一种膨胀式油管堵塞器的制作方法

本实用新型涉及油田防喷作业领域，特别涉及一种膨胀式油管堵塞器。

背景技术：

在油田开采作业中，为了保持油田储层的能量，增加油井的生产时效，降低作业综合成本，需要对油井进行“带压作业”。其中，“带压作业”为不压井、不放喷、保持井内压力的状态下起下油管。而起下油管时，油管内的油、气、水由于地层压力的作用容易顺着油管的内腔喷出，容易污染环境，影响操作人员的施工操作，引起安全事故，因此需要对油管进行封堵。目前可通过水力作用，将封堵器压送至油管内的预定位置处(油管内径的缩径处)，进而密封封堵预定位置处的油管内腔，防止油层内的油、气、水等物质由油管喷出。因此提供一种能够密封封堵油管的封堵器是十分必要的。

现有技术提供了一种组合式油管封堵器，该封堵器包括由上至下顺次连接的卡瓦座和中心杆。其中，卡瓦座上设置有斜滑槽，滑槽内有滑块卡瓦，在滑槽的下端端部固定有挡块。中心杆由上至下顺次套装并固定有压紧环、开口向上的投送皮碗、开口向下的密封皮碗、固定螺母。其中，开口向上的投送皮碗主要起导向作用，便于该封堵器在水力的作用下进入油管内，开口向下的密封皮碗主要起密封油管内腔的作用。

设计人发现现有技术至少存在以下问题：

由于现有技术提供的封堵器主要靠开口向下的密封皮碗密封油管的内腔，故该密封皮碗的外径略大于油管内径相同，在向油管内下入该封堵器时，油管内的结垢物容易与该密封皮碗摩擦，使密封皮碗损坏，影响密封效果，而且油管内壁的光滑度或圆度不够时，也会影响密封效果。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种能够弥补油管内壁的光滑度或圆度上的缺陷，密封效果好的膨胀式油管堵塞器。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种膨胀式油管堵塞器，所述堵塞器包括下中心杆、自下而上依次套装在所述下中心杆上的皮碗座和开口向上的皮碗，所述堵塞器还包括：上中心杆，下端与所述下中心杆的上端连接；卡瓦座，下端与所述上中心杆的上端连接；卡瓦，可轴向滑动地设置在所述卡瓦座上，向下滑动时扩径以与油管内壁相抵，向上滑动时缩径以离开所述油管内壁；膨胀式胶筒，套装在所述上中心杆上，遇水膨胀，用于密封油管的内腔。

具体地，作为优选，所述卡瓦座包括自上而下顺次连接的限位端、变径段、连接段；所述限位端用于对所述卡瓦进行限位；所述卡瓦可轴向滑动地设置在所述变径段上，且所述变径段的外径自上而下逐渐增大；所述连接段的下端与所述上中心杆连接。

具体地，作为优选，所述卡瓦由两个卡瓦体构成，所述卡瓦体呈截平面平行于轴线的圆柱截切体状，所述卡瓦体的截平面上沿轴向设置有滑轨槽；所述变径段通过将圆柱体在相对的表面上开设深度自上而下逐渐减小的轴向滑槽，并且在所述轴向滑槽的中部设置凸起的轴向滑轨得到；所述卡瓦体通过所述滑轨槽沿着所述轴向滑轨以实现上下滑动，并且所述卡瓦体的截平面始终与所述轴向滑槽的槽面接触。

具体地，作为优选，所述卡瓦的外表面上沿周向设置有多个相邻的卡牙。

具体地，作为优选，所述堵塞器还包括以螺纹连接方式套装在所述连接段上端的挡环，且所述挡环的外径比所述变径段下端的外径大。

具体地，作为优选，所述堵塞器还包括上接头，所述上接头以螺纹连接方式套装在所述连接段的下端和所述上中心杆的上端，并与所述挡环的下端和所述膨胀式胶筒的上端相抵。

具体地，作为优选，所述堵塞器还包括下接头，所述下接头以螺纹连接的方式套装在所述上中心杆的下端和所述下中心杆的上端，并与所述膨胀式胶筒的下端和所述皮碗碗底的顶壁相抵。

