CN115680533A - 大推力桥塞坐封工具 - Google Patents

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陈斌
宋杰
陈刚
唐健
刘雪峰
程现华
石志强
范大明
姜冰宣
李作阳
张永亮
潘大威
于华滨
安家轩
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本发明涉及测井工程技术及装备技术领域,是一种大推力桥塞坐封工具,包括由上至下依次密封固定连接在一起的药筒外壳、上活塞筒、中间接头和下活塞筒。本发明结构合理而紧凑,先在缓冲腔内注满液压油,然后在火药腔内安装桥塞三级火药,最后再将桥塞坐封工具点火组件密封固定安装于火药腔上部,将本发明下端与桥塞连接好后下入井内工作点位置,然后在地面通电先后引燃桥塞火药,火药燃烧后推动上活塞向下运动,上活塞推动缓冲腔内的液压油通过流道向下活塞筒流动,液压油流入下活塞筒后推动下活塞运动,从而带动活塞杆和推力筒向下运动,推力筒挤压桥塞实现坐封,提高特殊井况下桥塞一次坐封成功率,缩短工时,降低成本,减少工程复杂性。

Description

大推力桥塞坐封工具
技术领域
本发明涉及测井工程技术及装备技术领域,是一种大推力桥塞坐封工具。
背景技术
桥塞在油气井封层方面应用十分广泛,是试油井封堵已试层,进行上返试油的主要封层工艺。目前在中浅层试油施工中出现的干层、水层、气层及异常高压层等特殊层位,为方便后续试油,临时封堵层位,通常采用桥塞进行封层,同时对于部分试油结束井也采用桥塞封井。桥塞通过卡瓦向外膨胀锚定在套管内部,胶筒通过挤压膨胀形成与套管内壁的密封。桥塞的挤压和膨胀过程一般需要借助于输送桥塞入井的坐封工具来实现。
目前常用的桥塞坐封工具主要有依靠电缆输送的燃气压力推动式、依靠油管或钻杆输送的液压推动式和机械坐封式三种。机械坐封式桥塞坐封工具可靠性低,特别是对于部分大斜度井和水平井,无法使桥塞完全坐封;液压推动式桥塞坐封工具由于需要使用油管或钻杆输送,所以施工效率比较低;常规的电缆输送燃气压力推动式桥塞坐封工具采用电缆输送方式入井,在挤压桥塞的过程中始终受到井内液体压力产生的反向作用力,火药燃烧产生的压力必须克服井内压力的反作用力和桥塞拉断力后才能挤压桥塞运动。为了能使桥塞丢手,当井内压力过高时,桥塞的拉断力必须减小,从而保证坐封工具输出坐封力大于井内反作用力和桥塞的拉断力之和,桥塞拉断力一旦减小,桥塞咬合套管的深度将变浅,造成桥塞压裂时下溜,从而造成压裂失败。在面对某些狗腿度大、井眼轨迹特殊的特殊井况,一次成功坐封率大大降低,而且在高压井内坐封效果差,大斜度井、定向井和稠油井下电缆桥塞常出现遇阻,在这一特殊背景下,针对常规电缆输送桥塞坐封工具的不足,提供一种可用于高压井、特殊复杂井的大推力桥塞坐封工具,助力油气田水平井作业,提高特殊井况下桥塞一次坐封成功率,缩短工时,降低成本,减少工程复杂性具有重要意义。
发明内容
