CN2345686Y - 可取式桥塞 - Google Patents

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宝慧
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Abstract

本实用新型提供了一种油田在勘探和开发中,油水井分层压裂、分层酸化、分层试油施工时封堵下部井段的可取式桥塞。它较好地解决了坐封、打捞、解封操作复杂,使用成功率低的问题,该桥塞主要技术特征是下井时通过拉断棒及拉断环与坐封工具连结,当桥塞下至预定位置后,通过地面从油管内打压实现桥塞坐封和丢手,既安全又可靠。打捞时只需下放打捞工具打开该桥塞上的中心管锁紧机构再上管柱即可实现解封。具有坐封、打捞、解封操作简单、施工方便使用成功率高等特点。

Description

可取式桥塞
本实用新型涉及一种油田在勘探和开发中,油水井分层压裂、分层酸化、分层试油施工时封堵下部井段的可取式桥塞。
压裂是提高油水井井底地带产层渗透率实现增产增注的主要措施之一。由于油水井往往有多个产油层,而且性质差异较大,因此经常需要进行分层压裂和分层酸化;同时为了了解每一油层的性质分层试油必不可少。目前国内外采用最普遍的是可钻式桥塞和可取式桥塞,但可钻式桥塞施工工艺复杂、成本高、经济效益、社会效益低,而可取式桥塞可提高施工速度和经济效益,但目前使用的可取式桥塞存在着坐封、打捞、解封操作复杂,使用成功率低等问题,这些问题给现场施工带来很大困难,因而影响施工速度,使用成功率低等问题。
针对上述问题,本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足而研制一种坐封、打捞、解封操作比较简单、施工方便,安全可靠,成功率高的新型可取式桥塞。
本实用新型是这样实现的:首先按附图备料,而后加工各部件,按图1进行组装可取式桥塞;该桥塞中心管13、阀心轴7、限位杆15、活塞17、密封圈组成了压力平衡机构(见图2)。设计该机构的目的是保证桥塞坐封后上部在承受较高的压力下中心管锁紧机构不能自动打开,使桥塞不能自动解封。限位杆15、中心管13、连接锁块19、下中心管22组成了中心管锁紧机构(见图5),它可以保证桥塞在解封前中心管和下中心管始终处于连接状态,在解封时通过外力自动脱开。压力平衡机构通过液体压力产生一对分别向上和向下的力,向上的力始终保持限位杆不动,向下的力通过中心管作用在胶筒上确保了限位杆在不受外力的作用下通过压力能始终保证中心管锁紧机构不被打开。滑套4、中心管13、阀心轴7及胶件组成了平衡阀机构(图3),它可以保证桥塞下井过程中畅通和坐封后自动关闭(如图3)。锁块外套6、锁块螺钉9、箍簧10、锁块11、中心管13、滑套4组成了步进锁紧机构(如图4),用该机构可有效的保证桥塞坐封后自动锁紧以克服密封胶筒回弹力及保证卡瓦机构的支撑定位。下井时坐封工具的上接头与油管连接,坐封工具下端的拉断接头通过拉断棒与可取式桥塞的拉断接头1连接,坐封工具并通过其附件顶筒与可取式桥塞接收筒3的内台阶顶紧。拉断棒外还没有拉断环,其作用是为了防止拉断棒在下井过程中意外断裂而设计的,它可保证拉断棒断裂的情况下可取式桥塞继续正常的坐封。