CN105317393A - 天然气井活动式密封油管堵塞器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气井活动式密封油管堵塞器，自上而下包括打捞部分、上卡部分、密封部分和下卡部分；所述上卡部分包括上卡瓦、上锥体和压缩弹簧；上卡瓦与上锥体之间通过锥度面配合使上卡瓦下行时在锥度面的作用下径向向外胀开进而胀紧固定在油管内壁，所述压缩弹簧设于上卡瓦上方用于为上卡瓦提供向下的弹力；本发明的天然气井活动式密封油管堵塞器，能在油管内任意位置坐卡密封，在压缩弹簧的作用下上卡瓦座卡更易实现及牢固，密封油管内压力效果好，工作稳定。

Description

天然气井活动式密封油管堵塞器

技术领域

本发明涉及天然气井采气技术领域，尤其涉及一种天然气井活动式密封油管堵塞器。

背景技术

随着石油天然气勘探开发活动的日益活跃,勘探领域从陆地到海洋,从浅部地层到深部地层,从老区到新区的迅速延伸,勘探开发技术有了日新月异的发展,同时,为了避免和减少井喷和井喷失控造成的巨大损失,我国的钻井井控技术得到了较快的发展,但目前的油管堵塞器不能实现在油管内任意位置坐卡密封。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种天然气井活动式密封油管堵塞器，能实现在油管内任意位置坐卡密封，密封油管内压力效果好，工作稳定。

本发明的天然气井活动式密封油管堵塞器，自上而下包括打捞部分、上卡部分、密封部分和下卡部分；所述上卡部分包括上卡瓦、上锥体和压缩弹簧；上卡瓦与上锥体之间通过锥度面配合使上卡瓦下行时在锥度面的作用下径向向外胀开进而胀紧固定在油管内壁，所述压缩弹簧设于上卡瓦上方用于为上卡瓦提供向下的弹力；

进一步，所述打捞部分包括打捞头、中心杆、震击器连接套和解锁套；中心杆上部与打捞头之间固定连接，震击器连接套套在中心杆的上部并通过打捞头下端面进行限位，震击器连接套的裙部与中心杆之间形成第一环形空间，解锁套设于该第一环形空间内，中心杆上设有用于限制解锁套下滑的环形台阶，所述压缩弹簧的上端支撑于解锁套的下端面；

进一步，所述震击器连接套的内壁与解锁套外壁之间通过马牙倒齿连接使解锁套只能相对于震击器连接套向上滑动；

进一步，所述打捞部分还包括滑钉；解锁套的上部设有平行于轴线的条形孔，震击器连接套上对应条形孔设有螺丝孔，所述滑钉通过螺纹连接于螺丝孔并且滑钉的内端插入解锁套的条形孔内；

进一步，所述上卡部分还包括震击套、座封剪钉、定位套管、上卡瓦座、锁球座、第一锁球和连接套，定位套管套在中心杆的外壁上并且定位套管的上端固定于解锁套的下端，震击器连接套的下端与定位套管之间形成第二环形空间，所述压缩弹簧设于该第二环形空间内，所述震击套通过径向设置的座封剪钉固定在定位套管的外壁，上卡瓦座为环形结构并套于定位套管外壁，上卡瓦通过上卡瓦座固定于震击套下端，上卡瓦的数量为3～6片并均匀分布在上卡瓦座的圆周上，上卡瓦的下端内侧为弧形斜面，所述上锥体套于定位套管的外壁，上锥体顶端外侧为与上卡瓦相匹配的圆锥形斜面，上锥体顶端的圆锥形斜面的斜度与上卡瓦下端的弧形斜面的斜度相同并且其斜度为10～18°，所述锁球座为环形结构，锁球座设于上锥体内侧并固定于定位套管外壁，锁球座的外壁与上锥体内壁滑动配合，在上锥体内壁及锁球座外壁设有相对的环形凹槽，所述第一锁球设于上锥体及锁球座的环形凹槽内，第一锁球的数量为3～5个，所述连接套套于中心杆的外壁，连接套的上端与锁球座固定连接，连接套上端对应锁球座下方设有用于容纳第一锁球的环形槽；

