CN112855074B - 一种机械式暂堵桥塞 - Google Patents

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Abstract

一种机械式暂堵桥塞，涉及油田井下工具技术领域，包括中心管组件、芯杆组件、摩擦锚定组件、胶筒、胶筒下挡环和卡块，所述的芯杆组件由下向上密封插装于中心管组件内，所述的摩擦锚定组件、胶筒和胶筒下挡环均套于中心管组件外侧，胶筒下档环通过卡块与中心管组件连接；芯杆组件包括芯杆和直径大于芯杆的芯杆下接头，卡块内侧穿过中心管组件后抵靠在芯杆下接头上，卡块外侧与胶筒下挡环通过斜面配合；摩擦锚定组件包括摩擦组件和锚定组件，锚定组件与中心管组件螺纹连接。坐封后，胶筒的弹力是通过卡块锁定的，不直接作用在解封剪钉上；同时内侧通过下粗上细的芯杆组件封堵，所以本发明能够承受井底高压，坐封更加可靠。

Description

一种机械式暂堵桥塞
技术领域
本发明属于油田井下工具领域，尤其涉及一种机械式暂堵桥塞。
背景技术
油田高压井底部的临时封堵是一项非常重要的封堵作业，封堵不良会造成严重的井喷，现有的封井工具结构复杂，故障率太高，且封井效果不理想，因井压的高低变化存在中途解封现象。
发明内容
为解决现有封井工具故障率高，坐封不牢靠的问题，本发明提供一种机械式暂堵桥塞，本发明结构简单、操作方便、封堵成功率高、坐封可靠。
本发明提供的技术方案是：一种机械式暂堵桥塞，包括中心管组件、芯杆组件、摩擦锚定组件、胶筒、胶筒下挡环和卡块，所述的芯杆组件由下向上密封插装于中心管组件内，所述的摩擦锚定组件、胶筒和胶筒下挡环均套于中心管组件外侧，摩擦锚定组件、胶筒和胶筒下挡环由上到下依次排列并相互抵靠，胶筒下档环通过卡块与中心管组件连接；所述的芯杆组件包括芯杆和直径大于芯杆的芯杆下接头，所述的芯杆通过密封圈与中心管组件密封配合，芯杆下接头的上部插入到中心管组件内，芯杆下接头上部与中心管组件通过解封剪钉连接，所述的卡块内侧穿过中心管组件后抵靠在芯杆下接头上，卡块的外侧与胶筒下挡环通过斜面配合；所述的摩擦锚定组件包括摩擦组件和锚定组件，所述的摩擦组件位于锚定组件上方，摩擦组件上方的中心管组件上设置用于对摩擦组件上行限位的肩台，摩擦组件包括载体、摩擦块、摩擦弹簧，摩擦块安装于载体上，摩擦弹簧位于载体与摩擦块之间，在摩擦弹簧的弹力作用下摩擦块具有伸出载体抵靠在套管内壁的趋势；所述的锚定组件包括护套、上椎体、牙块、下椎体和牙块弹簧，所述的上椎体和牙块位于护套内侧，所述的牙块位于上椎体与下椎体之间并分别与上下椎体锥面配合，所述的牙块弹簧位于护套与牙块之间，在牙块弹簧的弹力作用下牙块具有缩入护套内的趋势，上椎体处对应的护套侧壁加工有护套轴向长孔，穿过长孔向上椎体连接限位螺钉，从而限制护套与上椎体的相对转动，并允许护套与上椎体发生长孔长度范围的轴向移动，护套的上部与所述的载体固定连接，所述的上椎体和中心管组件螺纹连接。
进一步的技术方案是：所述的中心管组件包括上中心管和下中心管，下中心管外径小于上中心管，从而二者连接处形成台阶，所述的下椎体通过台阶限位，从而避免下椎体向上串。
进一步的技术方案是：所述的芯杆组件上端连接有芯杆备帽，芯杆备帽处对应的中心管组件内侧加工有扩径段，芯杆备帽位于扩径段内，芯杆备帽外径大于中心管组件的最小内径。
