專利名稱：：膨脹式橋塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種油田用井下封堵工具，尤其是一種液壓膨脹式橋塞。在油田勘探、開發(fā)過程中，尤其是在試油、井下作業(yè)、油氣層改造、地層測(cè)試、注采層位調(diào)整等施工過程中，經(jīng)常需要用井下封堵工具對(duì)油、氣、水層進(jìn)行臨時(shí)性或永久性的封堵，膨脹式橋塞是其中一種可回收封堵工具。它可以在裸眼井中或套管井中使用，封堵施工時(shí)，先用鉆桿或油管將膨脹式橋塞送到井下的預(yù)定位置，然后在地面向橋塞打壓使其座封，實(shí)現(xiàn)對(duì)目的層的封堵。加拿大貝克公司在它的產(chǎn)品介紹《貝克施工工具》(BakerServiceTools)一書中公開了一種萊茵斯膨脹式橋塞(LynesInflatableBridge)主要由“J”形連接器、心軸、膨脹膠筒、單流閥等組成，使用時(shí)用鉆桿或油管將其送到井下預(yù)定位置，通過管內(nèi)液壓使膠筒膨脹座封，再上下活動(dòng)管柱脫開“J”形連接器，則橋塞座封于井下預(yù)定位置。需要解封回收時(shí)，再下入“J”形連接器進(jìn)行井下對(duì)接，通過旋轉(zhuǎn)管柱，解封膨脹式橋塞，該橋塞主要存在以下幾個(gè)方面不足一是解封回收時(shí)需要旋轉(zhuǎn)管柱數(shù)圈，在定向井、水平井中使用時(shí)操作困難；二是它只能單級(jí)使用，不能用一趟管柱實(shí)現(xiàn)多層封隔；三是它主要依靠膨脹膠筒與套管壁或井壁的摩擦力進(jìn)行錨定，在套管井使用時(shí)容易滑動(dòng)，封堵不可靠；四是除了將其解封回收外，它的密封通道無法溝通。本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種操作簡(jiǎn)單、封堵可靠，可以多級(jí)使用，而且具有插管滑套式井下開關(guān)功能的膨脹式橋塞。本實(shí)用新型的目的可以通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種膨脹式橋塞，由座封解封機(jī)構(gòu)、液壓膨脹機(jī)構(gòu)、錨定機(jī)構(gòu)、插管式滑套機(jī)構(gòu)等組成，其特征在于，包括(1)座封解封機(jī)構(gòu)，由彈簧爪[1]、連接套[2]、滑閥[3]、剪銷[4]組成，組裝時(shí)，彈簧爪[1]在外力作用下套入連接套[2]內(nèi)，彈簧爪[1]端部的楔形凸棱嵌入連接套[2]內(nèi)壁的環(huán)形凹槽內(nèi)，彈簧爪[1]由滑閥[3]限位，彈簧爪[1]與連接套[2]之間通過滑閥[3]構(gòu)成剛性連接，滑閥[3]與連接套[2]之間用剪銷[4]作固定連接，在滑閥[3]的上端車有供解封用的內(nèi)螺紋，當(dāng)向橋塞打液壓使其座封時(shí)，滑閥[3]的環(huán)形不平衡面積上受到壓差作用，使滑閥[3]產(chǎn)生一個(gè)向下的力，剪銷[4]剪斷滑閥下移后，彈簧爪[1]可以在外力作用下從連接套[2]中拉出，此時(shí)，橋塞座封在井下預(yù)定位置；(2)液壓膨脹機(jī)構(gòu)，由上密封接頭[5]、單流閥[6]、彈簧[7]、心軸[11]、膨脹膠筒[12]、下密封接頭[13]等組成，環(huán)狀的單流閥[6]套裝在心軸[11]與上密封接頭[5]之間的環(huán)形空間內(nèi)，單流閥[6]采用端面密封和O形圈相結(jié)合的組合密封方式，在彈簧[7]作用下，單流閥[6]緊貼在上密封接頭[5]的內(nèi)密封面上，形成端面密封，心軸[11]與單流閥[6]及下密封接頭[13]之間保持密封，心軸[