CN103806864B - 液压坐封式小通径油管桥塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压坐封式小通径油管桥塞，是为满足过小通径井下工具封堵油管的要求而设计的，包括贯穿整体桥塞中心的芯轴、连接丢手接头的连接头和卡套、连接卡套的定位支撑座、连接定位支撑座的卡爪、连接密封端盖和连接套的外筒、连接剪切套和卡瓦上座套的锁环外筒、设在卡瓦内的锁环弹簧和锁片、套装芯轴上的卡瓦、固定弹簧、卡瓦下座、胶筒座、胶筒护套、边胶筒、中心胶筒和隔环以及连接芯轴底端的螺母等。本发明油管桥塞的刚体外径小，三胶筒的封堵范围大，承压高；定位与锚定分开实现，可极大降低下放的遇阻和遇卡机率；能用较小的地面作用力打开油管桥塞的液压孔，大幅降低地面的操作难度。

Description

液压坐封式小通径油管桥塞

技术领域

本发明涉及一种液压坐封式小通径油管桥塞，属于油田高压注水井带压作业技术领域。

背景技术

长庆油田属低渗透油藏，主要采用超前注水方式开发。注水井的注水压力逐年高升，大多数井压力介于10～21MPa之间。为了保证注水效果，需要对注水井进行周期检串或修井作业。目前，高压注水井已逐步推广应用带压作业技术，但由于早期国内注水井的管柱设计中未配套对应的井下工具，导致带压作业起管柱前必须投油管桥塞或堵塞器封堵油管，然后才能拆卸井口及安装带压作业装置，进行起管串作业。

至2011年底，长庆油田注水井数已超过10000口，其中分层注水工艺已达到2600余口。近年来，为了有效解决油层纵向上非均质性矛盾及部分区块储层物性上的差异，满足不同油藏、不同开发层系对能量的需求，逐步推广了分层注水工艺，以控制高渗透层的注水量，加强中、低渗透层的注水量。但分层注水工艺管柱中设计了配水器、封隔器等小通径井下工具，在每次投放常规的油管桥塞或堵塞器时，只能封堵到小通径井下工具以上，小通径井下工具的数量决定投放次数，极大地增加了施工成本，降低了施工效率，不适宜规模推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压坐封式小通径油管桥塞，其刚体外径小，封堵范围大，能降低地面操作难度，满足过小通径井下工具封堵油管的要求。

本发明的具体技术方案如下：

丢手接头外壁下部穿入卡套，内壁底端锁爪爪住连接头，连接头内壁螺纹连接贯穿整体桥塞中心的芯轴顶端，并通过紧定螺钉固定。卡套外壁设有内六角螺钉，卡套内壁通过底端卡槽连接定位支撑座。定位支撑座外壁凹槽内设有由开口销连接的、被压入扭簧的卡爪。定位块设在定位支撑座下方，其内锥底面接触芯轴台阶锥面。

设有内、外壁密封圈的密封端盖外壁螺纹连接外筒，外筒内壁下端与连接套螺纹连接。连接套下方为松套在芯轴上的弹性限位套，连接套外壁下端螺纹连接剪切套。剪切套通过剪销连接芯轴中部扩径密封段的剪销槽，剪切套内壁下端螺纹连接锁环外筒。

锁环外筒内壁下端螺纹连接卡瓦上座，卡瓦上座顶端孔内设有带马牙扣的锁片以及其上方的锁环弹簧。卡瓦上座下方是依次套装在芯轴上的卡瓦（带固定弹簧）、卡瓦下座、胶筒座、胶筒护套、边胶筒、中心胶筒和隔环，芯轴底端螺纹连接螺母。与卡瓦上座、卡瓦和卡瓦下座位置对应的芯轴的外壁上设有马牙扣。

本发明油管桥塞的刚体外径小，可顺利通过配水器、封隔器等小通径井下工具。油管桥塞为三胶筒结构，采用桥式密封机理，可封堵范围大，胶筒最大膨胀量可达50％以上，适应温度范围广，承压高。可极大降低油管桥塞在下放过程中的遇阻和遇卡机率，增强通过性能。能大幅降低地面操作难度，用较小的作用力打开油管桥塞空气腔的液压孔，推动芯轴上移，带动卡瓦锚定油管并压缩胶筒封堵油管。

