CN2305482Y - 一种液压桥塞 - Google Patents

Abstract

一种液压桥塞,属于油田用井下封堵工具。它由座封机构、锚定机构、密封机构三大部分组成。该桥塞可用油管(包括连续油管)或电缆送进座封,内设自锁定机构,无需上覆灰面,即可实现双向密封,且可回收重复利用。它与井下滑套开关及液压封隔器配合使用,可实现不压井作业和多层封隔。能在各种套管井(包括浅井、斜井、水平井)中实现临时性或永久性封堵。

Description

一种液压桥塞

本实用新型涉及一种油田用井下封堵工具，尤其是一种液压桥塞。

在油田勘探开发过程中，尤其是在试油、井下作业、油气层改造、地层测试、注采层位调整等施工过程中，经常需要用井下封堵工具对油、气、水层进行临时性或永久性的封堵。液压桥塞是其中的一种可回收封堵工具。封堵施工时，将其下至井下预定位置，由地面控制座封，实现对目的层的封堵。

《科学试油系统工程》(《油气井测试》编辑部出版，一九九二年九月修订)一书(P425-P437)中公开了一种吉尔哈特电缆桥塞，该桥塞由电缆送进，点火座封。施工简单、成本较低。这种电缆桥塞主要存在以下几个方面不足：一是电缆桥塞对井筒的要求高，在稠油井或井筒中有“死油”的井中使用时，下钻困难，而且容易造成中途“卡死”；二是桥塞点火座封后，需要上覆灰面，才能确保密封；三是电缆桥塞不能用于大斜度井和水平井；四是该桥塞不能回收再用。《科学试油系统工程》一书(P528-P529)中还公开了一种可回收桥塞，该桥塞由油管送进，右旋管柱座封，右旋管柱解封。这种可回收桥塞主要存在三方面的不足：一是不能在大斜度井和水平井中使用，因为在这种井中旋转管柱非常困难；二是深井中使用时，地面显示不明显；三是结构较复杂，造价高。

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足，而提供一种操作简单、封堵可靠、可以回收重复使用的液压桥塞。

本实用新型的目的可以通过以下的技术方案实现：一种液压桥塞，由座封机构、锚定机构、密封机构组成，其特征在于，包括：

(1)座封机构，由座封套〔1〕、上活塞〔2〕、锁球〔3〕、下活塞〔4〕等组成，上、下活塞装在座封套〔1〕内，上活塞〔2〕的小径部份钻有一组锁球孔，座封套[1]上开有与之相对应的锁球槽，锁球〔3〕装在锁球孔中，由下活塞〔4〕作外支承，锁球槽作内支承，且满足：下活塞内径-锁球槽内径=锁球〔3〕直径，座封套〔1〕、上活塞〔2〕、下活塞〔4〕上均钻有对应的导液孔，上、下活塞之间形成差动机构，只有当下活塞[4]先向下运动，锁球[3]解除限位后，上活塞[2]才能开始运动；

(2)锚定机构，由卡瓦体〔5〕、销钉[6]、解封套〔7〕、开口锁环〔9〕、锁球〔10〕、锁套〔11〕、卡瓦〔12〕、卡瓦筒〔14〕等组成，锁套〔11〕上开有一组锁球孔，心轴〔13〕上开有与之相对应的锁球槽，锁球〔10〕装在锁球孔中，由解封套〔7〕作外支承，锁球槽作内支承，解封套〔7〕的上端具有供解封用的内螺纹，解封套〔7〕的外台肩外径大于卡瓦体〔5〕的顶端内径，解封套〔7〕的内台肩内径小于心轴〔13〕的顶端外径，开口锁环〔9〕装在卡瓦体〔5〕内，开口锁环〔9〕的外表面及卡瓦体〔5〕的内表面具有齿距相同、方向向下的粗倒齿结构，开口锁环〔9〕的内表面及锁套〔11〕的外表面具有齿距相同、方向向上的细倒齿结构，卡瓦〔12〕装在卡瓦筒〔14〕的开窗孔中，卡瓦〔12〕与卡瓦体〔5〕之间借助于卡瓦体〔5〕下部的燕尾槽作滑动连接，卡瓦体〔5〕与座封套〔1〕之间用销钉〔6〕连接，卡瓦体〔5〕下部锥体外径大于卡瓦筒〔14〕顶端内径；

