CN204327032U - 一种堵塞器及使用该堵塞器的防喷组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种堵塞器及使用该堵塞器的防喷组件。堵塞器主体内设有供工作筒内流体从密封段上方向下方单向流通的单向阀，单向阀上设有处于密封段上方的进口和处于密封段下方的出口，单向阀具有阀芯。在起油管时，在油管内密封段上方的油液压力大于下方油气压力的情况下，单向阀的进口打开，使得油管上段的油液能够通过单向阀泄流到油管的下段；在油管内密封段下方油气压力大于上方油液压力的情况下，单向阀的进口关闭，阻止原油中脱出的油气进入油管的上段，使得堵塞器将油管的上、下段分隔，因此本实用新型中堵塞器能够起油管时既能防喷、又能泄油，从而保证了检泵时起油管作业的高效、可靠的进行，提高了采油作业的安全性和可靠性。

Description

一种堵塞器及使用该堵塞器的防喷组件

技术领域

本实用新型涉及一种堵塞器及使用该堵塞器的防喷组件。

背景技术

高气油比井在施工作业时，需要同时兼顾安全和环保，既要防止地层中的油气从油管内喷出，又要将油管的内油气泄入井筒。但在起油管作业时，随着管柱起出，井筒内液柱下降，从而导致原油层脱气，使得井筒内出现短暂的油气喷出现象，存在施工安全隐患，同时易造成井场环境的污染。而如果施工过程中采用高比重液体压井的话，虽然可以避免油气喷出的问题，但是压井液体会对原油层造成污染，导致原油的产量下降、甚至将原油层被压死。

目前，油管的防喷要求具体为在下油管时防喷抽油和起油管时泄油防喷。

下油管过程中的防喷抽油主要依靠如中国专利文献200620078463.0公开的一种井下防喷泄油器实现，包括筒体及其内同轴导向移动插装的滑套，滑套上部外侧面和筒体内腔上段上部的钢圈槽内卡装有钢圈，筒体的筒壁上通过密封圈穿装有泄油销子，泄油销子一端插入滑套内，泄油销子内设有外端开口、内端封闭的盲孔，而滑套的上部设有钢圈槽、中部设有与泄油销子的外径适配的铣槽、底部通过紧固螺杆连接有与筒体的内壁面中部凸起部位周面密封配合的密封盖。在下油管时，滑套被钢圈固定在筒体的上端口位置，密封盖与筒体内壁的凸起部位周面密封配合，以阻止原油进入油管的内腔；在抽油泵下方到预定位置后，靠抽油杆的自重下压滑套，使得滑套被钢圈卡在筒体内腔上段的下部，密封盖从筒体内壁面的凸起部位脱开而打开，以使原油能通过滑套的内腔进入泵筒和油管内腔；在起油管时，通过投入到油管内的钢板下落来砸断泄油销子，泄油销子内砸断后，泄油销子将与滑套的内腔连通，以使油管内于泄油器上方的原油可通过泄油销子流道油管和套管环空中，实现泄油的作用。因此该泄油器可以实现下油管时的防喷和起油管时的泄油，但起油管时，该泄油器无法实现防止原油中脱出的油气外喷的作用。

起油管过程中的泄油防喷主要依靠向油管内投入堵塞器实现，通过堵塞器将油管的内腔封死，防止在起油管过程中，地层油气从油管内喷出，而现有的油管堵塞器如中国专利文献201220065408.3公开的一种油管防喷用双锁堵塞器，包括堵塞器主体，堵塞器主体内设有上下两级间隔设置的凸轮组，两级凸轮组中凸轮分别用于挂卡在工作筒内壁上凸设的两级台阶上，并在堵塞器主体内设有安装凸轮的轮腔，上级的轮腔上方连接有主体上接头，下级轮腔的下端连接有主体密封段，主体密封段用于与工作筒下段的密封筒段的内壁面周面密封配合。在下油管时，工作筒连接在管柱上而随管柱向井内下投；在需要起油管时，将堵塞器主体投入到油管中，堵塞器主体的两级凸轮组中凸轮会分别挂卡在工作筒中于密封筒段上方的两级台阶上，从而堵上油管的内腔，但无论该堵塞器是单独使用，还是与防喷泄油器配合使用，均无法实现起油管时的泄油功能。同时该堵塞器采用两级凸轮组进行锚定的话，堵塞器主体在工作筒中的挂卡连接的受力面积较小、锚定能力弱，如果该挂卡结构失效，堵塞器易受油管内下方油气压力作用而上移，甚至被油气从油管内顶出，造成密封失效，乃至于堵塞器主体冲出的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在起油管时既能防喷、又能泄油的堵塞器，同时还提供了一种使用该堵塞器的防喷组件。