11]上開有供橋塞座封和解封用的進(jìn)、排液孔，進(jìn)液通道由單流閥[6]啟閉，排液通道由滑閥[3]啟閉；(3)錨定機(jī)構(gòu)，由水力錨體[8]、水力錨爪[9]、夾扳[10]等組成，水力錨爪[9]依靠膨脹膠筒[12]內(nèi)外壓差在與錨體[8]軸線相垂直的方向上自由伸縮，水力錨爪[9]的端面可制成波浪形或鑲嵌硬質(zhì)合金塊，水力錨爪[9]借助于夾扳[10]均勻、對(duì)稱地分布在水力錨體[8]上，水力錨體[8]的公母扣扣型相同，水力錨拆除后，膨脹膠筒[12]可以直接與上密封接頭[5]相連接，膨脹式橋塞仍能正常工作；(4)插管式滑套機(jī)構(gòu)，由滑套外筒[14]、滑套[15]、V形密封圈組[16]、鎖球[17]、復(fù)位彈簧[18]、下接頭[19]等組成，V形密封圈組[16]裝在滑套[15]中，滑套外筒[14]和滑套[15]上均開有相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)液孔，滑套[15]復(fù)位由彈簧[18]保持在上死點(diǎn)，鎖球[17]對(duì)稱地裝在滑套[15]的臺(tái)階中，臺(tái)階孔的最小內(nèi)徑小于鎖球(17)的直徑，鎖球[17]的直徑大于滑套[15]壁厚，滑套外筒(14)內(nèi)壁開有梯形截面的環(huán)形鎖球槽，而且，它們之間滿足以下關(guān)系鎖球直徑-滑套壁厚＝鎖球槽深度，當(dāng)與滑套[15]內(nèi)徑相同的插管插入時(shí)，推動(dòng)鎖球[17]帶動(dòng)滑套[15]一起運(yùn)動(dòng)，鎖球[17]滑入鎖球槽內(nèi)，滑套外筒[14]和滑套[15]的導(dǎo)液孔相互溝通，滑套機(jī)構(gòu)開啟；插管拔出后，滑套[15]在復(fù)位彈簧[18]作用下自動(dòng)復(fù)位，滑套機(jī)構(gòu)關(guān)閉。本實(shí)用新型的目的還可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)將所述的彈簧爪[1]、滑閥[3]、心軸[11]三個(gè)零件簡(jiǎn)化成一個(gè)零件密封心軸[20]，密封心軸[20]的上端有供橋塞送進(jìn)和解封用的內(nèi)螺紋，密封心軸[20]與連接套[2]之間用剪銷[4]連接，密封心軸[20]上有供解封用的泄壓槽，泄壓槽溝通單流閥[6]上下流道，密封心軸[20]與上密封接頭[5]和下密封接頭[13]之間均保持密封，膨脹式橋塞通過打內(nèi)壓即可座封；解封時(shí)，上提管柱，密封心軸[20]剪斷剪銷[4]而上移，泄壓槽長(zhǎng)度大于單流閥[6]的長(zhǎng)度，橋塞泄壓解封。本實(shí)用新型的目的還可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)將所述的連接套[2]和剪銷[4]分別用彈簧外筒[22]和回位彈簧[23]代替，彈簧外筒[22]與上密封接頭[5]之間用螺紋連接，回位彈簧[23]裝在密封心軸[20]與彈簧外筒[22]之間的環(huán)形空間內(nèi)，膨脹式橋塞通過打內(nèi)壓即可座封；解封時(shí)，上提管柱，密封心軸[20]壓縮回位彈簧[23]而上移，密封心軸[20]上的泄壓槽溝通單流閥[6]的上下通道，橋塞泄壓解封，隨后，橋塞在回位彈簧[23]作用下自動(dòng)復(fù)位。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型通過打內(nèi)壓座封，上提管柱即可解封，不需旋轉(zhuǎn)管柱，而且地面顯示明顯，在定向井、水平井中使用方便、可靠。2.