CN101781977A - 双向高压可取式桥塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向高压可取式桥塞，包括助坐机构、封堵机构、卡瓦锚定机构、解封解卡机构，其特征在于所述的封堵机构包括上下间隔设置的上密封胶筒组件和下密封胶筒组件，在上、下密封胶筒组件之间安设卡瓦锚定机构，上密封胶筒组件下接卡瓦锚定机构的上锥体并与助坐机构的下行组件相连，下密封胶筒组件上接卡瓦锚定机构的下锥体并与与助坐机构的上行组件相连。本发明锚定密封后承载负荷大，承压能力高，其最大上、下压力均达到60MPa；将卡瓦锚定机构置于两组密封胶筒之间，避免卡瓦被腐蚀性介质锈蚀，保证卡瓦的长期锚定性能和可靠取出，延长了有效使用寿命，同时还扩大了使用范围；本发明还具有安全性和可靠性高、操作简单等特点。

Description

双向高压可取式桥塞

技术领域

本发明涉及一种用于油气开采井下作业领域的可承受双向高压的可取式桥塞。为一种适用于分层试油、分层压裂酸化、分层防砂、分层注水、分层生产及封闭水层、封闭干层和封闭废弃层等井下封层措施作业中，能够承受双向高压的可取式桥塞。

背景技术

在油田勘探开发过程中，由于油、气、水井中往往有多个层系，而且层系性质差异较大，为了更好的了解每个层系的不同特性，保证油田增收稳产，油、气、水井的封层、分层措施作业必不可少。而油、气、水井的封层、分层措施作业需要通过分层试油、分层压裂酸化、分层防砂、分层注水、分层生产及封闭水层、封闭干层和封闭废弃层等措施作业管柱进行实施，桥塞是封层、分层措施作业管柱中的一个重要封堵机具。封层、分层措施作业上所使用的桥塞可分为可钻式(永久式)和可取式(可回收式)两种，可钻式桥塞需要取出时只能通过钻铣解封；而可取式桥塞的优点是取出方便，尤其适用于暂时性封层，但常规的可取式桥塞双向承压能力普遍较低，其应用受到限制。

在中国专利CN200820010676.9中公开了一种高温高压可取式桥塞，由送进工具、坐卡封堵工具和解封工具组成，坐卡封堵工具部分设有双向卡瓦锚定机构和三胶筒密封，三胶筒密封位于锚定机构上方，用管柱输送，液压坐封，解封时用管柱下入专用打捞工具联接可回收桥塞，上提一定载荷解封，提出井筒。由于该桥塞下方承受的作用力通过卡瓦锚定机构直接作用于套管上，能承受单向压力大；而反向压力传递到锁簧等锁紧机构上，由于锁簧等锁紧机构能承受的作用力较小，这样使胶筒容易松弛，胶筒接触应力下降，承受反向压力就小，即双向承压能力低，其可承受的下压差为50MPa，上压差只有35MPa。且其卡瓦锚定机构直接暴露在井下，易被锈蚀，影响锚定性能，使其使用范围受限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种能承受双向高压、上下承压均衡、使用性能可靠、且卡瓦不易锈蚀的可取式桥塞。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有助坐机构、封堵机构、卡瓦锚定机构、解封解卡机构，其特征在于所述的封堵机构包括有上下间隔设置的上密封胶筒组件和下密封胶筒组件，在上、下密封胶筒组件之间安设卡瓦锚定机构，上密封胶筒组件下接卡瓦锚定机构的上锥体并与助坐机构的下行组件相连，下密封胶筒组件上接卡瓦锚定机构的下锥体并与与助坐机构的上行组件相连。

按上述方案，所述的下密封胶筒组件中部设置有与卡瓦锚定机构相导通的单向泄压阀。

按上述方案，所述的助坐机构包括有上接头和球座以及上、下行组件，球座与上接头内孔相接并设置有油孔，上行组件由活塞和与活塞相连的丢手接头构成，下行组件由活塞套和与活塞套相连的外套构成，活塞套上端通过坐封剪钉挂接在上接头上，并由套接在上接头上的防撞环锁定，活塞套与球座组成活塞运行的环腔。