具体地，作为优选，所述堵塞器还包括两个护环，两个所述护环以螺纹连接方式套装并固定在所述上中心杆上，并分别与所述膨胀式胶筒的上下两端相抵。

具体地，作为优选，所述堵塞器还包括导向头，所述导向头包括圆筒段和圆台段，所述圆筒段的下端与所述圆台段的大径端相连，上端以螺纹连接的方式套装在所述下中心杆的下端，并与所述皮碗座的下端相抵。

具体地，作为优选，所述导向头的外壁上设置有由上至下连通的过流槽。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例提供的堵塞器，通过设置膨胀式胶筒，便于在油管内遇水后膨胀，以密封内壁光滑度或圆度不同的油管的内腔，防止在后期带压作业过程中，油井内的油、水、气喷出。通过设置卡瓦座及卡瓦，便于该堵塞器在油管内锚定，以防止该封堵器在油管内上窜。通过在下中心杆上设置皮碗及皮碗座，便于该封堵器在水力作用下下行至油管的预定位置处，而且皮碗的最大外径小于油管的内径，可避免皮碗磨损。可见，本实用新型实施例提供的堵塞器能够克服皮碗磨损，弥补油管内壁的光滑度或圆度上的缺陷，密封效果好，便于大规模推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型实施例提供的膨胀式油管堵塞器的半剖示意图；

图2是本实用新型实施例提供的设置有横截面为梯形结构滑轨槽的卡瓦体的俯视图。

其中，附图标记分别表示：

1 下中心杆，

2 皮碗座，

3 皮碗，

4 上中心杆，

5 卡瓦座，

501 限位端，

502 变径段，

503 连接段，

6 卡瓦，

7 膨胀式胶筒，

8 挡环，

9 上接头，

10 下接头，

11 护环，

12 导向头，

1201 圆筒段，

1202 圆台段。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种膨胀式油管堵塞器，如附图1所示，该堵塞器包括下中心杆1、自下而上依次套装在下中心杆1上的皮碗座2和开口向上的皮碗3、上中心杆4、卡瓦座5、卡瓦6、膨胀式胶筒7。其中上中心杆4下端与下中心杆1的上端连接；卡瓦座5下端与上中心杆4的上端连接；卡瓦6可轴向滑动地设置在卡瓦座5上，向下滑动时扩径以与油管内壁相抵，向上滑动时缩径以离开油管内壁；膨胀式胶筒7套装在上中心杆4上，遇水膨胀，用于密封油管的内腔。

以下就本实用新型实施例提供的膨胀式油管堵塞器的工作原理给予描述：

该封堵器可应用于油井、注水井或者天然气井中，以水井为例，且采用水力投送的方式将该堵塞器投送到油管内以对油管内腔进行封堵。具体过程为：首先打开井口闸门，使该封堵器的皮碗3开口向上，在水力的作用下，推动最大外径大于油管内径的皮碗3，以使该封堵器在油管内下行，直至下行到油管内的预定位置处(此处油管缩径，故封堵器不能继续下行)。在该封堵器下行的过程中，卡瓦6由于油管内压力的作用，在卡瓦座5上向上滑动，卡瓦6缩径，即卡瓦6外轮廓所在圆的直径变小，不与油管内壁接触，以便于该封堵器容易在油管内下行至预定位置处。然后关闭井口闸门，使该堵塞器完全处于水域环境中，直至膨胀式胶筒7完全膨胀，以密封预定位置处油管的内腔。然后打开井口闸门，该封堵器以上的油管内压力减小，该封堵器以下的油管内的压力远大于封堵器以上的油管内的压力，故该封堵器有上行的趋势，而卡瓦6由于重力作用在卡瓦座5上向下滑动，卡瓦6扩径，即卡瓦6的外轮廓所在圆的直径变大，以与油管的内壁相抵，使该封堵器在油管内锚定。然后观察井口，待无溢流情况时，便可开始带压作业。