本實(shí)用新型可以制成隨管柱起下或座封丟手兩種類型，并具有井下插管滑套開關(guān)功能，能單級(jí)或多級(jí)組合使用。3.本實(shí)用新型采用可任意拆卸的水力錨定機(jī)構(gòu)，既可用于套管井又可用于裸眼井，而且錨定可靠。附圖的圖面說明如下圖1是本實(shí)用新型(實(shí)施例1)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的插管式滑套機(jī)構(gòu)的局部放大圖；圖3是本實(shí)用新型(實(shí)施例2)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型(實(shí)施例3)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖中的各標(biāo)號(hào)說明如下[1]-彈簧爪，[2]-連接套，[3]-滑閥，[4]-剪銷，[5]-上密封接頭，[6]-單流閥，[7]-彈簧，[8]-水力錨體，[9]-水力錨爪，[10]-夾板，[11]-心軸，[12]-膨脹膠筒，[13]-下密封接頭，[14]-滑套外筒，[15]-滑套，[16]-V型密封圈組，[17]-鎖球，[18]-復(fù)位彈簧，[19]-下接頭，[20]-密封心軸，[21]-堵頭，[22]-彈簧外筒，[23]-回位彈簧結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施例(實(shí)施例1)參見圖1，一種膨脹式橋塞由座封解封機(jī)構(gòu)、液壓膨脹機(jī)構(gòu)、錨定機(jī)構(gòu)、插管式滑套機(jī)構(gòu)組成，各部分的主要作用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下1.座封、解封機(jī)構(gòu)，主要作用是完成橋塞的座封丟手和解封過程。彈簧爪[1]套裝在連接套[2]內(nèi)，其端部的楔形凸棱嵌入連接套[2]內(nèi)壁的環(huán)形凹槽內(nèi)，彈簧爪[1]端部的內(nèi)表面由滑閥[3]支承，與連接套[2]之間構(gòu)成了剛性連接，滑套[3]的上端車有供解封用的內(nèi)螺紋，用剪銷[4]將滑閥[3]固定在連接套[2]上，當(dāng)從管柱內(nèi)打內(nèi)壓座封膨脹式橋塞時(shí)，滑套的環(huán)形不平衡面積上受到管柱內(nèi)外壓差的作用，產(chǎn)生向下的力剪斷銷釘[4]而使滑閥[3]下移，彈簧爪[1]可以在外力作用下從連接套[2]上端拉出，完成座封丟手過程，橋塞座封于井下預(yù)定位置，同時(shí)給出地面顯示。2.液壓膨脹機(jī)構(gòu)，主要作用是將膠筒膨脹封隔井筒。環(huán)狀的單流閥[6]套裝在心軸[11]與上密封接頭[5]之間的環(huán)形空間內(nèi)，單流閥[6]采用端面密封和O形圈密封相結(jié)合的組合密封方式，用彈簧[7]使其緊貼在密封面上，心軸[11]上開有進(jìn)、排液孔，形成了膨脹系統(tǒng)的進(jìn)、排液通道，進(jìn)液通道由單流閥啟閉，排液通道由滑閥[3]啟閉。解封橋塞時(shí)，用油管或鉆桿下入專用工具對(duì)上滑閥[3]的內(nèi)螺紋，上提管柱，滑閥[3]上移，排液孔開啟，膨脹系統(tǒng)泄壓，橋塞解封。3.錨定機(jī)構(gòu)，主要作用是確保橋塞在套管井中使用時(shí)錨定牢固可靠。水力錨爪[9]借助于夾板[10]均勻?qū)ΨQ地固定在水力錨體[8]上，水力錨爪[9]在膨脹膠筒的內(nèi)外壓差作用下，沿垂直于錨體軸線的方向伸出，壓差消失后，在彈簧作用下，水力錨爪[9]自動(dòng)復(fù)位，水力錨爪[9]的端面可制成波浪形或鑲嵌硬質(zhì)合金塊，水力錨體[8]的公母扣扣型相同，水力錨拆除后，膨脹膠筒[12]可以直接與上密封接頭[5]相連，膨脹式橋塞仍可正常工作。