CN102561988A - 小直径遇水膨胀坐封堵塞器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田采油技术领域，特别涉及一种油水井带压作业时的油管封堵专用工具，是一种小直径遇水膨胀坐封堵塞器。它包括投送连接头、丢手剪钉、上接头、压板总成、锁紧总成、卡瓦总成、中心杆、密封总成和引鞋。在中心杆上并在上接头与引鞋之间从上向下顺次套装有压板总成、锁紧总成、卡瓦总成和密封总成。通过钢丝进行投送，利用油管接箍缝隙实现堵塞器初坐封，堵塞器在井底浸泡2～3天，实现完全胀封。小直径遇水膨胀坐封堵塞器承压差20MPa，耐温120℃，采用的遇水膨胀橡胶，膨胀倍率超过5倍，膨胀速度快，自动补偿结垢或腐蚀造成密封不严的地方，卡瓦自锁锚定，封堵效果安全、可靠，满足带压作业的需要。
Description
技术领域
本发明涉及油田采油技术领域，特别涉及一种油水井带压作业时的油管封堵专用工具，是一种小直径遇水膨胀坐封堵塞器。
背景技术
“油水井带压作业技术”是油田生产维护的一项“绿色环保”作业，即不压井、不放喷、保持井内压力的状态下起下管住。该项技术的关键技术是油管的堵塞技术。此种情况下，特别是对水井带压作业，由于一些注水井长期未动管柱或注入的是污水，油管腐蚀相当严重，现有的油管堵塞技术对此类井堵塞效果很差，往往需要多次重复堵塞，但成功率仍然较低，导致施工作业时间延长，作业成本增加，影响油水井正常生产和经济效益的提高。
中国专利公开号：CN101929317A，提供了一种“过小孔油管堵塞器”。用于堵塞位于井下的小孔设备下方的油管内孔的油管堵塞器。包括芯杆，芯杆上套装有卡爪总成、上卡瓦导向锥套、中连接套、下卡瓦导向锥套、下连接套、护套总成和堵塞总成，中连接套上套装有上卡瓦总成、上压簧、下压簧和下卡瓦总成。通过配水器等井下管柱工具的小孔堵塞位于其下方的大内径油管，具有在油管内固定牢固，能够可靠封堵住井下油管从而防止发生井喷，保证正常的水井大修作业，从而起到保护环境和安全生产的作用。
中国专利公开号：CN201650202U，提供了一种“遇水膨胀封隔器”，包括上接头、防松销钉、调节环、遇水膨胀胶筒、中心管、下压环、剪钉、接头、下接头、密封圈。上接头下顺次与调节环、中心管和接头相连接，调节环下、中心管外顺次安装连接有遇水膨胀胶筒、下压环和下接头。封隔器坐封可靠，密封效果好，配套性强，对存在腐蚀或损伤套管的密封尤其有效等特点。
发明内容
本发明的目的是：提供一种小直径遇水膨胀坐封堵塞器，利用油管接箍实现堵塞器初坐封，遇水膨胀胶筒能在两天内自膨胀，顺利实现油管堵塞。能适应油管腐蚀严重的油水井堵塞，能够满足带压作业的需要。
本发明采用的技术方案是：小直径遇水膨胀坐封堵塞器，主要由投送连接头、丢手剪钉、上接头、压板总成、锁紧总成、卡瓦总成、中心杆、密封总成和引鞋组成。其特征在于：
投送连接头为圆柱体形上端有外螺纹，投送连接头下端有中心孔，在投送连接头下端中心孔内顶部有上接头，通过丢手剪钉将上接头与投送连接头固定在一起；上接头的下端有内螺纹，中心杆的上端螺纹连接在上接头的下端；在中心杆上并在上接头与引鞋之间从上到下依次套装有压板总成、锁紧总成、卡瓦总成和密封总成。
