专利名称：过小孔油管堵塞器的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油机械，特别涉及一种用于堵塞位于井下的小孔设备下方的油管内 孔的油管堵塞器。
背景技术：
在现代采油工程实施过程对水井进行维修时，需要把注水管柱连同用于注水的配 水器一同起出地面进行维护更新，在管柱被提出地面过程中，长期注水形成的地层高压即 地层能量会产生损失，维修完成后，恢复地层压力至少需要60天高强度注水才能达到生产 的需要。地层能量损失的同时，对周边油井的生产造成很大的影响，并且在维修过程中大量 的地层水随高压流出地面，造成环境污染，对水井周边的耕地也会造成损失，所以现在迫切 需要一种既能保持地层能量不泄漏，又能保护周边环境的新方法和工具。不压井作业技术 出现后，水井维修作业过程中如何堵住油管内孔成为该技术的关键，现在普遍采用的方法 是
一、油管堵塞器封堵的办法，但油管堵塞器封堵部位的外径和油管的内径要过盈配 合，油管堵塞器只能到达管柱中多级配水器的最上一级内径，配水器中部孔小于油管内孔， 封堵器不能通过配水器的小孔，也就是说在最上一级配水器以下的大部分管柱无法封堵。二、直接下工具封堵配水器的小孔，但由于配水器的规格型号繁杂，以及长期在地 下配水器密封部位受到腐蚀，封堵效果不好。三、也有采用在管柱下部先下一工具，然后向管柱加注凝固剂的方法的，但这种 方法实施工期长、作业繁锁、成本高、可靠性差，不适于采用。由于井下压力很大，可靠堵塞油管并不容易，而更难解决的是通过配水器等井下 管柱工具的小孔堵塞位于其下方指定位置的大内径油管，堵塞器既不容易通过小孔又不容 易堵塞住油管，至今仍属于无法解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以通过配水器等井下管柱工具的小孔堵塞位于其下 方指定位置的大内径油管的过小孔油管堵塞器。本发明的技术解决方案是它包括芯杆，芯杆的上端连接有送头主体、下端连接 有导向头，芯杆上送头主体和导向头之间从上向下顺次套装有卡爪总成、上卡瓦导向锥套、 中连接套、下卡瓦导向锥套、下连接套、护套总成和堵塞总成，上卡瓦导向锥套、中连接套、 下卡瓦导向锥套、下连接套和护套总成从上向下首尾顺次相固定连接，中连接套和芯杆上 上卡瓦导向锥套和下卡瓦导向锥套之间从上向下顺次套装有上卡瓦总成、上压簧、下压簧 和下卡瓦总成，上卡瓦总成的卡瓦与上卡瓦导向锥套滑动配合，下卡瓦总成的卡瓦与下卡 瓦导向锥套滑动配合，上卡瓦总成和下卡瓦总成与中连接套之间分别通过锁定钢球轴向固 定，芯杆上设有两段当芯杆相对于中连接套上行时可以使锁定钢球的轴向定位被解除的缩 径段，上压簧的上端压在上卡瓦总成上、下端压在中连接套中部的卡台上，下压簧的上端压在中连接套中部的卡台上、下端压在下卡瓦总成上，下连接套与芯杆之间通过剪钉相连，护 套总成的下端滑动套装在堵塞总成的上端外部并与其滑动配合。本发明的技术效果是它可以通过配水器等井下管柱工具的小孔堵塞位于其下方 指定位置的大内径油管，具有在油管内固定牢固，堵塞可靠性高的优点，它能够可靠封堵住 井下油管从而防止发生井喷，保证正常的水井大修作业，从而起到保护环境和安全生产的 作用，它使用安全性高，使用起来更方便，更有利于油田生产的安全。它可以直接通过配水器的小孔到达管柱的最底部，通过一系列机构的动作，对注 水管柱实行有效封堵，从而彻底解决不压井作业封堵技术的关键。它实现技术方案的关键是1、双卡瓦总成定位机构；2、扩张式堵塞总成密封机 构；3、双层分瓣护套总成扩张保护机构；4、可调式锁瓦锁紧机构。本堵塞器不动作状态外径小于配水器的小孔，能够顺利到达管柱的底部，解决了 可靠定位的问题，1、它采用了弹簧机构控制双向卡瓦总成，解决了工具压力波动整体失效 的问题，本堵塞器到达指定位置后，有一个强制的定位，可以牢固地固定在油管内壁上；2、 解决了小直径胶筒封大内径内孔的问题，本发明采用特殊的空心结构的异形胶筒，它可以 用小的外径封堵住比它大20多mm的油管内壁；3、本发明采用了双层分瓣护套总成扩张式 胶筒保护装置，解决了胶筒密封后的承受高压能力问题；在胶筒密封油管产生高压后，胶筒 的承压能力可达20-50MPA，不至于造成胶筒的损坏和泄露，这也是本技术的关键点；4、它 解决了工作过程中的压力变化问题，本发明采用了锁瓦式浮动锁紧机构，该机构保证了在 地层压力变化时，胶筒能随地层压力的变化而收紧，并且在压力变小时继续保持密封状态， 从而满足在水井维修施工的全过程中的需要。