(3)密封机构，由剪销[8]、心轴〔13〕、胶筒〔15〕、隔环〔16〕组成，心轴〔13〕与上活塞〔2〕之间用剪销〔8〕作固定连接，心轴〔13〕为实心轴或是下端带螺纹的空心轴，桥塞心轴的下端可根据要求组接滑套开关、液压封隔器等井下工具。

液压桥塞的工作过程是：

座封：用油管将液压桥塞送到井下预定位置，在油管内正打压，液体流过导液孔，在上、下活塞[2]、[4]之间形成方向相反的推力，当推力大到一定程度时，剪钉[6]被剪断，下活塞[4]推动卡瓦体[5]向下运动，迫使卡瓦[12]咬紧套管壁。此时，锁球[3]失去限位，上活塞[2]带动心轴[13]向上运动，压缩胶筒[15]密封套管环空。当油管内压继续增大，作用在心轴[13]上的拉力超过剪销[8]的抗剪切极限时，剪销[8]被剪断，座封工具部分[1、2、3、4]与桥塞脱开随油管起出井口。开口锁环[9]与锁套[11]相互啮合，将卡瓦体[5]与心轴[13]相互锁定，桥塞牢牢卡封在井下预定位置。

解封：用油管下入专门的解封工具，抓住解封套[7]，上提管柱，解封套[7]随之上移，锁球[10]失去限位，心轴[13]在胶筒弹力作用下下移，解封套[7]的外台肩带动卡瓦体[5]一起向上运动，迫使卡瓦[12]缩回到卡瓦筒[14]中，桥塞解封。桥塞总成[5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16]随油管起至地面。

本实用新型的目的还可以通过以下技术方案来实现：将所述的座封套[1]、解封套[7]、心轴[13]可简化为心轴[20]；上活塞[2]、下活塞[4]简化为活塞[22]；卡瓦体[5]、卡瓦[12]、卡瓦筒[14]等简化为密封套[21]，开口锁环[9]装在活塞[22]内，活塞[22]与密封套[21]之间用销钉[6]联接，密封套[21]上开有两组锁球孔，心轴[20]上开有两组锁球槽，锁球[3][10]分别装在两组锁球孔中，锁球[10]由心轴[20]作其内支承，由锁套[11]内的锁球槽作其外支承；锁球[3]由心轴[20]上的锁球槽作其内支承，由活塞[22]作其外支承。其工作过程是：座封时，油管内打压，液压推动活塞[20]，剪断销钉[6]，压缩胶筒，封隔井筒，锁环[9]、锁套[11]相互锁定；解封时，上提心轴[20]，当心轴上的锁球槽运动至锁球[10]的位置时，锁套[11]解除限位，活塞[22]回位，桥塞解封，随管柱起出井筒。

本实用新型的目的还可以通过以下技术方案来实现：所述的锁球[3]、锁球[10]均可用厚度与锁球直径相同的锁块代替，锁块的倒角与锁球槽倒角相同，锁球孔改成相应的锁块孔。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

1．采用内卡瓦机构，起下钻时，卡瓦缩在卡瓦套内，不易遇阻遇卡，结构简单、安全可靠，具有双向承压能力，无需上覆灰面即可实现可靠密封。

2．采用独特的差动活塞机构(上、下活塞相互锁定)，下钻遇阻时，桥塞不会中途座封。只有当油管内压力大于套管环空压力时，才能座封桥塞。

3．该桥塞可通过油管(包括连续油管)送进打压座封或电缆送进点火座封，用油管进行解封回收，它可以在斜井、水平井中使用。

4．该桥塞可与井下滑套开关、液压封隔器等井下工具配合使用，实现不压井作业或用一趟管柱进行多层封隔。

附图的图面说明如下：

图1是本实用新型(实施例1)的结构示意图

图2是本实用新型的卡瓦体与开口锁环的装配示意图

图3是本实用新型的卡瓦与卡瓦体的配合示意图

图4是本实用新型的锁定部分的局部放大图

图5是本实用新型(实施例2)的结构示意图

图6是本实用新型(实施例1)与滑套开关配套使用示意图

图中各标号的说明如下：1．座封套       2．上活塞    3．锁球      4．下活塞5．卡瓦体       6．剪钉      7．解封套    8．剪销9．开口锁环     10．锁球     11．锁套     12．卡瓦13．心轴        14．卡瓦筒   15．胶筒     16．隔环17．滑套        18．锁球     19．弹簧     20．心轴21．密封套      22．活塞