需要说明的是，膨胀式胶筒7在水域环境中静置24-48h便可膨胀并密封油管的内腔，该膨胀式胶筒7包括遇水可膨胀的高分子材料，例如高吸水树脂类，在此不作具体限定，能够满足使用要求的膨胀式胶筒7均可使用。

其中，皮碗的数目为一个，皮碗包括多个子皮碗，每个子皮碗的最大外径比油管的内径略大，以便于在水力的作用下投送至油管的预定位置处。

基于上述可知，本实用新型实施例提供的堵塞器，通过设置膨胀式胶筒7，便于在油管内遇水后膨胀，以密封内壁光滑度或圆度不同的油管的内腔，防止在后期带压作业过程中，油井内的油、水、气喷出。通过设置卡瓦座5及卡瓦6，便于该堵塞器在油管内锚定，以防止该封堵器在油管内上窜。通过在下中心杆1上设置皮碗座2及皮碗3，便于该封堵器在水力作用下下行至油管的预定位置处。可见，本实用新型实施例提供的膨胀式堵塞器能够弥补油管内壁的光滑度或圆度上的缺陷，密封效果好，便于大规模推广使用。

具体地，在本实用新型实施例中，如附图1所示，卡瓦座5包括自上而下顺次连接的限位端501、变径段502、连接段503，限位端501用于对卡瓦6进行限位；卡瓦6可轴向滑动地设置在变径段502上，且变径段502的外径自上而下逐渐增大；连接段503的下端与上中心杆4连接。设置限位端501可防止卡瓦6在向上滑动时脱离卡瓦座5，以保证卡瓦6仅在变径段502上轴向滑动；将变径段502的外径设置成自上而下逐渐增大，便于卡瓦6在变径段502上向上滑动时缩径，以在油管内下行，向下滑动时扩径，以与油管的内壁相抵，以锚定在油管内；设置连接段503，便于卡瓦座5与上中心杆4的上端连接。

其中，卡瓦6的结构有多种，但须满足在卡瓦座5的变径段502上向上滑动时缩径，向下滑动时扩径的要求，以下举例来说：

作为一种实施方式，卡瓦6由两个圆弧形卡瓦体构成，卡瓦体呈截平面平行于轴线的圆柱截切体状，卡瓦体的截平面上沿轴向设置有滑轨槽；变径段502通过将圆柱体在相对的表面上开设深度自上而下逐渐减小的轴向滑槽，并且在轴向滑槽的中部设置凸起的轴向滑轨得到；卡瓦体通过滑轨槽沿着轴向滑轨以实现上下滑动，并且卡瓦体的截平面始终与轴向滑槽的槽面接触。当卡瓦6的卡瓦体顺着轴向滑轨向上滑动时，由于轴向滑槽的深度变深，卡瓦体的滑轨槽的底与轴向滑轨的顶壁之间的间距逐渐减小，直至接触，而且变径段502上端的外径变小，这使卡瓦6的外轮廓所在圆的直径减小，不与油管的内壁相抵；当卡瓦6的卡瓦体顺着轴向滑轨向上滑动时，由于轴向滑槽的深度变浅，卡瓦体的滑轨槽的底与轴向滑轨的顶壁之间的间距逐渐变大，且变径段502下端的外径变大，这使卡瓦6的外轮廓所在的直径增大，以与油管的内壁相抵。其中，如附图2所示，卡瓦体为对应的截取的圆柱体的一部分，优选为劣弧圆柱截切体。进一步地，为了保证卡瓦体仅在滑轨上上下滑动，不可径向滑动，即避免卡瓦体从滑轨上脱离下来，可在轴向滑轨的两侧设置两个限位凹槽，并在卡瓦体的内壁上设置与限位凹槽相配合的限位凸缘，或者将滑轨槽和轴向滑轨均设置成横截面为梯形结构的滑轨槽和轴向滑轨。