附图说明

图1为液压坐封式小通径油管桥塞结构示意图。

具体实施方式

参照图1对本发明的实施例进一步说明：

实施例：

本小通径油管桥塞主要由丢手接头1、连接头2、卡套3、紧定螺钉4、内六角螺钉5、定位支撑座6、卡爪7、定位块8、开口销9、扭簧10、密封圈11、密封端盖12、外筒13、芯轴14、连接套15、弹性限位套16、剪切套17、剪销18、锁环外筒19、锁环弹簧20、锁片21、卡瓦上座22、卡瓦23、固定弹簧24、卡瓦下座25、胶筒座26、胶筒护套27、边胶筒28、中心胶筒29、隔环30和螺母31等组成：

丢手接头1外壁下部穿入卡套3，内壁底端锁爪爪住连接头2，连接头2内壁螺纹连接贯穿整体桥塞中心的芯轴14顶端，并通过紧定螺钉4固定。卡套3外壁设有内六角螺钉5，卡套3内壁底端卡槽连接定位支撑座6。定位支撑座6外壁凹槽内设有由开口销9连接的、被压入扭簧10的卡爪7。定位块8设在定位支撑座6下方，其内锥底面接触芯轴14台阶锥面。

设有内、外壁密封圈11的密封端盖12外壁螺纹连接外筒13，外筒13内壁下端与连接套15螺纹连接。连接套15下方为松套在芯轴14上的弹性限位套16，连接套15外壁下端螺纹连接设有径向液压孔32的剪切套17。剪切套17通过剪销18与芯轴14中部扩径密封段的剪销槽连接，剪切套17内壁下端螺纹连接锁环外筒19。

锁环外筒19内壁下端螺纹连接卡瓦上座22，卡瓦上座22顶端孔内设有带马牙扣的锁片21以及其上方的锁环弹簧20。卡瓦上座22下方是依次套装在芯轴14上的、卡瓦23（带固定弹簧24）、卡瓦下座25、胶筒座26、胶筒护套27、边胶筒28、中心胶筒29和隔环30，芯轴14底端螺纹连接螺母31。与卡瓦上座22、卡瓦23和卡瓦下座25位置对应的芯轴14的外壁上设有马牙扣。

本发明液压坐封式小通径油管桥塞的安装过程如下：

将两个密封圈装入芯轴14中部扩径密封段的凹槽内，再将剪切套17从芯轴14上端穿下，用剪销18连接于芯轴14扩径密封段剪销槽内。将弹性限位套16和连接套15依次从芯轴14上端穿下，将连接套15螺纹连接剪切套17。将外筒13从芯轴14上端穿下，与连接套15螺纹连接。在密封端盖12内孔和外壁凹槽装入密封圈11，然后，将其从芯轴14上端穿下，与外筒13螺纹连接。

在锁环外筒19内、外装入密封圈后，将其从芯轴14下端上穿，与剪切套17螺纹连接。将锁环弹簧20和卡瓦上座22依次从芯轴14下端上穿，分开锁环弹簧20与卡瓦上座22，将2～3个锁片21装入卡瓦上座22顶端孔内，再将卡瓦上座22沿芯轴14上推，与锁环外筒19螺纹连接。将3片卡瓦23沿芯轴14外圆压好，装入固定弹簧24并上推，抵住卡瓦上座22下锥面。将卡瓦下座25、两个胶筒座26、两个胶筒护套27、两个边胶筒28、中心胶筒29和两个隔环30依次从芯轴14下端上穿，最后将螺母31与芯轴14下端螺纹连接。螺母31要有一定的预紧力，但不能使卡瓦23、边胶筒28和中心胶筒29的最大外径大于刚体外径。

将定位块8从芯轴14上端穿下。把压入扭簧10的三个卡爪7摁入定位支撑座6的三个外壁凹槽内，穿上且打开开口销9，将定位支撑座6从芯轴14上端穿下。将连接头2与芯轴14顶端螺纹连接，并给予一定的预紧力，再将丢手接头1下端的锁爪爪住连接头2。将一片卡套3的下端卡入定位支撑座6圆周卡槽内，上端装入丢手接头1，用紧定螺钉4固定，再将另一片卡套3卡入，旋入内六角螺钉5，即可实现该油管桥塞的正常工作。

本发明液压坐封式小通径油管桥塞的工作过程如下：

（1）油管桥塞的投送

该油管桥塞投送时采用钢丝作业方式，下井工具串自下而上依次设计为：油管桥塞+震击器+加重杆+绳帽，下放过程中投送工具串和油管桥塞的最大刚体外径为38mm～42mm，可顺利通过配水器、封隔器等小通径井下工具。