所述的压板总成包括压板支座、坐封剪钉、压板、扭转弹簧、销轴。环形压板支座套在中心杆上，距离上接头的下端有间隙，环形压板支座的上端开有两个对称的剪钉槽，环形压板支座通过坐封剪钉固定在中心杆上；在压板支座外壁上均匀分布有三个轴向压板槽，在压板支座的轴向压板槽内分别通过销轴连接压板下端，压板能沿销轴转动，在压板支座轴向压板槽内有扭转弹簧，扭转弹簧推动压板使压板上端向外张开。当压板卡在油管内壁接箍接缝上，继续上提中心杆，小直径遇水膨胀坐封堵塞器能够实现初坐封。
所述的锁紧总成包括压板支座、锁环、锁环胶圈和卡瓦座。锁环由两个环形分瓣组成，内部开有与锯齿槽相配合的锯齿槽，外壁中心部位开有胶圈槽，依靠锁环胶圈滑动套装在外心管上；压板支座下部开有圆柱形空腔和底部内螺纹，卡瓦座上端开有外螺纹，压板支座底部的内螺纹与卡瓦座上端的外螺纹连接，锁紧总成被限定在压板支座和卡瓦座形成的空腔内。在小直径遇水膨胀坐封堵塞器坐封过程中，中心杆上移，中心杆上的锯齿槽上移与锁环相配合，实现对机构的锁紧。
所述的卡瓦总成包括卡瓦座、卡瓦、锥体、锥体连接剪钉和卡簧。环形卡瓦座上端通过螺纹与压板支座下端连接，并套在中心杆上；环形卡瓦座下端内部开有环形腔，外壁均匀分布有三个卡瓦槽，通过卡瓦槽悬挂有三块卡瓦，卡瓦下端内壁有斜面，卡瓦下端外壁有卡瓦牙；锥体外壁的中部均匀分布有三个卡瓦槽，并通过卡簧将卡瓦限制在锥体的卡瓦槽内；锥体套装在中心杆上，锥体上端外壁套装在卡瓦座下部的环形腔内，锥体下端开有一个剪钉槽，通过锥体连接剪钉固定在中心杆上。当小直径遇水膨胀坐封堵塞器初坐封时，卡瓦锚定在油管内壁上，小直径遇水膨胀坐封堵塞器悬挂在油管上，当小直径遇水膨胀坐封堵塞器浸泡两天自膨胀坐封后，中心杆继续上移，卡瓦进一步锚定在油管内壁上，确保小直径遇水膨胀坐封堵塞器在井底压力下不上窜。
在中心杆上并在卡瓦总成的下端有密封总成，所述的密封总成包括遇水膨胀胶筒、上胶碗、中碗、下胶碗和挡环。在中心杆上依次套有上胶碗、三个遇水膨胀胶筒、向背的两个中碗、遇水膨胀胶筒、向背的两个中碗、遇水膨胀胶筒、下胶碗和挡环；锥体下端开有环形槽，上胶碗安装在锥体下端的环形槽内，上胶碗的下端面套在遇水膨胀胶筒的上端面上，遇水膨胀胶筒滑动套装在中心杆上；遇水膨胀胶筒下端面并在中心杆上套有中碗，两个中碗向背安装；下胶碗上部套装在遇水膨胀胶筒的下端面上，挡环上部开有环形槽，中部开有过水孔，下胶碗下部安装在挡环的环形槽内。在中心杆的下端部螺纹固定有一个引鞋。当小直径遇水膨胀坐封堵塞器悬挂在油管内壁后，在井内浸泡两天，堵塞器自膨胀，上胶碗和下胶碗张开，防止遇水膨胀胶筒涨封后的肩部突起，实现油管完全封堵，保证了密封效果。
所述的压板支座、卡瓦座的外径相同。
简述小直径遇水膨胀坐封堵塞器的使用过程。参阅图1和图2。在地面进行管柱串组配，依次是：绳帽、加重杆，震击器，小直径遇水膨胀坐封堵塞器。震击器与震击头1螺纹连接，地面组配好管柱串后，通过钢丝把管柱串下到预定位置，到达预定位置后，上提管柱串，压板总成4上的压板42卡在油管接箍位置上，继续上提管柱串，中心杆7上移，带动锥体62和密封总成8一起上移，卡瓦61随着锥体62的上移，逐渐张开，锚定在油管内壁上，继续上提中心杆7，剪断锥体62上的剪钉63，对遇水膨胀胶筒80进行初步预紧。中心杆7上行过程中，中心杆7上的锯齿槽71上移到锁紧总成5的位置处，锯齿槽71与锁环5内部的锯齿槽相配合，使中心杆7只能上移不能下行，此时遇水膨胀坐封堵塞器初坐封完毕。上震击器，震断震击头1与上接头3处的剪钉2，上接头3与震击头1脱开，震击头1被钢丝绳提出井口。遇水膨胀堵塞器在井底浸泡2～3天后，实现完全涨封，堵塞器堵塞完毕。
