CN112523719A - 一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构，其包括上接头、坐封工具、暂闭塞和引鞋，坐封工具通过地面泵注入高压流体促使上提活塞和下压活塞分别向上和向下滑动，从而带动棘爪丢手和活塞推筒分别向上和向下滑动，棘爪丢手带动中心管、支撑卡瓦、下顶盘、引鞋向上运动，同时活塞推筒推动支撑筒、张开卡瓦、支撑盘向下运动，逆向运动使支撑卡瓦支撑张开卡瓦张开并锚定井壁，上下压缩密封胶筒变形而暂闭井筒，继续运动使棘爪丢手释放中心管，通过泄压孔泄压，完成坐封、丢手过程。通过内堵头释放和可溶部件的溶解，形成井筒的全通径。本发明的使用对储层无污染，可恢复井筒的全通径，可缩短油气井的投产时间，并可提高整体开发的经济效益。

Description

一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构

技术领域

本发明涉及油气井井下作业技术领域，适用于油井投产完井过程中的不压井作业，尤其是一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构。

背景技术

随着页岩油、页岩气、致密油等非常规油气藏的开发，采用套管压裂技术的井越来越多。这些井在压裂停喷后都需要下泵完井作业，目前套管压裂后完井的方式主要有两种：(1)直接使用带压作业设备下入生产管柱(光油管)，多数用于气井。该技术主要存在的问题是井控风险高、施工周期长、作业成本高；无法下电泵、水力泵等复杂组合的管柱；下管过程挤压井筒空间，产生正压差让井筒流体会进入地层，造成伤害。(2)使用连续油管压井，常规修井机下入抽油泵或者电泵进行完井，多数用于油井。该技术主要存在的问题是需使用压井液，易对储层造成污染、影响压裂效果；工序多，完井前后都需要频繁洗压井，会产生大量含油污水；完井后，泵以下的压井液无法替出，开抽后对地面流程有影响。由此可见，采用井口带压作业装置或连续油管压井+修井机下入完井的作业方式，均存在诸多弊端，延长了油气井的投产时间，严重影响油气田的整体开发效益。因此，对不压井完井作业技术的研究迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种暂闭牢靠、快速投产、解封后井筒全通径的不压井完井用可溶井底暂闭塞结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构，包括自上而下依次连接的上接头、坐封工具、暂闭塞和引鞋；

所述坐封工具包括活塞筒、放气压盖、上提活塞、棘爪丢手、下压活塞和活塞推筒；所述活塞筒的内腔设有限位台阶并将该活塞筒的内腔分为上活塞腔、中活塞腔和下活塞腔，所述活塞筒的侧壁上还设有流道孔以实现所述上接头的内腔与所述中活塞腔之间的连通；所述放气压盖封装在所述活塞筒的上部端口处，该放气压盖的中部还设有仅允许向上开通的单向放气阀；所述上提活塞可匹配地上下滑动安装在所述上活塞腔中，且该上提活塞由所述限位台阶来限制其下移的位置；所述棘爪丢手的上端贯穿所述下压活塞并与所述上提活塞固接、下端形成有棘爪并置入在所述活塞推筒的内腔中，该棘爪丢手内部中空并形成有内腔，且该棘爪丢手的侧壁上还开有泄压孔A，在所述上提活塞的带动下该棘爪丢手上移到位后，所述泄压孔A穿过所述下压活塞并暴露在所述下活塞腔内；所述下压活塞可匹配地上下滑动安装在所述下活塞腔中，且该下压活塞固接在所述活塞推筒的上端并由所述限位台阶来限制其上移的位置；所述活塞推筒的内腔下部为小直径的锁紧腔、内腔中部为大直径的释放腔，初始时所述棘爪被压缩在所述锁紧腔内，且在所述棘爪丢手上移到位后所述棘爪上移至所述释放腔内并在自身弹性作用下向外扩张以实现丢手，所述活塞推筒的侧壁上还开有泄压孔B，所述泄压孔B与所述释放腔相对应；

通过地面泵向所述中活塞腔注入高压流体促使所述上提活塞和所述下压活塞分别向上和向下滑动，从而带动所述棘爪丢手和所述活塞推筒分别向上和向下移动，所述放气压盖通过所述单向放气阀隔绝高压流体并释放所述上活塞腔内的压缩空气；