（2）油管桥塞的定位

油管桥塞投放至井筒内设计位置时（一般为下配以下），上提钢丝，此时油管桥塞的卡爪7（由于设计了扭簧10，因此卡爪7在下放过程中始终与油管内壁接触，上提时可张开）锚定在配水器及封隔器等小通径井下工具下端或任何一个油管接箍处(最大张开外径为76mm），实现油管桥塞的准确定位。

（3）油管桥塞的丢手

工具定位后，继续上拉钢丝，使得震击器反复震击（一般为1～3次），剪销18被剪断，连接头2被丢手接头1拉动，上移出卡套3，丢手接头1与连接头2脱开实现丢手。与此同时，定位块8被芯轴14锥面台阶沿径向挤出，并将卡爪7锁定，使其一旦上提定位即不可回收，实现油管桥塞准确而可靠地定位在设计的位置。

（4）油管桥塞的坐封

当工具丢手后，芯轴14上移，恰好将剪切套17上的液压孔32让出，此时，井液从该孔进入剪切套17与芯轴14扩径密封段以下的环空，推动芯轴14继续上移。由于芯轴14下端与螺母31螺纹连接，因此，螺母31带动边胶筒28、中心胶筒29、卡瓦23整体上移，最终使得卡瓦23锚定油管内壁，两边胶筒28抱紧芯轴14并密封，中心胶筒29被压缩，密封油管壁，并压紧密封两个边胶筒28，形成油管桥式密封。在芯轴14上移过程中，在锁环弹簧20作用下，锁片21与芯轴14下部马牙扣咬合，实现自锁。当井内设计投放桥塞位置的井筒内液压力（为井口压力与水柱产生的静压力之和，其中井口压力直接可以从压力表读出，水柱产生的静压力经验值为每100米水柱产生1MPa压力）达到10～15MPa时（对应封堵范围为44mm～64mm），即可使油管桥塞坐封；若压力高于15MPa时，芯轴14受到弹性限位套16的阻力不能继续上移，此时，胶筒刚好在油管内压缩到位，从而实现高压情况下的胶筒保护。本油管桥塞能在温度0～90℃环境下承压21MPa。

Claims (2)

1.一种液压坐封式小通径油管桥塞，其特征在于：

丢手接头(1)外壁下部穿入卡套(3)，内壁底端锁爪扣住连接头(2)，连接头(2)内壁螺纹连接贯穿整体桥塞中心的芯轴(14)顶端，并通过紧定螺钉(4)固定；卡套(3)外壁设有内六角螺钉(5)，卡套(3)通过底端卡槽连接定位支撑座(6)；定位支撑座(6)外壁凹槽内设有由开口销(9)连接的、被压入扭簧(10)的卡爪(7)；定位块(8)设在定位支撑座(6)下方，其内锥底面接触芯轴(14)台阶锥面；

设有内、外壁密封圈(11)的密封端盖(12)外壁螺纹连接外筒(13)，外筒(13)内壁下端与连接套(15)螺纹连接；连接套(15)外壁下端螺纹连接剪切套(17)，弹性限位套(16)松套在芯轴(14)上；剪切套(17)通过剪销(18)连接芯轴(14)中部扩径密封段的剪销槽，剪切套(17)内壁下端螺纹连接锁环外筒(19)；

锁环外筒(19)内壁下端螺纹连接卡瓦上座(22)，卡瓦上座(22)顶端孔内设有带马牙扣的锁片(21)以及其上方的锁环弹簧(20)；卡瓦上座(22)下方是依次套装在芯轴(14)上的卡瓦(23)、卡瓦下座(25)、胶筒座(26)、胶筒护套(27)、边胶筒(28)、中心胶筒(29)和隔环(30)，卡瓦(23)上设有固定弹簧(24)；芯轴(14)底端螺纹连接螺母(31)，与卡瓦上座(22)、卡瓦(23)和卡瓦下座(25)位置对应的芯轴(14)的外壁上设有马牙扣。

2.如权利要求1所述的液压坐封式小通径油管桥塞，其特征在于油管桥塞的最大刚体外径为38mm～42mm，油管桥塞最大张开外径为76mm，封堵范围为44mm～64mm，胶筒最大膨胀量达到50％以上，能在温度0～90℃环境下承压21MPa。