静水压力，一旦破裂盘发生破裂，环空和气室之间的压差将作为动力推动动力心轴移动，以实现工具状态改变的目的。

由于此类工具外部破裂盘破裂后，动力腔室与环空静水压力沟通，环空压力变化将传递至工具内部，工具动力腔室与环空静水压力靠心轴上下两端支撑环与密封件进行密封。但工具通常在井筒内下深位置较深，且通常伴随着高温、高压、酸性环境，对密封件可靠性提出了严峻的考验；一旦密封件失效，油管与环空通道沟通，将对后期工程造成不可预估的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种内加压式动力芯轴及用于试油完井的井下动力装置，以实现井下工具外部一体化的同时能够满足工具状态改变。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种内加压式动力芯轴。

所述动力芯轴的内壁上可设置有安装孔，外壁上可设置有传压孔、固定槽和密封件安装槽，其中，

安装孔内能够安装破裂盘；传压孔和安装孔相互连通，并能够传递动力芯轴内部的压力；固定槽内能够用来安装固定件，以固定动力芯轴；密封件安装槽内能够用来安装密封件，以实现动力芯轴与外筒之间的密封。

在本发明的内加压式动力芯轴的一个示例性实施例中，所述动力芯轴的外壁上还可设置有芯轴对接槽，以用来连接其他能够与动力芯轴连接的部件。

在本发明的内加压式动力芯轴的一个示例性实施例中，所述密封件安装槽可包括沿轴向依次分布在动力芯轴外壁上、中、下部的第一密封槽、第二密封槽、第三密封槽，所述固定槽可设置在所述传压孔的下部，其中，

第一密封槽可位于传压孔的上部，第二密封槽可位于固定槽的下部。

本发明另一方面提供了一种用于试油完井的井下动力装置。

所述装置可包括外筒、动力芯轴、破裂盘、固定件、第一密封件、第二密封件和第三密封件，其中，

动力芯轴可设置在外筒的内部空腔中，动力芯轴的内壁上可设置有安装孔，外壁上可设置有沿轴向依次分布的第一密封槽、传压孔、固定槽、第二密封槽和第三密封槽，传压孔可与安装孔连通，以传递动力芯轴内部的压力；破裂盘可安装在所述安装孔内；固定件可安装在所述固定槽内，以固定动力芯轴；

第一、第二、第三密封件分别安装在第一、第二、第三密封槽内以实现动力芯轴与外筒之间的密封，且第一密封件、第二密封件、破裂盘、传压孔、外筒的部分内壁和动力芯轴的部分外壁能够形成一个密闭的第一环腔空间，

第二密封件、第三密封件、外筒的部分内壁和动力芯轴的部分外壁能够形成一个密闭的第二环腔空间。

在本发明的用于试油完井的井下动力装置的一个示例性实施例中，所述外筒可包括一体化外筒。

在本发明的用于试油完井的井下动力装置的一个示例性实施例中，所述固定件可包括若干个剪切销钉。

在本发明的用于试油完井的井下动力装置的一个示例性实施例中，所述第一、第二和第三密封件都可包括O型密封圈。

在本发明的用于试油完井的井下动力装置的一个示例性实施例中，所述井下动力装置还可包括设置在所述外筒内壁上的减震件，以缓冲动力芯轴在外筒内移动时冲击力。

在本发明的用于试油完井的井下动力装置的一个示例性实施例中，所述减震件可位于所述第二环腔空间内。

在本发明的用于试油完井的井下动力装置的一个示例性实施例中，所述动力芯轴可采用全通径设计。

与现有技术相比，本发明的有益效果可包括：内加压方式在实现工具针对工况的状态改变的同时还能够达到工具本身不发生窜漏的目的，保证了整个试油管柱的完整性，减少因工具窜漏影响井筒完整性的风险。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本发明一个示例性实施例中的动力芯轴的一个结构示意图；

图2示出了本发明一个示例性实施例中的井下动力装置的一个结构示意图；

图3示出了本发明一个示例性实施例中的动力芯轴下行的一个示意图；

主要附图标记说明：

1、第一密封槽，2、传压孔，3、安装孔，4、固定槽，5、第二密封槽，6、第三密封槽，7、芯轴对接槽，8、外筒，9、第一密封件，10、破裂盘，11、第一环腔空间，12、固定件，13、第二密封件，14、减震件，15、第三密封件，16、第二环腔空间。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的内加压式动力芯轴及用于试油测试的井下动力装置。

