CN207093028U - 一种可重复座封、解封桥塞 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可重复座封、解封桥塞，包括座封系统和解封系统，桥塞坐封及解封动力子系统分为接头组件、电泵组件、液压组件、桥塞组件；接头部分主要电连接座和电连接器，电泵部分主要包括电机、联轴器、连接支架、壳体和液压泵，液压系统主要包括二位四通电磁阀、第一油路块、第二油路块、油液通道、双向液压锁、油箱等，桥塞部分包括胶筒、保护伞、锥体、中心管、卡瓦、压环、连接筒和卡瓦筒。首先由接头处接入电缆给液压泵供电，液压泵启动，给液压系统供液，液压系统通过电磁阀和液压锁改变油路的开关，进而改变活塞的运动方向，以实现桥塞的座封和解封。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油天然气压裂完井领域，具体涉及一种可重复座封、解封桥塞。
背景技术
随着油气田的开发和能源的不断耗竭，非常规油气将成为未来石油天然气能源的重要接替者。统计数据显示，我国致密砂岩气、页岩气、煤层气等非常规天然气资源总量是常规天然气资源量的5.01倍，非常规天然气勘探开发潜力无限。非常规油气储层均具有低孔、低渗透的特征。现阶段，针对这类非常规油气藏的开采，主要采用泵送桥塞与射孔联座的完井方法进行储层压裂。
现有桥塞因其存在着不能解封的特点导致在压裂过程中桥塞不能收回，采用桥塞压裂的每一层段都要投放一个桥塞，不仅增加了成本且压裂完成后需要下入连续油管钻磨工具钻除掉所有桥塞，钻磨掉每一个桥塞都需要半小时以上时间，影响整个压裂作业效率，钻磨成本昂贵且存在施工风险。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种可重复座封、解封桥塞，解决现有泵送桥塞压裂技术存在的需要每一层段投放一个桥塞且压裂完成后需要钻塞的问题，实现桥塞的重复利用，达到一个桥塞完成所有层段压裂的目的，提高桥塞压裂效率，降低压裂作业成本。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种可重复座封、解封桥塞，包括从上到下依次连接的接头组件、电泵组件、液压组件和桥塞组件；
接头组件包括上接头、电连接座、电连接器和导线，上接头首尾两端的外部都有螺纹，用于连接安全接头和套筒；上接头中间有轴向通孔，电连接座和电连接器位于通孔的上部，将电缆传递的电力和信号传递到电机和电磁阀；电连接座与上接头之间通过螺纹连接，并将电连接器固定在电连接座下方的通孔中，导线通过通孔进入油箱内部，给电机和电磁阀提供电力；
电泵组件包括电机、联轴器、连接支架、壳体和液压泵；壳体底部有内螺纹，与第一油路块固定在一起，液压泵放置在壳体中，并与连接支架固定；电机固定在连接支架上，与液压泵之间通过联轴器进行传动；液压泵侧边有进油口，通过壳体上的油孔与油箱相通；液压泵底部有出油口，高压油通过第三油液通道进入液压组件中的电磁阀；
液压组件包括二位四通的电磁阀、第一油路块、第二油路块、油液通道、双向液压锁、中间接头、油箱、活塞和内环台；第一油路块上端的凸出块通过螺纹与壳体相连接，第一油路块内部有四条油液通道，即第三油液通道、第六油液通道、第四油液通道和第五油液通道；电磁阀连通四条油液通道，即第三油液通道、第六油液通道、第四油液通道和第五油液通道，电磁阀的阀座与第一油路块连接在一起；第二油路块中有四条油液通道和一个双向液压锁的安装座，并与中间接头固定在一起，四条油液通道即第一油液通道、第二油液通道、第四油液通道和第五油液通道；中间接头首尾两端都有螺纹，分别与套筒和内环台固定在一起；中间接头活塞与内环台之间形成了上腔室和下腔室，上腔室与第一油液通道连通，下腔室通过活塞内部通道与第二油液通道连通；活塞的两个极限位置处有两个接触开关，表示坐封及解封动作的完成，触发时会给地面输送信号来关闭电机；活塞上部与中间接头内通孔接触可滑动，中间和下部都与内环台接触可滑动，活塞通过底部螺纹与中心管连接在一起；