在地面进行管柱串组配，依次是：绳帽、加重杆、震击器、小直径遇水膨胀坐封堵塞器。震击器与投送连接头1螺纹连接，地面组配好管柱串后，通过钢丝把管柱串下到预定位置后，上提管柱串，当压板42达到油管接箍位置时，压板42卡在油管接箍缝隙中，继续上拉钢丝，当上提拉力达到一定程度后，剪断坐封剪钉41，中心杆7上移，带动锥体62和密封总成8一起上移，卡瓦61随着锥体62的上移，逐渐张开，锚定在油管内壁上，继续上提中心杆7，剪断锥体62上的锥体连接剪钉63，对遇水膨胀胶筒80进行初步预紧。中心杆7上行过程中，中心杆7上的锯齿槽71上移到锁紧总成5的位置处，锯齿槽71与锁环51内部的锯齿槽相配合，使中心杆7只能上移不能下行，此时遇水膨胀坐封堵塞器初坐封完毕。上震击，震断投送连接头1与上接头3处的丢手剪钉2，上接头3与投送连接头1脱开，投送连接头1被钢丝绳提出井口。小直径遇水膨胀坐封堵塞器在井底浸泡2-3天后，实现完全涨封，堵塞器堵塞完毕。
本发明的有益效果：本发明小直径遇水膨胀坐封堵塞器，通过钢丝进行投送，下入油管内设计位置后，利用油管接箍缝隙实现堵塞器初坐封，小直径遇水膨胀坐封堵塞器在井底浸泡2～3天后，实现完全涨封。小直径遇水膨胀坐封堵塞器承压差20MPa，耐温120℃，采用的遇水膨胀橡胶，膨胀倍率超过5倍，膨胀速度快，自动补偿结垢或腐蚀造成密封不严的地方。卡瓦自锁锚定，封堵效果安全、可靠，能满足带压作业的需要。密封效果好、承压差20Mpa以下的油水井堵塞器。克服现有堵塞器对油管腐蚀严重的井堵塞效果差，需要多次重复堵塞，成功率仍然较低的不足。
附图说明
图1是本发明小直径遇水膨胀坐封堵塞器上半部分结构剖面示意图。
图2是小直径遇水膨胀坐封堵塞器下半部分结构剖面示意图。
图中，1-投送连接头；2-丢手剪钉；3-上接头；40-压板支座；41-坐封剪钉；42-压板；43-扭转弹簧；44-销轴；45-压板槽；51-锁环；52-锁环胶圈；60-卡瓦座；61-卡瓦；62-锥体；63-锥体连接剪钉；64-卡瓦槽；65-卡簧；7-中心杆；71-锯齿槽；80-遇水膨胀胶筒；81-上胶碗；82-中碗；83-下胶碗；84-挡环；9-引鞋。
具体实施方式
实施例1：以一个小直径遇水膨胀坐封堵塞器为例，对本发明作进一步详细说明。坐封堵塞器总长为1100mm，外径50mm，承压差20MPa，耐温120℃。
本发明小直径遇水膨胀坐封堵塞器，主要由投送连接头1、丢手剪钉2、上接头3、压板总成4、锁紧总成5、卡瓦总成6、中心杆7、密封总成8和引鞋9组成。
参阅图1。投送连接头1为圆柱体形上端有外螺纹，下井使用时投送连接头1上端能连接震击器。投送连接头1下端有中心孔，在投送连接头1下端中心孔内顶部有上接头3，通过两个丢手剪钉2将上接头3与投送连接头1固定在一起；上接头3的下端有内螺纹，中心杆7的上端螺纹连接在上接头3的下端；中心杆7外径16mm，在中心杆7上从上向下顺次套装有压板总成4、锁紧总成5、卡瓦总成6和密封总成8。压板总成4、锁紧总成5、卡瓦总成6和密封总成8在上接头3与引鞋9之间。
