CN208106375U - 一种井下管柱自密封堵塞器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种井下管柱自密封堵塞器，包括与管柱连接的本体，还包括膨胀胶筒、芯轴组件及第一销钉，所述膨胀胶筒可移动地安装于所述芯轴组件上，所述芯轴组件通过第一销钉安装于所述本体内；所述膨胀胶筒在井下流体作用下膨胀，并与本体内壁紧密贴合。本实用新型具有安全隐患小、作业效率高、成本低等优点。

Description

一种井下管柱自密封堵塞器

技术领域

本实用新型涉及完井作业领域，尤其涉及一种井下管柱自密封堵塞器。

背景技术

在油气井完井作业中(尤其在高温高压油气井中)，为了保证封隔器坐封成功率，通常采用堵塞器同完井管柱下入到井下，到位后采用投球或堵塞杆到球座或堵塞器中的方式实现液压坐封封隔器等功能。但由于投球不能承受地层流体施加的反向压力，使得上部完井作业存在巨大的安全隐患，尤其在高压油气井中更加显著；而采用堵塞杆时，投入的堵塞杆需取出后才能进行下一道工序，其增加了额外的作业次数及工作量，作业成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种安全隐患小、作业效率高、成本低的井下管柱自密封堵塞器。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种井下管柱自密封堵塞器，包括与管柱连接的本体，还包括膨胀胶筒、芯轴组件及第一销钉，所述膨胀胶筒可移动地安装于所述芯轴组件上，所述芯轴组件通过第一销钉安装于所述本体内；所述膨胀胶筒在井下流体作用下膨胀，并与本体内壁紧密贴合。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述芯轴组件包括芯轴、带孔固定轴及用于防止芯轴在反向冲击时上移的限位部件，所述膨胀胶筒套设于所述芯轴的一端，所述芯轴的另一端穿过所述带孔固定轴与所述限位部件连接；所述带孔固定轴与所述本体连接。

所述限位部件包括限位套筒及压盖，所述限位套筒套设于所述芯轴伸出带孔固定轴的一端，并通过螺接于芯轴上的压盖抵设于所述带孔固定轴的一端。

所述芯轴远离带孔固定轴的一端设有用于防止膨胀胶筒膨胀时脱离芯轴的限位凸起。

所述带孔固定轴上设有供井下流体通过的过流孔。

所述膨胀胶筒为遇水膨胀胶筒或遇油膨胀胶筒。

还包括在投球打压时与投球密封配合的球座体，沿井下流体注入方向，所述球座体设于所述膨胀胶筒的上游。

所述球座体上设有供井下流体通过的贯通孔，所述贯通孔靠近膨胀胶筒的一端设有在膨胀胶筒膨胀时与膨胀胶筒密封配合的锥形配合面。

所述球座体通过第二销钉安装于所述本体内。

所述球座体与本体之间设有密封组件，所述密封组件包括密封槽及密封圈，所述密封槽设于球座体上，所述密封圈的一端卡紧于密封槽内，所述密封圈的另一端与本体的内侧壁紧密接触。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的自密封堵塞器设置有膨胀胶筒、芯轴组件及第一销钉。膨胀胶筒在井下流体的作用下膨胀并与本体内壁紧密贴合，其实现了本体内部通道的密封封隔，密封效果好，且操作方便、结构简单；同时，膨胀胶筒安装于芯轴组件上，芯轴组件通过第一销钉安装于本体内，其使得膨胀胶筒可承受地层流体施加的反向压力，避免了投球无法反向承压带来的安全隐患，且在完井作业后，通过施压剪断第一销钉，膨胀胶筒及芯轴组件即可落入井底，留出油气进油通道，避免了堵塞杆取出作业繁琐现象的发生。即本实用新型在正向承压完成封隔器有效坐封的同时，可反向承压保证上部完井作业的顺利实施，其作业安全性高；且完井作业完成后，可快速建立油气井生产通道，其作业效率高、成本低。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1是本实用新型井下管柱自密封堵塞器的结构示意图(膨胀胶筒未膨胀状态)。

