專利名稱：液壓坐封式小通徑油管橋塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種液壓坐封式小通徑油管橋塞，屬于油田高壓注水井帶壓作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
長慶油田屬低滲透油藏，主要采用超前注水方式開發(fā)。注水井的注水壓力逐年高升，大多數(shù)井壓力介于10 21MPa之間。為了保證注水效果，需要對注水井進(jìn)行周期檢串或修井作業(yè)。目前，高壓注水井已逐步推廣應(yīng)用帶壓作業(yè)技術(shù)，但由于早期國內(nèi)注水井的管柱設(shè)計(jì)中未配套對應(yīng)的井下工具，導(dǎo)致帶壓作業(yè)起管柱前必須投油管橋塞或堵塞器封堵油管，然后才能拆卸井口及安裝帶壓作業(yè)裝置，進(jìn)行起管串作業(yè)。至2011年底，長慶油田注水井?dāng)?shù)已超過10000 口，其中分層注水工藝已達(dá)到2600余口。近年來，為了有效解決油層縱向上非均質(zhì)性矛盾及部分區(qū)塊儲層物性上的差異，滿足不同油藏、不同開發(fā)層系對能量的需求，逐步推廣了分層注水工藝，以控制高滲透層的注水量，加強(qiáng)中、低滲透層的注水量。但分層注水工藝管柱中設(shè)計(jì)了配水器、封隔器等小通徑井下工具，在每次投放常規(guī)的油管橋塞或堵塞器時(shí)，只能封堵到小通徑井下工具以上，小通徑井下工具的數(shù)量決定投放次數(shù)，極大地增加了施工成本，降低了施工效率，不適宜規(guī)模推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種液壓坐封式小通徑油管橋塞，其剛體外徑小，封堵范圍大，能降低地面操作難度，滿足過小通徑井下工具封堵油管的要求。本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案如下:丟手接頭外壁下部穿入卡套，內(nèi)壁底端鎖爪抓住連接頭，連接頭內(nèi)壁螺紋連接貫穿整體橋塞中心的芯軸頂端，并通過緊定螺釘固定?？ㄌ淄獗谠O(shè)有內(nèi)六角螺釘，卡套內(nèi)壁通過底端卡槽連接定位支撐座。定位支撐座外壁凹槽內(nèi)設(shè)有由開口銷連接的、被壓入扭簧的卡爪。定位塊設(shè)在定位支撐座下方，其內(nèi)錐底面接觸芯軸臺階錐面。設(shè)有內(nèi)、外壁密封圈的密封端蓋外壁螺紋連接外筒，外筒內(nèi)壁下端與連接套螺紋連接。連接套下方為松套在芯軸上的彈性限位套，連接套外壁下端螺紋連接剪切套。剪切套通過剪銷連接芯軸中部擴(kuò)徑密封段的剪銷槽，剪切套內(nèi)壁下端螺紋連接鎖環(huán)外筒。鎖環(huán)外筒內(nèi)壁下端螺紋連接卡瓦上座，卡瓦上座頂端孔內(nèi)設(shè)有帶馬牙扣的鎖片以及其上方的鎖環(huán)彈簧?？ㄍ呱献路绞且来翁籽b在芯軸上的卡瓦(帶固定彈簧)、卡瓦下座、膠筒座、膠筒護(hù)套、邊膠筒、中心膠筒和隔環(huán)，芯軸底端螺紋連接螺母。與卡瓦上座、卡瓦和卡瓦下座位置對應(yīng)的芯軸的外壁上設(shè)有馬牙扣。本實(shí)用新型油管橋塞的剛體外徑小，可順利通過配水器、封隔器等小通徑井下工具。油管橋塞為三膠筒結(jié)構(gòu)，采用橋式密封機(jī)理，可封堵范圍大，膠筒最大膨脹量可達(dá)50%以上，適應(yīng)溫度范圍廣，承壓高?？蓸O大降低油管橋塞在下放過程中的遇阻和遇卡機(jī)率，增強(qiáng)通過性能。能大幅降低地面操作難度，用較小的作用力打開油管橋塞空氣腔的液壓孔，推動芯軸上移，帶動卡瓦錨定油管并壓縮膠筒封堵油管。