按上述方案，所述卡瓦锚定机构包括与上密封胶筒组件相连的上锥体，与下密封胶筒组件相连的下锥体，卡瓦套与上、下锥体相连接，卡瓦通过箍簧固定在卡瓦套与中部芯轴之间，紧贴在上锥体、下锥体上。

按上述方案，所述的封堵机构包括与上行组件的丢手接头下端通过丢手剪钉相连的芯轴，芯轴向下延伸与最下端的下密封胶筒组件联接，芯轴上部套接锁芯，锁芯下端与锁块套连接，锁块套下端套接锁块座，锁块座上部侧向开口安设锁块与芯轴上的锁槽相配置，在锁芯和锁块套外套接有锁套；所述的上、下密封胶筒组件间隔安设在芯轴上下的最外面，其中上密封胶筒组件套装在锁套外，包括上胶筒座和下胶筒座，在上下胶筒座之间安设上密封胶筒，上胶筒座外周设置轴肩与下行组件的外套相接，下胶筒座外周设置轴肩与卡瓦锚定机构的上锥体相接；下密封胶筒组件包括与芯轴下端相连的单向泄压阀阀套，阀套与底座管34螺纹相连，底座管上端套接胶筒座，在底座管与胶筒座之间安设下密封胶筒，胶筒座外周设置轴肩与卡瓦锚定机构的下锥体相接，在底座管内安设单向泄压阀。

按上述方案，所述的解封解卡机构包括捞筒和解封剪钉，捞筒安设在外套内，下端与锁芯相连，锁芯上端由解封剪钉锁定在心轴上。

按上述方案，在上密封胶筒组件的上胶筒座内安设内锁簧，内锁簧的内孔设置内锯齿螺纹与锁芯外设置的外锯齿螺纹相啮合，构成上步进锁紧机构；在锁块座的下部外周安设外锁簧，外锁簧的外周设置外锯齿螺纹与锁套下端内孔设置的内锯齿螺纹相啮合，构成下步进锁紧机构，由此构成封堵机构中的双步进锁紧机构。

本发明的有益效果在于：1、采用上下间隔设置的两组密封胶筒组件和上、下密封胶筒组件之间安设卡瓦锚定机构，并配置双步进锁紧机构，能够达到坐封后的承压平衡，有效地将封隔件上、下液压力对桥塞产生的作用力通过卡瓦锚定机构全部转移到套管上，实现承受双向高压能力，达到锚定密封后承载负荷大，承压能力高，其最大上、下压力均达到60MPa，且使用性能可靠；2、将卡瓦锚定机构置于两组密封胶筒之间，避免机械杂质在卡瓦上堆积，避免卡瓦被腐蚀性介质(如酸液、H₂S、CO₂等)锈蚀，保证卡瓦的长期锚定性能和可靠取出，增加反复使用的期限，延长了有效使用寿命，同时还扩大了使用范围；3、设置单向泄压阀，使得两组密封胶筒内的隔离液卸压，达到坐封的严实和牢靠。本发明具有安全性和可靠性高、操作简单等特点。

附图说明

图1为本发明一个实施例的截断全剖视结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明包括有助坐机构、封堵机构、卡瓦锚定机构、解封解卡机构。其中助坐机构和解封解卡机构位于封堵机构的上端，解封解卡机构安设在助坐机构的外套内，卡瓦锚定机构安设于封堵机构的上、下密封胶筒组件之间。

所述的助坐机构包括有上接头1和球座5以及上、下行组件，球座与上接头内孔相接并设置有坐封孔35，上行组件由活塞6和与活塞相连的丢手接头9构成，丢手接头侧向开孔安设锁球8，由锁球将其定位于球座上，下行组件由活塞套4和与活塞套相连的外套7构成，活塞套上端通过坐封剪钉3挂接在上接头上，并由套接在上接头上的防撞环2锁定，活塞套与球座组成活塞运行的环腔。