所述暂闭塞采用可溶材料制成且该暂闭塞包括中心管、支撑筒、张开卡瓦、支撑卡瓦、密封胶筒、支撑盘、下顶盘和内堵头；所述中心管的上端伸入至所述下活塞腔内并被压缩状态下的所述棘爪锚定，且该中心管可在所述棘爪的带动下上移；所述支撑筒可上下滑动地套装在所述中心管上且两者还通过剪切销钉A连接，该支撑筒包括自上而下依次连接的上圆盘、筒体和下圆盘，所述上圆盘的上表面与所述活塞推筒的下表面接触，所述下圆盘的下表面与所述密封胶筒的上表面接触，所述筒体的侧壁上还周向均布开有多个滑道；所述张开卡瓦的内侧形成有啮合齿A和滑动面A，且所述滑动面A位于所述啮合齿A的下部，所述支撑卡瓦的外侧形成有滑动面B和啮合齿B，且所述啮合齿B位于所述滑动面B的下部，所述张开卡瓦分为上张开卡瓦和下张开卡瓦，所述支撑卡瓦分为上支撑卡瓦和下支撑卡瓦，所述上张开卡瓦铰接在所述上圆盘上，所述上支撑卡瓦穿过相应的所述滑道固接在所述中心管的中部，初始时所述上张开卡瓦和所述上支撑卡瓦利用所述滑动面A和所述滑动面B贴合在一起，当所述上张开卡瓦和所述上支撑卡瓦反向移动后两者利用所述啮合齿A和所述啮合齿B相互咬合锁紧并使所述上张开卡瓦向外张开且锚定在井壁上，所述上张开卡瓦和所述上支撑卡瓦数量一致且分别周向均布设置有多个，所述下张开卡瓦铰接在所述支撑盘上，所述下支撑卡瓦固接在所述中心管的下部，初始时所述下张开卡瓦和所述下支撑卡瓦利用所述滑动面A和所述滑动面B贴合在一起，当所述下张开卡瓦和所述下支撑卡瓦反向移动后两者利用所述啮合齿A和所述啮合齿B相互咬合锁紧并使所述下张开卡瓦向外张开且锚定在井壁上，所述下张开卡瓦和所述下支撑卡瓦数量一致且分别周向均布设置有多个；所述密封胶筒和所述支撑盘可上下滑动地套装在所述中心管上，且所述密封胶筒的下表面与所述支撑盘的上表面接触；所述下顶盘套装在所述中心管上且被夹持在所述下支撑卡瓦和所述引鞋之间；所述内堵头封堵在所述中心管内腔底部且两者还通过剪切销钉B连接；

通过所述棘爪丢手的向上移动，从而带动所述中心管、所述支撑卡瓦、所述下顶盘和所述引鞋向上移动，通过所述活塞推筒的向下移动，从而带动所述支撑筒、所述张开卡瓦和所述支撑盘向下移动，使得所述支撑卡瓦支撑所述张开卡瓦张开并锚定井壁，同时所述下圆盘和所述支撑盘上下压缩所述密封胶筒变形而暂闭井筒。

进一步地，所述放气压盖为中部带有阶梯孔的圆盘结构，且该放气压盖螺纹连接在所述活塞筒的上部端口处，所述阶梯孔上大下小且该阶梯孔内安装有所述单向放气阀，该单向放气阀包括弹簧、钢球和带孔丝堵，所述弹簧和所述钢球置入在所述阶梯孔的内部，所述带孔丝堵旋拧在所述阶梯孔的下部，所述钢球在所述弹簧的作用下可坐封在所述带孔丝堵上。

进一步地，所述棘爪丢手包括同轴固接在一起的连接柱和棘爪，所述连接柱的上端贯穿所述上提活塞并通过螺母锁定，所述棘爪为弹性爪并通过割缝形成爪手，各个所述爪手的内侧均形成有台阶并与形成在所述中心管上部的棘爪槽相配合使用。

进一步地，所述中心管为厚壁圆管且其外壁上自上而下依次设有椭圆弧形头、棘爪槽、剪切销钉A螺纹孔、密封沟槽A、上楔形槽、下楔形槽、剪切销钉B螺纹孔和外螺纹，所述棘爪槽与所述棘爪相配合使用并可供所述棘爪底部的台阶卡入以实现所述棘爪丢手和所述中心管之间的锚定，所述剪切销钉A螺纹孔用于装配所述剪切销钉A，所述密封沟槽A用于装配O型密封圈A，所述上楔形槽和所述下楔形槽均与所述中心管的内腔相通且分别用于安装所述上支撑卡瓦和所述下支撑卡瓦，所述剪切销钉B螺纹孔用于装配所述剪切销钉B，所述外螺纹用于连接所述引鞋。

进一步地，所述支撑卡瓦的内侧形成有楔形滑动块，所述上支撑卡瓦的楔形滑动块穿过相应的滑道并贯穿在所述上楔形槽内，所述下支撑卡瓦的楔形滑动块贯穿在所述下楔形槽内。

进一步地，所述张开卡瓦的外侧镶嵌有多个齿粒。

进一步地，所述密封胶筒包括两个支撑弹簧和圆筒形的胶皮筒，两个所述支撑弹簧上下对应地同轴嵌入在所述胶皮筒的上下两端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过地面打压促使中心管与支撑筒、支撑盘逆向运动，使得支撑卡瓦支撑张开卡瓦而锚定井壁，啮合齿相互咬紧而锁定，上下挤压密封胶筒变形而暂封井筒，棘爪丢手释放中心管，活塞筒内的高压流体通过泄压孔泄压，完成坐封、丢手过程。通过地面打压或降液面负压，释放内堵头，形成油气流通道。通过支撑弹簧溶断，使密封胶筒失去支撑，恢复弹性膨胀变形而失封。通过支撑卡瓦的楔形滑动块的溶解，使中心管及引鞋脱落，触发整个暂闭塞的快速溶解脱落，实现井筒的全通径。只需在井内坐封暂闭塞，即可完成不压井作业，对储层无污染，并能实现下泵后及时投产，无需额外的施工作业，即可恢复井筒的全通径状态，可缩短油气井的投产时间，极大地节约投入成本，提高整体开发的经济效益。