结合附图详细说明本实用新型的实施例(实施例1)：参见图1、图2、图3、图4，一种液压桥塞，由座封机构、锚定机构、密封机构组成，各部分的主要作用及结构特点如下：

(1)座封机构，主要作用是完成液压桥塞的座封、丢手过程。由座封套〔1〕、上活塞〔2〕、锁球〔3〕、下活塞〔4〕等组成，上、下活塞装在座封套〔1〕内，上活塞〔2〕的小径部份钻有一组锁球孔，座封套[1]上开有与之相对应的锁球槽，锁球〔3〕装在锁球孔中，由下活塞〔4〕作外支承，锁球槽作内支承，且满足：下活塞内径-锁球槽内径=锁球〔3〕直径，座封套〔1〕、上活塞〔2〕、下活塞〔4〕上均钻有对应的导液孔。座封时，在油管内正打压，液体流过导液孔，在上、下活塞[2]、[4]之间形成方向相反的推力，下活塞[4]剪断销钉[6]向下运动，锁球[3]失去外支承，上活塞[2]向上运动，直至剪钉[8]被剪断，完成座封过程。座封机构[1、2、3、4]与桥塞脱开随油管起出井口。将座封机构稍作改进后，该桥塞可以直接用电缆送进座封。

(2)锚定机构，主要作用是确保桥塞座封时锚定可靠。由卡瓦体〔5〕、销钉[6]、解封套〔7〕、开口锁环〔9〕、锁球〔10〕、锁套〔11〕、卡瓦〔12〕、卡瓦筒〔14〕等组成，锁套〔11〕上开有一组锁球孔，心轴〔13〕上开有与之相对应的锁球槽，锁球〔10〕装在锁球孔中，由解封套〔7〕作外支承，锁球槽作内支承，解封套〔7〕的上端具有供解封用的内螺纹，解封套〔7〕的外台肩外径大于卡瓦体〔5〕的顶端内径，解封套〔7〕的内台肩内径小于心轴〔13〕的顶端外径，开口锁环〔9〕装在卡瓦体〔5〕内，开口锁环〔9〕的外表面及卡瓦体〔5〕的内表面具有齿距相同、方向向下的粗倒齿结构，开口锁环〔9〕的内表面及锁套〔11〕的外表面具有齿距相同、方向向上的细倒齿结构，卡瓦〔12〕装在卡瓦筒〔14〕的开窗孔中，卡瓦〔12〕与卡瓦体〔5〕之间借助于卡瓦体〔5〕下部的燕尾槽作滑动连接，卡瓦体〔5〕与座封套〔1〕之间用销钉〔6〕连接，卡瓦体〔5〕下部锥体外径大于卡瓦筒〔14〕顶端内径。座封时，下活塞[4]推动卡瓦体[5]向下运动，迫使卡瓦[12]咬紧套管壁，开口锁环[9]与锁套[11]上的细倒齿相互啮合，将心轴与卡瓦体相互锁定。解封时，用油管下入专门的解封工具，抓住解封套[7]，上提管柱，解封套[7]随之上移，锁球[10]失去外支承，锁套[11]解除限位，解封套[7]的外台肩带动卡瓦体[5]一起上移，迫使卡瓦[12]缩回到卡瓦筒[14]中，桥塞解封。

(3)密封机构，主要作用是压缩胶筒、封隔井筒。由剪销[8]、心轴〔13〕、胶筒〔15〕、隔环〔16〕等组成，心轴〔13〕与上活塞〔2〕之间用剪销〔8〕作固定连接，心轴〔13〕为实心轴或是下端带螺纹的空心轴。桥塞的下端可以串接井下滑套开关，实现不压井作业；可以串接液压封隔器等，实现一趟管柱多层封隔。

