一体式井下液压座封注灰工具的制作方法

1.本实用新型涉及石油工业井下作业用封堵注水泥工具，尤其是一体式井下液压座封注灰工具。


背景技术：

2.在石油工业的井下工具中，桥塞可用于致密油气层分段压裂的层间封隔，也可以作为封堵装置进行地层水等的封隔工具，常规桥塞有液压坐封和电缆坐封两种方式，根据现场施工工艺可进行选择。
3.但不论是哪种桥塞注水泥工艺，都是将桥塞先座封在井下设计位置，再在桥塞中心孔内插入注水泥密封插管，泵入灰浆对下部层位或套管实施封堵。
4.原有液压施工的桥塞注水泥工艺需要下入两趟作业管柱完成：
5.先下入第一趟作业管柱下入桥塞后实施桥塞座封、丢手；
6.再下入第二趟作业管柱将密封插管插到桥塞中心孔内并开启桥塞底部的桥塞侧孔，再由地面泵车将灰浆注到桥塞下部；
7.最后将密封插管拔出，同时关闭桥塞底部的桥塞侧孔。
8.由于井内工作条件复杂，常发生各种污物沉淀后造成第二趟管柱送入的密封插管无法插入桥塞中心孔内的情况，若发生上述情况，也就无法实施注水泥施工。
9.不论是哪种桥塞注水泥工艺，若遇上述情况，都需要额外再下入一趟带有专用工具的作业管柱钻掉已座封的桥塞；然后再次下入作业管柱送入新的桥塞，重复进行桥塞座封和下入带有插管的作业管柱与桥塞中心孔对接后注灰的作业工序。
10.现有的桥塞封隔施工和注水泥施工工艺和装置，都具有桥塞注水泥封隔油气层的处理难度大，施工工期长，作业成本高的缺陷。
11.经检索，目前相关的桥塞注水泥装置有以下几种：
12.201820506033 .7 公开的一种桥塞液压坐封工具，包括憋压球、本体、第一液压缸、下接头、第二液压缸、活塞、连接头、球座、第一连接装置和防退环。本体与下接头连接，第一液压缸套设于本体外周，并且第一液压缸与第二液压缸连接，连接头与第二液压缸连接。活塞套设于下接头外周，第二液压缸套设于活塞外周，下接头套设于球座外周，并且球座与下接头通过第一连接装置连接，连接头套设于下接头外周。球座上靠近本体的一端具有能够与憋压球形成配合的部分，并且憋压球能够与球座形成配合克服第一连接装置的阻力。防退环布置在球座上，并且下接头的内壁设有能够容纳防退环的安装槽。能够有效提高坐封载荷。
13.上述实用新型解决了桥塞液压座封时的载荷问题，但是仍需要下入注灰工具进行注水泥封隔施工，仍会遇到桥塞注水泥遇到的问题。
14.201821278582.x,公开了一种可钻桥塞液压坐封工具，包括液压坐封装置和坐封液体过滤器，坐封液体过滤器一端与液压油管连接，另一端与液压坐封装置的上接头连接，所述坐封液体过滤器由接箍、连接接箍与液压坐封装置上接头的外管、及插装在接箍内与
外管共轴的过滤芯管构成，在外管内壁与过滤芯管外壁之间具有使坐封液体通过的环形通道，所述过滤芯管为一端开口的盲管，在过滤芯管的开口端设有与接箍内环形凸台相配合的环形挡圈，该可钻桥塞液压坐封工具可以与普通油管和连续油管连接，具有过滤功能，可以防止坐封过程中高压水中的杂质堵塞坐封工具中的塞杆导液通孔，提高了坐封的成功率，同时，延长了坐封工具的使用寿命。
15.上述实用新型中的桥塞与普通油管和连续油管连接，具有过滤功能，可以防止坐封过程中高压水中的杂质堵塞坐封工具中的塞杆导液通孔，提高了坐封的成功率，同时，延长了坐封工具的使用寿命。
16.但是上述实用新型仍需要下入注灰工具进行注水泥封隔施工，仍会遇到桥塞注水泥遇到的问题。
17.为了降低生产成本，避免作业管柱的多次下井，目前的桥塞注水泥工艺中的油气层封隔工具和注水泥工具均需改进，急需研制一种一体化工具，向油气井内只下入一趟作业管柱，同时实现桥塞封隔地层和注水泥的两种功能，解决目前油气井桥塞座封封隔油气层和注水泥作业成本居高不下的问题。


技术实现要素：

18.本实用新型的目的是提供一体式井下液压座封注灰工具，减少使用桥塞封隔地层和注水泥施工中作业管柱下井的趟数，使封隔油气层和注水泥使用一种工具，只下入一趟作业管柱就能完成两种作业工序，缩短施工工期，降低生产成本。
19.本实用新型的技术解决方案是：