附图说明

为了使本发明的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节来描述和解释本发明。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的暂闭塞坐封过程示意图。

图3是本发明的丢手过程示意图。

图4是本发明中坐封工具的全剖视图。

图5是本发明中活塞筒的示意图。

图6是本发明中活塞筒的全剖视图。

图7是本发明中放气压盖的全剖视图。

图8是本发明中放气压盖的一侧示意图。

图9是本发明中放气压盖的另一侧示意图。

图10是本发明中棘爪丢手的示意图。

图11是本发明中棘爪丢手的全剖视图。

图12是本发明中活塞推筒的示意图。

图13是本发明中活塞推筒的全剖视图。

图14是本发明中暂闭塞的一侧视图。

图15是本发明中暂闭塞的另一侧视图。

图16是本发明中暂闭塞的半剖视图。

图17是本发明中暂闭塞坐封状态示意图。

图18是本发明中暂闭塞密封胶筒失封示意图。

图19是本发明中中心管、引鞋、下顶盘落井后暂闭塞的示意图。

图20是本发明中中心管的示意图。

图21是本发明中中心管的全剖视图。

图22是本发明中支撑筒的示意图。

图23是本发明中支撑筒的全剖视图。

图24是本发明中支撑盘的示意图。

图25是本发明中张开卡瓦的一侧示意图。

图26是本发明中张开卡瓦的另一侧示意图。

图27是本发明中支撑卡瓦的一侧示意图。

图28是本发明中支撑卡瓦的另一侧示意图。

图29是本发明中密封胶筒示意图。

图30是本发明中内堵头示意图。

图中：1、上接头；2、坐封工具；2-1、活塞筒；2-1-1、流道孔；2-1-2、限位台阶；2-1-3、上活塞腔；2-1-4、中活塞腔；2-1-5、下活塞腔；2-2、放气压盖；2-2-1、盲孔；2-2-2、弹簧；2-2-3、钢球；2-2-4、带孔丝堵；2-3、棘爪丢手；2-3-1、连接柱；2-3-2、泄压孔A；2-3-3、棘爪；2-4、上提活塞；2-5、活塞推筒；2-5-1、下压活塞；2-5-1-1、密封沟槽E；2-5-1-2、密封沟槽F；2-5-2、锁紧腔；2-5-3、释放腔；2-5-4、泄压孔B；2-6、螺母；2-7、O型密封圈C；2-8、O型密封圈D；2-9、O型密封圈E；2-10、O型密封圈F；3、暂闭塞；3-1、支撑筒；3-1-1、上圆盘；3-1-2、下圆盘；3-1-3、滑道；3-1-4、铰接槽；3-1-5、铰接孔；3-1-6、剪切销钉A螺纹孔；3-2A、上张开卡瓦；3-2B、下张开卡瓦；3-2-1、楔形铰接块；3-2-2、卡瓦本体A；3-2-2-1、齿粒；3-2-2-2、啮合齿A；3-2-2-3、滑动面A；3-3A、上支撑卡瓦；3-3B、下支撑卡瓦；3-3-1、楔形滑动块；3-3-2、卡瓦本体B；3-3-2-1、滑动面B；3-3-2-2、啮合齿B；3-4、密封胶筒；3-4-1、支撑弹簧；3-4-2、胶皮筒；3-5、支撑盘；3-6、下顶盘；3-7、剪切销钉A；3-8、O型密封圈A；3-9、中心管；3-9-1、椭圆弧形头；3-9-2、棘爪槽；3-9-3、密封沟槽A；3-9-4、上楔形槽；3-9-5、下楔形槽；3-9-6、剪切销钉B螺纹孔；3-10、O型密封圈B；3-11、剪切销钉B；3-12、内堵头；3-12-1、锥形头；3-12-2、密封沟槽B；4、引鞋；5、井壁。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

在本发明的描述中，术语“内侧”、“外侧”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细的说明：

参见图1至图30，本发明提供了一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构，包括上接头1、坐封工具2、暂闭塞3、引鞋4。上接头1、坐封工具2、暂闭塞3、引鞋4自上而下依次连接，组成工具串，然后通过上接头1连接到连续油管上。