本发明提供了一种大推力桥塞坐封工具,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决现有常规电缆输送桥塞坐封工具存在的坐封效果差,以及对于大斜度井、定向井和稠油井遇阻状况的改良利用率低的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的:一种大推力桥塞坐封工具,包括由上至下依次密封固定连接在一起的药筒外壳、上活塞筒、中间接头和下活塞筒,药筒外壳内有上下贯通的火药腔,对应药筒外壳下端位置的上活塞筒内同轴密封套装有上活塞,上活塞下端、中间接头上端以及上活塞筒内侧形成缓冲腔,中间接头上端中央设有上下贯通的流道,对应中间接头下端位置的下活塞筒内同轴密封套装有下活塞,下活塞筒下端内侧密封固定安装有堵头,堵头上端中央设有上下贯通的安装通孔,安装通孔内密封套装有上端与下活塞下部可拆卸固定安装在一起且下端位于堵头下方的活塞杆,活塞杆下端外侧同轴套装有上端与堵头下端固定安装在一起的导筒,导筒外侧沿周向间隔均布有若干个内外连通的条形导向孔,导筒上端外侧同轴套装有推力筒,推力筒外侧设有至少一个径向贯通的外连接孔,外连接孔内设有穿过其中一个导向孔后与活塞杆固定安装在一起的连接键。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:
上述导筒外侧可沿周向间隔均布有四个导向孔,推力筒外侧设有一个径向贯通的外连接孔,活塞杆下部外侧设有一个与外连接孔相对应且径向贯通的内连接孔,内连接孔内套装有两端分别穿过导向孔后位于外连接孔内的连接键,对应外连接孔位置的推力筒外侧设有开口向上的护键槽,护键槽内固定安装有护键环,对应导向孔下方位置的导筒外侧和内侧分别固定有外限位环台和内限位环台。
上述流道可包括由上至下依次连通且直径依次增大的第一直孔段和第二直孔段。
上述导筒上端外侧可有连接凸台,连接凸台与堵头下部内侧螺接在一起,对应连接凸台下方位置的堵头外侧与沿圆周间隔均布有至少一个径向贯通的限位螺孔,每个限位螺孔内均螺接有螺杆端与导筒外侧相靠近的限位顶丝。
上述下活塞下端中央可设有开口向下的安装槽,活塞杆上端外侧套装于安装槽内,活塞杆上部外侧设有径向贯通的连接通孔,下活塞下部外侧设有与连接通孔相对应的连接螺孔,活塞杆通过穿设于连接通孔和连接螺孔内的连接螺栓与下活塞可拆卸固定安装在一起。
上述药筒外壳上部外侧、中间接头中部外侧以及堵头下部外侧均可沿圆周间隔均布有至少一个拆装孔。
上述药筒外壳下部外侧可沿圆周间隔均布有至少一个内外连通的泄压孔,每个泄压孔内均密封固定安装有泄压装置,泄压装置包括沿药筒外壳径向方向由内之外依次密封固定安装于泄压孔内的阀座和压紧螺母,压紧螺母内螺接有螺杆端密封安装于阀座内的泄压螺栓。
本发明结构合理而紧凑,先在缓冲腔内注满液压油,然后在火药腔内安装桥塞三级火药,最后再将桥塞坐封工具点火组件密封固定安装于火药腔上部,将本发明下端与桥塞连接好后下入井内工作点位置,然后在地面通电先后引燃桥塞火药,火药燃烧后推动上活塞向下运动,上活塞推动缓冲腔内的液压油通过流道向下活塞筒流动,液压油流入下活塞筒后推动下活塞运动,从而带动活塞杆和推力筒向下运动,推力筒挤压桥塞实现坐封,提高特殊井况下桥塞一次坐封成功率,缩短工时,降低成本,减少工程复杂性,具有安全、省力、简便、高效的特点。
附图说明
附图1为本发明使用时初始状态的主视剖视结构示意图。
附图2为本发明使用时上活塞向下移动后的主视剖视结构示意图。
