CN109838216A

CN109838216A - 用于桥塞的电动液压增力坐封工具

Info

Publication number: CN109838216A
Application number: CN201711227078.7A
Authority: CN
Inventors: 周宏根; 仇炜谏; 景旭文; 李纯金; 田桂中; 李国超
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-06-04

Abstract

本发明公开了一种用于桥塞的电动液压增力坐封工具，包括动力段和液压段，所述动力段包含动力装置和传动装置，所述动力装置带动传动装置运动，动力装置和传动装置位于壳体内；所述液压段包含中外筒、下液压筒和芯轴，所述中外筒与壳体固定连接，中外筒内设有下液压筒，下液压筒与中外筒之间设有上液压筒，中外筒和下液压筒分别与活塞外筒固定连接，在活塞外筒的端部内固定连接有中心通规，活塞外筒内设有推筒，推筒中插入有芯轴，芯轴的一端固定在中心通规上，在推筒内设有止推密封环，止推密封环套在芯轴上。本发明的一种用于桥塞的电动液压增力坐封工具，具有下井速度快、坐封过程迅速、清洁环保、安全可靠、低成本且能保护套管等特点。

Description

用于桥塞的电动液压增力坐封工具

技术领域

本发明涉及用于桥塞的电动液压增力坐封工具，属于一种油田井下应用的封隔器坐封工具。

背景技术

桥塞是封隔器的一种，其功能是油气井封层。传统电缆桥塞坐封工具由20世纪80年代引进，利用电缆或管柱将其输送到油井预定位置，通过火药爆破、液压坐封或者机械坐封产生的压力作用于卡瓦，拉力作用于张力棒，当拉力达到一定值时，张力棒断裂，坐封工具与桥塞脱离。此时桥塞中心管上的锁紧装置发挥效能，卡瓦破碎并镶嵌在套管内壁上，胶筒膨胀并密封，完成坐封。传统坐封工具缺点为火药购买运输难度大、安全性低、污染环境且对套管伤害较大，管柱下放坐封工具耗时长、成本高。

由于电缆桥塞坐封工具具有坐封时间短、坐封成本低等特点，各大公司开始研制相关产品，并在某些油田底层封闭工艺中开始采用。专利“桥塞坐封工具”(专利申请号：201510252294.1)与专利“电控液压自动坐封桥塞装置”(专利申请号：201611147274.9)均阐述了一种通过井下静液压流入工具内部液压箱，行成推力以达到推动活塞进行坐封的桥塞坐封方式。但是井下静液压由于不同油田油井、不同地质环境、不同深度无法正确测量且数值各不相同，故该两种工具使用环境受限。且通过井下静液压所达到的推力不能满足大尺寸桥塞坐封所需大小。专利“一种电缆桥塞坐封工具”(专利申请号：201620686586.6)使用的电机驱动电路板不能适用于1800C高温油井，且使用两组电机与丝杆机构使得工具过长，不方便安装运输与使用。

本发明涉及的坐封工具，无需考虑油井液体环境，采用工具内封闭式液压增力箱，可提供4倍增压，在满足坐封所需的推力的同时尽量缩短工具尺寸。且工具内部无电子控制设备与电路板，可在1800C高温油井下有效工作。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于桥塞的电动液压增力坐封工具，具有下井速度快、坐封过程迅速、清洁环保、安全可靠、低成本且能保护套管等特点。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的用于桥塞的电动液压增力坐封工具，包括动力段和液压段，所述动力段包含动力装置和传动装置，所述动力装置带动传动装置运动，动力装置和传动装置位于壳体内；所述液压段包含中外筒、下液压筒、活塞外筒、中心通规、推筒、止推密封环和芯轴，所述中外筒与壳体固定连接，中外筒内设有下液压筒，下液压筒与中外筒之间设有上液压筒，上液压筒与传动装置连接，中外筒和下液压筒分别与活塞外筒固定连接，在活塞外筒的端部内固定连接有中心通规，活塞外筒内设有推筒，推筒中插入有芯轴，芯轴的一端固定在中心通规上，在推筒内设有止推密封环，止推密封环套在芯轴上。本发明的作用过程如下：电机通过丝杠带动螺母运动，螺母带动上液压筒运动，在下液压筒和中外筒之间有液压油，上液压筒挤压液压油通过下液压筒的通孔进入到中心通规中，从中心通规的孔进入到推筒中，从而带动推筒移动。