4.插管式滑套機(jī)構(gòu)，主要作用是在橋塞座封丟手后，與插管配合，起到井下滑套開關(guān)的作用，滑套外筒[14]和滑套[15]上均開有相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)液孔，滑套[15]內(nèi)裝有V形密封圈組[16]，參見圖2，滑套[15]由復(fù)位彈簧[18]保持在上死點(diǎn)，鎖球[17]對(duì)稱地裝在滑套[15]的臺(tái)階孔中，臺(tái)階孔底部的最小內(nèi)徑小于鎖球[17]的直徑，鎖球[17]的直徑大于滑套[15]的壁厚。在滑套外筒[14]內(nèi)壁開有梯形截面的環(huán)形鎖球槽，它們之間滿足以下關(guān)系鎖球直徑-滑套壁厚＝鎖球槽深度。當(dāng)與滑套[15]內(nèi)徑相同的插管插入時(shí)，推動(dòng)鎖球[17]帶動(dòng)滑套[15]一起向下運(yùn)動(dòng)，直至鎖球[17]滑入鎖球槽內(nèi)，滑套外筒[14]和滑套[15]的導(dǎo)液孔相互溝通，滑套開關(guān)打開，插管拔出后，滑套[15]在復(fù)位彈簧[18]的作用下自動(dòng)復(fù)位，滑套開關(guān)關(guān)閉。本實(shí)用新型還可以這樣來實(shí)施(實(shí)施例2)參見圖3，將彈簧爪[1]、滑閥[3]、心軸[11]三個(gè)零件簡(jiǎn)化成一個(gè)零件密封心軸[20]，密封心軸[20]的上端車有供橋塞送進(jìn)和解封用的內(nèi)螺紋，直接與油管或鉆桿相連，密封心軸[20]與連接套[2]之間用剪銷[4]封接，密封心軸[20]上有供解封用的泄壓槽，密封心軸[20]與上密封接頭[5]和下密封接頭[13]之間均保持密封。橋塞下至預(yù)定位置時(shí)，通過打內(nèi)壓即可座封；解封時(shí)，上提管柱，密封心軸[20]剪斷剪銷[4]而上移，泄壓槽溝通單流閥[6]的上下流道，橋塞泄壓解封。這種橋塞可以單級(jí)、多級(jí)使用或與本實(shí)用新型的實(shí)施例1、3配合使用。本實(shí)用新型還可以這樣來實(shí)施(實(shí)施例3)參見圖4，將連接套[2]和剪銷[4]分別用彈簧外筒[22]和回位彈簧[23]代替，彈簧外筒[22]與上密封接頭[5]之間用螺紋連接，回位彈簧[23]裝在密封心軸[20]與彈簧外筒[22]之間的環(huán)形空間內(nèi)。用油管或鉆桿將膨脹式橋塞下至預(yù)定位置，通過打內(nèi)壓即可座封。解封時(shí)，上提管柱，密封心軸[20]壓縮回位彈簧[23]而上移，密封心軸[20]上的泄壓槽溝通單流閥[6]的上下通道，橋塞泄壓解封，隨后，橋塞在回位彈簧[23]作用下自動(dòng)復(fù)位。這種橋塞可以在井下不同位置重復(fù)使用，而且它可以單級(jí)、多級(jí)使用或者與本實(shí)用新型的實(shí)施例1、2配合使用。權(quán)利要求1.一種膨脹式橋塞，其特征在于，包括(1)座封、解封機(jī)構(gòu)，由彈簧爪[1]、連接套[2]、滑閥[3]、剪銷[4]等組成，彈簧爪[1]套裝在連接套[2]內(nèi)，其端部的楔形凸棱嵌入連接套[2]內(nèi)壁的環(huán)形凹槽內(nèi)，彈簧爪[1]端部的內(nèi)表面由滑閥[3]支承，與連接套[2]之間構(gòu)成剛性連接，滑閥[3]與連接套[2]之間用剪銷[4]作固定連接，滑閥[3]的上端車有供解封用的內(nèi)螺紋，當(dāng)滑閥[3]下移剪斷剪銷[4]后，彈簧爪[1]可以在外力作用下從連接套[2]上端拉出；(2)液壓膨脹機(jī)構(gòu)，由上密封接頭[5]、單流閥