可取式桥塞通过油管下至予定位置后从油管内投入一规定的钢球,钢球经济油管进入坐封工具的球座后,从油管内注入液体,当压力升高并作用在坐封工具的活塞,柱塞和密封塞上时,分别产生向下和向上的作用力,向下的力通过坐封工具的顶筒作用在可取式桥塞接收筒3的内台阶上,并推动接收筒3将其与滑套4之间的剪断螺钉(Ⅰ)5剪断后,再推动滑套4、锁块外套6、锁块11、胶筒套14、胶筒及上锥体16下行推开卡瓦21,同时向上的力通过坐封工具的中心管带动可取式桥塞的拉断接头1、打捞头2、中心管13、下中心管22及下锥体25上行并推开卡瓦21,由于上下锥体同时作用在卡瓦上,使卡瓦紧紧的咬在套管内壁上不能上下串动,此时可取式桥塞完成了支撑定位过程。地面再继续升高压力,则胶筒受压胀大密封油套环形空间。上锥体16下行和胶筒受压胀大的过程中,锁块11也随之下行并与中心管13上的锯齿型扣紧紧咬合,且该锁块只能进不能退,以保证拉断棒和拉断环拉断后可取式桥塞的支撑定位和胶筒的密封;同时滑套4下行的过程中将平衡阀自动关闭,地面再继续升高压力,当压力达到10MPa左右时首先半拉断棒拉断,之后再将拉断环拉断棒、拉断环拉断力设计均为150--170kv)拉断,至此,桥塞完成了整个坐封过程(如图6坐封状态),拉断环拉断后可取式桥塞和坐封工具自动脱开。施工结束后用油管将打捞工具送入井下,使拉断接头和打捞头顺利进入打捞工具内,当可取式桥塞的拉断接头1上台阶与打捞工具衬管内台阶接触后,继续下入管柱,靠管柱的重量迫使可取式桥塞的拉断接头1、阀心轴7、限位杆15下行并打开连接锁块19,使中心管13和下中心管22之间失去限制,继续下放管柱,限位杆15上的剪切环24通过限位环26推动下锥体25和下中心管22下行,这样下锥体25就失去了对卡瓦21的限制,下中心管22也离开了中心管13而下行,与此同时打捞工具的打捞爪牢牢的抓住可取式桥塞的打捞头2,此时再上提管柱,则打捞工具带动可取式桥塞的打捞头2、中心管13、胶筒套14、上锥体16上升使胶筒和上锥体16复位,卡瓦21也在卡瓦弹簧23作用下自动复位,同时在拉断接头1、阀心轴7下行的过程中平衡阀自动打开,至此可取式桥塞实现完全解封(见图6解封状态),可以起出全井管柱及工具。
本实用新型下井时通过拉断棒及打断环与坐封工具连接,当桥塞下至予定位置后,通过地面在油管内打压实现桥塞坐封和丢手,即安全又可靠。打捞时下打捞工具,打捞工具接触桥塞后,只需下放工具打开可取式桥塞上的中心管锁紧机构,再上提管柱即可实现可取式桥塞解封。同时可取式桥塞上没有落物接收筒,一般的落物都可通过它接收后带至地面,减少了落物卡工具的机会。因此,本实用新型与现有技术相比它具有坐封、打捞、解封操作简单、施工方便,使用成功率高等特点。
图1是可取式桥塞整体结构示意图,图中1是拉断接头、2是打捞头、3是接收筒、4是滑套、5是剪断销钉(Ⅰ)、6是锁块外套、7是阀心轴、8是剪断销钉(Ⅱ)、9是锁块螺钉、10是箍簧、11是锁块、12是规环、13是中心管、14是胶筒套、15是限位杆、16是上锥体、17是活塞、18是导向螺钉、19是连接锁块、20是卡瓦外套、21是卡瓦、22是下中心管、23是卡瓦弹簧、24是剪切环、25是下锥体、26是限位环、27是挡环(按行业常用规则编号自井上至井下)。
图2是可取式桥塞工作状态压力平衡机构示意图,图中数字代号同图1。
图3是可取式桥塞平衡机构工作状态示意图,图中数字代号同图1。
图4是可取式桥塞前进锁紧机构示意图,图中数字代号同图1。
图5是可取式桥塞中心管锁紧机构示意图,图中数字代号同图1。
图6是可取式桥塞总体工作状态示意图,图中上部为坐封状态,下部为解封状态,图中数字代号同图1。