本实用新型还可以这样来实施(实施例2)：参见图5，所述的座封套[1]、解封套[7]、心轴[13]可简化为心轴[20]；上活塞[2]、下活塞[4]简化为活塞[22]；卡瓦体[5]、卡瓦[12]、卡瓦筒[14]等简化为密封套[21]，开口锁环[9]装在活塞[22]内，活塞[22]与密封套[21]之间用销钉[6]联接，密封套[21]上开有两组锁球孔，心轴[20]上开有两组锁球槽，锁球[3][10]分别装在两组锁球孔中，锁球[10]由心轴[20]作其内支承，由锁套[11]内的锁球槽作其外支承；锁球[3]由心轴[20]上的锁球槽作其内支承，由活塞[22]作其外支承。桥塞座封时，从油管内打压，液压经导液孔推动活塞[22]向上运动，剪销[6]被剪断，压缩胶筒[15]，开口锁环[9]与锁套[11]的细倒齿相互啮合，完成座封过程。解封时，上提心轴[20]，在胶筒[15]与套管壁的摩擦力作用下，心轴[20]与密封套[21]之间产生相对滑动，当心轴[20]上的锁球槽与锁球[10]相对时，锁球[10]失去内支承，锁套[11]解除限位，活塞[22]回位，桥塞解封。

本实用新型还可以这样来实施，将所述的锁球[3]、[10]用锁块代替。锁块的厚度与对应的锁球直径相同，锁块的倒角与锁球槽的倒角相同，锁球孔相应地改成锁块孔，即可达到上述同样的效果。

Claims (3)

1．一种液压桥塞，由座封机构、锚定机构、密封机构组成，其特征在于，包括：

(1)座封机构，由座封套〔1〕、上活塞〔2〕、锁球〔3〕、下活塞〔4〕等组成，上、下活塞装在座封套〔1〕内，上活塞〔2〕的小径部份钻有一组锁球孔，座封套[1]上开有与之相对应的锁球槽，锁球〔3〕装在锁球孔中，由下活塞〔4〕作外支承，锁球槽作内支承，且满足：下活塞内径-锁球槽内径=锁球〔3〕直径，座封套〔1〕、上活塞〔2〕、下活塞〔4〕上均钻有对应的导液孔；

(2)锚定机构，由卡瓦体〔5〕、销钉[6]、解封套〔7〕、开口锁环〔9〕、锁球〔10〕、锁套〔11〕、卡瓦〔12〕、卡瓦筒〔14〕等组成，锁套〔11〕上开有一组锁球孔，心轴〔13〕上开有与之相对应的锁球槽，锁球〔10〕装在锁球孔中，由解封套〔7〕作外支承，锁球槽作内支承，解封套〔7〕的上端具有供解封用的内螺纹，解封套〔7〕的外台肩外径大于卡瓦体〔5〕的顶端内径，解封套〔7〕的内台肩内径小于心轴〔13〕的顶端外径，开口锁环〔9〕装在卡瓦体〔5〕内，开口锁环〔9〕的外表面及卡瓦体〔5〕的内表面具有齿距相同、方向向下的粗倒齿结构，开口锁环〔9〕的内表面及锁套〔11〕的外表面具有齿距相同、方向向上的细倒齿结构，卡瓦〔12〕装在卡瓦筒〔14〕的开窗孔中，卡瓦〔12〕与卡瓦体〔5〕之间借助于卡瓦体〔5〕下部的燕尾槽作滑动连接，卡瓦体〔5〕与座封套〔1〕之间用销钉〔6〕连接，卡瓦体〔5〕下部锥体外径大于卡瓦筒〔14〕顶端内径；

(3)密封机构，由剪销[8]、心轴〔13〕、胶筒〔15〕、隔环〔16〕等组成，心轴〔13〕与上活塞〔2〕之间用剪销〔8〕作固定连接，心轴〔13〕为实心轴或是下端带螺纹的空心轴。

2．根据权利要求1所述的液压桥塞，其特征在于：所述的座封套[1]、解封套[7]、心轴[13]可简化为心轴[20]；上活塞[2]、下活塞[4]简化为活塞[22]；卡瓦体[5]、卡瓦[12]、卡瓦筒[14]等简化为密封套[21]，开口锁环[9]装在活塞[22]内，活塞[22]与密封套[21]之间用销钉[6]联接，密封套[21]上开有两组锁球孔，心轴[20]上开有两组锁球槽，锁球[3][10]分别装在两组锁球孔中，锁球[10]由心轴[20]作其内支承，由锁套[11]内的锁球槽作其外支承；锁球[3]由心轴[20]上的锁球槽作其内支承，由活塞[22]作其外支承。

3．根据权利要求1或2所述的液压桥塞，其特征在于：所述的锁球〔3〕、锁球〔10〕均可用锁块代替。

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