CN112610183B - 一种高压气井带压完井压力自平衡双屏障堵塞器 - Google Patents

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Abstract

本发明一种高压气井带压完井压力自平衡双屏障堵塞器，涉及油气井带压作业井下工具领域。本发明提供的堵塞器主要包括包括定位筒、上破裂盘和下破裂盘，定位筒内部设有固定上破裂盘和下破裂盘的限位端面，上破裂盘和下破裂盘均为“U”型结构，并且“U”型结构的凸向朝下；定位筒上固设有单向阀，单向阀位于上破裂盘与下破裂盘之间；单向阀与上破裂盘上方的管道内部连通；本堵塞器采用上破裂盘和下破裂盘形成双屏障密封结构，提高了带压作业井下堵塞的可靠性，适用于高压气井作业；通过单向阀建立连接上破裂盘上下空间的单向通路，实现上破裂盘上下压力自平衡，能解决因丝扣泄漏导致上破裂盘提前失效的问题。

Description

一种高压气井带压完井压力自平衡双屏障堵塞器
技术领域
本发明涉及油气井带压作业井下工具领域，具体涉及一种高压气井带压完井压力自平衡双屏障堵塞器。
背景技术
在油气开采过程中，带压作业具有不压井、不放喷的特点，可大幅缩短作业周期，节省压井资金投入，最为关键的是带压作业可保护产层并维持产层压力，为油田长期持续开采提供了条件。在高压气井带压完井作业时，由于气体密度轻，易燃易爆的物理特性，下油管作业常用堵塞器保证油管内部封堵不泄压，以防出现井喷事故。在油管下入指定位置后，还需对堵塞器进行解堵以恢复油气通道，保证后续油气开采。
为实现油管堵塞和快速解堵，堵塞器常常会使用破裂盘和定压阀来进行密封，但破裂盘结构存在不可靠性，下入过程中若破裂盘出现损坏或密封失效，则无法保证管内封堵效果，存在安全隐患，而定压阀由于阀芯为金属材质可能在气体压力作用下回流并堵塞油管。为提高作业可靠性，目前已开始使用双破裂盘密封结构，但常规双破裂盘密封结构仍存在无法应对因丝扣泄漏导致上破裂盘提前破碎的问题。
授权公告号为CN211342861U专利提供了一种井下压力隔绝工具，其主要依靠对称分布的一对破裂碗来隔绝压力。解堵时，通过井口憋压剪断滑套上的销钉，促使滑套运动击碎上破裂碗。之后在压差作用下，下破裂碗破裂完成解堵。该工具只依靠下破裂碗承受井底压力，因此封堵效果不可靠，而由于上破裂碗上部承压能力强，也存在解封困难的问题。
授权公告号为CN205532352U专利提供了一种带压堵塞器，其主要依靠破裂堵头进行封堵。解堵时依靠井口加压，剪断堵头上的销钉，促使其撞击端面破碎来完成解堵。该工具只依靠凹型破裂堵头密封，因此封堵效果依旧不可靠。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一款能够提高带压作业井下堵塞的可靠性和实现压力自平衡的高压气井带压完井压力自平衡双屏障堵塞器。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高压气井带压完井压力自平衡双屏障堵塞器，包括定位筒、上破裂盘和下破裂盘；其中：
所述定位筒内部设有固定上破裂盘和下破裂盘的限位端面，所述上破裂盘和下破裂盘均为“U”型结构，并且所述“U”型结构的凸向朝下；所述定位筒上固设有单向阀，所述单向阀位于上破裂盘与下破裂盘之间；所述单向阀与上破裂盘上方的管道内部连通。
优选的，还包括上支撑筒、连接套和下支撑筒，所述定位筒固定于连接套内部；所述上支撑筒和下支撑筒均固定于定位筒内部并分别位于定位筒的两端；所述上支撑筒的一个端面与上破裂盘上端相贴；所述下支撑筒的一端与下破裂盘的外壁相贴。
优选的，所述连接套内壁与定位筒外壁之间形成环形间隙，所述单向阀与环形间隙连通，所述定位套和上支撑筒上均设有通孔并且位置相匹配，所述通孔与环形间隙连通，所述通孔位于上破裂盘上方。
优选的，还包括上接头和下接头，所述上接头与连接套的上端面固定连接；所述下接头与连接套的下端面固定连接。
本发明具有以下优点：
1、 采用上破裂盘和下破裂盘形成双屏障密封结构，避免单屏障密封结构因破损或密封失效导致的井控风险，提高了带压作业井下堵塞的可靠性，适用于高压气井作业；
2、 通过单向阀建立连接上破裂盘上下空间的单向通路，实现上破裂盘上下压力自平衡，能解决因丝扣泄漏导致上破裂盘提前失效的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的另一种实施例的结构示意图；
图3为图1中A处的局部放大图；
图中：1-上接头；2-O型密封圈；3-上支撑筒；4-定位筒；5-连接套；6-上破裂盘；7-单向阀；8-下破裂盘；9-下支撑筒；10-下接头；11-挡板；12-球阀；13-弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1，图2和图3所示，一种高压气井带压完井压力自平衡双屏障堵塞器，包括定位筒4、上破裂盘6和下破裂盘8；其中：
所述定位筒4内部设有固定上破裂盘6和下破裂盘8的限位端面，所述上破裂盘6和下破裂盘8均为“U”型结构，并且所述“U”型结构的凸向朝下；所述定位筒4上固设有单向阀7，所述单向阀7位于上破裂盘6与下破裂盘8之间；所述单向阀7与上破裂盘6上方的管道内部连通。
优选的，所述定位筒4内部固定上破裂盘6的限位端面为弧形面，固定下破裂盘8的限位端面为阶梯面。
优选的，还包括上支撑筒3、连接套5和下支撑筒9，所述定位筒4固定于连接套5内部；所述上支撑筒3和下支撑筒9均固定于定位筒4内部并分别位于定位筒4的两端；所述上支撑筒3的一个端面与上破裂盘6上端相贴；所述下支撑筒9的上端面是能够与下破裂盘8外壁的弧面相配合的弧形，所述下支撑筒9的一端与下破裂盘8的外壁相贴。
优选的，所述上支撑筒3、下支撑筒9与定位筒4内壁采用间隙配合，上支撑筒3的端面和下支撑筒9的端面分别将上破裂盘6、下破裂盘8压在定位筒4内部的限位端面上。
优选的，所述连接套5内壁与定位筒4外壁之间形成环形间隙，所述单向阀7与环形间隙连通，所述定位套和上支撑筒3上均设有通孔并且位置相匹配，所述通孔与环形间隙连通，所述通孔位于上破裂盘6上方。
优选的，如图3所示，所述单向阀7内部由球阀12和弹簧13组成；所述定位筒4外壁上设有圆柱凸台，所述圆柱凸台上设有外螺纹，所述单向阀7与定位筒4通过螺纹固定连接；所述圆柱凸台还可以作为单向阀7内部弹簧13的支撑块，所述圆柱凸台上开设有连通定位筒4内部的通气孔，上破裂盘6上部压力经过通孔、环形间隙、单向阀7和通气孔传递至上破裂盘6下部，实现上破裂盘6上下的压力平衡。
优选的，还包括上接头1和下接头10，所述上接头1与连接套5的上端面通过螺纹固定连接；所述下接头10与连接套5的下端面通过螺纹固定连接；所述上接头1和下接头10上用于与油管直接连接的接口为管螺纹接口；所述上接头1的通孔直径小于上支撑筒3的内径，所述下接头10的通孔直径小于下支撑筒9的内径。
优选的，所述上接头1与定位筒4外壁之间、下接头10与定位筒4外壁之间、上破裂盘6与定位筒4内壁之间、下破裂盘8与定位筒4内壁之间均设有O型密封圈2，保证密封性能。
另一种实施例，如图2所示，所述上破裂盘6更换成挡板11，所述挡板11为可溶性材料制成；所述挡板11与定位筒4内部采用间隙配合。
在本发明的实施例中，一种高压气井带压完井压力自平衡双屏障堵塞器的工作方式如下：通过上接头1和下接头10的管螺纹接口连接油管并同油管一起下入井下，两个破裂盘均可完成封堵且作业时两者互补，避免单密封结构下入时因破裂盘损坏而密封失效的问题；下入过程中，通过单向阀7建立连接上破裂盘6上下空间的单向通路，实现上破裂盘6上下压力自平衡，此时下破裂盘8作为封堵元件承受上下压差；若下破裂盘8出现缺陷而破碎时，由于单向阀7的作用，井底压力无法泄漏至上破裂盘6上方，此时上破裂盘6将作为封堵元件，来承受上下压差并完成油管封堵的工作；上下破裂盘8的双密封结构只需其中一个破裂盘正常工作即可保证油管封堵，提高了带压作业的安全性和可靠性；当油管下入指定位置后，为开通采油通道，只需从井口打入超过破裂盘凹面可承受压差极限的压力值即可破碎破裂盘并实现解堵。
对于另一种实施例，一种高压气井带压完井压力自平衡双屏障堵塞器的工作方式如下：如图2所示，将堵塞器与油管一同下入井中，由于挡板11上下空间通过单向阀7设有单向通路，下破裂盘8首先作为封堵元件承受上下压差；下破裂盘8失效时，由可溶式挡板11来承受压差并完成封堵；解堵时，需先从井口下入液体以溶解挡板11；挡板11溶解后，通过井口憋压的方式从上部破碎下破裂盘8，打开油气通道完成解堵。