圖1為液壓坐封式小通徑油管橋塞結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)一步說明:實(shí)施例:本小通徑油管橋塞主要由丟手接頭1、連接頭2、卡套3、緊定螺釘4、內(nèi)六角螺釘
5、定位支撐座6、卡爪7、定位塊8、開口銷9、扭簧10、密封圈11、密封端蓋12、外筒13、芯軸14、連接套15、彈性限位套16、剪切套17、剪銷18、鎖環(huán)外筒19、鎖環(huán)彈簧20、鎖片21、卡瓦上座22、卡瓦23、固定彈簧24、卡瓦下座25、膠筒座26、膠筒護(hù)套27、邊膠筒28、中心膠筒29、隔環(huán)30和螺母31等組成:丟手接頭I外壁下部穿入卡套3，內(nèi)壁底端鎖爪抓住連接頭2，連接頭2內(nèi)壁螺紋連接貫穿整體橋塞中心的芯軸14頂端，并通過緊定螺釘4固定?？ㄌ?外壁設(shè)有內(nèi)六角螺釘5，卡套3內(nèi)壁底端卡槽連接定位支撐座6。定位支撐座6外壁凹槽內(nèi)設(shè)有由開口銷9連接的、被壓入扭簧10的卡爪7。定位塊8設(shè)在定位支撐座6下方，其內(nèi)錐底面接觸芯軸14臺階錐面。設(shè)有內(nèi)、外壁密封圈11的密封端蓋12外壁螺紋連接外筒13，外筒13內(nèi)壁下端與連接套15螺紋連接。連接套15下方為松套在芯軸14上的彈性限位套16，連接套15外壁下端螺紋連接設(shè)有徑向液壓孔32的剪切套17。剪切套17通過剪銷18與芯軸14中部擴(kuò)徑密封段的剪銷槽連接，剪切套17內(nèi)壁下端螺紋連接鎖環(huán)外筒19。鎖環(huán)外筒19內(nèi)壁下端螺紋連接卡瓦上座22，卡瓦上座22頂端孔內(nèi)設(shè)有帶馬牙扣的鎖片21以及其上方的鎖環(huán)彈簧20。卡瓦上座22下方是依次套裝在芯軸14上的、卡瓦23 (帶固定彈簧24)、卡瓦下座25、膠筒座26、膠筒護(hù)套27、邊膠筒28、中心膠筒29和隔環(huán)30，芯軸14底端螺紋連接螺母31。與卡瓦上座22、卡瓦23和卡瓦下座25位置對應(yīng)的芯軸14的外壁上設(shè)有馬牙扣。本實(shí)用新型液壓坐封式小通徑油管橋塞的安裝過程如下:將兩個(gè)密封圈裝入芯軸14中部擴(kuò)徑密封段的凹槽內(nèi)，再將剪切套17從芯軸14上端穿下，用剪銷18連接于芯軸14擴(kuò)徑密封段剪銷槽內(nèi)。將彈性限位套16和連接套15依次從芯軸14上端穿下，將連接套15螺紋連接剪切套17。將外筒13從芯軸14上端穿下，與連接套15螺紋連接。在密封端蓋12內(nèi)孔和外壁凹槽裝入密封圈11，然后，將其從芯軸14上端穿下，與外筒13螺紋連接。在鎖環(huán)外筒19內(nèi)、外裝入密封圈后，將其從芯軸14下端上穿，與剪切套17螺紋連接。將鎖環(huán)彈簧20和卡瓦上座22依次從芯軸14下端上穿，分開鎖環(huán)彈簧20與卡瓦上座22，將2 3個(gè)鎖片21裝入卡瓦上座22頂端孔內(nèi)，再將卡瓦上座22沿芯軸14上推，與鎖環(huán)外筒19螺紋連接。將3片卡瓦23沿芯軸14外圓壓好，裝入固定彈簧24并上推，抵住卡瓦上座22下錐面。