一、坐封工具2的结构说明：

坐封工具2包括活塞筒2-1、放气压盖2-2、棘爪丢手2-3、上提活塞2-4、活塞推筒2-5、螺母2-6、O型密封圈C 2-7、O型密封圈D 2-8、O型密封圈E 2-9、O型密封圈F 2-10。

活塞筒2-1为阶梯通孔的厚壁圆筒，包括流道孔2-1-1、限位台阶2-1-2、上活塞腔2-1-3、中活塞腔2-1-4和下活塞腔2-1-5。活塞筒2-1的上部的外螺纹连接上接头1，内螺纹安装放气压盖2-2。内部阶梯孔由上而下分别为上活塞腔2-1-3、中活塞腔2-1-4和下活塞腔2-1-5。由于上活塞腔2-1-3和下活塞腔2-1-5的直径相等，且大于中活塞腔2-1-4直径，形成限位台阶2-1-2。在活塞筒2-1的上表面，周向均布，竖直向下钻有10个流道孔2-1-1，在限位台阶上，与流道孔2-1-1的周向位置相同，周向均布水平钻孔，与流道孔2-1-1打通，形成通路。

放气压盖2-2为带有阶梯孔的圆盘，车有外螺纹，上表面均布钻有4个盲孔2-2-1。阶梯孔内依次装入弹簧2-2-2、钢球2-2-3，并旋拧入带孔丝堵2-2-4，组成了单向放气阀结构。

棘爪丢手2-3的本体为中空的，包括连接柱2-3-1、泄压孔A 2-3-2和棘爪2-3-3。连接柱2-3-1上端部车有外螺纹，与螺母2-6配合连接，中部向外开有2个泄压孔A 2-3-2，下部焊接棘爪2-3-3。棘爪2-3-3为弹性爪，通过割缝形成爪手，内部为台阶，与暂闭塞3中心管3-9上的棘爪槽3-9-2相配合。

上提活塞2-4为中空圆盘，内径与连接柱2-3-1的外径相等，外径与上活塞腔2-1-3的直径相等，通过O型密封圈C 2-7实现与上活塞腔2-1-3之间的活塞密封，通过O型密封圈D2-8实现与连接柱2-3-1之间的活塞杆密封。

活塞推筒2-5为钻有阶梯通孔的厚壁阶梯圆筒，上部为下压活塞2-5-1，阶梯通孔的最下部为锁紧腔2-5-2，中部为紧邻的释放腔2-5-3。活塞推筒2-5相对应释放腔2-5-3的部分，周向均布水平钻有4个泄压孔B 2-5-4。在下压活塞2-5-1外部开有安装O型密封圈E2-9的密封沟槽E 2-5-1-1，内部开有安装O型密封圈F 2-10的密封沟槽F 2-5-1-2，下压活塞2-5-1的内径与连接柱2-3-1的外径相等，外径与下活塞腔2-1-5的直径相等，通过O型密封圈E 2-9实现与下活塞腔2-1-5之间的活塞密封，通过O型密封圈F 2-10实现与连接柱2-3-1之间的活塞杆密封。锁紧腔2-5-2的直径等于棘爪2-3-3的外径，小于释放腔2-5-3的直径。

在安装时，首先在上提活塞2-4和活塞推筒2-5上相应位置套入O型密封圈C 2-7、O型密封圈D 2-8、O型密封圈E 2-9和O型密封圈F 2-10。组装后，将上提活塞2-4由活塞筒2-1的内螺纹端插入，直至顶住限位台阶2-1-2上表面。将活塞推筒2-5由活塞筒2-1的另一端插入，直至顶住限位台阶2-1-2下表面。然后，将棘爪丢手2-3的外螺纹端向上插入活塞推筒2-5的锁紧腔2-5-2，直至外螺纹穿过上提活塞2-4，旋拧螺母2-6固定，并调节棘爪丢手2-3在锁紧腔2-5-2内的位置。最后，将放气压盖2-2旋拧到活塞筒2-1的内螺纹上，完成坐封工具2的安装过程。

二、暂闭塞3的结构说明：

暂闭塞3包括支撑筒3-1、张开卡瓦、支撑卡瓦、密封胶筒3-4、支撑盘3-5、下顶盘3-6、剪切销钉A 3-7、O型密封圈A 3-8、中心管3-9、O型密封圈B 3-10、剪切销钉B 3-11、内堵头3-12。

支撑筒3-1为上下焊接通孔圆盘的厚壁圆筒，其内径与中心管3-9的外径相等，上圆盘3-1-1的厚度大于下圆盘3-1-2的厚度，在中间的厚壁圆筒上周向均布割有6个滑道3-1-3。在上圆盘3-1-1上，与滑道3-1-3在同一周向位置，开有铰接槽3-1-4，共6个。在铰接槽3-1-4的对称两侧有铰接孔3-1-5，便于铰接安装上张开卡瓦3-2A。在铰接槽3-1-4的底部，向上圆盘3-1-1的轴心处周向均布打有6个剪切销钉A螺纹孔3-1-6。滑道3-1-3和铰接槽3-1-4均为楔形的槽，其形状分别与上支撑卡瓦3-3A的楔形滑动块3-3-1和上张开卡瓦3-2A的楔形铰接块3-2-1的形状相对应。