桥塞组件包括胶筒、保护伞、锥体、中心管、卡瓦、压环、连接筒、碟簧片和卡瓦筒；胶筒套在连接筒的外面，在胶筒的两端设置保护伞，对胶筒起到防突作用和提高胶筒承受压差的能力；连接筒上端通过螺纹与内环台连接在一起，下端有个突起的台阶，起到对压环的限位作用；压环套在连接筒外面，下端通过螺纹与锥体锥体固定在一起；锥体位于中心管下端的台阶处，上端套在内环台外面，并抵住胶筒；卡瓦外表面有向上和向下的倒齿，两个方向的倒齿能够防止卡瓦坐封后的移动，卡瓦内表面为与锥体相配合的锥面，在卡瓦的外壁设置有径向的定位孔，定位孔中放置径向设置的塔簧和挡环；增加桥塞坐封后的抗震和锁紧能力的碟簧片位于卡瓦筒内和卡瓦的尾部，卡瓦筒上端位于卡瓦的塔簧区域，下端通过螺纹与中心管固定在一起；中心管上端通过螺纹与活塞连接在一起，中间有对锥体的限位作用的台阶，下端中空。
所述胶筒共有三个，三个胶筒之间的硬度具有级差，上、下胶筒对中胶筒起到传压和防突作用，防止中胶筒受挤压从间隙挤出。
所述塔簧半径较小的一端设置在定位孔内，半径较大的一端抵住卡瓦。
所述上接头和套筒之间至少有两道“O”型密封圈，防止油液的泄漏和外部物质的进入。
所述壳体与第一油路块之间有两道“O”型密封圈，防止油液的泄漏。
所述液压泵放置在壳体中，并与连接支架用螺钉固定；电机通过螺钉固定在连接支架上。
所述电磁阀连通四条油液通道，连接处各有一道“O”型密封圈防止油液泄漏。
所述第二油路块中有四条油液通道和一个双向液压锁的安装座，并通过螺钉与中间接头固定在一起，油液通道的连接处各有一道“O”型密封圈防止油液泄漏。
所述中间接头与套筒和内环台固定在一起，连接处都有两道“O”型密封圈防止油液泄漏。
所述活塞上部与中间接头内通孔接触可滑动，中间和下部都与内环台接触可滑动，接触处至少有三道“O”型密封圈防止油液泄漏。
本实用新型的有益效果是：桥塞可重复座封、解封；可地面操作完成桥塞的座封、解封过程；桥塞可重复使用，省去钻磨桥塞过程；
附图说明
图1为本实用新型的可重复座封、解封桥塞的结构示意图。
图中：1、上接头；2、电连接座；3、电连接器；4、导线；5、电机；6、联轴器；7、连接支架；8、液压泵；9、壳体；10、第一油路块；11、阀座；12、二位四通电磁阀；13、套筒；14、第二油路块；15、双向液压锁；16、中间接头；17、活塞；18、上腔室；19、下腔室；20、内环台；21、胶筒；22、中心管；23、锥体；24、卡瓦；25、塔簧；26、卡瓦筒；27、油箱；28、进油口；29—34、油液通道；35、接触开关；36、保护伞；37、压环；38、连接筒；39、碟簧片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
如图1所示，基于桥塞的本体结构，本实用新型采取上拉桥塞中心管，套筒从外部压缩胶筒和卡瓦达到坐封桥塞的目的，并将所设计的桥塞坐封及解封动力子系统分为接头组件、电泵组件、液压组件、桥塞组件这四大部分。
具体地说，可重复座封、解封桥塞，包括从上到下依次连接的接头组件、电泵组件、液压组件和桥塞组件；
接头组件包括上接头1、电连接座2、电连接器3和导线4，上接头1首尾两端的外部都有螺纹，用于连接安全接头和套筒13；上接头1中间有轴向通孔，电连接座2和电连接器3位于通孔的上部，将电缆传递的电力和信号传递到电机和电磁阀；电连接座2与上接头1之间通过螺纹连接，并将电连接器3固定在电连接座2下方的通孔中，导线4通过通孔进入油箱27内部，给电机和电磁阀提供电力；
电泵组件包括电机5、联轴器6、连接支架7、壳体9和液压泵8；壳体9底部有内螺纹，与第一油路块10固定在一起，液压泵8放置在壳体9中，并与连接支架7固定；电机5固定在连接支架7上，与液压泵8之间通过联轴器6进行传动；液压泵8侧边有进油口28，通过壳体9上的油孔与油箱27相通；液压泵8底部有出油口，高压油通过第三油液通道29进入液压组件中的电磁阀12；