进一步，所述密封部分包括密封圈、上胶筒座、下胶筒座、胶筒、隔环、挡环、锁爪套、解封剪钉、锁爪座、锁爪、锁块、压紧挡圈和连接丝头，下胶筒座固定于连接套的下端，下胶筒座套于中心杆的外壁，下胶筒座内壁有凹槽，密封圈设于该凹槽内，上胶筒座套于连接套外壁并抵于上锥体底面，上胶筒座和下胶筒座之间设有上下两个胶筒，所述隔环夹设于两胶筒之间，位于下侧的胶筒的下端设置环形，挡环套于下胶筒座的外侧，锁爪套固定于挡环的下部，锁爪座固定于下胶筒座的下端，锁爪套套于锁爪座外部，锁爪套上有螺钉孔，锁爪座对应螺钉孔设有锁孔，解封剪钉固定于该螺钉孔内并插入对应的锁孔内，解封剪钉的数量为1～3个并且均匀分布在锁爪套的圆周上，压紧挡圈通过螺纹连接于锁爪座的下端，所述锁爪设于压紧挡圈的下方并通过锁块固定于锁爪座外壁，锁块的数量为1～3个并且均匀嵌在锁爪座上圆周方向的条形孔内，锁爪上端内壁设有与锁块配合的环形凹槽，锁爪下端切分为3～6个独立的锁片，锁片外壁与锁爪套之间通过马牙倒齿连接使锁爪只能沿锁爪套内壁向下滑动；所述连接丝头固定于锁爪套的下端；

进一步，所述下卡部分包括下锥体、防掉环、下卡瓦、下卡瓦座、锁紧套、上锁环、下锁环、第二锁球、锁紧弹簧、固定螺钉、导向头和扶正器，所述下锥体套于中心杆外壁并固定于连接丝头的下端，下锥体的外壁设有圆锥形斜面，圆锥形斜面斜度与下卡瓦上端的弧形斜面的斜度相同，其斜度为4～8°，圆环形的防掉环固定在下锥体下端外壁，防掉环与下锥体之间形成3～6个扇形孔，下卡瓦自上而下穿过相应扇形孔后与下卡瓦座卡接，下卡瓦与扇形孔数量相同，下卡瓦均匀分布在下锥体的圆周上，下卡瓦座的上部设有用于连接下卡瓦的卡槽，锁紧套套在中心杆下端并固定连接于下锥体的下端，所述扶正器套于锁紧套外侧，扶正器的上端与下卡瓦座靠紧，扶正器的下端与上锁环靠紧，上锁环和下锁环均套于锁紧套外壁，锁紧套对应上锁环和下锁环分别设有平行于轴线的腰型孔，中心杆下端外壁对应锁紧套上的腰型孔的上端设有环形凸台；位于环形凸台外侧的各个腰型孔的上端与相应的上锁环或下锁环的内槽之间设置第二锁球，位于下方的环形凸台对应相应第二锁球设有沿圆周方向的环形嵌入槽，锁紧弹簧支撑于上锁环和下锁环之间，导向头固定于锁紧套下端并通过固定螺钉锁紧固定。

本发明的有益效果是：本发明的天然气井活动式密封油管堵塞器，能在油管内任意位置坐卡密封，在压缩弹簧的作用下上卡瓦座卡更易实现及牢固，密封油管内压力效果好，工作稳定。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，如图所示：本实施例的天然气井活动式密封油管堵塞器，自上而下包括打捞部分、上卡部分、密封部分和下卡部分；所述上卡部分包括上卡瓦11、上锥体12和压缩弹簧6；上卡瓦11与上锥体12之间通过锥度面配合使上卡瓦11下行时在锥度面的作用下径向向外胀开进而胀紧固定在油管内壁，所述压缩弹簧6设于上卡瓦11上方用于为上卡瓦11提供向下的弹力，在压缩弹簧6的作用下上卡瓦座10卡更易实现及牢固，密封油管内压力效果好，工作稳定。