图2是本实用新型井下管柱自密封堵塞器的结构示意图(膨胀胶筒膨胀状态)。

图中各标号表示：

1、本体；2、膨胀胶筒；3、芯轴组件；31、芯轴；311、限位凸起；32、带孔固定轴；321、过流孔；33、限位套筒；34、压盖；4、第一销钉；5、球座体；51、贯通孔；52、锥形配合面；6、第二销钉；7、密封组件；71、密封槽；72、密封圈。

具体实施方式

下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

如图1和图2示出了本实用新型的井下管柱自密封堵塞器的实施例，井下管柱自密封堵塞器主要应用于油气井完井工艺中，尤其在高温高压、大斜度井和水平井完井作业中应用广泛。本实施例中，井下管柱自密封堵塞器包括本体1、膨胀胶筒2、芯轴组件3及第一销钉4。其中，本体1螺纹连接于油管管柱的下方，可随油管管柱一同下入井内，其操作方便；膨胀胶筒2为圆柱形胶筒，膨胀胶筒2在井下流体作用下膨胀，并与本体1内壁紧密贴合，其实现了本体1内部通道的密封封隔，密封效果好，且操作方便、结构简单。同时，膨胀胶筒2可移动地安装于芯轴组件3上，芯轴组件3通过第一销钉4安装于本体1内，其使得膨胀胶筒2可承受地层流体施加的反向压力，避免了投球无法反向承压带来的安全隐患，且在完井作业后，通过施压剪断第一销钉4，膨胀胶筒2及芯轴组件3即可落入井底，留出油气进油通道，其避免了堵塞杆取出作业繁琐现象的发生。即本实用新型在正向承压完成封隔器有效坐封的同时，可反向承压保证上部完井作业的顺利实施，其作业安全性高；且完井作业完成后，可快速建立油气井生产通道，其作业效率高、成本低。

本实施例中，膨胀胶筒2为遇水膨胀胶筒。遇水膨胀胶筒包括吸水颗粒和腈基聚合物，当本体1内充满含水基流体时，水被吸水颗粒吸收，此时遇水膨胀胶筒2开始膨胀，实现与本体1内壁的紧密贴合。在其他实施例中，膨胀胶筒2也可为遇油膨胀胶筒，遇油膨胀胶筒是利用亲油聚合物使基质吸收碳氢化合物实现膨胀，其过程是物理吸收碳氢化合物的过程。本实施例中，水基流体中阴阳离子成分含量可根据膨胀胶筒2要求的膨胀时间进行调整，其膨胀胶筒2的膨胀倍数可达4倍，耐温达到200℃以上，耐压达到70MPa；膨胀胶筒2在水或油的作用下膨胀后无法回缩。

如图1和图2所示，本实施例的芯轴组件3包括芯轴31、带孔固定轴32及限位部件。其中，膨胀胶筒2套设于芯轴31的一端，芯轴31的另一端穿过带孔固定轴32与限位部件连接，限位部件在反向冲击时可有效防止芯轴31的上移；带孔固定轴32通过第一销钉4与本体1连接。其保证了膨胀胶筒2的可靠安装，且结构简单紧凑。

进一步的，限位部件包括限位套筒33及压盖34。其中，限位套筒33套设于芯轴31伸出带孔固定轴32的一端；压盖34螺接于芯轴31伸出带孔固定轴32的一端端面，限位套筒33通过压盖34抵设于带孔固定轴32的一端。其使得芯轴31在承受反向压力时不会产生轴向移动，保证膨胀胶筒2的密封效果；同时，芯轴31在上部完井作业完成、进行施压时可轴向移动，使得第一销钉4可有效剪断。

进一步的，芯轴31远离带孔固定轴32的一端设有限位凸起311，其避免了膨胀胶筒2在膨胀时脱离芯轴31。进一步的，带孔固定轴32上设有多个过流孔321，多个过流孔321沿带孔固定轴32的周向布置，以供井下流体有效通过。

如图1和图2所示，在优选实施例中，井下管柱自密封堵塞器还包括球座体5，球座体5在投球打压时与投球密封配合。沿井下流体注入方向，球座体5设于膨胀胶筒2的上游，采用投球憋压的方式可实现封隔器的坐封和芯轴组件3、球座体5的下落。球座体5通过第二销钉6安装于本体1内，在上部完井作业完成后，通过井口打压或投球打压的方式剪断第二销钉6，球座体5落入井底。