作为另一种实施方式，卡瓦6包括多个方形结构的卡瓦滑块，每个卡瓦滑块的一个侧面上设置有滑槽，此时卡瓦座5的变径段502呈正立的圆台体结构，在该变径段502外表面的周向均匀设置有与多个滑槽相配合的多个条形滑轨，且每个条形滑轨由变径段502的上端贯穿至下端。当多个卡瓦滑块在变径段502上向上运动时，多个卡瓦滑块的外轮廓所在的圆的直径变小，不与油管的内壁相抵；当多个卡瓦滑块在变径段502上向下运动时，多个卡瓦滑块的外轮廓所在的圆的直径变大，以与油管的内壁相抵。

进一步地，卡瓦6的外表面上沿周向设置有多个相邻的卡牙，这增大了卡瓦6与油管内壁之间的摩擦力，以便于本实用新型实施例提供的封堵器能够牢固地锚定在油管内。

具体地，如附图1所示，本实用新型实施例提供的堵塞器还包括以螺纹连接方式套装在连接段503上端的挡环8，且挡环8的外径比变径段502下端的外径大，以使挡环8的上端与变径段502的下端形成环形台阶，以阻挡卡瓦6向下滑动时脱离卡瓦座5。需要说明的是，由于挡环8套装在连接段503的上端，故挡环8的上端与变径段502的下端相抵，以形成环形台阶。

具体地，如附图1所示，本实用新型实施例提供的堵塞器还包括上接头9，上接头9以螺纹连接方式套装在连接段503的下端和上中心杆4的上端，并与挡环8的下端和膨胀式胶筒7的上端相抵。设置上接头9便于连接卡瓦座5的连接段503和上中心杆4，螺纹连接的方式容易设置，便于卡瓦座5的连接段503与上中心杆4上端之间的拆装。

具体地，如附图1所示，本实用新型实施例提供的堵塞器还包括下接头10，下接头10以螺纹连接的方式套装在上中心杆4的下端和下中心杆1的上端，并与膨胀式胶筒7的下端和皮碗3碗底的顶壁相抵。设置下接头10便于上中心杆4和下中心杆1之间的连接，并且下接头10与上接头9和皮碗座2的配合作用，可将膨胀式胶筒7及皮碗3在上中心杆4和下中心杆1上的位置固定，螺纹连接的方式容易设置，便于拆装。

具体地，如附图1所示，本实用新型实施例提供的堵塞器还包括两个护环11，两个护环11以螺纹连接方式套装在上中心杆4上，并分别与膨胀式胶筒7的上下两端相抵，以便于将膨胀式胶筒7牢牢固定在上中心杆4上，防止膨胀式胶筒7沿轴向膨胀，使膨胀式胶筒7能够最大程度的沿径向膨胀，以密封油管的内腔，且螺纹连接的方式简单，便于护环11与上中心杆4之间的拆装。

当本实用新型实施例提供的堵塞器同时包括上接头9、下接头10以及两个护环11时，上接头9的下端与一个护环11的上端相抵，下接头10的上端与另一个护环11的下端相抵，以将膨胀式胶筒7在上中心杆4上的位置牢固地固定。

具体地，如附图1所示，本实用新型实施例提供的堵塞器还包括导向头12，导向头12包括相连的圆筒段1201和圆台段1202，圆筒段1201与圆台段1202的大径端相连，圆筒段1201以螺纹连接的方式套装在下中心杆1的下端，并与皮碗座2的下端相抵。如此设置导向头12的结构，便于该堵塞器在水力的作用下达到油管内的预定位置。进一步地，导向头12的外壁上设置有由上至下连通的过流槽，以便于该堵塞器能够顺畅地在水力作用下达到油管内的预定位置。其中，过流槽的结构有多种，例如直线槽型、螺旋槽型等，在该堵塞器向下运动时，油管内的油、水、气等混合物可以流经过流槽，减少了该堵塞器在油管内下行的阻力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，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。