Claims (2)

1.一种高压气井带压完井压力自平衡双屏障堵塞器，其特征在于：包括定位筒（4）、上破裂盘（6）和下破裂盘（8）；其中：
所述定位筒（4）内部设有固定上破裂盘（6）和下破裂盘（8）的限位端面，所述上破裂盘（6）和下破裂盘（8）均为“U”型结构，并且所述“U”型结构的凸向朝下；所述定位筒（4）上固设有单向阀（7），所述单向阀（7）位于上破裂盘（6）与下破裂盘（8）之间；所述单向阀（7）与上破裂盘（6）上方的管道内部连通；还包括上支撑筒（3）、连接套（5）和下支撑筒（9），所述定位筒（4）固定于连接套（5）内部；所述上支撑筒（3）和下支撑筒（9）均固定于定位筒（4）内部并分别位于定位筒（4）的两端；所述上支撑筒（3）的一个端面与上破裂盘（6）上端相贴；所述下支撑筒（9）的一端与下破裂盘（8）的外壁相贴；所述连接套（5）内壁与定位筒（4）外壁之间形成环形间隙，所述单向阀（7）与环形间隙连通，所述定位筒和上支撑筒（3）上均设有通孔并且位置相匹配，所述通孔与环形间隙连通，所述通孔位于上破裂盘（6）上方。
2.根据权利要求1所述的一种高压气井带压完井压力自平衡双屏障堵塞器，其特征在于：还包括上接头（1）和下接头（10），所述上接头（1）与连接套（5）的上端面固定连接；所述下接头（10）与连接套（5）的下端面固定连接。
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