剪切式压力动作机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种剪切式压力动作机构，其特征在于：活塞套内腔的内径具有内径差，形成一个台阶，台阶，台阶上设有剪切片，剪切活塞位于剪切片上，活塞套与剪切活塞之间设有压边圈。本实用新型以剪切片式压力动作机构，可以替代在原来压力激发式起爆装置和泵压式反循环阀中采用的剪切销式压力动作机构。该剪切片被压边圈压紧在活塞套内，当剪切活塞在压力作用下对剪切片进行剪切时剪切片不会产生任何方向的位移，提高了施加剪切压力精度，减小井口加压误差。
【专利说明】剪切式压力动作机构
【技术领域】
[0001]本发明属于一种压力动作机构，涉及一种剪切片式压力动作机构，适用于油气井作业过程中通过井口施加一定压力实现压力起爆或打开油管与环空通道的一种剪切片式压力动作机构。
【背景技术】
[0002]压力激发式起爆装置广泛应用于油气井起爆作业中，它通过在井口对油管或套管加压，当所加压力与井液压力之和大于剪切销的剪切强度极限时，即形成压力差，剪切销被剪断，火帽撞击发火，传爆序列开始作用。在陕西科学技术出版社出版的《油气井燃烧爆破技术》第62页78页上，张双计和王炜发表了论文:压力激发式起爆装置。
[0003]在目前应用的各种压力激发式起爆装置中均采用由活塞套1、剪切销2和剪切活塞3三个基本零件组成的剪切销式压力动作机构。(图5)
[0004]上述剪切销式压力动作机构由于受到制造精度的制约，剪销孔和剪切销之间存在间隙，若干个剪销孔和剪切销也不可能处于同一平面，在剪切销上施加剪切压力时会产生以下两种情况:
[0005]1.由于剪销孔和剪切销之间存在间隙，当在剪切销上施加压力时剪切销会产生位移造成受剪截面变大，剪切销剪切值增大，造成井口实际加压值大于计算值，产生较大误差。
[0006]2.由于零件加工制造过程中若干个剪销孔和剪切销不可能处于同一平面，在剪切销上施加压力时剪切销不是同时受力会产生被各个击破的后果，造成井口加压值小于计算值。其后果是会产生提前起爆、滞后起爆、非目的油层起爆的后果。
[0007]因此压力动作机构必须具有较高的可靠性和在压力作用下的动作精度，避免产生安全隐患和作业失败造成的经济损失。
[0008]在油气井作业过程中需要打开油管与环空通道时，一般采用泵压式反循环阀来实现，泵压式反循环阀也是通过在井口油管施加一定压力完成油管与环空通道的连通。
[0009]原泵压式反循环阀的压力动作机构同样是采用由.活塞套1、剪切销2和剪切活塞3三个基本零件组成的压力动作机构。(图6)
[0010]由于泵压式反循环阀的压力动作机构的结构和原理与压力激发式起爆装置动作机构相同，产生压力误差的原因也一样，同样存在由于压力误差产生安全隐患和作业失败的因素。因此泵压式反循环阀的压力动作机构也同样需要具有较高的动作精度满足在压力作用下动作的可靠性，避免产生安全隐患和作业失败造成的经济损失。
【发明内容】
[0011]要解决的技术问题
[0012]为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种剪切片式压力动作机构，可以替代在原来压力激发式起爆装置和泵压式反循环阀中采用的剪切销式压力动作机构。该剪切片被压边圈压紧在活塞套内，当剪切活塞在压力作用下对剪切片进行剪切时剪切片不会产生任何方向的位移，提高了施加剪切压力精度，减小井口加压误差。
[0013]技术方案
[0014]一种用于压力起爆装置和反循环阀的压力动作机构，其特征在于包括活塞套1、压边圈2、剪切活塞3和剪切片4 ;活塞套I内腔的内径具有内径差，形成一个台阶，台阶上设有剪切片4，剪切活塞3位于剪切片4上，活塞套I与剪切活塞3之间设有压边圈2。
[0015]所述剪切片分为外齿剪切片和内齿剪切片两种结构。