进一步的，球座体5上设有贯通孔51，贯通孔51为井下流体的流通通道。贯通孔51靠近膨胀胶筒2的一端设有锥形配合面52，锥形配合面52在膨胀胶筒2膨胀时与膨胀胶筒2密封配合，其进一步保证了本体1内部通道的密封效果。

进一步的，球座体5与本体1之间设有密封组件7。密封组件7包括密封槽71及密封圈72，密封槽71设于球座体5上，密封圈72的一端卡紧于密封槽71内，密封圈72的另一端与本体1的内侧壁紧密接触。其有效保证了球座体5与本体1之间的密封效果。

本实施例中，井下管柱自密封堵塞器的具体实施步骤如下：(1)根据井下条件(如水基或油基流体性质、温度、压力等)，确定合适的膨胀时间、橡胶膨胀变化量、膨胀密封时间等参数，选择和制作合适的膨胀胶筒2，并在下入前组装完成；(2)在地面将井下自密封堵塞器接在油管管柱的下部，下入油管管柱至预定深度；在下入过程中，井筒中的水基或油基流体与膨胀胶筒2接触，膨胀胶筒2在井下流体作用下慢慢膨胀，一定时间后与本体1的内壁及球座体5密封配合，封隔本体1的内部通道；(3)进行上部作业，如井口打压或投球打压坐封封隔器、打开滑套，替换环空保护液等；(4)上部完井作业完成后，再从井口打压或投球打压，剪断第一销钉4及第二销钉6，此时球座体5、芯轴组件3及膨胀胶筒2落入井底，留出油气进入油管的通道，顺利完成完井作业，石油或天然气进入油管可直接生产。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种井下管柱自密封堵塞器，包括与管柱连接的本体，其特征在于，还包括膨胀胶筒、芯轴组件及第一销钉，所述膨胀胶筒可移动地安装于所述芯轴组件上，所述芯轴组件通过第一销钉安装于所述本体内；所述膨胀胶筒在井下流体作用下膨胀，并与本体内壁紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的井下管柱自密封堵塞器，其特征在于，所述芯轴组件包括芯轴、带孔固定轴及用于防止芯轴在反向冲击时上移的限位部件，所述膨胀胶筒套设于所述芯轴的一端，所述芯轴的另一端穿过所述带孔固定轴与所述限位部件连接；所述带孔固定轴与所述本体连接。

3.根据权利要求2所述的井下管柱自密封堵塞器，其特征在于，所述限位部件包括限位套筒及压盖，所述限位套筒套设于所述芯轴伸出带孔固定轴的一端，并通过螺接于芯轴上的压盖抵设于所述带孔固定轴的一端。

4.根据权利要求3所述的井下管柱自密封堵塞器，其特征在于，所述芯轴远离带孔固定轴的一端设有用于防止膨胀胶筒膨胀时脱离芯轴的限位凸起。

5.根据权利要求2所述的井下管柱自密封堵塞器，其特征在于，所述带孔固定轴上设有供井下流体通过的过流孔。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的井下管柱自密封堵塞器，其特征在于，所述膨胀胶筒为遇水膨胀胶筒或遇油膨胀胶筒。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的井下管柱自密封堵塞器，其特征在于，还包括在投球打压时与投球密封配合的球座体，沿井下流体注入方向，所述球座体设于所述膨胀胶筒的上游。

8.根据权利要求7所述的井下管柱自密封堵塞器，其特征在于，所述球座体上设有供井下流体通过的贯通孔，所述贯通孔靠近膨胀胶筒的一端设有在膨胀胶筒膨胀时与膨胀胶筒密封配合的锥形配合面。

9.根据权利要求7所述的井下管柱自密封堵塞器，其特征在于，所述球座体通过第二销钉安装于所述本体内。

10.根据权利要求9所述的井下管柱自密封堵塞器，其特征在于，所述球座体与本体之间设有密封组件，所述密封组件包括密封槽及密封圈，所述密封槽设于球座体上，所述密封圈的一端卡紧于密封槽内，所述密封圈的另一端与本体的内侧壁紧密接触。