本堵塞器有效解决了过小孔问题、工具可靠定位问题、小直径胶筒封堵大内径油 管的问题、胶筒承受高压而不损坏而能正常工作的问题、工作过程中压力变化可靠封堵的 问题。本方案经过数十次的改进、完善、试验及再改进完善的艰苦过程，最终达到了理想的 效果。它具有实施方便、工作可靠性高、经济、环保等众多优点于一身，在现代采油作业中可 发挥不可替代的作用。
图1为本发明实施例分段剖视图。
具体实施例方式如图所示，它包括芯杆1，芯杆1的上端连接有送头主体2、下端连接有导向头3，芯 杆1上送头主体2和导向头3之间从上向下顺次套装有卡爪总成4、上卡瓦导向锥套5、中 连接套6、下卡瓦导向锥套7、下连接套8、护套总成9和堵塞总成10，上卡瓦导向锥套5、中 连接套6、下卡瓦导向锥套7、下连接套8和护套总成9从上向下首尾顺次相固定连接，中连 接套6和芯杆1上上卡瓦导向锥套5和下卡瓦导向锥套7之间从上向下顺次套装有上卡瓦 总成11、上压簧12、下压簧13和下卡瓦总成14，上卡瓦总成11的卡瓦15与上卡瓦导向锥 套5滑动配合，下卡瓦总成14的卡瓦15与下卡瓦导向锥套7滑动配合，上卡瓦总成11和 下卡瓦总成14与中连接套6之间分别通过锁定钢球16轴向固定，芯杆1上设有两段当芯 杆1相对于中连接套6上行时可以使锁定钢球16的轴向定位被解除的缩径段17，上压簧12的上端压在上卡瓦总成11上、下端压在中连接套6中部的卡台61上，下压簧13的上端 压在中连接套6中部的卡台61上、下端压在下卡瓦总成14上，下连接套8与芯杆1之间通 过剪钉81相连，护套总成9的下端滑动套装在堵塞总成10的上端外部并与其滑动配合。送头主体2由绳帽21和上端与绳帽21轴向相连、下端与芯杆1的上端相连的上 接头体22构成，上接头体22的下端通过连接钢球23与芯杆1的上端轴向相卡接，上接头 体22与卡爪总成4之间设有下端与卡爪总成4相连、套装在上接头体22与芯杆1相连接 位置的上连接套24，上接头体22与芯杆1的上端相连接点被拉出上连接套24上端后连接 钢球23脱落、上接头体22与芯杆1可以脱开。芯杆1由轴向相连的上芯杆18、中芯杆19和下芯杆20构成。芯杆1上的两缩径 段17分别设于中芯杆19上上卡瓦总成11和下卡瓦总成14与中连接套6之间的锁定钢球 16位置的下方。卡爪总成4由套装在芯杆1上的卡爪主体41和上端向上可以卡在油管之间、下端 分别铰连在卡爪主体41下端的3个卡爪42构成。上卡瓦导向锥套5内设有套在芯杆1上、防止芯杆1自动下滑的弹簧51和锁瓦 52，弹簧51的上端压在卡爪总成4的下端面上、下端压在锁瓦52上端，锁瓦52下端顶在设 于上卡瓦导向锥套5内的锁瓦座53上，芯杆1的外壁上设有一段与锁瓦52的单向卡齿相 配合的单向齿纹20。中连接套6上与上卡瓦总成11和下卡瓦总成14相对应位置分别设有若干个锁定 钢球孔62。上卡瓦总成11和下卡瓦总成14分别由若干块(2块或3块)卡瓦15、若干根(2根 或3根)卡瓦连杆25和套装在中连接套6上的卡瓦连杆座26构成，各卡瓦连杆25的一端 分别与各卡瓦15的一端相铰连、另一端分别铰接在卡瓦连杆座26上，各卡瓦连杆座25的 内周壁上设有锁定钢球槽27。上卡瓦总成11的各卡瓦15分别向上与设于上卡瓦导向锥 套5外锥面上的燕尾槽结构滑动配合，下卡瓦总成14的各卡瓦15分别向下与设于下卡瓦 导向锥套7外锥面上的燕尾槽结构滑动配合。护套总成9由压帽91、内护套92、外护套93和滑套94构成，压帽91和内护套92 滑动套装在芯杆1上，外护套93套在内护套92上、内护套92的上端固定在外护套93的上 端，外护套93的上端连接在压帽91上，滑套94滑动套装在压帽91和外护套93的外部、其 上端通过径向固定在芯杆1上的销轴95与芯杆1轴向相连，销轴95上还设有防止销轴95 脱落的固定稳钉96。