作为优选，所述动力装置包含直流电机和行星减速器，直流电机通过行星减速器与传动装置连接。

作为优选，传动装置包含丝杠和丝杠螺母，丝杠通过轴承安装在壳体内，丝杠与丝杠螺母啮合，丝杠螺母与上液压筒固定连接。

作为优选，所述上液压筒与下液压筒和中外筒之间通过密封圈密封。

作为优选，所述芯轴与推筒之间设有密封圈，活塞外筒与推筒之间也设有密封圈。

有益效果：本发明的用于桥塞的电动液压增力坐封工具，具有以下优点：

一是用直流电机、行星减速器提供动力代替火药爆炸进行桥塞坐封，具有下井速度快、坐封过程迅速、清洁环保、安全可靠、低成本且能保护套管等特点。

二是坐封工具可通过地面电流确定工作状况，保证桥塞有效坐封，提高成功率。

三是坐封工具可通过电机正反转复位，大大简化施工工序、省时省力。

四是坐封工具通过液压增力，可运用在大尺寸桥塞上。且能适用于井下恶劣工况。

附图说明

图1是本发明的整体截面结构示意图；

图2是本发明工具动力段截面结构示意图；

图3是本发明液压段截面结构示意图；

图4是本发明电机减速机固定段结构示意图；

图5是本发明丝杠螺母传动段中轴承的结构示意图；

图6是本发明丝杠螺母传动段结构示意图

图7是本发明上液压段结构示意图；

图8是本发明下液压段结构示意图；

图9是本发明电机固定筒结构示意图；

图10是本发明减速机固定筒结构示意图；

图11是本发明止推密封环结构示意图；

附图中所示序号分别表示如下：1、密封盖，2、直流电机，3、电机固定筒，4、行星减速机，5、减速机固定筒，6、双列深沟球轴承，7、推力圆柱滚子轴承，8、梯形丝杠，9、丝杠螺母，10、上液压筒，11、上外筒，12、深沟球轴承、13、下液压筒，14、中外筒，15、中心通规，16、活塞外筒，17、推筒，18、芯轴，19、止推密封环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图11所示，本发明的用于桥塞的电动液压增力坐封工具，包含动力段和液压段，动力段包含直流电机2、行星减速器4、梯形丝杠8和丝杠螺母9。密封盖1与电机固定筒3通过螺纹1.1连接，直流电机2与电机固定筒3通过螺钉3.1固定，电机固定筒3与减速机固定筒5通过螺纹3.2连接，行星减速机4与减速机固定筒5通过螺钉5.1固定，密封盖1与电机固定筒3面接触处有O型密封圈1.2，电机固定筒3与减速机固定筒5面接触处有O型密封圈3.3。

如图4-5所示为丝杠螺母传动段结构示意图，梯形丝杠8与行星减速机4通过健4.1连接，梯形丝杠8与推力圆柱滚子轴承7面8.2接触，梯形丝杠8与螺母9齿啮合，螺母9与上液压筒10通过螺钉9.1固定，减速机固定筒5与上外筒11面接触处有O型密封圈11.1，双列深沟球轴承6与梯形丝杠8通过面11.2接触，深沟球轴承6与上外筒11通过面11.3接触，推力圆柱滚子轴承7与上外筒11通过面11.4接触。

如图5-7所示为上液压段结构示意图，上外筒11与中外筒14通过螺纹14.1连接，上外筒11与中外筒14面接触处有O型密封圈14.2，深沟球轴承12与梯形丝杠8通过面8.3接触，深沟球轴承12与下液压筒13通过面13.1接触，中外筒14内有O型密封圈14.3，下液压筒13内有O型密封圈13.2。

如图7-8、10所示为下液压段结构示意图，中外筒14与活塞外筒16通过螺纹14.4连接，下液压筒13与活塞外筒16通过螺纹13.3连接，中外筒14与活塞外筒16面接触处有O型密封圈16.1，中心通规15与活塞外筒16通过螺纹16.2连接，中心通规15为圆柱体结构，中心通规15与芯轴18通过螺纹15.1连接，推筒17与活塞外筒16间有O型密封圈17.1，推筒17与芯轴18间有O型密封圈17.2，止推密封环19与芯轴18通过螺纹19.3连接，止推密封环19与芯轴18间有O型密封圈19.2，止推密封环19与推筒17间有O型密封圈19.1，芯轴18下有螺纹18.1可以连接各型号桥塞。

本发明的工具使用方法为：

1、工具将组装好的桥塞坐封工具上端连接电缆，下端螺纹连接桥塞，通过电缆下放至所需深度。

2、开始进行坐封，打开地面供电装置，通过地面增压器产生高压直流电，经过电缆输送至工具内的直流电机。

3、驱动直流电机2工作，通过行星减速机4提供低转速大扭矩输出。

4、减速机与丝杆连接，通过丝杆螺母机构使扭矩转换成直线推力。推动上液压筒10下行。

5、推力经过液压缸增压数倍推动卡瓦外扩，挤压井壁达到固定作用。

6、继续施加推力使得密封环压缩挤压井壁达到密封作用。

7、当工具提供的推力使得桥塞完成坐封密封时，桥塞内张力棒剪断，整个坐封工具与桥塞分离。

8、此时所需推力瞬间减小，通过地面观察输出电流减小，说明已经完成坐封密封工作。

9、地面增压器停止工作，通过电缆上拉提出坐封工具。

10、在地面驱动直流电机反转，复位电动液压增力坐封工具。

Claims

1.一种用于桥塞的电动液压增力坐封工具，其特征在于：包括动力段和液压段，所述动力段包含动力装置和传动装置，所述动力装置带动传动装置运动，动力装置和传动装置位于壳体内；所述液压段包含中外筒、下液压筒、活塞外筒、中心通规、推筒、止推密封环和芯轴，所述中外筒与壳体固定连接，中外筒内设有下液压筒，下液压筒与中外筒之间设有上液压筒，上液压筒与传动装置连接，中外筒和下液压筒分别与活塞外筒固定连接，在活塞外筒的端部内固定连接有用于通过轴向液压油的中心通规，活塞外筒内设有推筒，推筒中插入有芯轴，芯轴的一端固定在中心通规上，在推筒内设有止推密封环，止推密封环套在芯轴上。

2.根据权利要求1所述的用于桥塞的电动液压增力坐封工具，其特征在于：所述动力装置包含直流电机和行星减速器，直流电机通过行星减速器与传动装置连接。

3.根据权利要求1或2所述的用于桥塞的电动液压增力坐封工具，其特征在于：传动装置包含丝杠和丝杠螺母，丝杠通过轴承安装在壳体内，丝杠与丝杠螺母啮合，丝杠螺母与上液压筒固定连接。

4.根据权利要求1所述的用于桥塞的电动液压增力坐封工具，其特征在于：所述上液压筒与下液压筒和中外筒之间通过密封圈密封。

5.根据权利要求1所述的用于桥塞的电动液压增力坐封工具，其特征在于：所述芯轴与推筒之间设有密封圈，活塞外筒与推筒之间也设有密封圈。