液压组件包括二位四通的电磁阀12、第一油路块10、第二油路块14、油液通道、双向液压锁15、中间接头16、油箱27、活塞17和内环台20；第一油路块10上端的凸出块通过螺纹与壳体9相连接，内部有四条油液通道，即第三油液通道29、第六油液通道30、第四油液通道31和第五油液通道32；电磁阀12连通四条油液通道，即第三油液通道29、第六油液通道30、第四油液通道31和第五油液通道32，电磁阀的阀座11与第一油路块10连接在一起；第二油路块14中有四条油液通道和一个双向液压锁15的安装座，并与中间接头16固定在一起，四条油液通道即第一油液通道34、第二油液通道33、第四油液通道31和第五油液通道32；中间接头16首尾两端都有螺纹，分别与套筒13和内环台20固定在一起；中间接头16、活塞17与内环台20之间形成了上腔室18和下腔室19，上腔室18与第一油液通道34连通，下腔室19通过活塞内部通道与第二油液通道33连通；活塞的两个极限位置处有两个接触开关35，表示坐封及解封动作的完成，触发时会给地面输送信号来关闭电机；活塞17上部与中间接头16内通孔接触可滑动，中间和下部都与内环台20接触可滑动，活塞17通过底部螺纹与中心管22连接在一起；
桥塞组件包括胶筒21、保护伞36、锥体23、中心管22、卡瓦24、压环37、连接筒38、碟簧片39和卡瓦筒26；胶筒21套在连接筒38的外面，在胶筒的两端设置保护伞36，对胶筒起到防突作用和提高胶筒21承受压差的能力；连接筒38上端通过螺纹与内环台20连接在一起，下端有个突起的台阶，起到对压环37的限位作用；压环37套在连接筒38外面，下端通过螺纹与锥体锥体23固定在一起；锥体23位于中心管22下端的台阶处，上端套在内环台20外面，并抵住胶筒；卡瓦24外表面有向上和向下的倒齿，两个方向的倒齿能够防止卡瓦24坐封后的移动，卡瓦24内表面为与锥体23相配合的锥面，在卡瓦24的外壁设置有径向的定位孔，定位孔中放置径向设置的塔簧25和挡环40；当卡瓦被锥体23挤压后，卡瓦24将会均匀的咬紧套管内壁。当卡瓦被撑开后，塔簧会被压缩，储存一定的能量，在卡瓦24解封过程中完全复位卡瓦24。增加桥塞坐封后的抗震和锁紧能力的碟簧片39位于卡瓦筒26内和卡瓦24的尾部，卡瓦筒26上端位于卡瓦24的塔簧区域，下端通过螺纹与中心管22固定在一起；中心管22上端通过螺纹与活塞17连接在一起，中间有对锥体23的限位作用的台阶，下端中空。因此当意外的发生需要钻铣桥塞时，桥塞下部的压力会通过孔道泄压，使桥塞上下压力平衡，消除了钻铣桥塞引起桥塞上移的可能性。
所述胶筒21共有三个，三个胶筒之间的硬度具有级差，上、下胶筒对中胶筒起到传压和防突作用，防止中胶筒受挤压从间隙挤出。
所述塔簧25半径较小的一端设置在定位孔内，半径较大的一端抵住卡瓦24。
所述上接头1和套筒13之间至少有两道“O”型密封圈，防止油液的泄漏和外部物质的进入。
所述壳体9与第一油路块10之间有两道“O”型密封圈，防止油液的泄漏。
所述液压泵8放置在壳体9中，并与连接支架7用螺钉固定；电机5通过螺钉固定在连接支架7上。
所述电磁阀12连通四条油液通道，连接处各有一道“O”型密封圈防止油液泄漏。
所述第二油路块14中有四条油液通道和一个双向液压锁15的安装座，并通过螺钉与中间接头16固定在一起，油液通道的连接处各有一道“O”型密封圈防止油液泄漏。
所述中间接头16与套筒13和内环台20固定在一起，连接处都有两道“O”型密封圈防止油液泄漏。
所述活塞17上部与中间接头16内通孔接触可滑动，中间和下部都与内环台20接触可滑动，接触处至少有三道“O”型密封圈防止油液泄漏。