张开卡瓦分为上张开卡瓦3-2A和下张开卡瓦3-2B，形状尺寸完全相同，包括楔形铰接块3-2-1和卡瓦本体A 3-2-2。楔形铰接块3-2-1呈楔形，顶部为圆弧形头，开有铰接孔3-1-5。卡瓦本体A 3-2-2呈楔形，圆弧状，顶部向下倾斜，扩张一侧面向内倾斜，其上镶嵌有齿粒3-2-2-1，在收缩一侧割有三角形的啮合齿A 3-2-2-2，紧邻啮合齿A 3-2-2-2的下部为滑动面A 3-2-2-3。支撑卡瓦分为上支撑卡瓦3-3A和下支撑卡瓦3-3B，形状尺寸完全相同，包括楔形滑动块3-3-1和卡瓦本体B 3-3-2。楔形滑动块3-3-1呈楔形，焊接到卡瓦本体B 3-3-2的收缩一侧的下部。卡瓦本体B 3-3-2扩张一侧面的上部为滑动面B 3-3-2-1，紧邻滑动面B3-3-2-1的下部为啮合齿B 3-3-2-2。滑动面B 3-3-2-1与滑动面A 3-2-2-3相互贴合，倾斜角度相同，使张开卡瓦与支撑卡瓦贴合滑动，从而使张开卡瓦被支撑张开。啮合齿B 3-3-2-2与啮合齿A 3-2-2-2齿形相同，所在面的倾斜角度相同，保证在张开卡瓦和支撑卡瓦滑过滑动面后，被啮合齿相互啮合固定，从而实现对暂闭塞3的锁定。

密封胶筒3-4为圆筒形胶皮筒，包括支撑弹簧3-4-1和胶皮筒3-4-2，在胶皮筒3-4-2上下两端靠近端面处分别嵌入1个支撑弹簧3-4-1。

支撑盘3-5的结构除没有设置剪切销钉A螺纹孔3-1-6外，其他结构与支撑筒3-1的上圆盘3-1-1的结构完全一致，用于铰接安装张开卡瓦3-2B，并支撑密封胶筒3-4。

下顶盘3-6为中空圆盘，内径与中心管3-9的外径相等，用于向上顶住下支撑卡瓦3-3B。

中心管3-9为厚壁圆管，顶部为椭圆弧形头3-9-1，紧接着为棘爪槽3-9-2，在棘爪槽3-9-2的下部均布开有6个剪切销钉A螺纹孔3-1-6，与上圆盘3-1-1的剪切销钉A螺纹孔3-1-6的周向位置相对应。剪切销钉A螺纹孔3-1-6的下部为安装O型密封圈A 3-8的密封沟槽A3-9-3。密封沟槽A 3-9-3的下部为安装上支撑卡瓦3-3A的上楔形槽3-9-4和安装下支撑卡瓦3-3B的下楔形槽3-9-5，上楔形槽3-9-4和下楔形槽3-9-5的形状尺寸完全相同。上楔形槽3-9-4和下楔形槽3-9-5分别为6个，均布在中心管3-9上，均与剪切销钉A螺纹孔3-1-6的周向位置相对应。在下楔形槽3-9-5的下部为2个剪切销钉B螺纹孔3-9-6。中心管3-9的底端车有外螺纹，与引鞋4的内螺纹通过螺纹连接。

内堵头3-12为实心圆柱，顶部为锥形头3-12-1，紧接着为安装O型密封圈B 3-10的密封沟槽B 3-12-2。密封沟槽B 3-12-2的下部为2个剪切销钉B螺纹孔3-9-6，与中心管3-9上的剪切销钉B螺纹孔3-9-6的周向位置相对应。

暂闭塞3的所有部件均由可溶材料制作而成。

在安装时，首先，在中心管3-9的密封沟槽A 3-9-3上套入O型密封圈A 3-8，将支撑筒3-1的下圆盘3-1-2一侧朝向中心管3-9的椭圆弧形头3-9-1，插入中心管3-9，使两者上的剪切销钉A螺纹孔3-1-6对正，旋拧上剪切销钉A 3-7，使两者固定牢靠。此时，中心管3-9上的上楔形槽3-9-4与支撑筒3-1的滑道3-1-3对正。在上楔形槽3-9-4内插入上支撑卡瓦3-3A的楔形滑动块3-3-1，使上支撑卡瓦3-3A的内表面贴合支撑筒3-1的外表面。在支撑筒3-1的上圆盘3-1-1的铰接槽3-1-4内铰接安装上张开卡瓦3-2A，使上张开卡瓦3-2A的内表面与上支撑卡瓦3-3A的外表面贴合。然后，在内堵头3-12的密封沟槽B 3-12-2上套入O型密封圈B3-10，将内堵头3-12的锥形头3-12-1由中心管3-9的外螺纹一侧插入中心管3-9，使两者的剪切销钉B螺纹孔3-9-6对正，旋拧上剪切销钉B 3-11，使两者连接牢靠。最后，在中心管3-9的外螺纹一侧分别插入密封胶筒3-4、支撑盘3-5和下顶盘3-6，使下顶盘3-6的上平面对齐下楔形槽3-9-5的下表面，正好遮挡剪切销钉B 3-11。在下楔形槽3-9-5内插入下支撑卡瓦3-3B，在支撑盘3-5上铰接安装下张开卡瓦3-2B，在中心管3-9的外螺纹上旋拧引鞋4，支撑下顶盘3-6，完成暂闭塞3的安装过程。

