一种射孔联作施工封隔器防震结构的制作方法

本发明涉及石油开采，具体涉及一种射孔联作施工封隔器防震结构。

背景技术：

1、在进行石油开采时，封隔器作为关键的井下分层隔离工具，广泛应用于分层封隔、堵水、压裂及射孔联作等作业场景。现有常规丢手封隔器，其核心锁定机构通常采用外套、内中心管、丢手接头及周向均布于三者之间的金属剪切销钉构成的刚性固定结构。其工作原理为：初始装配状态下，依靠剪切销钉的抗剪强度实现各部件的机械锁定与一体连接；作业时，通过油管内憋压或上提管柱施加外力，当外力载荷超过销钉额定抗剪极限时，销钉发生断裂，解除外套、内中心管与丢手接头的锁定关系，完成丢手分离，从而实现上部管柱起出、下部封隔器留置井筒的作业目的。

2、然而，传统的销钉式剪切丢手机构在应用于射孔管柱联作工况（即封隔器直接连接在射孔管柱下方整体下井）时，暴露出以下难以规避的结构性缺陷：其一，抗冲击震动性能差，存在提前误丢手风险。射孔联作下井及射孔过程中，管柱高速下入、井筒流体冲击、射孔爆震及井斜摩擦等产生的高频交变载荷，易使常规金属剪切销钉发生疲劳或瞬时断裂，且缺乏防意外解锁结构，导致封隔器提前丢手，引发管柱错位、卡钻、落井等事故；其二，丢手载荷精度控制差。金属剪切销钉的实际抗剪载荷受材质公差、井下高温、泥浆腐蚀及压差影响显著，波动幅度达20%～40%，无法精准控制丢手阈值。射孔冲击载荷波动下，易出现提前剪断（误丢手）或无法剪断（丢手失败）的双向故障，无法满足联作可靠性要求；其三，无法适配射孔管柱整体联作下井工艺。传统销钉式丢手机构仅适用于常规稳态作业，无法承受射孔全程持续震动冲击，且严禁其直接串联于射孔管柱下方联作下井，须采用分步作业，大幅增加施工工序、延长周期、推高成本与风险。

技术实现思路

1、本发明提供一种射孔联作施工封隔器防震结构，以解决现有的丢手封隔器所存在的抗震性能差、易误丢手、丢手载荷精度低、工况适配性弱、无法实现射孔联作一体化施工的问题。

2、本发明的一种射孔联作施工封隔器防震结构采用如下技术方案：一种射孔联作施工封隔器防震结构，包括轨道管、丢手套、上外套和锁定键，轨道管、丢手套和上外套均竖直设置且同轴，且轨道管、丢手套和上外套由内而外相互嵌套；锁定键沿丢手套的径向方向设置且为一体式长条锁键，锁定键穿过丢手套且其两端分别插设于轨道管和上外套内；射孔联作施工封隔器防震结构具有第一状态和第二状态，处于第一状态时，锁定键限制轨道管、丢手套和上外套在竖直方向上相对移动，处于第二状态时，锁定键允许轨道管及上外套相对于丢手套在竖直方向上移动，初始状态下射孔联作施工封隔器防震结构处于第一状态。

3、进一步地，轨道管上开设有第一槽段和第二槽段，第一槽段与轨道管同轴且为环形槽，第二槽段竖直设置且为直槽，第一槽段和第二槽段连通，且第一槽段的深度小于第二槽段的深度；射孔联作施工封隔器防震结构处于第一状态时，锁定键处于第一槽段内，射孔联作施工封隔器防震结构处于第二状态时，锁定键处于第二槽段内。

4、进一步地，锁定键为t型结构，锁定键通过第一弹性件安装于丢手套的内周壁面上，第一弹性件沿丢手套的径向方向设置，第一弹性件始终具有促使锁定键沿丢手套的径向方向向靠近轨道管的一侧移动地趋势。

5、进一步地，轨道管能够相对于丢手套和上外套转动地设置，且轨道管相对于丢手套和上外套转动能够使射孔联作施工封隔器防震结构在第一状态和第二状态之间切换。

6、进一步地，丢手套和轨道管之间设置有旋转销钉，旋转销钉沿丢手套的径向方向设置。

7、进一步地，轨道管上下两端分别设置有上接头和内管；上接头能够自转且能够上下移动地设置，轨道管和内管均能够随上接头同步动作；丢手套下端设置有中心管，中心管下端设置有下接头，中心管和下接头均与内管套接；上外套能够随上接头向下移动，上外套下方依次设置有坐封套、胶筒本体和上锥体，坐封套、胶筒本体和上锥体均套接在中心管外；上外套随上接头向下的移动具有第一行程和第二行程，在第一行程，坐封套、胶筒本体和上锥体随上接头同步移动，在第二行程，坐封套相对于上锥体向下移动，压缩胶筒本体。