下面结合图1描述一个实施例:首先按图1加工各部件(直径、长度单位:mm),加工拉断接头1:长300,上端面至27处外径Φ为42,内部至45处为M24×2螺纹母扣,45--190处为Φ10的孔,下端面至60处为M27×2公扣,60--242处外径Φ为30,其余为Φ56,至80处为Φ5的孔,至70处有一径向通孔Φ3;打捞头2:长113,距上端面5处有两道5宽最大径为Φ35的盘根槽,从Φ56处倒有与轴线成30°的倒角至Φ76处,下端面至15间有一盘根槽其最大径为Φ45,盘根槽底径为Φ39,15--80处为M52×2公扣,内径至65处为Φ32的孔,45°倒角后过渡为Φ30的孔至上端面;按收筒3:长165,下端至46处为M100×3的公扣,其余外径为Φ115,在距上端面90处周向有4个Φ10的通孔,上端有45°的内倒角,距端面105段为内径Φ106,其余为Φ85至下端面;滑套4:长230,上端面至205处外径为Φ74,其余为Φ96,在Φ96处周向有4个M12的螺孔,距上端面150--175处周向铣有8个宽为25的槽与内径相连,其通径为Φ65;剪断销钉(Ⅰ)5:长10,下端至4段外径为Φ7,其余为M10公扣,上端铣有宽2,深2的槽,该件采用H62;锁块外套6:长160,下端面至35段为M100×3公扣,其余外径为Φ110,内径至40段为特M74×115母扣。内径从上端面至50处为M100×3的母扣,50--70处内径为Φ96,70--110处内径为Φ90,之后倒与轴线夹角为70°的倒角与内径Φ66相交,从上端面至58处周向有4个Φ14的孔与内径相交,77--97处有6个宽12的槽与内径相交;阀心轴7:长225,外径为Φ45,其外表面有四道盘根槽,距上端30处周向有4个Φ8的盲孔深4,70--120处外径为Φ35,在此段铣有2个宽15的对称槽,20--65段为M30×2母扣,其余为Φ20的通径;剪断螺钉(Ⅱ)8:长13,下端至5处外径为Φ9,45°倒角后是M12公扣,上端面铣有2宽,2深的槽,该的采用H62;锁块螺钉9:长18,距下端面8段为M10公扣,上端开有宽2深2的槽;箍簧10:选用Φ1的OCr17Ni7AI钢丝紧密缠绕后,首尾搭接形成一个内径为Φ65的弹簧圈;锁块11:长43.5,内为S65×4锯齿形扣,外径为Φ82有两道R3.5的周向槽,中间周向是6个M10螺孔均布,下端面从Φ67处向内倒与中心线夹角30°的倒角,向外倒70°的倒角,整体加工后用宽2的铣刀铣成6等份;规环12:长40,外径为Φ115,下端至28段为M100×3的母扣,上端有内孔Φ100,深5并向外倒30°的倒角,其余内径为Φ74.5;中心管13长69°,上端至65处为M52×3的母扣,距110处周向有4个M10的螺孔与内径相连,外部从149--176和230--290的外径为Φ57,在其上分别铣有4个宽15和10的槽与内径相连,距上端218处同有4个Φ10、深5的盲孔,290--405为S65×4锯齿形公扣,从上端面至635处的其余外径为Φ65,并在其上有6道盘根槽,下端面至45处内径为Φ60,在15--30段有Φ66的扩孔部分,其下端与中心线倒45°的倒角,45--215段内径Φ50,其余通径为Φ45,下端外径为Φ82;胶筒套14:长235,上端至43为M74×1.5公扣,43--220段外径为Φ74,其余为Φ80,通径为Φ65,下端至10铣有4个宽10的槽;限位杆15:长625,上端至45处为M30×2公扣,至415处外径Φ30至495处外径Φ40,下端至120处外径Φ30,其余外径为Φ44,距下端65的周向有4个Φ8的通孔均布该件通径为Φ20;上锥体16:长235,外径为Φ102,