[6]、彈簧[7]、心軸[11]、膨脹膠筒[12]、下密封接頭[13]等組成，環(huán)狀的單流閥[6]套裝在心軸[11]與上密封接頭[5]之間的環(huán)形空間內(nèi)，單流閥[6]采用端面密封和O形圈相結(jié)合的組合密封方式，心軸[11]上開有進(jìn)、排液孔，進(jìn)液通道由單流閥[6]啟閉，排液通道由滑閥[3]啟閉；(3)錨定機(jī)構(gòu)，由水力錨體[8]、水力錨爪[9]、夾板[10]等組成，水力錨爪[9]依靠膨脹膠筒內(nèi)外壓差在與錨體軸線相垂直的方向上自由伸縮，水力錨爪[9]的端面可制成波浪形或鑲嵌硬質(zhì)合金塊，水力錨爪[9]借助于夾扳[10]均勻、對(duì)稱地固定在水力錨體[8]上；(4)插管式滑套機(jī)構(gòu)，由滑套外筒[14]、滑套[15]、V形密封圈組[16]、鎖球[17]、復(fù)位彈簧[18]、下接頭[19]等組成，V形密封圈組[16]裝在滑套[15]中，滑套外筒[14]和滑套[15]上均開有相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)液孔，滑套[15]由復(fù)位彈簧[18]保持在上死點(diǎn)，鎖球[17]對(duì)稱地裝在滑套[15]的臺(tái)階中，臺(tái)階孔的最小內(nèi)徑小于鎖球[17]的直徑，而且，鎖球[17]的直徑大于滑套[15]壁厚，滑套外筒[14]內(nèi)壁開有梯形截面的環(huán)形鎖球槽，滿足以下關(guān)系鎖球直徑-滑套壁厚＝鎖球槽深度，當(dāng)與滑套[15]內(nèi)徑相同的插管插入時(shí)，推動(dòng)鎖球[17]帶動(dòng)滑套[15]一起運(yùn)動(dòng)，鎖球[17]滑入鎖球槽內(nèi)，插管拔出后，滑套[15]在復(fù)位彈簧[18]作用下自動(dòng)復(fù)位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹式橋塞，其特征在于所述的彈簧爪[1]、滑閥[3]、心軸[11]三個(gè)零件可以簡(jiǎn)化成一個(gè)零件密封心軸[20]，密封心軸[20]與連接套[2]之間用剪銷[4]連接，密封心軸[20]上有供解封用的泄壓槽，泄壓槽的長(zhǎng)度大于單流閥[6]的長(zhǎng)度，密封心軸[20]與上密封接頭[5]和下密封接頭[13]之間均保持密封，膨脹式橋塞通過打內(nèi)壓即可座封，上提密封心軸即可解封。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨脹式橋塞，其特征在于所述的連接套[2]和剪銷[4]可分別用彈簧外筒[22]和回位彈簧[23]代替，彈簧外筒[22]與上密封接頭[5]之間用螺紋連接，回位彈簧[23]裝在密封心軸[20]與彈簧外筒[22]之間的環(huán)形空間內(nèi)，膨脹式橋塞通過打內(nèi)壓座封，上提管柱解封，彈簧自動(dòng)復(fù)位。專利摘要膨脹式橋塞屬于一種油田用井下封堵工具。它由座封解封、液壓膨脹、錨定、插管式滑套等機(jī)構(gòu)組成,是一種可回收橋塞。通過打內(nèi)壓使其膨脹座封,用專用工具與其對(duì)接后可上提解封。膨脹式橋塞可以制成隨管柱起下或座封丟手兩種類型,并具有井下滑套開關(guān)功能,可以單級(jí)或多級(jí)組合使用。既可用于套管井又可用于裸眼井,是分層注采、試油作業(yè)、地層測(cè)試等施工作業(yè)的理想封堵工具。文檔編號(hào)E21B33/134GK2276554SQ9622375公開日1998年3月18日申請(qǐng)日期1996年9月28日優(yōu)先權(quán)日1996年9月28日發(fā)明者徐建申請(qǐng)人:徐建