20.一体式井下液压座封注灰工具包括桥塞和插管，桥塞设有桥塞中心管和导向头，导向头中设有桥塞侧孔，插管中设有注灰孔，一体式液压座封注灰工具还设有液压座封注灰装置和转换机构，液压座封注灰装置与桥塞通过转换机构连接，液压座封注灰装置设有液压座封机构和注灰机构，其中：
21.液压座封机构主要由座封活塞、中心管连接头和座封注灰转换活塞组成，座封活塞安装在由上接头、液缸筒、上中心管和转换套连接构成的上部环空内；座封注灰转换活塞由外活塞和内活塞组成，内活塞和中心管连接头中均设有灰浆过流通道，外活塞与内活塞通过活塞剪钉连接，座封注灰转换活塞固定在与上中心管连接的中心管连接头上面；
22.注灰机构主要由下中心管、传力板、推筒和连接套组成，推筒、连接套和下中心管的管体中均设有传力板插槽，传力板能够插入穿套且对齐在一起的下中心管、连接套和推筒中的传力板插槽中，下中心管中插入传力板后的两侧管腔为灰浆过流通道；
23.转换机构设有转换头和连接头，转换头与连接头连接，连接头与桥塞中心管连接；
24.插管连接在转换头的内腔中且能够插入桥塞的桥塞中心管中。
25.优选的，所述推筒在传力板插入侧的一侧设置销钉孔并旋入定位销钉，将传力板和推筒固定在一起。
26.优选的，所述座封注灰转换活塞中的内活塞通过活塞剪钉固定在外活塞的下部内腔中，内活塞的外径小于中心管连接头的内径且外活塞卡在上中心管的下部内腔与中心管连接头的上端面之间，内活塞中的灰浆过流通道是轴向长孔且设在内活塞的本体下部；外活塞与上中心管之间设有密封件且外活塞与内活塞之间也设有密封件。
27.优选的，所述中心管连接头两端设有外螺纹且能够分别与上中心管和下中心管螺纹连接，中心管连接头的内腔中设有活塞承接块，所述活塞承接块之间是灰浆过流通道。
28.优选的，所述下中心管的两端内腔均设有内螺纹且能够分别与中心管连接头和隔离管螺纹连接；下中心管中部内腔的内径小于两端内腔的内径且中部内腔的两端均是锥形腔；所述下中心管的中部内腔由纵隔板分隔为两个灰浆旁通腔，所述的纵隔板中设有传力板插槽；传力板从下中心管的纵隔板中的传力板插槽中穿过与连接套和推筒中的传力板插槽连接。
29.优选的，所述隔离管的下部外圆设有密封件，隔离管能够穿套在连接套的内腔中，连接套的下端与转换机构的转换头螺纹连接。
30.优选的，所述上接头上端的内螺纹与作业管柱连接、下端的外螺纹顺次与液缸筒、转换套、连接套和转换头螺纹连接；推筒套在连接套的外面且下端的外螺纹与推筒调节套螺纹连接。
31.优选的，所述推筒调节套的下端顶在桥塞的座封上锥体上面。
32.优选的，所述转换头设有非等径外圆和非等径内圆，转换头的非等径外圆中设有密封件、外螺纹和限位台阶，所述限位台阶上方的外螺纹能够与连接套连接且限位台阶下方的外螺纹能够与连接头连接；转换头的非等径内圆中的中心孔下方的内螺纹能够与插管连接；所述插管中的注灰孔设置在插管随转换头座封下移后恰好能够进入桥塞中心管下部注灰腔的位置。
33.优选的，所述连接头设有非等径外圆和非等径内圆，连接头的非等径外圆中设有丢手剪钉孔和外螺纹，所述的连接头通过丢手剪钉和外螺纹与桥塞中心管连接；连接头的非等径内圆中的内螺纹与转换头下部的外螺纹连接。
34.与现有技术相比，本发明的显著使用效果是：
35.本工具的作用是在桥塞注水泥施工中，只下入一趟作业管柱既可实现对桥塞座封和对桥塞下部层位实施注水泥封堵的施工任务。在减少了施工工序的同时，避免了原施工工艺下入第二趟作业管柱送入插管时，插管无法插入桥塞内腔中以及引发的后续作业问题。
36.本工具是在原有桥塞的上方增加了液压座封注灰装置和转换机构，工具的结构较为简单。本工具在井下封堵、注水泥作业中，减少了作业管柱下井的趟数，使封隔油气层和注水泥仅使用一种工具，只下入一趟作业管柱就能完成两种作业工序，显著缩短了施工工期。同时解决了现有施工工艺下入第二趟作业管柱送入插管时，插管无法插入桥塞内腔中以及引发的后续作业问题。大幅降低了生产成本，具有显著的使用效果和应用价值并能够取得很好的经济效益和社会效益。
37.使用本工具为油气水井封堵地层和注水泥施工，施工过程中无需旋转作业管柱，操作简单，直井和大斜度井中均可应用，应用范围广。
38.综上所述，本实用新型具有显著的使用效果。
附图说明