液压泵8输出的高压油经过第三油液通道29进入电磁阀的进油口后有第四油液通道31和第五油液通道32。当电磁阀不通电时，高压油通过第五油液通道32输出；当电磁阀通电时，高压油通过第四油液通道31输出，由此来达到控制活塞运动方向的目的。双向液压锁15由两个液控单向阀组成，其工作原理是当第五油液通道32正向进油时，第四油液通道31反向出油，反之亦然；当正向油液通道不进油时，反向的也不出油，不受外界负荷干扰，起到锁定的作用。因此，当高压油通过第五油液通道32经过双向液压锁15后，第二油液通道33输出高压油，经过活塞内部通道进入到下腔室19，推动活塞上移；上腔室18内部的液压油通过第一油液通道34、第四油液通道31和第六油液通道30排入油箱27。关闭电机后，双向液压锁15使进入腔内的液压油不能泄出，从而使桥塞一直保持坐封状态。
坐封：智能桥塞通过电缆拉到预定位置，电缆传输信号给电机。电机收到信号后，电机输出端通过联轴器带动液压泵转动，通过油液通道输出高压油。电磁阀不通电，高压油从进油口28、第三油液通道29、第五油液通道32和活塞内部流道33进入下腔室19，同时，上腔室18、油液通道34、第六油液通道31和第四油液通道30连通。下腔室中的高压油挤压活塞和内环台往两侧移动，上腔室中的液压油被排回油箱。活塞带动中心管、卡瓦筒和卡瓦上行，同时，内环台推动胶筒、压环和锥体下行。卡瓦被锥体撑开固定在套管壁上，胶筒被压缩胀开，密封上下层。活塞触动接触开关，关闭电机，液压双向锁锁定油液通道，使桥塞维持坐封状态。
解封：压裂完成后，电机启动，带动液压泵通过油液通道输出高压油。电磁阀通电，高压油从第六油液通道30、油液通道31、油液通道34、进入上腔室18，同时，下腔室、活塞内部流道33、第四油液通道32、第三油液通道29和进油口28连通。上腔室中的高压油挤压活塞和内环台往两侧移动，下腔室中的液压油被排回油箱。活塞推动中心管下行，内环台上行，解封胶筒。塔簧推动撑开的卡瓦向中心管合拢，卡瓦筒带动卡瓦下行，远离锥体。当桥塞卡瓦、锥体和胶筒复位完成，活塞触动接触开关，关闭电机，液压双向锁锁定油液通道。此时，桥塞解封完成。
综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本实用新型的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本实用新型的范围之内。
Claims (10)
1.一种可重复座封、解封桥塞，其特征在于，包括从上到下依次连接的接头组件、电泵组件、液压组件和桥塞组件；
接头组件包括上接头(1)、电连接座(2)、电连接器(3)和导线(4)，上接头(1)首尾两端的外部都有螺纹，用于连接安全接头和套筒(13)；上接头(1)中间有轴向通孔，电连接座(2)和电连接器(3)位于通孔的上部，将电缆传递的电力和信号传递到电机和电磁阀；电连接座(2)与上接头(1)之间通过螺纹连接，并将电连接器(3)固定在电连接座(2)下方的通孔中，导线(4)通过通孔进入油箱(27)内部，给电机和电磁阀提供电力；
电泵组件包括电机(5)、联轴器(6)、连接支架(7)、壳体(9)和液压泵(8)；壳体(9)底部有内螺纹，与第一油路块(10)固定在一起，液压泵(8)放置在壳体(9)中，并与连接支架(7)固定；电机(5)固定在连接支架(7)上，与液压泵(8)之间通过联轴器(6)进行传动；液压泵(8)侧边有进油口(28)，通过壳体(9)上的油孔与油箱(27)相通；液压泵(8)底部有出油口，高压油通过第三油液通道(29)进入液压组件中的电磁阀(12)；
液压组件包括二位四通的电磁阀(12)、第一油路块(10)、第二油路块(14)、油液通道、双向液压锁(15)、中间接头(16)、油箱(27)、活塞(17)和内环台(20)；第一油路块(10)上端的凸出块通过螺纹与壳体(9)相连接，第一油路块(10)内部有四条油液通道，即第三油液通道(29)、第六油液通道(30)、第四油液通道(31)和第五油液通道(32)；电磁阀(12)连通四条油液通道，即第三油液通道(29)、第六油液通道(30)、第四油液通道(31)和第五油液通道(32)，电磁阀的阀座(11)与第一油路块(10)连接在