将暂闭塞3与坐封工具2连接时，只需将中心管3-9的椭圆弧形头3-9-1插入棘爪2-3-3，使棘爪底部的台阶插入棘爪槽3-9-2，并将活塞推筒2-5的下表面与支撑筒3-1的上表面贴合，完成整体的组装过程。

本发明坐封的工作原理为：将上接头1、坐封工具2、暂闭塞3、引鞋4自上而下组装后，连入连续油管，下入井内，剪切销钉A 3-7能够防止暂闭塞3入井过程中途坐封。在坐封暂闭塞3时，由地面泵车打压，通过连续油管向管柱内注入高压流体，高压流体到达放气压盖2-2上表面后，通过活塞筒2-1上的流道孔2-1-1进入中活塞腔2-1-4内。在液体压力作用下，上提活塞2-4和下压活塞2-5-1分别在上活塞腔2-1-3和下活塞腔2-1-5内向上和向下滑动。向上滑动的上提活塞2-4带动棘爪丢手2-3向上运动，从而提动暂闭塞3的中心管3-9向上运动。向下滑动的下压活塞2-5-1带动活塞推筒2-5向下运动，从而推动暂闭塞3的支撑筒3-1向下运动。放气压盖2-2在上提活塞2-4向上滑动的过程中，通过单向放气阀释放压缩空气，减小上提活塞2-4的滑动阻力。由于中心管3-9和支撑筒3-1的逆向运动，将剪切销钉A3-7剪断。向上运动的中心管3-9依次带动上支撑卡瓦3-3A、下支撑卡瓦3-3B、下顶盘3-6和引鞋4向上运动，向下运动的支撑筒3-1带动上张开卡瓦3-2A向下运动，同时，下圆盘3-1-2向下挤压密封胶筒3-4，进一步向下挤压支撑盘3-5，从而带动下张开卡瓦3-2B向下运动。由于上支撑卡瓦3-3A、下支撑卡瓦3-3B向上运动，上张开卡瓦3-2A和下张开卡瓦3-2B向下运动，逆向运动使得上张开卡瓦3-2A和下张开卡瓦3-2B被支撑张开，齿粒3-2-2-1逐渐贴合井壁5，直至完全张开后，张开卡瓦紧贴井壁5，啮合齿B 3-3-2-2与啮合齿A 3-2-2-2相互啮合咬紧，从而使暂闭塞3锚定在井壁5上。与此同时，支撑筒3-1的下圆盘3-1-2向下挤压密封胶筒3-4，中心管3-9带动下顶盘3-6向上支撑支撑盘3-5，从而向上挤压密封胶筒3-4，使密封胶筒3-4在上下双向挤压条件下逐渐膨胀，内部的支撑弹簧3-4-1防止密封胶筒3-4不规则变形，使密封胶筒3-4紧贴井壁5。通过O型密封圈A 3-8、O型密封圈B 3-10和密封胶筒3-4实现对井筒的封堵。由于张开卡瓦与支撑卡瓦的锁定，使得密封胶筒3-4一直处于稳定的挤压变形状态。

本发明丢手的工作原理为：暂闭塞3坐封之后，还未牢固，在液体压力的作用下，上提活塞2-4和下压活塞2-5-1仍然向上和向下运动，从而保证暂闭塞3的锚定和封堵的可靠性。当棘爪丢手2-3带动中心管3-9向上由锁紧腔2-5-2进入释放腔2-5-3后，由于棘爪丢手2-3失去锁紧腔2-5-2的约束，在弹性力的作用下，棘爪2-3-3在释放腔2-5-3内释放，从而在棘爪槽3-9-2内脱开中心管3-9。此时，下压活塞2-5-1带动活塞推筒2-5已经达到向下运动的极限，而上提活塞2-4仍然在液压的作用下向上运动，直到棘爪丢手2-3上的泄压孔A2-3-2进入下活塞腔2-1-5内，则封闭空间被打破，高压流体由泄压孔A 2-3-2进入棘爪丢手2-3的内腔，之后进入活塞推筒2-5的内腔，再通过活塞推筒2-5上的泄压孔B 2-5-4流入井筒，从而对活塞筒2-1泄压，地面施工人员通过泵车的升压、泄压判断暂闭塞3完成坐封和丢手过程。地面泵车泄压后，起出连续油管管柱，底部带出坐封工具2。