进一步的技术方案是：所述的专用工具包括打捞头，所述的打捞头下部侧壁加工有间隔设置的长槽、短槽和斜槽，所述的长槽底端为阔角度的敞口，短槽两端均位于打捞头上，长槽的顶端通过斜槽与短槽的中部连通，打捞头下部外侧设置有聚拢固定环；中心管组件的上部周向固定连接有短销，短销在长槽、短槽内切换，完成丢手和打捞。
本发明的有益效果为：
(1)本发明坐封后，外侧通过胶筒密封，内侧通过芯杆封堵，内外密封均十分可靠；理由是：首先，胶筒的弹力是通过卡块锁定的，而不直接作用在解封剪钉上，卡块可承受的剪切力远大于剪钉，从而使胶筒密封更加可靠；其次，芯杆由下而上插入到中心管内进行封堵，由于芯杆下部直径大于上部直径，所以即便井压较大，芯杆封堵扔十分可靠。
(2)本发明坐封后，可通过上提和回放管柱的方法进行锚定的可靠性验证，通过观察的方式进行封堵有效性判定，确保万无一失。
(3)本发明打捞时，通过携带工具下放管柱的方法，可一次性顺利实现对接、解封和上提，即可顺利实现打捞。
(4)本发明可多次反复使用。
附图说明
图1是本发明坐封前的结构示意图。
图2是本发明坐封时的结构示意图。
图3是本发明解封封后的结构示意图。
图4是本发明中中心管组件的结构示意图。
图5是本发明中摩擦锚定组件的结构示意图。
图6是本发明中芯杆组件的结构示意图。
图7是本发明中打捞头的半剖面视图。
图8是本发明中打捞头的内表面展开图。
图中：1-打捞头；2、芯杆备帽；3、上中心管；4、芯杆；5、载体；6、摩擦块；7、摩擦弹簧；8、护套稳钉；9、限位螺钉；10、上椎体；11、护套；12、牙块弹簧；13、牙块；14、下椎体；15、胶筒；16、下中心管；17、密封圈；18、胶筒下挡环；19、卡块；20、解封剪钉；21、芯杆下接头；22、解封冲头；23、聚拢固定环；24、台阶；25、短销。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、4、5、6所示，本发明包括中心管组件、芯杆组件、摩擦锚定组件、胶筒15、胶筒下挡环18和卡块19，所述的芯杆组件由下向上密封插装于中心管组件内，所述的摩擦锚定组件、胶筒15和胶筒下挡环18均套于中心管组件外侧，摩擦锚定组件、胶筒15和胶筒下挡18环由上到下依次排列并相互抵靠，胶筒下档环通过卡块19与中心管组件连接。所述的芯杆组件包括芯杆4和直径大于芯杆4的芯杆下接头21，其中芯杆4通过密封圈17与中心管组件密封配合，芯杆下接头21的上部插入到中心管组件内，芯杆下接头21上部与中心管组件通过解封剪钉20连接，所述的卡块19内侧穿过中心管组件后抵靠在芯杆下接头21上，卡块19的外侧与胶筒下挡环18通过斜面配合。
如图5所示，所述的摩擦锚定组件包括摩擦组件和锚定组件，所述的摩擦组件位于锚定组件上方，摩擦组件上方的中心管组件上设置用于对摩擦组件上行限位的肩台，摩擦组件包括载体5、摩擦块6、摩擦弹簧7，摩擦块6安装于载体5上，摩擦弹簧7位于载体5与摩擦块6之间，在摩擦弹簧7的弹力作用下摩擦块6具有伸出载体5抵靠在套管内壁的趋势。所述的锚定组件包括护套11、上椎体10、牙块13、下椎体14和牙块弹簧12，所述的上椎体10和牙块13位于护套11内侧，所述的牙块13位于上椎体10与下椎体14之间并分别与上下椎体锥面配合，所述的牙块弹簧12位于护套11与牙块13之间，在牙块弹簧12的弹力作用下牙块13具有缩入护套11内的趋势，上椎体10处对应的护套11侧壁加工有护套11轴向长孔，穿过长孔向上椎体10连接限位螺钉9，从而限制护套11与上椎体10的相对转动，并允许护套11与上椎体10发生长孔长度范围的轴向移动，护套11的上部与所述的载体5通过护套稳钉8固定连接，所述的上椎体10和中心管组件螺纹连接。
