一种复合压裂桥塞坐封装置的制作方法

1.本发明涉及石油开采设备技术领域，特别是涉及一种复合压裂桥塞坐封装置。


背景技术：

2.在油气井测试过程中，当遇有多层系地层时，各油气水层的层间存在差异需要进行分层测试，分层增产等措施，此时便需要使用封堵分层工具。由于电缆坐封桥塞地层封闭工艺具有施工周期短、桥塞封位能精确定位和施工费用低廉等特点，在国内各大油田的地层封闭技术中普遍采用。长期以来，国内外油田广泛采用可钻铣金属材质的桥塞作为油气井层位分隔装置。现有金属材质的桥塞在施工作业后存在易卡、钻铣困难等缺点，在施工中一旦出现事故，处理也相当麻烦。特别是当用于斜井、水平井的分层或段的压裂、酸化、封堵水等工艺，由于受其特殊井身结构的影响，这类井在钻除金属桥塞时，更是容易发生偏磨磨铣套管、卡钻、钻屑返排困难等问题，且出现问题后比直井处理起来要复杂。而且，传统的桥塞坐封时采用的电动坐封工具，虽可重复使用，但使用电机进行回位，电机的重复使用影响电机的使用寿命，同时也影响电缆的使用寿命。目前各油田对施工质量的要求越来越高，对成本的控制也越来越严，同时对人的保护也在逐渐加强，所以现有桥塞坐封工具不能满足现有工艺的要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种复合压裂桥塞坐封装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够将桥塞快速送到目的层位，实现封隔井层的目的，操作方便快捷，施工过程安全可靠，效率高，而且施工完成后容易钻铣，能够防止卡钻，并能避免对油井套管造成损伤。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明提供一种复合压裂桥塞坐封装置，包括桥塞和坐封装置；
6.所述桥塞包括中心管，所述中心管的外周面上套设有密封胶筒、锁定组件和剪切套，所述剪切套位于所述密封胶筒和所述锁定组件的上方，所述剪切套沿所述中心管轴向向下移动时，能够推动所述锁定组件使所述锁定组件中的卡接部径向向外移动以卡接固定于油井套管内壁上，并能够挤压所述密封胶筒使所述密封胶筒中部径向向外凸出以与油井套管内壁密封连接；
7.所述坐封装置包括中心杆，所述中心杆下端与所述中心管上端能够拆卸连接，所述中心杆外周面上密封套设有第一活塞，所述第一活塞下端通过连接接头与所述剪切套连接，所述第一活塞上端外周面上密封连接有第一外筒，所述第一外筒沿所述中心杆轴向向所述中心杆上部延伸，且所述第一外筒内壁与设置于所述中心杆上的第一环形凸起部的外侧壁滑动密封连接，所述第一环形凸起部位于所述第一活塞上方，所述第一环形凸起部与所述第一活塞之间设有第一注液间隙，所述中心杆上设有连通所述第一注液间隙和所述中心杆内的注液通道的第一注液孔。
8.优选地，所述密封胶筒包括中间胶筒和位于所述中间胶筒两端的边胶筒，两个所
述边胶筒分别与所述中间胶筒两端相抵接。
9.优选地，所述锁定组件包括第一锁定组件和第二锁定组件，所述第一锁定组件和所述第二锁定组件分别设置于所述密封胶筒两端，所述第一锁定组件包括沿所述中心管轴向由下至上依次设置的锁定环、第一卡接部和第一锥体，所述锁定环固定连接在所述中心管上，所述第一卡接部一端与所述锁定环相抵，另一端设置于所述第一锥体的外锥面上，所述第一锥体与所述密封胶筒相抵；所述第二锁定组件包括沿所述中心管轴向由下至上依次设置的第二锥体、第二卡接部和垫套，所述垫套通过坐封销钉固定连接在所述中心管上并与所述剪切套相抵，所述第二卡接部一端与所述垫套相抵，另一端设置于所述第二锥体的外锥面上，所述第二锥体与所述密封胶筒相抵；所述卡接部包括所述第一卡接部和所述第二卡接部。