將卡瓦下座25、兩個(gè)膠筒座26、兩個(gè)膠筒護(hù)套27、兩個(gè)邊膠筒28、中心膠筒29和兩個(gè)隔環(huán)30依次從芯軸14下端上穿，最后將螺母31與芯軸14下端螺紋連接。螺母31要有一定的預(yù)緊力，但不能使卡瓦23、邊膠筒28和中心膠筒29的最大外徑大于剛體外徑。將定位塊8從芯軸14上端穿下。把壓入扭簧10的三個(gè)卡爪7摁入定位支撐座6的三個(gè)外壁凹槽內(nèi)，穿上且打開開口銷9，將定位支撐座6從芯軸14上端穿下。將連接頭2與芯軸14頂端螺紋連接，并給予一定的預(yù)緊力，再將丟手接頭I下端的鎖爪爪住連接頭2。將一片卡套3的下端卡入定位支撐座6圓周卡槽內(nèi)，上端裝入丟手接頭1，用緊定螺釘4固定，再將另一片卡套3卡入，旋入內(nèi)六角螺釘5，即可實(shí)現(xiàn)該油管橋塞的正常工作。本實(shí)用新型液壓坐封式小通徑油管橋塞的工作過程如下:(I)油管橋塞的投送該油管橋塞投送時(shí)采用鋼絲作業(yè)方式，下井工具串自下而上依次設(shè)計(jì)為:油管橋塞+震擊器+加重桿+繩帽，下放過程中投送工具串和油管橋塞的最大剛體外徑為38_ 42_，可順利通過配水器、封隔器等小通徑井下工具。( 2 )油管橋塞的定位油管橋塞投放至井筒內(nèi)設(shè)計(jì)位置時(shí)(一般為下配以下)，上提鋼絲，此時(shí)油管橋塞的卡爪7 (由于設(shè)計(jì)了扭簧10，因此卡爪7在下放過程中始終與油管內(nèi)壁接觸，上提時(shí)可張開)錨定在配水器及封隔器等小通徑井下工具下端或任何一個(gè)油管接箍處(最大張開外徑為76mm),實(shí)現(xiàn)油管橋塞的準(zhǔn)確定位。(3)油管橋塞的丟手工具定位后，繼續(xù)上拉鋼絲，使得震擊器反復(fù)震擊(一般為I 3次)，剪銷18被剪斷，連接頭2被丟手接頭I拉動，上移出卡套3，丟手接頭I與連接頭2脫開實(shí)現(xiàn)丟手。與此同時(shí)，定位塊8被芯軸14錐面臺階沿徑向擠出，并將卡爪7鎖定，使其一旦上提定位即不可回收，實(shí)現(xiàn)油管橋塞準(zhǔn)確而可靠地定位在設(shè)計(jì)的位置。(4)油管橋塞的坐封當(dāng)工具丟手后，芯軸14上移，恰好將剪切套17上的液壓孔32讓出，此時(shí)，井液從該孔進(jìn)入剪切套17與芯軸14擴(kuò)徑密封段以下的環(huán)空，推動芯軸14繼續(xù)上移。由于芯軸14下端與螺母31螺紋連接，因此，螺母31帶動邊膠筒28、中心膠筒29、卡瓦23整體上移，最終使得卡瓦23錨定油管內(nèi)壁，兩邊膠筒28抱緊芯軸14并密封，中心膠筒29被壓縮，密封油管壁，并壓緊密封兩個(gè)邊膠筒28，形成油管橋式密封。在芯軸14上移過程中，在鎖環(huán)彈簧20作用下，鎖片21與芯軸14下部馬牙扣咬合，實(shí)現(xiàn)自鎖。當(dāng)井內(nèi)設(shè)計(jì)投放橋塞位置的井筒內(nèi)液壓力(為井口壓力與水柱產(chǎn)生的靜壓力之和，其中井口壓力直接可以從壓力表讀出，水柱產(chǎn)生的靜壓力經(jīng)驗(yàn)值為每100米水柱產(chǎn)生IMPa壓力)達(dá)到10 15MPa時(shí)(對應(yīng)封堵范圍為44_ 64_)，即可使油管橋塞坐封；若壓力高于15MPa時(shí)，芯軸14受到彈性限位套16的阻力不能繼續(xù)上移，此時(shí)，膠筒剛好在油管內(nèi)壓縮到位，從而實(shí)現(xiàn)高壓情況下的膠筒保護(hù)。本油管橋塞能在溫度O 90°C環(huán)境下承壓21MPa。