39.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
40.图1是本实用新型的结构示意图。
41.图2是图1中箭头所指方向横截面的结构示意图。
42.图3是图1中液压座封机构的局部结构放大示意图。
43.图中：上接头1、液缸筒2、座封活塞3、上中心管4、密封球5、外活塞6、活塞剪钉7、内活塞8、中心管连接头9、转换套10、下中心管11、传力板12、推筒13、隔离管14、连接套15、推筒调节套16、转换头17、连接头18、丢手剪钉19、插管20、桥塞中心管21和定位螺钉22。
具体实施方式
44.附图仅为参考与说明之用，并非用以限制本实用新型的保护范围。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
45.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
46.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
47.参见图1到图3，一体式井下液压座封注灰工具包括桥塞和插管20，桥塞设有桥塞中心管21和导向头，导向头中设有桥塞侧孔，插管20中设有注灰孔，本工具还设有液压座封注灰装置和转换机构，液压座封注灰装置与桥塞通过转换机构连接，液压座封注灰装置设有液压座封机构和注灰机构，其中：
48.液压座封机构主要由座封活塞3、中心管连接头9和座封注灰转换活塞组成，座封活塞3安装在由上接头1、液缸筒2、上中心管4和转换套10连接构成的上部环空内；座封注灰转换活塞由外活塞6和内活塞8组成，内活塞8和中心管连接头9中均设有灰浆过流通道，外活塞6与内活塞8通过活塞剪钉7连接，座封注灰转换活塞固定在与上中心管4连接的中心管连接头9上面；
49.注灰机构主要由下中心管11、传力板12、推筒13和连接套15组成，推筒13、连接套15和下中心管11的管体中均设有传力板插槽，传力板12能够插入穿套且对齐在一起的下中心管11、连接套15和推筒13中的传力板插槽中，下中心管11中插入传力板12后的两侧管腔为灰浆过流通道；
50.转换机构设有转换头17和连接头18，转换头17与连接头18连接，连接头18与桥塞中心管21连接；
51.插管20连接在转换头17的内腔中且能够插入桥塞的桥塞中心管21中。
52.本实用新型中设置了液压座封注灰装置，液压座封注灰装置又设置了液压座封机
构和注灰机构，液压座封注灰装置与桥塞通过转换机构连接后，既能够完成桥塞在井下座封封隔地层的目的，又能够让注入地层的灰浆通过液压座封机构和注灰机构中的内活塞8和下中心管11中的灰浆过流通道下行至插管20中，并通过插管20中的注灰孔和桥塞中的桥塞侧孔注入目的层位或套管中，对油、水、气层实施封堵。
53.所述推筒13在传力板12插入侧的一侧设置销钉孔并旋入定位销钉22，将传力板12和推筒13固定在一起，使套装在一起的下中心管11、连接套15和推筒13更为牢固。
54.所述座封注灰转换活塞中的内活塞8通过活塞剪钉7固定在外活塞6的下部内腔中，内活塞8的外径小于中心管连接头9的内径且外活塞6卡在上中心管4的下部内腔与中心管连接头9的上端面之间，内活塞8中的灰浆过流通道是轴向长孔且设在内活塞8的本体下部；外活塞6与上中心管4之间设有密封件且外活塞6与内活塞8之间也设有密封件。当密封球5从油管中投入本实用新型的内活塞8的上端时，在地面加入的液压力的作用下，座封注灰转换活塞中的内活塞8和密封球5密封了液体的循环流道，能够使下方的桥塞座封。当桥塞座封完成后，需要向地层或套管注灰时，地面加大注入压力，可使密封球5和其中的内活塞8落入中心管连接头9的内腔中。
55.所述中心管连接头9两端设有外螺纹且能够分别与上中心管4和下中心管11螺纹连接，中心管连接头9的内腔中设有活塞承接块，所述活塞承接块之间是灰浆过流通道。中心管连接头9在能够接纳密封球5和内活塞8的同时，还能够让灰浆通过，完成注水泥的工艺措施。