10.优选地，所述剪切套包括滑动套和设置于所述滑动套内表面的剪切环，所述中心管上设有剪切台阶，所述剪切环设置于所述剪切台阶上，所述剪切环和所述剪切台阶之间设有加强垫环，所述滑动套沿所述中心管轴向向上滑动时，所述剪切台阶通过所述加强垫环能够剪断所述剪切环使所述滑动套能够滑动脱离所述中心管。
11.优选地，所述第一卡接部和所述第二卡接部的外侧面上均设有齿牙。
12.优选地，所述中心杆外周面上还密封套设有第二活塞，所述第二活塞位于所述第一环形凸起部上方，所述第二活塞下端外周面与所述第一外筒上端密封连接，所述第二活塞上端外周面密封连接有第二外筒，所述第二外筒沿所述中心杆轴向向所述中心杆上部延伸，且所述第二外筒内壁与设置于所述中心杆上的第二环形凸起部的外侧壁滑动密封连接，所述第二环形凸起部位于所述第二活塞上方，所述第二环形凸起部与所述第二活塞之间设有第二注液间隙，所述中心杆上设有连通所述第二注液间隙和所述中心杆内的注液通道的第二注液孔。
13.优选地，所述第二外筒上端通过剪切销钉固定连接在所述中心杆上。
14.优选地，所述第一外筒靠近所述第二活塞的一端设有第一泄压孔，所述第二外筒远离所述第二活塞的一端设有第二泄压孔。
15.优选地，所述中心杆包括依次连接的连接杆、第一活塞杆和第二活塞杆，所述连接杆和所述第一活塞杆通过第一连接接头连接，所述第一活塞杆和所述第二活塞杆通过第二连接接头连接，所述第一连接接头向外凸出于所述中心杆外侧壁的部分为所述第一环形凸起部，所述第二连接接头向外凸出于所述中心杆外侧壁的部分为所述第二环形凸起部，所述连接杆下端与所述中心管上端螺纹连接，所述第一活塞滑动密封套设在所述连接杆上，所述第二活塞滑动密封套设在所述第一活塞杆上。
16.优选地，所述第二活塞杆顶部连接有上接头。
17.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
18.本发明提供一种复合压裂桥塞坐封装置，液压油通过中心杆内的注液通道和第一注液孔注入第一注液间隙，液压油推动第一活塞向下移动，并通过连接接头推动剪切套下移，剪切套下移推动锁定组件使锁定组件中的卡接部径向向外移动以卡接固定于油井套管内壁上，并挤压密封胶筒使密封胶筒中部径向向外凸出以与油井套管内壁密封连接，从而将桥塞快速送到目的层位，实现封隔井层的目的，通过液压驱动方式实现桥塞的坐封，操作方便快捷，施工过程安全可靠，效率高，由于采用胶筒密封，施工完成后容易钻铣，能够防止
卡钻，密封胶筒与油井套管为弹性密封，能够避免胶筒对油井套管造成损伤。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明提供的复合压裂桥塞坐封装置中的桥塞的剖面结构示意图；
21.图2为本发明提供的复合压裂桥塞坐封装置中的坐封装置的半剖结构示意图；
22.图3为图1中桥塞中的a部分的局部放大示意图；
23.图4为图2中坐封装置中的b部分的局部放大示意图；
24.图5为图2中坐封装置中的c部分的局部放大示意图；
25.图中：100-桥塞、200-坐封装置、1-中心管、2-密封胶筒、201-中间胶筒、202-边胶筒、3-锁定组件、31-第一锁定组件、310-锁定环、311-第一卡接部、312-第一锥体、32-第二锁定组件、320-第二锥体、321-第二卡接部、322-垫套、323-坐封销钉、4-剪切套、401-滑动套、402-剪切环、5-中心杆、51-连接杆、52-第一活塞杆、53-第二活塞杆、54-第一连接接头、55-第二连接接头、6-第一活塞、7-第一外筒、8-第一环形凸起部、9-第一注液间隙、10-注液通道、11-第一注液孔、12-剪切台阶、13-加强垫环、14-第二活塞、15-第二外筒、16-第二环形凸起部、17-第二注液间隙、18-第二注液孔、19-剪切销钉、20-第一泄压孔、21-第二泄压孔、22-上接头。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