内护套92和外护套93分别为下部轴向分成若干瓣的筒状体，内护套 92和外护套93分瓣数量相同，内护套92和外护套93的各瓣体相交错开相互挡住瓣间的缝 隙。滑套94可以防止护套总成9下入井下时内护套92和外护套93不被外力损坏。堵塞总成10由从上向下顺次套装在芯杆1上并轴向相连的锥套101、胶筒102和 固定套103构成，固定套103的下端与芯杆1相固定连接。胶筒102为膨胀段具有下大上 小的锥形通孔的筒状体。胶筒102的这种结构可保证它在膨胀时可靠封堵住油管的内孔。 胶筒102的上部设有与锥套101相连接的外护套104、下部设有与固定套103和芯杆1分别 相连接的连接套105。本发明的堵塞器在使用时通过连接于送头主体2绳帽21上的钢丝绳被下放入井 下油管内，它可以通过油管内各配水器的小孔到达需要到达的位置，到达预定位置后通过
6上提钢丝绳带动本堵塞器上行，当卡爪总成4的各卡爪42的上端卡在油管之间相连接的接 缝位置时，卡爪总成4、上卡瓦导向锥套5、中连接套6、下卡瓦导向锥套7、下连接套8和护 套总成9通过卡爪42被油管卡住，继续上提的钢丝绳通过绳帽21和上接头体22使芯杆1 被向上拉动，连接于下连接套8和芯杆1之间的剪钉81会被剪断，芯杆1通过销轴95和导 向头3带动滑套94和堵塞总成10继续上行，当芯杆1上的两个缩径段17分别到达上卡瓦 总成11和下卡瓦总成14与中连接套6之间的锁定钢球16锁定位置时，锁定钢球16脱落， 上卡瓦总成11和下卡瓦总成14与中连接套6的轴向锁定被解除，上压簧12和下压簧13将 上卡瓦总成11和下卡瓦总成14分别向上和向下弹开，上卡瓦总成11和下卡瓦总成14的 各卡瓦25分别被上卡瓦导向锥套5和下卡瓦导向锥套7向外撑开从而分别向上和向下牢 固地卡在油管内壁上。与此同时芯杆1带动堵塞总成10的锥套101向上滑动插入护套总 成9的内护套92内并将内护套92和外护套93撑开护在胶筒102外部，同时胶筒102受挤 压膨胀将油管内孔封住，当上接头体22的下端和芯杆1通过连接钢球23相连接的位置被 提出上连接套24时，连接钢球23掉落，送头主体22与芯杆1的连接脱开，送头主体22被 钢丝绳提出井口。 当井下压力增大时堵塞总成10的胶筒102在井下压力的作用下向上受护套总成 9的挤压继续径向扩张封堵住油管的内壁，内护套92和外护套93的各瓣体被堵塞总成10 的锥套101和胶筒102撑开后可以撑在油管内壁上相交错护在胶筒102上部，防止胶筒102 损坏，当井下压力减小时由于芯杆1被设于上卡瓦导向锥套5内的锁瓦52向上锁定住而不 会下滑，导向头3可拉住胶筒102不会降低封堵效果。
权利要求
过小孔油管堵塞器，它包括芯杆(1)，芯杆(1)的上端连接有送头主体(2)、下端连接有导向头(3)，其特征在于芯杆(1)上送头主体(2)和导向头(3)之间从上向下顺次套装有卡爪总成(4)、上卡瓦导向锥套(5)、中连接套(6)、下卡瓦导向锥套(7)、下连接套(8)、护套总成(9)和堵塞总成(10)，上卡瓦导向锥套(5)、中连接套(6)、下卡瓦导向锥套(7)、下连接套(8)和护套总成(9)从上向下首尾顺次相固定连接，中连接套(6)和芯杆(1)上上卡瓦导向锥套(5)和下卡瓦导向锥套(7)之间从上向下顺次套装有上卡瓦总成(11)、上压簧(12)、下压簧(13)和下卡瓦总成(14)，上卡瓦总成(11)的卡瓦(15)与上卡瓦导向锥套(5)滑动配合，下卡瓦总成(14)的卡瓦(15)与下卡瓦导向锥套(7)滑动配合，上卡瓦总成(11)和下卡瓦总成(14)与中连接套(6)之间分别通过锁定钢球(16)轴向固定，芯杆(1)上设有两段当芯杆(1)相对于中连接套(6)上行时可以使锁定钢球(16)的轴向定位被解除的缩径段(17)，上压簧(12)的上端压在上卡瓦总成(11)上、下端压在中连接套(6)中部的卡台(61)上，下压簧(13)的上端压在中连接套(6)中部的卡台(61)上、下端压在下卡瓦总成(14)上，下连接套(8)与芯杆(1)之间通过剪钉(81)相连，护套总成(9)的下端滑动套装在堵塞总成(10)的上端外部并与其滑动配合。