所述的封堵机构包括与上行组件的丢手接头下端通过丢手剪钉12相连的芯轴11，芯轴向下延伸与最下端的下密封胶筒组件联接，芯轴上部套接锁芯14，锁芯下端与锁块套19连接，锁块套下端套接锁块座23，锁块座上部侧向开口安设锁块22与芯轴上的环形锁槽相配置，在锁芯和锁块套套接有锁套17内；所述的上、下密封胶筒组件间隔安设在芯轴上下的最外面，其中上密封胶筒组件包括上胶筒座15和下胶筒座20，在上下胶筒座之间安设上密封胶筒18，上密封胶筒组件套接在锁套17上，上胶筒座外周设置轴肩与下行组件的外套7相接，内孔与锁套17螺纹连接，下胶筒座外周设置轴肩与卡瓦锚定机构的上锥体21相接；下密封胶筒组件包括与芯轴下端相连的单向泄压阀阀套29，阀套与底座管34螺纹相连，底座管上端套接胶筒座30，在底座管与胶筒座之间安设下密封胶筒31，胶筒座外周设置轴肩与卡瓦锚定机构的下锥体27相接，在底座管内安设单向泄压阀，单向泄压阀由阀套29和锥杆阀芯32构成，阀套上端侧向开设与卡瓦锚定机构导通的泄压孔36，锥杆阀芯安设在阀套的阀腔中，下端的延伸段与弹簧33及底座管内的弹簧座相配置。此外。在上密封胶筒组件的上胶筒座内安设内锁簧16，内锁簧的内孔设置内锯齿螺纹与锁芯14外设置的外锯齿螺纹相啮合，构成上步进锁紧机构；在锁块座23的下部外周安设外锁簧24，外锁簧的外周设置外锯齿螺纹与锁套17下端内孔设置的内锯齿螺纹相啮合，构成下步进锁紧机构，由此构成封堵机构中的双步进锁紧机构。

所述卡瓦锚定机构包括与上密封胶筒组件相连的上锥体21，与下密封胶筒组件相连的下锥体27，卡瓦套28与上、下锥体相套接，卡瓦25通过箍簧26固定在卡瓦套与中部芯轴之间，卡瓦可设置3～4块，卡瓦内锥弧面紧贴在上锥体、下锥体上。锚定机构通过上锥体21、下锥体27与封堵机构套接，位于封堵机构的上、下密封胶筒组件之间。

所述的解封解卡机构包括捞筒10和解封剪钉13，捞筒安设在助坐机构的外套7内，下端与锁芯14螺纹相连，锁芯上端由解封剪钉13锁定在心轴上。

本发明的工作过程：下入井内预定位置后，投入钢球，待钢球坐在球座5上时，加液压，液压通过球座和丢手接头9的坐封孔35作用在活塞6和外套7上，同时由于锁球8的锁定作用，外套带动活塞套4下行，剪断坐封剪钉3，推动上密封胶筒组件、内锁簧16、锁套17、上锥体21下行，推开卡瓦25；外套7、活塞套4继续下行，锁球8失去锁定作用，活塞6带动丢手接头9、芯轴11、锁芯14、锁块座23、锁块22、锁簧24、密封管29、底座管34、下密封胶筒组件上行，推开卡瓦25；继续加液压，卡瓦继续推开，张开锁定，完成坐卡。提高液压，活塞6继续上行、外套7继续下行，压缩两组胶筒，两组胶筒之间的液体通过单向泄压阀由阀套29上的泄压孔36，流入到阀套内，推动锥杆阀芯32下行，流出桥塞，外锁簧24和内锁簧16分别进入锁套17内和锁芯14外，外锁簧24外部的锯齿螺纹与锁套17的内部锯齿螺纹啮合，内锁簧16内部的锯齿螺纹与锁芯14的外部锯齿螺纹啮合，形成两组步进锁紧机构，保证密封胶筒始终处于被压缩状态，胶筒封隔油、套管环形空间，完成坐封。继续增加液压，活塞6带动丢手接头9继续上行，剪断丢手剪钉12，压力突降，完成丢手。上提管柱和助坐机构随油管一起出井口。

打捞桥塞时，将专用打捞工具接在油管最下端，送进井内，快到桥塞位置时，可用水正反洗井，冲去桥塞捞筒10内的沉砂，下放管柱，当打捞工具抓住捞筒时，上提油管，剪断解封剪钉13，拉动捞筒10、锁芯14上移，露出锁块22，芯轴11限位打开，上密封胶筒失去压缩力，恢复初始状态，上锥体上移；在下密封胶筒的弹力作用下，底座管、密封管、芯轴下移，下密封胶筒失去压缩力，恢复初始状态，下锥体27下行，卡瓦失去内支撑，在箍簧26的作用下，内收，完成解卡。上提管柱可顺利起出。