27.本发明的目的是提供一种复合压裂桥塞坐封装置，以解决现有技术存在的问题，能够将桥塞快速送到目的层位，实现封隔井层的目的，操作方便快捷，施工过程安全可靠，效率高，而且施工完成后容易钻铣，能够防止卡钻，并能避免对油井套管造成损伤。
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
29.如图1-图5所示，本实施例提供一种复合压裂桥塞坐封装置，包括桥塞100和坐封装置200；
30.桥塞100包括中心管1，中心管1的外周面上套设有密封胶筒2、锁定组件3和剪切套4，剪切套4位于密封胶筒2和锁定组件3的上方，剪切套4沿中心管1轴向向下移动时，能够推动锁定组件3使锁定组件3中的卡接部径向向外移动以卡接固定于油井套管内壁上，并能够挤压密封胶筒2使密封胶筒2中部径向向外凸出以与油井套管内壁密封连接；
31.坐封装置200包括中心杆5，中心杆5下端与中心管1上端能够拆卸连接，中心杆5外周面上滑动密封套设有第一活塞6，第一活塞6下端通过连接接头与剪切套4连接，第一活塞
6上端外周面上密封连接有第一外筒7，第一外筒7沿中心杆5轴向向中心杆5上部延伸，且第一外筒7内壁与设置于中心杆5上的第一环形凸起部8的外侧壁滑动密封连接，第一环形凸起部8位于第一活塞6上方，第一环形凸起部8与第一活塞6之间设有第一注液间隙9，中心杆5上设有连通第一注液间隙9和中心杆5内的注液通道10的第一注液孔11。
32.使用时，将液压油通过中心杆5内的注液通道10和第一注液孔11注入第一注液间隙9，液压油推动第一活塞6向下移动，并通过连接接头推动剪切套4下移，剪切套4下移推动锁定组件3使锁定组件3中的卡接部径向向外移动以卡接固定于油井套管内壁上，并挤压密封胶筒2使密封胶筒2中部径向向外凸出以与油井套管内壁密封连接，从而将桥塞快速送到目的层位，实现封隔井层的目的，通过液压驱动方式实现桥塞的坐封，操作方便快捷，施工过程安全可靠，效率高，由于采用胶筒密封，施工完成后容易钻铣，能够防止卡钻，密封胶筒与油井套管为弹性密封，能够避免胶筒对油井套管造成损伤。
33.如图1所示，本实施例中，密封胶筒2包括中间胶筒201和位于中间胶筒201两端的边胶筒202，两个边胶筒202分别与中间胶筒201两端相抵接。其中，中间胶筒201和两个边胶筒202均能够沿中心管1的轴向移动，当挤压边胶筒202时，两个边胶筒202向内挤压中间胶筒201，从而使中间胶筒201中部向外凸出以与油井套管内壁接触以实现密封连接。
34.如图1和图3所示，本实施例中，锁定组件3包括第一锁定组件31和第二锁定组件32，第一锁定组件31和第二锁定组件32分别设置于密封胶筒2两端，第一锁定组件31包括沿中心管1轴向由下至上依次设置的锁定环310、第一卡接部311和第一锥体312，锁定环310固定连接在中心管1上，第一卡接部311一端与锁定环310相抵，另一端设置于第一锥体312的外锥面上，第一锥体312与密封胶筒2相抵；第二锁定组件32包括沿中心管1轴向由下至上依次设置的第二锥体320、第二卡接部321和垫套322，垫套322通过坐封销钉323固定连接在中心管1上并与剪切套4相抵，第二卡接部321一端与垫套322相抵，另一端设置于第二锥体320的外锥面上，第二锥体320与密封胶筒2相抵；卡接部包括第一卡接部311和第二卡接部321。其中，锁定环310螺纹连接在中心管1上，并通过销钉锁定两者的位置，避免锁定环310移动。剪切套4向下移动时，能够推动垫套322并剪断坐封销钉323，从而使垫套322下移推动并挤压第二卡接部321、第二锥体320、密封胶筒2、第一锥体312和第一卡接部311，使第二卡接部321沿第二锥体320的外锥面向外移动，第一卡接部311沿第一锥体312的外锥面向外移动，以便通过第一卡接部311和第二卡接部321卡接固定于油井套管内壁上，同时，使密封胶筒2中部向外凸出与油井套管内壁接触实现密封连接，而且，第一卡接部311和第二卡接部321卡接固定于油井套管内壁上后，能够使密封胶筒2时刻保持与油井套管内壁的密封连接状态，从而保证封隔效果。