2.如权利要求1所述的过小孔油管堵塞器，其特征在于所述送头主体(2)由绳帽(21) 和上端与绳帽(21)轴向相连、下端与芯杆(1)的上端相连的上接头体(22)构成，上接头体 (22)的下端通过连接钢球(23)与芯杆(1)的上端轴向相卡接，上接头体(22)与卡爪总成 (4)之间设有下端与卡爪总成(4)相连、套装在上接头体(22)与芯杆(1)相连接位置的上 连接套(24)。
3.如权利要求1所述的过小孔油管堵塞器，其特征在于所述芯杆(1)由轴向相连的上 芯杆(18)、中芯杆(19)和下芯杆(20)构成。
4.如权利要求1所述的过小孔油管堵塞器，其特征在于所述卡爪总成(4)由套装在芯 杆(1)上的卡爪主体(41)和上端向上可以卡在油管之间、下端分别铰连在卡爪主体(41)下 端的3个卡爪(42)构成。
5.如权利要求1所述的过小孔油管堵塞器，其特征在于所述上卡瓦导向锥套(5)内设 有套在芯杆(1)上、防止芯杆(1)自动下滑的弹簧(51)和锁瓦(52)，弹簧(51)的上端压在 卡爪总成(4)的下端面上、下端压在锁瓦(52)上端，锁瓦(52)下端顶在设于上卡瓦导向锥 套(5)内的锁瓦座(53)上，芯杆(1)的外壁上设有一段与锁瓦(52)的单向卡齿相配合的单 向齿纹(20)。
6.如权利要求1所述的过小孔油管堵塞器，其特征在于所述上卡瓦总成(11)和下卡瓦 总成(14)分别由若干块卡瓦(15)、若干根卡瓦连杆(25)和套装在中连接套(6)上的卡瓦连 杆座(26)构成，各卡瓦连杆(25)的一端分别与各卡瓦(15)的一端相铰连、另一端分别铰接 在卡瓦连杆座(26)上，各卡瓦连杆座(25)的内周壁上设有锁定钢球槽(27)。
7.如权利要求1所述的过小孔油管堵塞器，其特征在于所述护套总成(9)由压帽(91)、 内护套(92)、外护套(93)和滑套(94)构成，压帽(91)和内护套(92)滑动套装在芯杆(1) 上，外护套(93)套在内护套(92)上、内护套(92)的上端固定在外护套(93)的上端，外护套 (93)的上端连接在压帽(91)上，滑套(94)滑动套装在压帽(91)和外护套(93)的外部、其 上端通过径向固定在芯杆(1)上的销轴(95)与芯杆(1)轴向相连，销轴(95)上还设有防止 销轴(95 )脱落的固定稳钉(96 )。
8.如权利要求1所述的过小孔油管堵塞器，其特征在于所述内护套(92)和外护套(93) 分别为下部轴向分成若干瓣的筒状体，内护套(92)和外护套(93)分瓣数量相同，内护套 (92)和外护套(93)的各瓣体相交错开相互挡住瓣间的缝隙。
9.如权利要求1所述的过小孔油管堵塞器，其特征在于所述堵塞总成(10)由从上向下 顺次套装在芯杆(1)上并轴向相连的锥套(101)、胶筒(102)和固定套(103)构成，固定套 (103)的下端与芯杆(1)相固定连接。
10.如权利要求9所述的过小孔油管堵塞器，其特征在于所述胶筒(102)为膨胀段具有 下大上小的锥形通孔的筒状体。
全文摘要
本发明涉及石油机械，特别涉及一种用于堵塞位于井下的小孔设备下方的油管内孔的油管堵塞器。它包括芯杆(1)，芯杆(1)上套装有卡爪总成(4)、上卡瓦导向锥套(5)、中连接套(6)、下卡瓦导向锥套(7)、下连接套(8)、护套总成(9)和堵塞总成(10)，中连接套(6)上套装有上卡瓦总成(11)、上压簧(12)、下压簧(13)和下卡瓦总成(14)。它可以通过配水器等井下管柱工具的小孔堵塞位于其下方的大内径油管，具有在油管内固定牢固，堵塞可靠性高的优点，它能够可靠封堵住井下油管从而防止发生井喷，保证正常的水井大修作业，从而起到保护环境和安全生产的作用，它使用安全性高，使用起来更方便，更有利于油田生产的安全。
文档编号E21B33/127GK101929317SQ20101028100
公开日2010年12月29日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者马中原 申请人:马中原