Claims (9)

1.一种双向高压可取式桥塞，包括有助坐机构、封堵机构、卡瓦锚定机构、解封解卡机构，其特征在于所述的封堵机构包括有上下间隔设置的上密封胶筒组件和下密封胶筒组件，在上、下密封胶筒组件之间安设卡瓦锚定机构，上密封胶筒组件下接卡瓦锚定机构的上锥体并与助坐机构的下行组件相连，下密封胶筒组件上接卡瓦锚定机构的下锥体并与与助坐机构的上行组件相连。

2.根据权利要求1所述的双向高压可取式桥塞，其特征在于所述的下密封胶筒组件中部设置有与卡瓦锚定机构相导通的单向泄压阀。

3.根据权利要求1或2所述的双向高压可取式桥塞，其特征在于所述的助坐机构包括有上接头和球座以及上、下行组件，球座与上接头内孔相接并设置有油孔，上行组件由活塞和与活塞相连的丢手接头构成，下行组件由活塞套和与活塞套相连的外套构成，活塞套上端通过坐封剪钉挂接在上接头上，并由套接在上接头上的防撞环锁定，活塞套与球座组成活塞运行的环腔。

4.根据权利要求1或2所述的双向高压可取式桥塞，其特征在于所述卡瓦锚定机构包括与上密封胶筒组件相连的上锥体，与下密封胶筒组件相连的下锥体，卡瓦套与上、下锥体相连接，卡瓦通过箍簧固定在卡瓦套与中部芯轴之间，紧贴在上锥体、下锥体上。

5.根据权利要求4所述的双向高压可取式桥塞，其特征在于所述的封堵机构包括与上行组件的丢手接头下端通过丢手剪钉相连的芯轴，芯轴向下延伸与最下端的下密封胶筒组件联接，芯轴上部套接锁芯，锁芯下端与锁块套连接，锁块套下端套接锁块座，锁块座上部侧向开口安设锁块与芯轴上的锁槽相配置，在锁芯和锁块套外套接有锁套；所述的上、下密封胶筒组件间隔安设在芯轴上下的最外面，其中上密封胶筒组件套装在锁套外，包括上胶筒座和下胶筒座，在上下胶筒座之间安设上密封胶筒，上胶筒座外周设置轴肩与下行组件的外套相接，下胶筒座外周设置轴肩与卡瓦锚定机构的上锥体相接；下密封胶筒组件包括与芯轴下端相连的单向泄压阀阀套，阀套与底座管螺纹相连，底座管上端套接胶筒座，在底座管与胶筒座之间安设下密封胶筒，胶筒座外周设置轴肩与卡瓦锚定机构的下锥体相接，在底座管内安设单向泄压阀。

6.根据权利要求5所述的双向高压可取式桥塞，其特征在于所述的解封解卡机构包括捞筒和解封剪钉，捞筒安设在外套内，下端与锁芯相连，锁芯上端由解封剪钉锁定在心轴上。

7.根据权利要求5所述的双向高压可取式桥塞，其特征在于在上密封胶筒组件的上胶筒座内安设内锁簧，内锁簧的内孔设置内锯齿螺纹与锁芯外设置的外锯齿螺纹相啮合，构成上步进锁紧机构；在锁块座的下部外周安设外锁簧，外锁簧的外周设置外锯齿螺纹与锁套下端内孔设置的内锯齿螺纹相啮合，构成下步进锁紧机构，由此构成封堵机构中的双步进锁紧机构。

8.根据权利要求3所述的双向高压可取式桥塞，其特征在于丢手接头侧向开孔安设锁球，由锁球将其定位于球座上。

9.根据权利要求1或2所述的双向高压可取式桥塞，其特征在于在底座管内安设单向泄压阀，单向泄压阀由阀套和锥杆阀芯构成，阀套上端侧向开设与卡瓦锚定机构导通的泄压孔，锥杆阀芯安设在阀套的阀腔中，下端的延伸段与弹簧及底座管内的弹簧座相配置。