为了实现以上目的，本实用新型中堵塞器的技术方案如下：

堵塞器，包括上下延伸的堵塞器主体，堵塞器主体上设有用于下入并止脱装配在工作筒内的锚定结构，堵塞器主体的外周面具有用于与工作筒的密封筒段的内壁面周面密封配合的密封段，堵塞器主体内设有供工作筒内流体从密封段上方向下方单向流通的单向阀，单向阀上设有处于密封段上方的进口和处于密封段下方的出口，单向阀具有用于在密封段上方流体的压力大于下方流体的压力时打开进口、在密封段下方流体的压力大于上方流体的压力时关闭进口的阀芯。

堵塞器主体的外周面还具有用于与工作筒的内壁面围成上下延伸的过流通道的过流段，过流段被密封段上下分隔为上过流段和下过流段，所述进口处于上过流段上，出口处于下过流段上。

单向阀的内壁面上凸设有限位挡止在阀芯上方的环形的密封沿，密封沿处于单向阀的进口和出口之间的位置处，密封沿的内孔为用于在阀芯上行到与密封沿挡止密封配合的位置时被封堵而使单向阀的进口关闭、在阀芯下行到与密封沿脱开的位置时连通单向阀的进口和出口而使单向阀的进口打开的过流阀口。

单向阀的底部设有用于向上顶推阀芯的弹性件和/或处于阀芯的正下方且上下贯通的控制口。

锚定结构包括堵塞器主体的外周面上设置的从下向上逐渐变细的锥面段、上下导向移动套装在锥面段上的滑动式的卡瓦及用于挂卡连接在工作筒上的凸轮，凸轮处于卡瓦的下方，卡瓦的外周面上设有用于锚定在工作筒的内壁面上的锚齿。

本实用新型的防喷组件的技术方案如下：

防喷组件，包括用于固定在油管上的工作筒和用于止脱装配在工作筒中的堵塞器，工作筒的内壁面具有环形的密封筒段，堵塞器包括上下延伸的堵塞器主体，堵塞器主体上设有用于下入并止脱装配在工作筒内的锚定结构，堵塞器主体的外周面具有用于与密封筒段的内壁面周面密封配合的密封段，堵塞器主体内设有供工作筒内流体从密封段上方向下方单向流通的单向阀，单向阀上设有处于密封段上方的进口和处于密封段下方的出口，单向阀具有用于在密封段上方流体的压力大于下方流体的压力时打开进口、在密封段下方流体的压力大于上方流体的压力时关闭进口的阀芯。

堵塞器主体的外周面还具有用于与工作筒的内壁面围成上下延伸的过流通道的过流段，过流段被密封段上下分隔为上过流段和下过流段，所述进口处于上过流段上，出口处于下过流段上。

单向阀的内壁面上凸设有限位挡止在阀芯上方的环形的密封沿，密封沿处于单向阀的进口和出口之间的位置处，密封沿的内孔为用于在阀芯上行到与密封沿挡止密封配合的位置时被封堵而使单向阀的进口关闭、在阀芯下行到与密封沿脱开的位置时连通单向阀的进口和出口而使单向阀的进口打开的过流阀口。

单向阀的底部设有用于向上顶推阀芯的弹性件和/或处于阀芯的正下方且上下贯通的控制口。

锚定结构包括堵塞器主体的外周面上设置的从下向上逐渐变细的锥面段、上下导向移动套装在锥面段上的滑动式的卡瓦及用于挂卡连接在工作筒上的凸轮，凸轮处于卡瓦的下方，卡瓦的外周面上设有用于锚定在工作筒的内壁面上的锚齿。