本实施例中，所述打捞部分包括打捞头1、中心杆2、震击器连接套3和解锁套5；中心杆2上部与打捞头1之间固定连接，震击器连接套3套在中心杆2的上部并通过打捞头1下端面进行限位，震击器连接套3的裙部与中心杆2之间形成第一环形空间，解锁套5设于该第一环形空间内，中心杆2上设有用于限制解锁套5下滑的环形台阶，所述压缩弹簧6的上端支撑于解锁套5的下端面，结构紧凑，震击器连接套3上端的螺钉孔用来和震击器连接，使用时震击器连接套3推动位于其下方的上卡部分运动，使上卡瓦11张紧固定在油管内壁。

所述震击器连接套3的内壁与解锁套5外壁之间通过马牙倒齿连接使解锁套5只能相对于震击器连接套3向上滑动，相反震击器连接套3只能相对于解锁套5向下滑动，利于通过震击器连接套3推动上卡部分运动，同时油管解封时，利于解锁套5在马牙倒齿结构作用下向上移动，进而释放压缩弹簧6以便于解封。

本实施例中，所述打捞部分还包括滑钉4；解锁套5的上部设有平行于轴线的条形孔，震击器连接套3上对应条形孔设有螺丝孔，所述滑钉4通过螺纹连接于螺丝孔并且滑钉4的内端插入解锁套5的条形孔内，滑钉4不仅能沿圆周方向对震击器连接套3和解锁套5进行限位，而且能通过滑钉4对解锁套5产生一定的顶紧力，整体稳定性好。

本实施例中，所述上卡部分还包括震击套7、座封剪钉8、定位套管9、上卡瓦座10、锁球座13、第一锁球14和连接套15，定位套管9套在中心杆2的外壁上并且定位套管9的上端固定于解锁套5的下端，震击器连接套3的下端与定位套管9之间形成第二环形空间，所述压缩弹簧6设于该第二环形空间内，所述震击套7通过径向设置的座封剪钉8固定在定位套管9的外壁，上卡瓦座10为环形结构并套于定位套管9外壁，上卡瓦11通过上卡瓦座10固定于震击套7下端，上卡瓦11的数量为3～6片并均匀分布在上卡瓦座10的圆周上，上卡瓦11的下端内侧为弧形斜面，所述上锥体12套于定位套管9的外壁，上锥体12顶端外侧为与上卡瓦11相匹配的圆锥形斜面，上锥体12顶端的圆锥形斜面的斜度与上卡瓦11下端的弧形斜面的斜度相同并且其斜度为10～18°，所述锁球座13为环形结构，锁球座13设于上锥体12内侧并固定于定位套管9外壁，锁球座13的外壁与上锥体12内壁滑动配合，在上锥体12内壁及锁球座13外壁设有相对的环形凹槽，所述第一锁球14设于上锥体12及锁球座13的环形凹槽内，第一锁球14的数量为3～5个，所述连接套15套于中心杆2的外壁，连接套15的上端与锁球座13固定连接，连接套15上端对应锁球座13下方设有用于容纳第一锁球14的环形槽。

本实施例中，所述密封部分包括密封圈16、上胶筒座39、下胶筒座17、胶筒18、隔环19、挡环20、锁爪套21、解封剪钉22、锁爪座23、锁爪24、锁块25、压紧挡圈26和连接丝头27，下胶筒座17固定于连接套15的下端，下胶筒座17套于中心杆2的外壁，下胶筒座17内壁有凹槽，密封圈16设于该凹槽内，上胶筒座39套于连接套15外壁并抵于上锥体12底面，上胶筒座39和下胶筒座17之间设有上下两个胶筒18，所述隔环19夹设于两胶筒18之间，位于下侧的胶筒18的下端设置环形，挡环20套于下胶筒座17的外侧，锁爪套21固定于挡环20的下部，锁爪座23固定于下胶筒座17的下端，锁爪套21套于锁爪座23外部，锁爪套21上有螺钉孔，锁爪座23对应螺钉孔设有锁孔，解封剪钉22固定于该螺钉孔内并插入对应的锁孔内，解封剪钉22的数量为1～3个并且均匀分布在锁爪套21的圆周上，压紧挡圈26通过螺纹连接于锁爪座23的下端，所述锁爪24设于压紧挡圈26的下方并通过锁块25固定于锁爪座23外壁，锁块25的数量为1～3个并且均匀嵌在锁爪座23上圆周方向的条形孔内，锁爪24上端内壁设有与锁块25配合的环形凹槽，锁爪24下端切分为3～6个独立的锁片，锁片外壁与锁爪套21之间通过马牙倒齿连接使锁爪24只能沿锁爪套21内壁向下滑动；所述连接丝头27固定于锁爪套21的下端。