附图中的编码分别为:1为药筒外壳,2为上活塞筒,3为中间接头,4为下活塞筒,5为火药腔,6为上活塞,7为下活塞,8为堵头,9为活塞杆,10为导筒,11为导向孔,12为推力筒,13为内连接孔,14为连接键,15为护键环,16为外限位环台,17为内限位环台,18为阀座,19为连接凸台,20为限位顶丝,21为连接螺栓,22为第一直孔段,23为第二直孔段,24为拆装孔,25为点火药室,26为桥塞点火器,27为桥塞一级火药,28为桥塞二级火药,29为桥塞三级火药,30为液压油,31为压紧螺母,32为泄压螺栓。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中,为了便于描述,各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的,如:前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述:
如附图1、2所示,该大推力桥塞坐封工具包括由上至下依次密封固定连接在一起的药筒外壳1、上活塞筒2、中间接头3和下活塞筒4,药筒外壳1内有上下贯通的火药腔5,对应药筒外壳1下端位置的上活塞筒2内同轴密封套装有上活塞6,上活塞6下端、中间接头3上端以及上活塞筒2内侧形成缓冲腔,中间接头3上端中央设有上下贯通的流道,对应中间接头3下端位置的下活塞筒4内同轴密封套装有下活塞7,下活塞筒4下端内侧密封固定安装有堵头8,堵头8上端中央设有上下贯通的安装通孔,安装通孔内密封套装有上端与下活塞7下部可拆卸固定安装在一起且下端位于堵头8下方的活塞杆9,活塞杆9下端外侧同轴套装有上端与堵头8下端固定安装在一起的导筒10,导筒10外侧沿周向间隔均布有若干个内外连通的条形导向孔11,导筒10上端外侧同轴套装有推力筒12,推力筒12外侧设有至少一个径向贯通的外连接孔,外连接孔内设有穿过其中一个导向孔11后与活塞杆9固定安装在一起的连接键14。
根据需求,药筒外壳1下端外侧与上活塞筒2上端内侧密封螺接在一起,上活塞筒2下端内侧与中间接头3上端外侧密封螺接在一起,中间接头3下端外侧与下活塞筒4上端内侧密封螺接在一起,下活塞筒4下端内侧与堵头8上部外侧密封螺接在一起,药筒外壳1下端外侧、中间接头3上端外侧和下端外侧以及堵头8上端内侧和上端外侧均上下间隔设有两个O形密封圈,下活塞7下端、堵头8上端以及下活塞筒4内侧之间形成下活塞7向下移动的滑移腔。使用时,先在缓冲腔内注满液压油30,然后在火药腔5内安装桥塞三级火药29,最后再将公开号为:CN204552712U,名称为:桥塞坐封工具点火组件密封固定安装于药筒外壳1的火药腔5上部,点火组件具有点火药室25,点火药室25内有桥塞点火器26、桥塞一级火药27和桥塞二级火药28,将本发明下端与桥塞连接好后下入井内工作点位置,然后在地面通电先后引燃桥塞一、二、三级火药,火药燃烧产生的气体推动上活塞6向下运动,上活塞6推动缓冲腔内的液压油30通过中间接头3内的流道向下活塞筒4流动,液压油30流入下活塞筒4后推动下活塞7运动,从而带动活塞杆9和推力筒12向下运动,推力筒12挤压桥塞实现坐封,通过设置火药腔5,能够增加火药药剂量,提高燃气压力值,使燃气压力大于井内反作用力和桥塞的拉断力之和,保证桥塞可靠丢手,同时能够增加桥塞咬合套管的深度,防止桥塞压裂时下溜,通过设置缓冲腔,在缓冲腔内注满液压油30,能够减小本发明对桥塞的冲击力,降低故障率。本发明结构合理而紧凑,使用方便,具有安全、省力、简便、高效的特点。
可根据实际需要,对上述大推力桥塞坐封工具作进一步优化或/和改进:
如附图1、2所示,导筒10外侧沿周向间隔均布有四个导向孔11,推力筒12外侧设有一个径向贯通的外连接孔,活塞杆9下部外侧设有一个与外连接孔相对应且径向贯通的内连接孔13,内连接孔13内套装有两端分别穿过导向孔11后位于外连接孔内的连接键14,对应外连接孔位置的推力筒12外侧设有开口向上的护键槽,护键槽内固定安装有护键环15,对应导向孔11下方位置的导筒10外侧和内侧分别固定有外限位环台16和内限位环台17。
根据需求,护键环15通过三个沿圆周间隔均布的紧定螺钉固定安装于护键槽内,连接键14的两端位于护键环15内侧。在使用过程中,通过设置护键环15,能够防止本发明在下井时连接键14发生掉落现象,提高可靠性,通过设置外限位环台16,能够控制桥塞的坐封效果,同时还能够避免推力筒12与导筒10分离。
如附图1、2所示,流道包括由上至下依次连通且直径依次增大的第一直孔段22和第二直孔段23。
在使用过程中,通过这样的设置,能够减小对下活塞7的冲击,降低下活塞7的故障率。
如附图1、2所示,导筒10上端外侧有连接凸台19,连接凸台19与堵头8下部内侧螺接在一起,对应连接凸台19下方位置的堵头8外侧与沿圆周间隔均布有至少一个径向贯通的限位螺孔,每个限位螺孔内均螺接有螺杆端与导筒10外侧相靠近的限位顶丝20。
在使用过程中,通过这样的设置,能够提高导筒10与堵头8之间的连接强度,防止活塞杆9向下冲击时使得堵头8与导筒10之间的螺纹被破坏以及分离影响后续的坐封效果。
如附图1、2所示,下活塞7下端中央设有开口向下的安装槽,活塞杆9上端外侧套装于安装槽内,活塞杆9上部外侧设有径向贯通的连接通孔,下活塞7下部外侧设有与连接通孔相对应的连接螺孔,活塞杆9通过穿设于连接通孔和连接螺孔内的连接螺栓21与下活塞7可拆卸固定安装在一起。
在使用过程中,通过这样的设置,便于下活塞7和活塞杆9之间的拆装,当下活塞7或活塞杆9被损坏或故障时,能够单独进行更换,降低维护成本。
如附图1、2所示,药筒外壳1上部外侧、中间接头3中部外侧以及堵头8下部外侧均沿圆周间隔均布有至少一个拆装孔24。
在使用过程中,通过设置拆装孔24,便于进行拆装,防止在拆装过程中划伤零件表面,延长本发明的使用寿命,降低拆装过程中的伤害风险。
如附图1、2所示,药筒外壳1下部外侧沿圆周间隔均布有至少一个内外连通的泄压孔,每个泄压孔内均密封固定安装有泄压装置,泄压装置包括沿药筒外壳1径向方向由内之外依次密封固定安装于泄压孔内的阀座18和压紧螺母31,压紧螺母31内螺接有螺杆端密封安装于阀座18内的泄压螺栓32。
根据需求,泄压装置也可为现有公知技术,如橡胶塞或泄压阀。在使用过程中,通过这样的设置,而且坐封桥塞完成后,拆除泄压螺栓32后气体从泄压孔自动泄压,便于后续的维护。
以上技术特征构成了本发明的实施例,其具有较强的适应性和实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种大推力桥塞坐封工具,其特征在于包括由上至下依次密封固定连接在一起的药筒外壳、上活塞筒、中间接头和下活塞筒,药筒外壳内有上下贯通的火药腔,对应药筒外壳下端位置的上活塞筒内同轴密封套装有上活塞,上活塞下端、中间接头上端以及上活塞筒内侧形成缓冲腔,中间接头上端中央设有上下贯通的流道,对应中间接头下端位置的下活塞筒内同轴密封套装有下活塞,下活塞筒下端内侧密封固定安装有堵头,堵头上端中央设有上下贯通的安装通孔,安装通孔内密封套装有上端与下活塞下部可拆卸固定安装在一起且下端位于堵头下方的活塞杆,活塞杆下端外侧同轴套装有上端与堵头下端固定安装在一起的导筒,导筒外侧沿周向间隔均布有若干个内外连通的条形导向孔,导筒上端外侧同轴套装有推力筒,推力筒外侧设有至少一个径向贯通的外连接孔,外连接孔内设有穿过其中一个导向孔后与活塞杆固定安装在一起的连接键。