本实用新型中堵塞器主体内设有供工作筒内流体从密封段上方向下方单向流通的单向阀，单向阀上设有处于密封段上方的进口和处于密封段下方的出口，单向阀具有阀芯。在起油管时，先将堵塞器投入到油管中，堵塞器主体顺着油管的内腔下滑到工作筒位置处，并通过其上的锚定结构止脱装配在工作筒中，同时堵塞器主体的外周面上的密封段会与工作筒的密封筒段周面密封配合，使得油管内于堵塞器上、下方的油液只能通过堵塞器主体内的单向阀对流，而该单向阀使得油液只能单向向下流动，所以在油管内密封段上方的油液压力大于下方油气压力时，单向阀的进口打开，使得油管上段的油液能够通过单向阀泄流到油管的下段；在油管内密封段下方油气压力大于上方油液压力时，单向阀的进口关闭，阻止原油中脱出的油气进入油管的上段，使得堵塞器将油管的上、下段分隔，起到防止油气从油管中外喷的作用。因此本实用新型中堵塞器能够起油管时既能防喷、又能泄油，从而保证了检泵时起油管作业的高效、可靠的进行，提高了采油作业的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型中防喷组件的实施例在使用状态下的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型中防喷组件的实施例：如图1所示，该防喷组件是一种石油开发修井的起油管作业中使用的泄油防喷管柱，由工作筒和堵塞器两部分构成。工作筒由从上向下依次螺纹连接的提升接箍1段、主筒体段2和密封筒段3构成。堵塞器主要由打捞头51、卡瓦4、堵塞器主体、单向阀、凸轮组件构成。堵塞器同轴的止脱插装在工作筒中。

堵塞器主体由从上向下依次同轴螺纹连接的柱塞5、弹簧座9和限位堵头构成。柱塞5的底部的外周面上凸设有挡止在密封筒段3上侧的环形的限位凸肩53，柱塞5的外周面上于限位凸肩53以下的部位为与密封筒段3的内壁面周面密封配合的上密封段，密封圈6上嵌装有四道上下间隔设置的密封圈6，并在柱塞5的底端开设有上端封闭、下端开口的中心盲孔，中心盲孔从柱塞5的底端面延伸至限位凸肩53的上方，中心盲孔的孔口为上窄下阔的喇叭状扩口。柱塞5的外周上设有处于限位凸肩53的上方、中心盲孔的盲端外围的环形凹槽，该环形凹槽和中心盲孔的盲端之间通过径向延伸的上过流孔52连通。弹簧座9的上段为旋设套状在柱塞5的下端外周上的套体段，套体段的上端开口并与中心盲孔同轴连通、下端封闭，套体段内沿上下方向活动装配有被限位挡止在中心盲孔的下端孔沿之下的密封球7及顶装在密封球7和封堵面之间的复位弹簧8，套体段的上段外周面为处于柱塞5的外围上并与密封筒段3的内壁面周面密封配合的下密封段，套体段的下段外周面比上段外周面细，并在下段外周面上开设有与其内孔的盲端连通的径向延伸的下过流孔91。复位弹簧8向上顶推密封球7而形成阀体与堵塞器主体一体设置的单向阀，对应的，上过流孔52可视为该单向阀的进口，下过流孔91可视为该单向阀的出口，密封球7可视为该单向阀的在密封段上方流体的压力大于下方流体的压力时打开进口、在密封段下方流体的压力大于上方流体的压力时关闭进口的阀芯，中心盲孔的下端孔沿可视为单向阀的内壁面上凸设有限位挡止在阀芯上方的环形的密封沿，密封沿的内孔可视为在阀芯上行到与密封沿挡止密封配合的位置时被封堵而使单向阀的进口关闭、在阀芯下行到与密封沿脱开的位置时连通单向阀的进口和出口而使单向阀的进口打开的过流阀口。整个柱塞5主体的外周面除上密封段和下密封段以外的部分为与工作筒的内壁面间隙配合、而与与工作筒的内壁面围成上下延伸的过流通道的过流段，该过流段被密封段分隔为处于上密封段上方的上过流段和处于下密封段下方的下过流段。

柱塞5的上段外周面上设有从下向上逐渐变细的锥面段和处于锥面段上方的挡肩段，挡肩段和锥面段的小端通过环形的台阶面过渡连接，锥面段的大端和锥面段平齐，并在锥面段上上下导向移动套装有滑动式的卡瓦4，卡瓦4的外周面上设有锚定在工作筒的内壁面上的锚齿，卡瓦4的内壁面为与锥面段斜面配合的内锥面，卡瓦4被约束在挡止面和锥面段的大端固定的限位螺钉之间，而当卡瓦4被挡止在台阶面上时，卡瓦4的外周面和挡肩段平齐。弹簧座9的下段开设有供凸轮组件安装的轮腔，而凸轮组件由转动装配在轮腔中的凸轮11及与凸轮11适配的扭簧10构成，弹簧座9的下端口被限位堵头封堵，限位堵头的上端与凸轮11限位配合。在整个堵塞器主体上卡瓦4和锥面段形成的滑动式锚定结构以及凸轮组件和弹簧座9形成的偏转式锚定结构形成了供堵塞器主体下入并止脱装配在工作筒内的锚定结构。