所述的中心管组件包括上中心管3和下中心管16，下中心管16外径小于上中心管3，从而二者连接处形成台阶24，所述的下椎体14通过台阶24限位，从而避免下椎体14向上串。
所述的芯杆组件上端连接有芯杆备帽2，芯杆备帽2处对应的中心管组件内侧加工有扩径段，芯杆备帽2位于扩径段内，芯杆备帽2外径大于中心管组件的最小内径，从而解封后芯杆备帽2能够卡在中心管组件内，避免芯杆组件落入井底。
所述的专用工具包括打捞头1，所述的打捞头1下部侧壁加工有间隔设置的长槽28、短槽26和斜槽27，所述的长槽28底端为阔角度的敞口，短槽26两端均位于打捞头1上，长槽28的顶端通过斜槽27与短槽26的中部连通，打捞头1下部外侧设置有聚拢固定环23；中心管组件的上部周向固定连接有短销25，短销25在长槽28、短槽26内切换，完成丢手和打捞。
本发明的坐封过程：本发明随打捞头1一同下井到达指定位置后，由于摩擦组件的摩擦块6与套管之间存在较大摩擦力，所以在旋转管柱时中心管组件转动，摩擦组件不跟随中心管组件转动，由于摩擦组件与护套11通过护套稳钉8固定连接，因此护套11也不跟随转动，在限位螺钉9的限制作用下，上椎体10同样不跟随中心管组件转动，但是由于中心管组件与上椎体10螺纹连接，所以中心管组件的转动迫使不转动的上椎体10相对中心管组件发生轴向移动，中心管组件每转动一圈，上椎体10移动一个螺距，从而形成向下挤压牙块13和下椎体14的挤压力，挤压力最终使胶筒15横向膨胀坐封，牙块13双向锚定于套管上。
本发明坐封后，外侧通过胶筒15密封，内侧通过芯杆组件封堵，内外密封均十分可靠；理由是：首先，胶筒15的弹力是通过卡块19锁定的，而不直接作用在解封剪钉20上，由于卡块19的横截面远大于解封剪钉20，所以卡块19可承受的剪切力远大于解封剪钉20，从而使胶筒15密封更加可靠；其次，芯杆组件由下而上插入到中心管组件内进行封堵，芯杆组件下部(芯杆下接头21)直径大于上部(芯杆4)直径，所以即便井压较大，芯杆组件也无法向上串动，因此内侧封堵也十分可靠。
本申请坐封后丢手前可通过上提和回放管柱的方法进行锚定的可靠性验证，具体为：上提管柱，上提拉力等于管柱重力加验锚力，如果上提拉力不能使管柱不发生移动则证明锚定可靠；通过观察的方式进行封堵有效性判定，具体为：观察井口溢流，如果溢流停止，则证明胶筒15密封良好。
如图4所示，中心管组件的上部周向固定连接有短销25，如图8所示，打捞头1内侧加工有长短槽，通过短销25在长短槽内的切换完成丢手，如图7所示，由于在打捞头1下部开设长短槽会使打捞头1下部呈现为瓣式接头，为了避免打捞头1下部外扩变形，在打捞头1下部外侧固接有聚拢固定环23。
本发明的解封、打捞过程：下入带有打捞头1的打捞管柱，打捞头1内设置有解封冲头22，中心管组件上端的短销25由长槽滑入短槽内从而实现与打捞头1的连接；与此同时解封冲头22作用在芯杆备帽2上，冲压芯杆4及芯杆下接头21下行，由于解封剪钉20能够承受的剪切力不大，所以解封剪钉20遭到冲击破坏，芯杆下接头21失去与中心管组件的连接而下行，下行越过卡块19后，由于芯杆4的外径小于芯杆下接头21的外径，所以卡块19可向内移动，在胶筒5复位弹力的作用下，胶筒下挡环18通过斜面推动卡块19向内移动，使得胶筒下挡环18与中心管组件之间的连接解除，胶筒15复原，牙卡13缩入护套11内，本申请完成解封、打捞出井。由于芯杆备帽2卡在中心管组件内侧，所以芯杆组件不会落入井下，所以本申请可全部打捞出井后重新装配可重复使用。