本发明快速投产的工作原理为：当在不压井的情况下完成下泵等施工之后，根据地层压力和井口采油树的实际情况，可采取通过泵车由井口采油树打压的方式或者泵抽、氮气(混汽水)排液等方式降液面，使井筒产生负压的方式，在内堵头3-12的上下表面产生正压差或者负压差，将剪切销钉B 3-11被剪断，释放内堵头3-12，在中心管3-9内形成先期的油气流通道，开始采油气的流程，实现快速投产。

本发明自动解封的工作原理为：在采油气过程中，密封胶筒3-4溶解破损，上下两端的支撑弹簧3-4-1与含盐流体接触，并开始溶解。当支撑弹簧3-4-1溶断，受挤压膨胀的密封胶筒3-4失去支撑逐渐恢复变形而离开井壁5，从而使密封失效，增大油气流通面积。并且，中心管3-9内壁暴露在含盐流体中，尤其是安装支撑卡瓦的楔形槽(上楔形槽3-9-4和下楔形槽3-9-5)，由于支撑卡瓦的楔形滑动块3-3-1呈楔形，其收缩一侧与楔形槽接触面积小，易于快速溶解。当支撑卡瓦3-3的楔形滑动块3-3-1被溶解到脱离楔形槽时，中心管3-9将失去支撑，连同引鞋4和下顶盘3-6向下滑动到井底。一旦中心管3-9脱离暂闭塞3，支撑卡瓦3-3失去对张开卡瓦3-2的支撑力，啮合齿之间的锁紧逐渐松懈，使得张开卡瓦3-2的齿粒3-2-2-1逐渐离开井壁5，整体的锚定不牢靠，在溶解的过程中逐渐失去锚定力，从而使上支撑卡瓦3-3A、下支撑卡瓦3-3B、上张开卡瓦3-2A和下张开卡瓦3-2B、密封胶筒3-4滑落井底，形成了井筒的油气流全通径。暂闭塞3的各部分在井底不影响正常生产的情况下快速溶解。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构，其特征在于，包括自上而下依次连接的上接头、坐封工具、暂闭塞和引鞋；

所述坐封工具包括活塞筒、放气压盖、上提活塞、棘爪丢手、下压活塞和活塞推筒；所述活塞筒的内腔设有限位台阶并将该活塞筒的内腔分为上活塞腔、中活塞腔和下活塞腔，所述活塞筒的侧壁上还设有流道孔以实现所述上接头的内腔与所述中活塞腔之间的连通；所述放气压盖封装在所述活塞筒的上部端口处，该放气压盖的中部还设有仅允许向上开通的单向放气阀；所述上提活塞可匹配地上下滑动安装在所述上活塞腔中，且该上提活塞由所述限位台阶来限制其下移的位置；所述棘爪丢手的上端贯穿所述下压活塞并与所述上提活塞固接、下端形成有棘爪并置入在所述活塞推筒的内腔中，该棘爪丢手内部中空并形成有内腔，且该棘爪丢手的侧壁上还开有泄压孔A，在所述上提活塞的带动下该棘爪丢手上移到位后，所述泄压孔A穿过所述下压活塞并暴露在所述下活塞腔内；所述下压活塞可匹配地上下滑动安装在所述下活塞腔中，且该下压活塞固接在所述活塞推筒的上端并由所述限位台阶来限制其上移的位置；所述活塞推筒的内腔下部为小直径的锁紧腔、内腔中部为大直径的释放腔，初始时所述棘爪被压缩在所述锁紧腔内，且在所述棘爪丢手上移到位后所述棘爪上移至所述释放腔内并在自身弹性作用下向外扩张以实现丢手，所述活塞推筒的侧壁上还开有泄压孔B，所述泄压孔B与所述释放腔相对应；

通过地面泵向所述中活塞腔注入高压流体促使所述上提活塞和所述下压活塞分别向上和向下滑动，从而带动所述棘爪丢手和所述活塞推筒分别向上和向下移动，所述放气压盖通过所述单向放气阀隔绝高压流体并释放所述上活塞腔内的压缩空气；