本实施例中，所述下卡部分包括下锥体28、防掉环29、下卡瓦30、下卡瓦座31、锁紧套32、上锁环33、下锁环40、第二锁球34、锁紧弹簧35、固定螺钉36、导向头37和扶正器38，所述下锥体28套于中心杆2外壁并固定于连接丝头27的下端，下锥体28的外壁设有圆锥形斜面，圆锥形斜面斜度与下卡瓦30上端的弧形斜面的斜度相同，其斜度为4～8°，圆环形的防掉环29固定在下锥体28下端外壁，防掉环29与下锥体28之间形成3～6个扇形孔，下卡瓦30自上而下穿过相应扇形孔后与下卡瓦座31卡接，下卡瓦30与扇形孔数量相同，下卡瓦30均匀分布在下锥体28的圆周上，下卡瓦座31的上部设有用于连接下卡瓦30的卡槽，锁紧套32套在中心杆2下端并固定连接于下锥体28的下端，所述扶正器38套于锁紧套32外侧，扶正器38的上端与下卡瓦座31靠紧，扶正器38的下端与上锁环33靠紧，上锁环33和下锁环40均套于锁紧套32外壁，锁紧套32对应上锁环33和下锁环40分别设有平行于轴线的腰型孔，中心杆2下端外壁对应锁紧套32上的腰型孔的上端设有环形凸台；位于环形凸台外侧的各个腰型孔的上端与相应的上锁环33或下锁环40的内槽之间设置第二锁球34，位于下方的环形凸台对应相应第二锁球34设有沿圆周方向的环形嵌入槽，锁紧弹簧35支撑于上锁环33和下锁环40之间，导向头37固定于锁紧套32下端并通过固定螺钉36锁紧固定。

本实施例的天然气井活动式密封油管堵塞器的送入过程为：采用依次连接的试井钢丝、绳帽、加重杆、伸缩加力器、万向接头、震击器、丢手接头和本实施例的天然气井活动式密封油管堵塞器作为工具串，将装入防喷管中的工具串一同吊装在采油树的测试阀门上固定，缓慢打开阀门试压，待防喷管内压力与油管内压力平衡，观察15分钟不泄漏后，全开主通道阀门。工具串入井初期速度控制在3m/min，待入井正常后，速度控制在10m/min～30m/min内，直至下到预定井深位置。

堵塞器坐封过程：工具串下到位后试提钢丝绳称重,并记录。工具的坐卡密封是伸缩加力器给震击器提供的(下震击)重力能震击堵塞器的震击器连接套3来实现坐封的，当震击器向下震击时，扶正器38的摩阻力使中心杆2和解锁套5与震击器连接套3产生相对运动，震击器连接套3挤压震击套7，座封剪钉8剪断，压缩弹簧6弹力释放，弹簧力推动震击套7和上卡瓦座10及上卡瓦11下行，上卡瓦11向外撑开并坐卡在油管内壁上，同时上卡瓦11推动上锥体12，上锥体12与锁球座13发生相对运动，第一锁球14掉入连接套15和中心管的条形槽内，上锥体12挤压上胶筒座39、胶筒18、隔环19、挡环20和锁爪套21，继续下击，推动连接丝头27、下锥体28和锁紧套32下行，紧靠扶正器38的第二锁球34到中心杆2上相应环形凸台的下端面的距离小于远离扶正器38的第二锁球34到中心杆2上相应环形凸台的下端面的距离，因此紧靠扶正器38的第二锁球34离开上锁环33，掉入相应环形凸台的下方及锁紧套32的腰型孔内，锁紧弹簧35弹力释放，锁紧弹簧35上推扶正器38、下卡瓦座31和下卡瓦30上行，下卡瓦30向外撑开座卡于油管内壁，继续下击，因上、下卡瓦30已座卡于油管内壁，震击器连接套3、解锁套5、定位套管9、连接套15、胶筒18座、锁爪座23、锁爪24、与锁爪套21产生相对运动，即锁爪24下行，锁爪套21上行，经震击器反复多次下击，不断挤压胶筒18，胶筒18径向逐渐突出密封油管，并逐渐增加上、下卡瓦30对油管内壁的压紧力，直至震击器与震击套7的连接销钉被剪断丢手。