所述的压板总成4包括压板支座40、坐封剪钉41、压板42、扭转弹簧43、销轴44。环形压板支座40套在中心杆7上，距离上接头3的下端有3mm的间隙，环形压板支座40的上端开有两个对称的剪钉槽，环形压板支座40通过两个坐封剪钉41固定在中心杆7上，压板支座40的外径50mm；在压板支座40外壁上均匀分布有三个轴向压板槽45，在压板支座40的轴向压板槽45内分别通过销轴44连接压板42下端，压板42能沿销轴44转动，在压板支座40轴向压板槽45内有扭转弹簧43，扭转弹簧43推动压板42使压板42上端向外张开。
所述的锁紧总成5包括压板支座40、锁环51、锁环胶圈52和卡瓦座60。锁环51由两个环形分瓣组成，内部开有与锯齿槽71相配合的锯齿槽，外壁中心部位开有胶圈槽，依靠锁环胶圈52滑动套装在外心管7上，锯齿槽71有25个齿，总长50mm；压板支座40下部开有圆柱形空腔和底部内螺纹，卡瓦座60上端开有外螺纹，压板支座40底部的内螺纹与卡瓦座60上端的外螺纹连接，锁紧总成5被限定在压板支座40和卡瓦座60形成的空腔内。
所述的卡瓦总成6包括卡瓦座60、卡瓦61、锥体62、锥体连接剪钉63和卡簧65。环形卡瓦座60上端通过螺纹与压板支座40下端连接，并套在中心杆7上，卡瓦座外径50mm；环形卡瓦座60下端内部开有环形腔，外壁均匀分布有三个卡瓦槽64，通过卡瓦槽64悬挂有三块卡瓦61，卡瓦61下端内壁有斜面，斜度为7°，卡瓦61下端外壁有卡瓦牙，卡瓦牙有8个齿，齿间距5mm；锥体62外壁的中部均匀分布有三个卡瓦槽，并通过卡簧65将卡瓦61限制在锥体62的卡瓦槽内；锥体62套装在中心杆7上，锥体62上端外壁套装在卡瓦座60下部的环形腔内，锥体62下端开有一个剪钉槽，通过锥体连接剪钉63固定在中心杆7上。
参阅图2。在中心杆7上并在卡瓦总成6的下端有密封总成8，所述的密封总成8包括三个遇水膨胀胶筒80、上胶碗81、中碗82、下胶碗83和挡环84。在中心杆7上依次套有上胶碗81、遇水膨胀胶筒80、向背安装的两个中碗82、遇水膨胀胶筒80、向背的两个中碗82、遇水膨胀胶筒80、下胶碗83和挡环84，遇水膨胀胶筒80外径49mm；锥体62下端开有环形槽，上胶碗81安装在锥体62下端的环形槽内，上胶碗81的下端面套在遇水膨胀胶筒80的上端面上，遇水膨胀胶筒80滑动套装在中心杆7上；遇水膨胀胶筒80下端面并在中心杆7上套有中碗82，两个中碗82向背安装；下胶碗83上部套装在遇水膨胀胶筒80的下端面上，挡环84上部开有环形槽，中部开有过水孔，下胶碗83下部安装在挡环84的环形槽内。在中心杆7的下端部螺纹固定有一个引鞋9。引鞋9下端有圆锥面。
Claims (2)
1.一种小直径遇水膨胀坐封堵塞器，主要由投送连接头(1)、丢手剪钉(2)、上接头(3)、压板总成(4)、锁紧总成(5)、卡瓦总成(6)、中心杆(7)、密封总成(8)和引鞋(9)组成；其特征在于：
投送连接头(1)为圆柱体形上端有外螺纹，投送连接头(1)下端有中心孔，在投送连接头(1)下端中心孔内顶部有上接头(3)，通过丢手剪钉(2)将上接头(3)与投送连接头(1)固定在一起；上接头(3)的下端有内螺纹，中心杆(7)的上端螺纹连接在上接头(3)的下端；在中心杆(7)上并在上接头(3)与引鞋(9)之间从上到下依次套装有压板总成(4)、锁紧总成(5)、卡瓦总成(6)和密封总成(8)；