本发明一方面提供了一种内加压式动力芯轴。

在本发明的一个示例性实施例中，如图1所示，所述动力芯轴可以为贯穿两端的结构，其中，

动力芯轴的内壁上可以设置有安装孔3，可以用于安装破裂盘10。

动力芯轴的外壁上可以设置有传压孔2、固定槽4和密封件安装槽，其中，

传压孔2可以和安装孔3相互连通，当破裂盘被破坏时，来自动力芯轴内部的压力可以通过安装孔3和传压孔2向外传递。

固定槽4可以用于安装固定件，所述固定件可以用于当破裂盘没有被破坏时固定动力芯轴，固定槽4可以位于传压孔2的下部，所述固定件可以包括若干个剪切销钉，例如两个。

密封件安装槽可以用于安装密封件，以实现动力芯轴与外筒之间的密封，所述密封件安装槽可以包括沿轴向依次分布在动力芯轴外壁上的上、中、下部的第一密封槽1、第二密封槽5、第三密封槽6，所述密封件可以包括O型密封圈。进一步地，所述动力芯轴还可包括多个支撑环，一个密封圈可以对应两个支撑环，即支撑环可以安装在O型密封圈的两侧，以提高O型密封圈的密封压力。

在本实施例中，第一密封槽1可以位于所述传压孔2的上部，第二密封槽5可以位于所述固定槽4的下部。

在本实施例中，所述动力芯轴的外壁上还可以设置有芯轴对接槽7，所述芯轴对接槽7可以位于第三密封槽5的下部，可以用于连接其他能够与动力芯轴连接的部件，从而通过部件的不同而实现不同的功能。

在本实施例中，所述动力芯轴的扣型加工符合石油与天然气行业标准，能与目前常用的石油行业标准扣型进行匹配，直接连接，使用方便。

本发明另一方面提供了一种用于试油完井的井下动力装置。

在本发明的一个示例性实施例中，如图2所示，所述动力装置可以包括外筒8、动力心轴、破裂盘10、固定件12、第一密封件11、第二密封件13和第三密封件15，其中，

外筒8可以包括多个一体化结构的外筒焊接而成的外筒，进一步地，也可以包括一个一体化的外筒，动力芯轴的两端可以为贯通的结构，即两端都具有开口，动力芯轴设置在一体化外筒8的内部空腔中，动力芯轴的内壁上可以设置有安装孔3，外壁上沿轴向可以依次设置有第一密封槽1、传压孔2、固定槽4、第二密封槽5和第三密封槽6，传压孔2可以与安装孔3连通，以传递动力芯轴内部的压力。

破裂盘10可以安装在所述安装孔3内。

固定件12可以安装在所述固定槽4内，用于当防止破裂盘10在被破坏之前动力芯轴不会因为抖动等不稳定因素的影响而发生位移变化，所述固定件可以包括若各干剪切销钉，例如两个。

第一、第二、第三密封件可以分别安装在第一、第二、第三密封槽内以实现动力芯轴与外筒之间的密封，且第一密封件、第二密封件、破裂盘、传压孔上的侧壁、外筒的部分内壁和动力芯轴的部分外壁能够形成一个密闭的第一环腔空间，第二密封件、第三密封件、外筒的部分内壁和动力芯轴的部分外壁能够形成一个密闭的第二环腔空间，所述第一、第二和第三密封件都可以包括O型密封圈和支撑环，支撑环安装在O型密封圈的两侧、可用于提高O型密封圈的密封压力。

在本实施例中，如图2所示，所述动力装置还可以包括设置在所述外筒内壁上的减震件14，所述减震件可以用于缓冲当动力芯轴在外筒内移动时产生的冲击力、减少震动、增加稳定性。

在本实施例中，所述动力芯轴可以采用全通径设计，与其他的工具的内径一致，能够用于现阶段常用的多种井下工具中(可以包括循环阀、测试阀、取样器)，与测试有关以及现有的测试工具都可以直接连接。

在本实施例中，当本装置处于初始状态时，内置于破裂盘安装孔内的破裂盘能够隔绝环腔结构与装置外部的压力，保持装置再不需要进行工况改变前的初始状态。当需要所述装置进行工作时，可以通过油管内加压的方式将所述破裂盘打破，此时，如图3所示，传压孔将装置内部传来的压力传递至环腔结构，压力传递后，第一环腔空间与第二环腔空间形成压差，推动芯轴向下移动、芯轴下行剪断剪切销钉，随后继续下行、实现井下工具开关的目的，此时，可以根据芯轴对接槽所连接的功能部件的不同，实现不同的功能。

综上所述，本发明的内加压式动力芯轴及用于试油完井的井下动力装置优点可包括：内加压方式的井下动力装置，将破裂盘安装在动力芯轴上，外筒上不需要传压孔，工具的密封全是金属密封，而不需要橡胶件密封，因此从根本上杜绝了泄露的可能性。同时，油管内加压的方式在实现工具针对工况的状态改变的同时，达到工具本身不发生窜漏的目的，保证了整个试油管柱的完整性，减少因工具窜漏影响井筒完整性的风险。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位指示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，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。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。