打捞过程：工具串为依次连接的试井钢丝、绳帽、加重杆、伸缩加力器、万向接头、卡瓦打捞筒，卡瓦打捞筒下到预定深度以上5m停止，并称重记录，然后以较快的速度下放工具串，使打捞头1进入卡瓦打捞筒内，缓慢上提，当负荷超过打捞工具串自重时即抓住堵塞器，抓住堵塞器后极速上提震击多次可使堵塞器解封起出，打捞头1带动中心杆2和解锁套5上击，解锁套5与震击器连接套3的马牙扣产生相对运动，解锁套5随中心杆2一起上行，同时锁紧弹簧35的下锁环40与中心杆2也产生相对运动，最下方的第二锁球34球掉入相应环形凸台的下方及锁紧套32的腰型孔内，锁紧弹簧35失去上推力，在重力作用下，上锁环33、锁紧弹簧35、扶正器38、依次移动到导向头37末端，经多次上击，解锁套5与震击器连接套3的马牙倒齿分离，压缩弹簧6失去下推力，上卡瓦11、上锥体12与下卡瓦30、下锥体28相向运动，上下卡瓦30解卡，继续上震击，使卡瓦和胶筒18收回自然状态，上提钢丝，捞出堵塞器。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种天然气井活动式密封油管堵塞器，其特征在于：自上而下包括打捞部分、上卡部分、密封部分和下卡部分；所述上卡部分包括上卡瓦、上锥体和压缩弹簧；上卡瓦与上锥体之间通过锥度面配合使上卡瓦下行时在锥度面的作用下径向向外胀开进而胀紧固定在油管内壁，所述压缩弹簧设于上卡瓦上方用于为上卡瓦提供向下的弹力。

2.根据权利要求1所述的天然气井活动式密封油管堵塞器，其特征在于：所述打捞部分包括打捞头、中心杆、震击器连接套和解锁套；中心杆上部与打捞头之间固定连接，震击器连接套套在中心杆的上部并通过打捞头下端面进行限位，震击器连接套的裙部与中心杆之间形成第一环形空间，解锁套设于该第一环形空间内，中心杆上设有用于限制解锁套下滑的环形台阶，所述压缩弹簧的上端支撑于解锁套的下端面。

3.根据权利要求2所述的天然气井活动式密封油管堵塞器，其特征在于：所述震击器连接套的内壁与解锁套外壁之间通过马牙倒齿连接使解锁套只能相对于震击器连接套向上滑动。

4.根据权利要求2所述的天然气井活动式密封油管堵塞器，其特征在于：所述打捞部分还包括滑钉；解锁套的上部设有平行于轴线的条形孔，震击器连接套上对应条形孔设有螺丝孔，所述滑钉通过螺纹连接于螺丝孔并且滑钉的内端插入解锁套的条形孔内。