8、进一步地，中心管上同轴套设有衬套；坐封套、胶筒本体和上锥体均通过衬套套接在中心管上，且坐封套和衬套之间设置有坐封销钉，上锥体与衬套螺接，且上锥体与中心管之间设置有锥体销钉，上锥体和下接头之间设置有卡瓦套，卡瓦套与上锥体能够相对移动，卡瓦套通过尾环与下接头相连。

9、进一步地，胶筒本体包括一个中胶筒和两个边胶筒，在竖直方向上，中胶筒位于两个边胶筒之间，且中胶筒和与其相邻设置的边胶筒之间设置有垫片。

10、进一步地，卡瓦套上设置有导向销，导向销沿卡瓦套的径向方向设置，上锥体下端开设有导槽，导槽竖直设置，初始状态下导向销与导槽的下端抵接。

11、进一步地，卡瓦套的周向方向上设置有多个卡瓦，多个卡瓦均能够沿卡瓦套的径向方向伸缩。

12、进一步地，卡瓦通过第二弹性件安装于卡瓦套上，第二弹性件沿卡瓦套的径向方向设置。

13、进一步地，上锥体的下端伸入卡瓦套内且为上大下小的锥形结构，卡瓦的上端设置有用于与上锥体配合的第一配合面，第一配合面为斜面。

14、进一步地，坐封套通过卡簧套与上外套相连，中心管上设置有卡簧，卡簧能够沿中心管的径向方向伸缩，卡簧套的内周壁面上设置有卡凸，初始状态下卡凸处于卡簧上方，且卡簧的外周壁面抵接在卡簧套的内周壁面上，卡簧套向下移动能够越过卡凸并使卡凸卡接于卡簧下端。

15、进一步地，中心管上设置有卡簧挡环和卡簧座，卡簧挡环、卡簧和卡簧座在竖直方向上依次设置且相互抵接，且卡簧挡环和中心管之间设置有解封销钉。

16、进一步地，上锥体上开设有沿其径向方向设置的连通孔，衬套上开设有竖直设置的槽口，且衬套与中心管之间留有间隙通道，槽口通过间隙通道与连通孔连通；坐封套的内周壁面上设置有凸块，衬套上端设置有用于与凸块配合的配合块，初始状态下凸块与配合块抵接且坐封套处于槽口上方；坐封套向下移动能够在竖直方向上与槽口对齐并连通并使凸块移动至槽口下侧。

17、本发明的有益效果是：本发明的一种射孔联作施工封隔器防震结构通过设置轨道管、丢手套、上外套和锁定键配合，在下井阶段和射孔阶段，使射孔联作施工封隔器防震结构处于第一状态，此时利用锁定键限制轨道管、丢手套和上外套在竖直方向上相对移动，通过锁定键的机械刚性限位代替销钉式剪切结构，无材料剪切疲劳缺陷，提高整体刚度，将轨道管、丢手套和上外套锁为一个整体，可在下井及射孔时抵御流体冲击、射孔爆震冲击等震动冲击，使整体结构稳定性不受破坏，保证射孔作业精准完成，避免提前丢手；且可直接将射孔联作施工封隔器防震结构整体串联安装于射孔管柱下方一次性联作下井，简化施工工序，提高作业效率，有效降低井下卡钻、落物、井况污染等施工风险，适配深井、斜井、复杂工况射孔作业，通用性远优于传统销钉式丢手机构，大幅拓展了封隔器射孔联作的作业场景。在下井及射孔后，在丢手作业阶段，使射孔联作施工封隔器防震结构处于第二状态，此时锁定键允许轨道管及上外套相对于丢手套在竖直方向上移动，之后便可通过常规上提、憋压方式轻松完成丢手分离，不改变原有后期丢手作业习惯。

18、进一步地，通过在轨道管上设置第一槽段和第二槽段，在下井及射孔时锁定键被限制在第一槽段内，轨道管、丢手套和上外套保持刚性锁止；并通过周向旋转轨道管的方式，使锁定键从第一槽段来到第二槽段，将轨道管丢手套和上外套解锁，这种结构换位式的解锁方式更加可控，无材料疲劳断裂风险，且解锁时机由人为控制，不受井下工况干扰，提高丢手成功率。