提升接箍1段的下段旋装在主筒体段2的的上端外周上，并在主筒体段2的上端口上设有上宽下窄的内锥式的导向锥面21，以对堵塞器起到同轴引导的作用。密封筒段3的上端旋装在主筒体段2的下端的外周上，中部的内壁面上凸设有挡止在主筒体段2的下环端面下的环套状的密封台阶，密封台阶内孔的上端孔沿挡止在柱塞5的限位凸肩53下方，密封台阶的内壁面与堵塞器的密封段周面密封配合，密封台阶的下环端面为上窄下宽的内锥式的挡止锥面，该挡止锥面限位挡止在凸轮11的上方，挡止锥面和密封筒段3的下环端面之间的孔段为与凸轮11伸出部分配合的凸轮防脱孔段31。

本实施例中堵塞器在工作筒内的密封方向为受下压作用密封、受上压作用泄油。工作筒的内腔为上大下小台阶孔结构。堵塞器各机构的外径均小于油管内径10mm以上，以保证堵塞器能在结蜡、结垢严重的井中也可顺利下到工作筒中，而工作筒由于固定在抽油泵上的油管上，一般深度较深、温度较高，不易结蜡。单向阀中密封球7被复位弹簧8强制顶死在密封沿上，油管下部地层的压力辅助复位弹簧8将密封球7顶的更紧，实现该通道的密封，油管上部的液柱压力大于地层压力时，密封球7推动弹簧，打开泄油孔道，实现油管上部油泄入油管下部，再经过泄油器泄入井中。卡瓦锚定机构、凸轮锚定机构分别和工作筒中的主筒体段2、密封筒段3中凸轮防脱孔段31配合形成双锚定结构设计，可将堵塞器可靠锚定在工作筒内，防止堵塞器受油管内压力影响而从油管内顶出，同时，由于堵塞器的外径小，受同等地层压力的情况下，工具所受的上顶力更小，更易于可靠锚定。堵塞器的密封段采用多级O型胶圈式的密封圈6密封，由于外径小，下井时阻力小，且不易于油管摩擦损坏，能保证于工作筒的密封筒段3实现可靠密封。

在现场施工时，首先将工作筒与生产管柱连接在抽油泵上油管上，同时需要在抽油泵的固定阀上接一防喷泄油器（如背景技术中中国专利文献200620078463.0公开的一种井下防喷泄油器）。下油管过程中，防喷泄油器起到密封油管内部，防止油气喷出的作用。泵下到位后，下抽油杆及柱塞5到位。在碰泵过程中，打开防喷泄油器的防喷阀，油管内部上下连通，即可正常开泵抽油。需要起油管时，先将抽油杆及柱塞5起出；然后先从油管中投入一抽油杆短接，将防喷泄油器的泄油销子砸断，防喷泄油器泄油通道打开，实现油管内外的连通；再从油管中投入堵塞器，由于堵塞器的外径较小，所以在结蜡结垢井严重的油管内也能够顺利下入到工作筒内，而在进入工作筒时凸轮11可向上自由翻转顺利进入工作筒；进入后，凸轮11在扭簧10作用下伸出，同时堵塞器主体上的限位凸肩53保证密封圈6正好置于工作筒的密封筒段3内，实现油管内的密封。在油管内下部压力作用下，堵塞器将可能出现向上的运动，在上行一段行程后，卡瓦4能锚定在工作筒的主筒体段2中，同时凸轮11的伸出部分与密封筒段3的凸轮防脱孔段31配合，两个锚定机构同时起到锚定堵塞器的作用，同时在油管内下部压力作用下，密封球7将堵塞器主体内腔密封。当起油管时，当堵塞器上部压力大于下部压力时，密封球7被顶开，堵塞器上部油管内的油经过流孔流入堵塞器下部，再经过防喷泄油器的泄油通道泄入井筒中。

在上述实施例中，锚定结构采用处于堵塞器上端的卡瓦锚定机构和处于堵塞器下端的凸轮锚定机构，在其他实施例中，锚定结构也可以只采用卡瓦锚定机构、轮锚定机构或者皮碗锚定机构等其他锚定结构，其为现有技术，因此不再赘述。

在上述实施例中，单向阀中采用的弹性件为复位弹簧，在其他实施例中，复位弹簧也可以用弹性柱、弹性垫片等弹性件替换。另外，弹性件也可以去除掉，以利用油管上、下段的压差直接控制密封球的升降，此时最好在于阀芯的正下方开设上下贯通的控制口，利用控制口内液流直接作用在密封球上来实现密封球的升降，且控制口和出口也可以合二为一。