35.如图3所示，本实施例中，剪切套4包括滑动套401和设置于滑动套401内表面的剪切环402，中心管1上设有剪切台阶12，剪切环402设置于剪切台阶12上，剪切环402和剪切台阶12之间设有加强垫环13，滑动套401沿中心管1轴向向上滑动时，剪切台阶12通过加强垫环13能够剪断剪切环402使滑动套401能够滑动脱离中心管1。通过剪切台阶12和剪切环402能够对剪切套4的位置进行限定，使其不易脱出中心管1。在将桥塞100坐封施工完成后，上提坐封装置200，中心杆5带动剪切套4上移，当中心杆5对剪切套4的上提作用力使得剪切环402断裂后，滑动套401随中心杆5一起被取出，将第一锁定组件31、第二锁定组件32和密封胶筒2留在油井套管目的层位。
36.如图1所示，本实施例中，第一卡接部311和第二卡接部321的外侧面上均设有齿牙，通过齿牙卡接于油井套管内壁上，连接更加稳定，不易在套管中上下移动。
37.如图2和图5所示，本实施例中，中心杆5外周面上还滑动密封套设有第二活塞14，第二活塞14位于第一环形凸起部8上方，第二活塞14下端外周面与第一外筒7上端密封连接，第二活塞14上端外周面密封连接有第二外筒15，第二外筒15沿中心杆5轴向向中心杆5上部延伸，且第二外筒15内壁与设置于中心杆5上的第二环形凸起部16的外侧壁滑动密封连接，第二环形凸起部16位于第二活塞14上方，第二环形凸起部16与第二活塞14之间设有第二注液间隙17，中心杆5上设有连通第二注液间隙17和中心杆5内的注液通道10的第二注液孔18。通过第二注液孔18向第二注液间隙17内注入液压油，形成使第二活塞14下移的推动力，第二活塞14与第一活塞6的下移推动力共同作用于剪切套4上，能够提供更大的液压推力对桥塞100进行坐封施工。
38.如图2所示，本实施例中，第二外筒15上端通过剪切销钉19固定连接在中心杆5上，通过向第一注液间隙9和第二注液间隙17注入液压油提供推动第一活塞6和第二活塞14下移的作用力，当下移作用力达到一定值后，剪切销钉19被剪断，第一活塞6和第二活塞14开始下移。
39.如图2所示，本实施例中，第一外筒7靠近第二活塞14的一端设有第一泄压孔20，第二外筒15远离第二活塞14的一端设有第二泄压孔21，其中，第一环形凸起部8和第二活塞杆53与第一外筒7和中心杆5构成一环形空间，第二环形凸起部16与第二外筒15和中心杆5构成另一环形空间，第一活塞6和第二活塞14下移时，两个环形空间的体积减小，通过第一泄压孔20和第二泄压孔21便于分别对两个环形空间进行泄压。
40.如图2所示，本实施例中，中心杆5包括依次连接的连接杆51、第一活塞杆52和第二活塞杆53，连接杆51和第一活塞杆52通过第一连接接头54连接，第一活塞杆52和第二活塞杆53通过第二连接接头55连接，第一连接接头54向外凸出于中心杆5外侧壁的部分为第一环形凸起部8，第二连接接头55向外凸出于中心杆5外侧壁的部分为第二环形凸起部16，连接杆51下端与中心管1上端螺纹连接，第一活塞6滑动密封套设在连接杆51上，第二活塞14滑动密封套设在第一活塞杆52上，结构简单，便于进行安装和拆卸。其中，第一活塞6和第二活塞14的内壁均设有密封槽，第一环形凸起部8和第二环形凸起部16外壁也设有密封槽，各密封槽内均设有密封圈，通过密封圈实现相应部件之间的滑动密封连接。
41.如图2所示，本实施例中，第二活塞杆53顶部连接有上接头22，通过上接头22便于连接顶部施工工具，以进行桥塞的坐封施工。
42.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。