所述暂闭塞采用可溶材料制成且该暂闭塞包括中心管、支撑筒、张开卡瓦、支撑卡瓦、密封胶筒、支撑盘、下顶盘和内堵头；所述中心管的上端伸入至所述下活塞腔内并被压缩状态下的所述棘爪锚定，且该中心管可在所述棘爪的带动下上移；所述支撑筒可上下滑动地套装在所述中心管上且两者还通过剪切销钉A连接，该支撑筒包括自上而下依次连接的上圆盘、筒体和下圆盘，所述上圆盘的上表面与所述活塞推筒的下表面接触，所述下圆盘的下表面与所述密封胶筒的上表面接触，所述筒体的侧壁上还周向均布开有多个滑道；所述张开卡瓦的内侧形成有啮合齿A和滑动面A，且所述滑动面A位于所述啮合齿A的下部，所述支撑卡瓦的外侧形成有滑动面B和啮合齿B，且所述啮合齿B位于所述滑动面B的下部，所述张开卡瓦分为上张开卡瓦和下张开卡瓦，所述支撑卡瓦分为上支撑卡瓦和下支撑卡瓦，所述上张开卡瓦铰接在所述上圆盘上，所述上支撑卡瓦穿过相应的所述滑道固接在所述中心管的中部，初始时所述上张开卡瓦和所述上支撑卡瓦利用所述滑动面A和所述滑动面B贴合在一起，当所述上张开卡瓦和所述上支撑卡瓦反向移动后两者利用所述啮合齿A和所述啮合齿B相互咬合锁紧并使所述上张开卡瓦向外张开且锚定在井壁上，所述上张开卡瓦和所述上支撑卡瓦数量一致且分别周向均布设置有多个，所述下张开卡瓦铰接在所述支撑盘上，所述下支撑卡瓦固接在所述中心管的下部，初始时所述下张开卡瓦和所述下支撑卡瓦利用所述滑动面A和所述滑动面B贴合在一起，当所述下张开卡瓦和所述下支撑卡瓦反向移动后两者利用所述啮合齿A和所述啮合齿B相互咬合锁紧并使所述下张开卡瓦向外张开且锚定在井壁上，所述下张开卡瓦和所述下支撑卡瓦数量一致且分别周向均布设置有多个；所述密封胶筒和所述支撑盘可上下滑动地套装在所述中心管上，且所述密封胶筒的下表面与所述支撑盘的上表面接触；所述下顶盘套装在所述中心管上且被夹持在所述下支撑卡瓦和所述引鞋之间；所述内堵头封堵在所述中心管内腔底部且两者还通过剪切销钉B连接；

通过所述棘爪丢手的向上移动，从而带动所述中心管、所述支撑卡瓦、所述下顶盘和所述引鞋向上移动，通过所述活塞推筒的向下移动，从而带动所述支撑筒、所述张开卡瓦和所述支撑盘向下移动，使得所述支撑卡瓦支撑所述张开卡瓦张开并锚定井壁，同时所述下圆盘和所述支撑盘上下压缩所述密封胶筒变形而暂闭井筒。

2.根据权利要求1所述的一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构，其特征在于，所述放气压盖为中部带有阶梯孔的圆盘结构，且该放气压盖螺纹连接在所述活塞筒的上部端口处，所述阶梯孔上大下小且该阶梯孔内安装有所述单向放气阀，该单向放气阀包括弹簧、钢球和带孔丝堵，所述弹簧和所述钢球置入在所述阶梯孔的内部，所述带孔丝堵旋拧在所述阶梯孔的下部，所述钢球在所述弹簧的作用下可坐封在所述带孔丝堵上。

3.根据权利要求1所述的一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构，其特征在于，所述棘爪丢手包括同轴固接在一起的连接柱和棘爪，所述连接柱的上端贯穿所述上提活塞并通过螺母锁定，所述棘爪为弹性爪并通过割缝形成爪手，各个所述爪手的内侧均形成有台阶并与形成在所述中心管上部的棘爪槽相配合使用。

4.根据权利要求1所述的一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构，其特征在于，所述中心管为厚壁圆管且其外壁上自上而下依次设有椭圆弧形头、棘爪槽、剪切销钉A螺纹孔、密封沟槽A、上楔形槽、下楔形槽、剪切销钉B螺纹孔和外螺纹，所述棘爪槽与所述棘爪相配合使用并可供所述棘爪底部的台阶卡入以实现所述棘爪丢手和所述中心管之间的锚定，所述剪切销钉A螺纹孔用于装配所述剪切销钉A，所述密封沟槽A用于装配O型密封圈A，所述上楔形槽和所述下楔形槽均与所述中心管的内腔相通且分别用于安装所述上支撑卡瓦和所述下支撑卡瓦，所述剪切销钉B螺纹孔用于装配所述剪切销钉B，所述外螺纹用于连接所述引鞋。

5.根据权利要求4所述的一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构，其特征在于，所述支撑卡瓦的内侧形成有楔形滑动块，所述上支撑卡瓦的楔形滑动块穿过相应的滑道并贯穿在所述上楔形槽内，所述下支撑卡瓦的楔形滑动块贯穿在所述下楔形槽内。

6.根据权利要求1所述的一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构，其特征在于，所述张开卡瓦的外侧镶嵌有多个齿粒。

7.根据权利要求1所述的一种不压井完井用可溶井底暂闭塞结构，其特征在于，所述密封胶筒包括两个支撑弹簧和圆筒形的胶皮筒，两个所述支撑弹簧上下对应地同轴嵌入在所述胶皮筒的上下两端。

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