5.根据权利要求2所述的天然气井活动式密封油管堵塞器，其特征在于：所述上卡部分还包括震击套、座封剪钉、定位套管、上卡瓦座、锁球座、第一锁球和连接套，定位套管套在中心杆的外壁上并且定位套管的上端固定于解锁套的下端，震击器连接套的下端与定位套管之间形成第二环形空间，所述压缩弹簧设于该第二环形空间内，所述震击套通过径向设置的座封剪钉固定在定位套管的外壁，上卡瓦座为环形结构并套于定位套管外壁，上卡瓦通过上卡瓦座固定于震击套下端，上卡瓦的数量为3～6片并均匀分布在上卡瓦座的圆周上，上卡瓦的下端内侧为弧形斜面，所述上锥体套于定位套管的外壁，上锥体顶端外侧为与上卡瓦相匹配的圆锥形斜面，上锥体顶端的圆锥形斜面的斜度与上卡瓦下端的弧形斜面的斜度相同并且其斜度为10～18°，所述锁球座为环形结构，锁球座设于上锥体内侧并固定于定位套管外壁，锁球座的外壁与上锥体内壁滑动配合，在上锥体内壁及锁球座外壁设有相对的环形凹槽，所述第一锁球设于上锥体及锁球座的环形凹槽内，第一锁球的数量为3～5个，所述连接套套于中心杆的外壁，连接套的上端与锁球座固定连接，连接套上端对应锁球座下方设有用于容纳第一锁球的环形槽。

6.根据权利要求5所述的天然气井活动式密封油管堵塞器，其特征在于：所述密封部分包括密封圈、上胶筒座、下胶筒座、胶筒、隔环、挡环、锁爪套、解封剪钉、锁爪座、锁爪、锁块、压紧挡圈和连接丝头，下胶筒座固定于连接套的下端，下胶筒座套于中心杆的外壁，下胶筒座内壁有凹槽，密封圈设于该凹槽内，上胶筒座套于连接套外壁并抵于上锥体底面，上胶筒座和下胶筒座之间设有上下两个胶筒，所述隔环夹设于两胶筒之间，位于下侧的胶筒的下端设置环形，挡环套于下胶筒座的外侧，锁爪套固定于挡环的下部，锁爪座固定于下胶筒座的下端，锁爪套套于锁爪座外部，锁爪套上有螺钉孔，锁爪座对应螺钉孔设有锁孔，解封剪钉固定于该螺钉孔内并插入对应的锁孔内，解封剪钉的数量为1～3个并且均匀分布在锁爪套的圆周上，压紧挡圈通过螺纹连接于锁爪座的下端，所述锁爪设于压紧挡圈的下方并通过锁块固定于锁爪座外壁，锁块的数量为1～3个并且均匀嵌在锁爪座上圆周方向的条形孔内，锁爪上端内壁设有与锁块配合的环形凹槽，锁爪下端切分为3～6个独立的锁片，锁片外壁与锁爪套之间通过马牙倒齿连接使锁爪只能沿锁爪套内壁向下滑动；所述连接丝头固定于锁爪套的下端。

7.根据权利要求6所述的天然气井活动式密封油管堵塞器，其特征在于：所述下卡部分包括下锥体、防掉环、下卡瓦、下卡瓦座、锁紧套、上锁环、下锁环、第二锁球、锁紧弹簧、固定螺钉、导向头和扶正器，所述下锥体套于中心杆外壁并固定于连接丝头的下端，下锥体的外壁设有圆锥形斜面，圆锥形斜面斜度与下卡瓦上端的弧形斜面的斜度相同，其斜度为4～8°，圆环形的防掉环固定在下锥体下端外壁，防掉环与下锥体之间形成3～6个扇形孔，下卡瓦自上而下穿过相应扇形孔后与下卡瓦座卡接，下卡瓦与扇形孔数量相同，下卡瓦均匀分布在下锥体的圆周上，下卡瓦座的上部设有用于连接下卡瓦的卡槽，锁紧套套在中心杆下端并固定连接于下锥体的下端，所述扶正器套于锁紧套外侧，扶正器的上端与下卡瓦座靠紧，扶正器的下端与上锁环靠紧，上锁环和下锁环均套于锁紧套外壁，锁紧套对应上锁环和下锁环分别设有平行于轴线的腰型孔，中心杆下端外壁对应锁紧套上的腰型孔的上端设有环形凸台；位于环形凸台外侧的各个腰型孔的上端与相应的上锁环或下锁环的内槽之间设置第二锁球，位于下方的环形凸台对应相应第二锁球设有沿圆周方向的环形嵌入槽，锁紧弹簧支撑于上锁环和下锁环之间，导向头固定于锁紧套下端并通过固定螺钉锁紧固定。