56.所述下中心管11的两端内腔均设有内螺纹且能够分别与中心管连接头9和隔离管14螺纹连接；下中心管11中部内腔的内径小于两端内腔的内径且中部内腔的两端均是锥形腔；所述下中心管11的中部内腔由纵隔板分隔为两个灰浆旁通腔，所述的纵隔板中设有传力板插槽；传力板12从下中心管11的纵隔板中的传力板插槽中穿过与连接套15和推筒13中的传力板插槽连接。传力板12将下中心管11、连接套15和推筒13穿插固定在一起，其注水泥用的灰浆又能从灰浆旁通腔中通过，为灰浆在下中心管11中留出了灰浆过流通道。本实施例与实施例一的不同之处在于，下中心管11的中部内腔由纵隔板分隔为两个灰浆旁通腔，纵隔板中设有传力板插槽，传力板12可从下中心管11的纵隔板中的传力板插槽中穿过，参见图2。
57.所述隔离管14的下部外圆设有密封件，隔离管14能够穿套在连接套15的内腔中，连接套15的下端与转换机构的转换头17螺纹连接，可使灰浆顺着下中心管11、隔离管14进入连接套15并顺次进入连接在转换机构下方的插管20中。隔离管14中装有密封件，能够对进入连接套15中的灰浆起到隔离作用，使灰浆只能顺着连接套15下行。
58.所述上接头1上端的内螺纹与作业管柱连接、下端的外螺纹顺次与液缸筒2、转换套10、连接套15和转换头17螺纹连接；推筒13套在连接套15的外面且下端的外螺纹与推筒调节套16螺纹连接。
59.所述推筒调节套16的下端顶在桥塞的座封上锥体上面，推筒调节套16通过与推筒13的螺纹连接关系，可以在连接套15外面上下移动，能够调节液压座封注灰装置与桥塞的座封上锥体之间的距离，以适应本工具中桥塞需要的座封压力。
60.所述转换头17设有非等径外圆和非等径内圆，转换头17的非等径外圆中设有密封件、外螺纹和限位台阶，所述限位台阶上方的外螺纹能够与连接套15连接且限位台阶下方
的外螺纹能够与连接头18连接；转换头17的非等径内圆中的中心孔下方的内螺纹能够与插管20连接；所述插管20中的注灰孔设置在插管20随转换头17座封下移后恰好能够进入桥塞中心管21下部注灰腔的位置。
61.所述连接头18设有非等径外圆和非等径内圆，连接头18的非等径外圆中设有丢手剪钉孔和外螺纹，所述的连接头18通过丢手剪钉19和外螺纹与桥塞中心管21连接；连接头18的非等径内圆中的内螺纹与转换头17下部的外螺纹连接。
62.本工具组装完成后，将插管20插入桥塞中心管21的内腔中，连接头18与桥塞中心管21中的螺纹连好后用丢手剪钉19定位防松，调整推筒调节套16在本工具中的长短合适后，整套工具即可连接在作业管柱的下端下入井内。
63.本实用新型的施工方法和施工过程如下述：
64.1、工具下到井筒中的设计位置后可进行正反洗井操作。
65.2、需要座封桥塞时，先投入密封球5，密封球5落到内活塞8上面密封了液体的循环流道；憋压后，座封活塞3、上中心管4、外活塞6、中心管连接头9、下中心管11、隔离管14下行，同时在传力板12的带动下，推筒13和推筒调节套16一同下行，推动桥塞工作直到完全座封。
66.3、本工具中的桥塞完全座封后，在地面打压，压力继续升高，剪断活塞剪钉7，密封球5和内活塞8一同下行座落在中心管连接头9中的活塞承接块上面，可开始注水泥施工；由于，内活塞8和中心管连接头9中的灰浆过流通道以及下中心管11中部内腔由纵隔板分隔为两个灰浆旁通腔，均能够让灰浆通过且向下流动进入桥塞下部，完成注灰施工。
67.4、注水泥完成后正转油管，扭矩通过上接头1、液缸筒2、转换套10、连接套15、转换头17传递给连接头18，剪断丢手剪钉19后脱开与桥塞中心管21之间的螺纹连接。
68.5、上提作业管柱，关闭桥塞中的桥塞侧孔。
69.6、随后可进行洗井等其它施工。
70.上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本实用新型不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本实用新型的精神和启示下做出修改。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的创造精神和创造理念之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。因此，保护范围不仅限于上文的说明。