Claims (1)

1.一种机械式暂堵桥塞，其特征在于：包括桥塞本体和用于坐封、打捞桥塞本体的专用工具，所述的桥塞本体包括中心管组件、芯杆组件、摩擦锚定组件、胶筒（15）、胶筒下挡环（18）和卡块（19），所述的芯杆组件由下向上密封插装于中心管组件内，所述的摩擦锚定组件、胶筒（15）和胶筒下挡环（18）均套于中心管组件外侧，摩擦锚定组件、胶筒和胶筒下挡环由上到下依次排列并相互抵靠，胶筒下档环（18）通过卡块（19）与中心管组件连接；所述的芯杆组件包括芯杆（4）和直径大于芯杆（4）的芯杆下接头（21），所述的芯杆（4）通过密封圈（17）与中心管组件密封配合，芯杆下接头（21）的上部插入到中心管组件内并与中心管组件通过解封剪钉（20）连接，所述的卡块（19）内侧穿过中心管组件后抵靠在芯杆下接头（21）上，卡块（19）的外侧与胶筒下挡环（18）通过斜面配合；
所述的摩擦锚定组件包括摩擦组件和锚定组件，所述的摩擦组件位于锚定组件上方，摩擦组件上方的中心管组件上设置用于对摩擦组件上行限位的肩台，摩擦组件包括载体（5）、摩擦块（6）、摩擦弹簧（7），摩擦块（6）安装于载体（5）上，摩擦弹簧（7）位于载体（5）与摩擦块（6）之间，在摩擦弹簧（7）的弹力作用下摩擦块（6）具有伸出载体（5）抵靠在套管内壁的趋势；所述的锚定组件包括护套（11）、上椎体（10）、牙块（13）、下椎体（14）和牙块弹簧（12），所述的上椎体（10）和牙块（13）位于护套（11）内侧，所述的牙块（13）位于上椎体（10）与下椎体（14）之间并分别与上下椎体锥面配合，所述的牙块弹簧（12）位于护套（11）与牙块（13）之间，在牙块弹簧（12）的弹力作用下牙块 （13）具有缩入护套（11）内的趋势，上椎体（10）处对应的护套（11）侧壁加工有护套（11）轴向长孔，穿过长孔向上椎体（10）连接限位螺钉（9），从而限制护套（11）与上椎体（10）的相对转动，并允许护套（11）与上椎体（10）发生长孔长度范围的轴向移动，护套（11）的上部与所述的载体（5）连接，所述的上椎体（10）和中心管组件螺纹连接；
所述的中心管组件包括上中心管（3）和下中心管（16），下中心管（16）外径小于上中心管（3），从而二者连接处形成台阶（24），所述的下椎体（14）通过台阶（24）限位，从而避免下椎体（14）向上串；
所述的芯杆组件上端连接有芯杆备帽（2），芯杆备帽（2）处对应的中心管组件内侧加工有扩径段，芯杆备帽（2）位于扩径段内，芯杆备帽（2）外径大于中心管组件的最小内径；
所述的专用工具包括打捞头（1），所述的打捞头（1）下部侧壁加工有间隔设置的长槽（28）、短槽（26）和斜槽（27），所述的长槽（28）底端为阔角度的敞口，短槽（26）两端均位于打捞头（1）上，长槽（28）的顶端通过斜槽（27）与短槽（26）的中部连通，打捞头（1）下部外侧设置有聚拢固定环（23）；中心管组件的上部周向固定连接有短销（25），短销（25）在长槽（28）、短槽（26）内切换，完成丢手和打捞；解封时打捞头（1）内设置有解封冲头（22），中心管组件上端的短销（25）由长槽（28）滑入短槽（26）内从而实现与打捞头（1）的连接，连接后解封冲头（22）作用在芯杆备帽（2）上，冲压芯杆（4）及芯杆下接头（21）下行。
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