2.根据权利要求1所述的大推力桥塞坐封工具,其特征在于导筒外侧沿周向间隔均布有四个导向孔,推力筒外侧设有一个径向贯通的外连接孔,活塞杆下部外侧设有一个与外连接孔相对应且径向贯通的内连接孔,内连接孔内套装有两端分别穿过导向孔后位于外连接孔内的连接键,对应外连接孔位置的推力筒外侧设有开口向上的护键槽,护键槽内固定安装有护键环,对应导向孔下方位置的导筒外侧和内侧分别固定有外限位环台和内限位环台。
3.根据权利要求1或2所述的大推力桥塞坐封工具,其特征在于流道包括由上至下依次连通且直径依次增大的第一直孔段和第二直孔段。
4.根据权利要求1或2所述的大推力桥塞坐封工具,其特征在于导筒上端外侧有连接凸台,连接凸台与堵头下部内侧螺接在一起,对应连接凸台下方位置的堵头外侧与沿圆周间隔均布有至少一个径向贯通的限位螺孔,每个限位螺孔内均螺接有螺杆端与导筒外侧相靠近的限位顶丝。
5.根据权利要求3所述的大推力桥塞坐封工具,其特征在于导筒上端外侧有连接凸台,连接凸台与堵头下部内侧螺接在一起,对应连接凸台下方位置的堵头外侧与沿圆周间隔均布有至少一个径向贯通的限位螺孔,每个限位螺孔内均螺接有螺杆端与导筒外侧相靠近的限位顶丝。
6.根据权利要求1或2或5所述的大推力桥塞坐封工具,其特征在于下活塞下端中央设有开口向下的安装槽,活塞杆上端外侧套装于安装槽内,活塞杆上部外侧设有径向贯通的连接通孔,下活塞下部外侧设有与连接通孔相对应的连接螺孔,活塞杆通过穿设于连接通孔和连接螺孔内的连接螺栓与下活塞可拆卸固定安装在一起。
7.根据权利要求3所述的大推力桥塞坐封工具,其特征在于下活塞下端中央设有开口向下的安装槽,活塞杆上端外侧套装于安装槽内,活塞杆上部外侧设有径向贯通的连接通孔,下活塞下部外侧设有与连接通孔相对应的连接螺孔,活塞杆通过穿设于连接通孔和连接螺孔内的连接螺栓与下活塞可拆卸固定安装在一起。
8.根据权利要求4所述的大推力桥塞坐封工具,其特征在于下活塞下端中央设有开口向下的安装槽,活塞杆上端外侧套装于安装槽内,活塞杆上部外侧设有径向贯通的连接通孔,下活塞下部外侧设有与连接通孔相对应的连接螺孔,活塞杆通过穿设于连接通孔和连接螺孔内的连接螺栓与下活塞可拆卸固定安装在一起。
9.根据权利要求1或2或5或7或8所述的大推力桥塞坐封工具,其特征在于药筒外壳上部外侧、中间接头中部外侧以及堵头下部外侧均沿圆周间隔均布有至少一个拆装孔;或/和,每个泄压孔内均密封固定安装有泄压装置,泄压装置包括沿药筒外壳径向方向由内之外依次密封固定安装于泄压孔内的阀座和压紧螺母,压紧螺母内螺接有螺杆端密封安装于阀座内的泄压螺栓。
10.根据权利要求3所述的大推力桥塞坐封工具,其特征在于药筒外壳上部外侧、中间接头中部外侧以及堵头下部外侧均沿圆周间隔均布有至少一个拆装孔;或/和,药筒外壳下部外侧沿圆周间隔均布有至少一个内外连通的泄压孔,每个泄压孔内均密封固定安装有泄压装置,泄压装置包括沿药筒外壳径向方向由内之外依次密封固定安装于泄压孔内的阀座和压紧螺母,压紧螺母内螺接有螺杆端密封安装于阀座内的泄压螺栓。
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