在上述实施例中，单向阀的阀芯采用密封球，在其他实施例中，阀球也可以用帽状、锥形、柱状等形状的阀芯替换。

在上述是实施例中，单向阀的进、出口均为堵塞器的外周面上开设的径向延伸的过流孔，在其他实施例中，在其他实施例中，该进、出口也可以处于堵塞器主体的端面上。

本实用新型的堵塞器的实施例：本实施例中堵塞器的结构与上述实施例中堵塞器的结构相同，因此不再赘述。

Claims (10)

1.堵塞器，包括上下延伸的堵塞器主体，堵塞器主体上设有用于下入并止脱装配在工作筒内的锚定结构，堵塞器主体的外周面具有用于与工作筒的密封筒段的内壁面周面密封配合的密封段，其特征在于，堵塞器主体内设有供工作筒内流体从密封段上方向下方单向流通的单向阀，单向阀上设有处于密封段上方的进口和处于密封段下方的出口，单向阀具有用于在密封段上方流体的压力大于下方流体的压力时打开进口、在密封段下方流体的压力大于上方流体的压力时关闭进口的阀芯。

2.根据权利要求1所述的堵塞器，其特征在于，堵塞器主体的外周面还具有用于与工作筒的内壁面围成上下延伸的过流通道的过流段，过流段被密封段上下分隔为上过流段和下过流段，所述进口处于上过流段上，出口处于下过流段上。

3.根据权利要求2所述的堵塞器，其特征在于，单向阀的内壁面上凸设有限位挡止在阀芯上方的环形的密封沿，密封沿处于单向阀的进口和出口之间的位置处，密封沿的内孔为用于在阀芯上行到与密封沿挡止密封配合的位置时被封堵而使单向阀的进口关闭、在阀芯下行到与密封沿脱开的位置时连通单向阀的进口和出口而使单向阀的进口打开的过流阀口。

4.根据权利要求3所述的堵塞器，其特征在于，单向阀的底部设有用于向上顶推阀芯的弹性件和/或处于阀芯的正下方且上下贯通的控制口。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的堵塞器，其特征在于，锚定结构包括堵塞器主体的外周面上设置的从下向上逐渐变细的锥面段、上下导向移动套装在锥面段上的滑动式的卡瓦及用于挂卡连接在工作筒上的凸轮，凸轮处于卡瓦的下方，卡瓦的外周面上设有用于锚定在工作筒的内壁面上的锚齿。

6.防喷组件，包括用于固定在油管上的工作筒和用于止脱装配在工作筒中的堵塞器，工作筒的内壁面具有环形的密封筒段，堵塞器包括上下延伸的堵塞器主体，堵塞器主体上设有用于下入并止脱装配在工作筒内的锚定结构，堵塞器主体的外周面具有用于与密封筒段的内壁面周面密封配合的密封段，其特征在于，堵塞器主体内设有供工作筒内流体从密封段上方向下方单向流通的单向阀，单向阀上设有处于密封段上方的进口和处于密封段下方的出口，单向阀具有用于在密封段上方流体的压力大于下方流体的压力时打开进口、在密封段下方流体的压力大于上方流体的压力时关闭进口的阀芯。

7.根据权利要求6所述的防喷组件，其特征在于，堵塞器主体的外周面还具有用于与工作筒的内壁面围成上下延伸的过流通道的过流段，过流段被密封段上下分隔为上过流段和下过流段，所述进口处于上过流段上，出口处于下过流段上。

8.根据权利要求7所述的防喷组件，其特征在于，单向阀的内壁面上凸设有限位挡止在阀芯上方的环形的密封沿，密封沿处于单向阀的进口和出口之间的位置处，密封沿的内孔为用于在阀芯上行到与密封沿挡止密封配合的位置时被封堵而使单向阀的进口关闭、在阀芯下行到与密封沿脱开的位置时连通单向阀的进口和出口而使单向阀的进口打开的过流阀口。

9.根据权利要求8所述的防喷组件，其特征在于，单向阀的底部设有用于向上顶推阀芯的弹性件和/或处于阀芯的正下方且上下贯通的控制口。

10.根据权利要求6至9中任意一项所述的防喷组件，其特征在于，锚定结构包括堵塞器主体的外周面上设置的从下向上逐渐变细的锥面段、上下导向移动套装在锥面段上的滑动式的卡瓦及用于挂卡连接在工作筒上的凸轮，凸轮处于卡瓦的下方，卡瓦的外周面上设有用于锚定在工作筒的内壁面上的锚齿。