一起；第二油路块(14)中有四条油液通道和一个双向液压锁(15)的安装座，并与中间接头(16)固定在一起，四条油液通道即第一油液通道(34)、第二油液通道(33)、第四油液通道(31)和第五油液通道(32)；中间接头(16)首尾两端都有螺纹，分别与套筒(13)和内环台(20)固定在一起；中间接头(16)、活塞(17)与内环台(20)之间形成了上腔室(18)和下腔室(19)，上腔室(18)与第一油液通道(34)连通，下腔室(19)通过活塞内部通道与第二油液通道(33)连通；活塞的两个极限位置处有两个接触开关(35)，表示坐封及解封动作的完成，触发时会给地面输送信号来关闭电机；活塞(17)上部与中间接头(16)内通孔接触可滑动，中间和下部都与内环台(20)接触可滑动，活塞(17)通过底部螺纹与中心管(22)连接在一起；
桥塞组件包括胶筒(21)、保护伞(36)、锥体(23)、中心管(22)、卡瓦(24)、压环(37)、连接筒(38)、碟簧片(39)和卡瓦筒(26)；胶筒(21)套在连接筒(38)的外面，在胶筒的两端设置保护伞(36)，对胶筒起到防突作用和提高胶筒(21)承受压差的能力；连接筒(38)上端通过螺纹与内环台(20)连接在一起，下端有个突起的台阶，起到对压环(37)的限位作用；压环(37)套在连接筒(38)外面，下端通过螺纹与锥体锥体(23)固定在一起；锥体(23)位于中心管(22)下端的台阶处，上端套在内环台(20)外面，并抵住胶筒；卡瓦(24)外表面有向上和向下的倒齿，两个方向的倒齿能够防止卡瓦(24)坐封后的移动，卡瓦(24)内表面为与锥体(23)相配合的锥面，在卡瓦(24)的外壁设置有径向的定位孔，定位孔中放置径向设置的塔簧(25)和挡环(40)；增加桥塞坐封后的抗震和锁紧能力的碟簧片(39)位于卡瓦筒(26)内和卡瓦(24)的尾部，卡瓦筒(26)上端位于卡瓦(24)的塔簧区域，下端通过螺纹与中心管(22)固定在一起；中心管(22)上端通过螺纹与活塞(17)连接在一起，中间有对锥体(23)的限位作用的台阶，下端中空。
2.根据权利要求1所述可重复座封、解封桥塞，其特征在于，所述胶筒(21)共有三个，三个胶筒之间的硬度具有级差，上、下胶筒对中胶筒起到传压和防突作用，防止中胶筒受挤压从间隙挤出。
3.根据权利要求1所述可重复座封、解封桥塞，其特征在于，所述塔簧(25)半径较小的一端设置在定位孔内，半径较大的一端抵住卡瓦(24)。
4.根据权利要求1所述可重复座封、解封桥塞，其特征在于，所述上接头(1)和套筒(13)之间至少有两道“O”型密封圈，防止油液的泄漏和外部物质的进入。
5.根据权利要求1所述可重复座封、解封桥塞，其特征在于，所述壳体(9)与第一油路块(10)之间有两道“O”型密封圈，防止油液的泄漏。
6.根据权利要求1所述可重复座封、解封桥塞，其特征在于，所述液压泵(8)放置在壳体(9)中，并与连接支架(7)用螺钉固定；电机(5)通过螺钉固定在连接支架(7)上。
7.根据权利要求1所述可重复座封、解封桥塞，其特征在于，所述电磁阀(12)连通四条油液通道，连接处各有一道“O”型密封圈防止油液泄漏。
8.根据权利要求1所述可重复座封、解封桥塞，其特征在于，所述第二油路块(14)中有四条油液通道和一个双向液压锁(15)的安装座，并通过螺钉与中间接头(16)固定在一起，油液通道的连接处各有一道“O”型密封圈防止油液泄漏。
9.根据权利要求1所述可重复座封、解封桥塞，其特征在于，所述中间接头(16)与套筒(13)和内环台(20)固定在一起，连接处都有两道“O”型密封圈防止油液泄漏。
10.根据权利要求1所述可重复座封、解封桥塞，其特征在于，所述活塞(17)上部与中间接头(16)内通孔接触可滑动，中间和下部都与内环台(20)接触可滑动，接触处至少有三道“O”型密封圈防止油液泄漏。
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