權(quán)利要求1.一種液壓坐封式小通徑油管橋塞，其特征在于: 丟手接頭(I)外壁下部穿入卡套(3)，內(nèi)壁底端鎖爪抓住連接頭(2)，連接頭(2)內(nèi)壁螺紋連接貫穿整體橋塞中心的芯軸(14)頂端，并通過緊定螺釘(4)固定；卡套(3)外壁設(shè)有內(nèi)六角螺釘(5),卡套(3)通過底端卡槽連接定位支撐座(6);定位支撐座(6)外壁凹槽內(nèi)設(shè)有由開口銷(9)連接的、被壓入扭簧(10)的卡爪(7);定位塊(8)設(shè)在定位支撐座(6)下方，其內(nèi)錐底面接觸芯軸(14)臺階錐面； 設(shè)有內(nèi)、外壁密封圈(11)的密封端蓋(12)外壁螺紋連接外筒(13)，外筒(13)內(nèi)壁下端與連接套(15)螺紋連接；連接套(15)外壁下端螺紋連接剪切套(17)，彈性限位套(16)松套在芯軸(14)上；剪切套(17)通過剪銷(18)連接芯軸(14)中部擴(kuò)徑密封段的剪銷槽，剪切套(17)內(nèi)壁下端螺紋連接鎖環(huán)外筒(19)； 鎖環(huán)外筒(19)內(nèi)壁下端螺紋連接卡瓦上座(22)，卡瓦上座(22)頂端孔內(nèi)設(shè)有帶馬牙扣的鎖片(21)以及其上方的鎖環(huán)彈簧(20);卡瓦上座(22)下方是依次套裝在芯軸(14)上的卡瓦(23)、卡瓦下座25、膠筒座(26)、膠筒護(hù)套(27)、邊膠筒(28)、中心膠筒(29)和隔環(huán)(30)，卡瓦(23)上設(shè)有固定彈簧(24);芯軸(14)底端螺紋連接螺母(31)，與卡瓦上座(22)、卡瓦(23)和卡瓦下座(25)位置對應(yīng)的芯軸(14)的外壁上設(shè)有馬牙扣。
2.如權(quán)利要求1所述的液壓坐封式小通徑油管橋塞，其特征在于油管橋塞的最大剛體外徑為38mm 42mm,油管橋塞最大張開外徑為76mm,封堵范圍為44mm 64mm,膠筒最大膨脹量達(dá)到50%以上， 能在溫度O 90°C環(huán)境下承壓21MPa。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種液壓坐封式小通徑油管橋塞，是為滿足過小通徑井下工具封堵油管的要求而設(shè)計(jì)的，包括貫穿整體橋塞中心的芯軸、連接丟手接頭的連接頭和卡套、連接卡套的定位支撐座、連接定位支撐座的卡爪、連接密封端蓋和連接套的外筒、連接剪切套和卡瓦上座套的鎖環(huán)外筒、設(shè)在卡瓦內(nèi)的鎖環(huán)彈簧和鎖片、套裝芯軸上的卡瓦、固定彈簧、卡瓦下座、膠筒座、膠筒護(hù)套、邊膠筒、中心膠筒和隔環(huán)以及連接芯軸底端的螺母等。本實(shí)用新型油管橋塞的剛體外徑小，三膠筒的封堵范圍大，承壓高；定位與錨定分開實(shí)現(xiàn)，可極大降低下放的遇阻和遇卡機(jī)率；能用較小的地面作用力打開油管橋塞的液壓孔，大幅降低地面的操作難度。
文檔編號E21B33/134GK203081398SQ201220593379
公開日2013年7月24日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者劉江波, 慕立俊, 桂捷, 王效明, 王治國, 白小佩, 任勇, 張華光 申請人:中國石油天然氣股份有限公司