所述的压板总成(4)包括压板支座(40)、坐封剪钉(41)、压板(42)、扭转弹簧(43)、销轴(44)；环形压板支座(40)套在中心杆(7)上，距离上接头(3)的下端有间隙，环形压板支座(40)的上端开有两个对称的剪钉槽，环形压板支座(40)通过坐封剪钉(41)固定在中心杆(7)上；在压板支座(40)外壁上均匀分布有三个轴向压板槽(45)，在压板支座(40)的轴向压板槽(45)内分别通过销轴(44)连接压板(42)下端，压板(42)能沿销轴(44)转动，在压板支座(40)轴向压板槽(45)内有扭转弹簧(43)，扭转弹簧(43)推动压板(42)使压板(42)上端向外张开；
所述的锁紧总成(5)包括压板支座(40)、锁环(51)、锁环胶圈(52)和卡瓦座(60)；锁环(51)由两个环形分瓣组成，内部开有与锯齿槽(71)相配合的锯齿槽，外壁中心部位开有胶圈槽，依靠锁环胶圈(52)滑动套装在外心管(7)上；压板支座(40)下部开有圆柱形空腔和底部内螺纹，卡瓦座(60)上端开有外螺纹，压板支座(40)底部的内螺纹与卡瓦座(60)上端的外螺纹连接，锁紧总成(5)被限定在压板支座(40)和卡瓦座(60)形成的空腔内；
所述的卡瓦总成(6)包括卡瓦座(60)、卡瓦(61)、锥体(62)、锥体连接剪钉(63)和卡簧(65)；环形卡瓦座(60)上端通过螺纹与压板支座(40)下端连接，并套在中心杆(7)上；环形卡瓦座(60)下端内部开有环形腔，外壁均匀分布有三个卡瓦槽(64)，通过卡瓦槽(64)悬挂有三块卡瓦(61)，卡瓦(61)下端内壁有斜面，卡瓦(61)下端外壁有卡瓦牙；锥体(62)外壁的中部均匀分布有三个卡瓦槽，并通过卡簧(65)将卡瓦(61)限制在锥体(62)的卡瓦槽内；锥体(62)套装在中心杆(7)上，锥体(62)上端外壁套装在卡瓦座(60)下部的环形腔内，锥体(62)下端开有一个剪钉槽，通过锥体连接剪钉(63)固定在中心杆(7)上；
在中心杆(7)上并在卡瓦总成(6)的下端有密封总成(8)，所述的密封总成(8)包括遇水膨胀胶筒(80)、上胶碗(81)、中碗(82)、下胶碗(83)和挡环(84)；在中心杆(7)上依次套有上胶碗(81)、三个遇水膨胀胶筒(80)、向背的两个中碗(82)、遇水膨胀胶筒(80)、向背的两个中碗(82)、遇水膨胀胶筒(80)、下胶碗(83)和挡环(84)；锥体(62)下端开有环形槽，上胶碗(81)安装在锥体(62)下端的环形槽内，上胶碗(81)的下端面套在遇水膨胀胶筒(80)的上端面上，遇水膨胀胶筒(80)滑动套装在中心杆(7)上；遇水膨胀胶筒(80)下端面并在中心杆(7)上套有中碗(82)，两个中碗(82)向背安装；下胶碗(83)上部套装在遇水膨胀胶筒(80)的下端面上，挡环(84)上部开有环形槽，中部开有过水孔，下胶碗(83)下部安装在挡环(84)的环形槽内；在中心杆(7)的下端部螺纹固定有一个引鞋(9)。
2.根据权利要求1所述的小直径遇水膨胀坐封堵塞器，其特征是：所述的压板支座(40)、卡瓦座(60)的外径相同。
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