上端至150处周向有4个M20的螺孔匀布,至30处为M10×3公扣,内径至190为Φ85,其余为Φ61,下端从Φ72处几外倒与轴心线为20°的倒角;活塞17:长52,上端外径Φ50,其上有两道宽为4的盘根槽,底径为Φ45,下端至25处外径为Φ46,内径为Φ30,靠上端有两道宽5,最大径为Φ35的内盘根槽;导向螺钉18:长14,下端至8为M20公扣,上端铣有宽2深2的槽;连接锁块19:长18,外径Φ65内径Φ40,内部两端和外部一端倒有3×45的倒角,整体加二后轴向铣成宽13且两个面平行的块,每4块为一组;卡瓦外套20:长250,外径为Φ115,内径为103,上端13至63铣有4个宽为21的通槽,下端面至20处周向有4个Φ21的孔均布,至110处有5个内沉孔,从50--100和120--175分别在周向有5个宽为47的槽与内径相通;卡瓦21:长112,外表面距上端48--70处,车有Φ78的槽,槽内均布5个Φ10深5的孔和5个M6的螺孔与内径相通,其他外表面为带有一定角度的牙齿,两个端面分别从Φ103处向内倒与中心线成20°的倒角,每个毛坯加工后铣成宽44的5块为一组,该件选用20CrMO表面渗碳淬火;下中心管22:长195,从下端面至155处为Φ46的孔,其余为Φ40的孔,下端面至55加工M60×3公螺纹,其余外径为Φ60并在距上端14--32处周向插有4个宽15的矩形孔与内径相通;卡瓦弹簧23:长20,选用Φ1的60SizMN钢丝,节距为3.8外径为Φ9.5;剪切环24,长20,外径为Φ44,内径为Φ30,其周向有4个M10的螺孔均布;下锥体25,长110,下端至60处,外径Φ72,上端面从Φ72处向外倒与中心线夹角为20°的角至Φ102,上端至60深为M60×3母扣,其余至下端面为M52×3母扣;限位环26,长10,外径Φ56,内径Φ32;挡环27,长30,外径Φ102,内径Φ80,周向有4个M20的孔与内径相通。上述所有部件均采用45#钢或35crmo调质后车铣等加工而成,所有密封圈均采用丁腈橡胶压制而成,端胶筒29和中间胶筒30均采用丁腈胶注压成型。

Claims (1)

1.一种油田在勘探和开发中油水井分层压裂、分层酸化、分层试油施工时封堵下部井段的可取式桥塞,它由滑套(4)套在打捞头(2)上,通过剪断销钉Ⅱ(8)与中心管(13)相连构成其上部结构;滑套(4)通过丝扣与锁块外套(6)连接,并由锁块螺钉(9)和箍簧(10)将锁块(11)限位构成中部结构;活塞(17)和剪块环(24)分别套在限位杆(15)上通过连接锁块(19)与下中心管(22)相连构成下部结构,该桥塞其特征在于:a、由中心管(13)、阀心轴(7)、限位杆(15)、活塞(17)、密封圈组成压力平衡机构,其目的是保证桥塞坐封后上部在承受较高的压下中心管锁紧机构不能自动打开,使桥塞不能自动解封;b、由滑套(4)、中心管(13)、阀心轴(7)及胶件组成了平衡阀机构,它可以保证桥塞下井过程中畅通和座封后自动关闭;c、由锁块外套(6)、锁块螺钉(9)、箍簧(10)、锁块(11)、中心管(13)、滑套(4)组成步进锁紧机构,它可有效的保证桥塞坐封后自动锁紧以克服密封胶筒回弹力及保证卡瓦机构的支撑定位;d、由限位杆(15)、中心管(13)、连接锁块(19)、下中心管(22)组成的中心管锁紧机构,可保证桥塞在解封前中心管和下中心管始终处于连接状态,在解封时通过外力自动脱开。
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