[0016]有益效果
[0017]本发明提出的一种用于压力起爆装置和反循环阀的压力动作机构，由于采用了具有内外齿的剪切片(图2图3)替代原压力动作机构中采用的剪切销(图4)，通过压边圈2将剪切片(图2图3)压紧在活塞套(图1)的台阶平面上，当所加压力与井液压力之和大于剪切销的剪切强度极限时，即形成了压力差，剪切销被剪断，火帽撞击发火，传爆序列开始作用。采用这种结构消除了原结构剪切销与剪销孔之间的间隙，防止了剪切销在受到剪切力作用时由于剪切销受力发生位移产生剪切销截面的变化，同时由于剪切片是被压边圈压紧在活塞套的同一平面上也避免了原剪切销孔中心不可能处于同一平面而产生先后受力各个击破的情况，从而保证在井口作业时由油管或套管施加的压力值与计算值误差处于允许误差范围内，达到减少误差，提高井口作业的安全性和可靠性的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是剪切片式起爆装置动作机构剖面图
[0019]图2是剪切片(外齿)外形图
[0020]图3是剪切片(内齿)外形图
[0021]图4是原剪切销式起爆动作机构剖面图
[0022]活塞套1、压边圈2、剪切活塞3、剪切片4。
【具体实施方式】
[0023]现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
[0024]原剪切销式起爆动作机构，在实施井口加压过程中产生施加的压力值与计算值误差的主要因素有:
[0025]I受剪切力的剪切销在井口施加压力的过程中产生位移，剪切销受力截面变大，井口施加压力值大于计算值。
[0026]2剪切销式起爆动作机构的设计特点决定了制造工艺，剪切销不可能处在同一平面，在剪切力施加过程中形成先后受力而不是同时受力，从而产生施加的压力值与计算值误差。
[0027]针对上述因素本发明包括活塞套1、压边圈2、剪切活塞3和剪切片4组成的动作机构；活塞套I内腔的内径具有内径差，形成一个台阶，台阶上设有剪切片4，剪切活塞3位于剪切片4上，活塞套I与剪切活塞3之间设有压边圈2。
[0028]在具体实施过程中为保证施加的压力值与计算值的误差控制在规定范围内，活塞套与剪切活塞的配合间隙要控制在剪切片厚度的5%范围内。采用压边圈压紧结构保证剪切片在受力情况下不产生位移，受力截面不发生变化。
[0029]剪切片是本发明的关键零件，剪切片(图2图3)的内齿或外齿的宽度和厚度决定了每个单齿的受剪截面积。
[0030]剪切片所选用的金属材料的机械性能决定了剪切片的抗剪强度。
[0031]在选用剪切片金属材料时要考虑在井下作业时环境温度对剪切片抗剪强度值的影响。本发明采用硅钢片作为剪切片首选材料，替代原来的低碳合金钢。
[0032]其目的是硅钢片是一种脆性材料有利于剪切，同时其抗剪强度受温度影响较小。根据不同深度位置的井液静压力可调整剪切片的厚度、齿宽及齿数即调整剪切片的抗剪强度值来满足在不同井深条件下的作业需要。
【权利要求】
1.一种用于压力起爆装置和反循环阀的剪切式压力动作机构，其特征在于包括活塞套(I)、压边圈(2)、剪切活塞(3)和剪切片(4);活塞套(I)内腔的内径具有内径差，形成一个台阶，台阶上设有剪切片(4)，剪切活塞(3 )位于剪切片(4)上，活塞套(I)与剪切活塞(3 )之间设有压边圈(2)。
2.根据权利要求1所述用于压力起爆装置和反循环阀的剪切式压力动作机构，其特征在于:所述剪切片分为外齿剪切片和内齿剪切片两种结构。
【文档编号】E21B34/10GK203476301SQ201320461270
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】张锋, 刘巩权, 王峰, 李哲雨, 肖勇, 王鹏, 顾有秦 申请人:西安物华巨能爆破器材有限责任公司