一种预置式油管堵塞装置的制作方法

本实用新型涉及油田防喷作业领域，特别涉及一种预置式油管堵塞装置。

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。由上至下顺次套装在中心杆上的压紧环、开口向上的投送皮碗、开口向下的密封皮碗、固定螺母。其中，通过水力作用在该封堵器的开口向上的皮碗，使该封堵器达到油管内的预定位置，通过控制井口闸门，使井内压差发生变化，在压差作用下使开口向下的密封皮碗与油管内壁密封，同时在压差作用下，卡瓦座上的滑块卡瓦向上下滑动，以使该封堵器锚定在油管内。

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上的密封皮碗的外径与油管过盈配合，在向油管内下入该封堵器时，由于油管内的结垢物或者油管变形造成堵塞器投送不到位，因此堵塞器下方的油管未被封堵，在起出封堵器上方的油管后，封堵器下方未被封堵的油管容易喷出井内物质，因此需要对封堵器下方的油管进行再次封堵，这使封堵作业复杂，存在安全隐患。

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投送到位，在起下油管后不需要再次对油管进行投堵的预置式油管堵塞装置。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种预置式油管堵塞装置，所述装置包括工作筒、用于封堵所述工作筒的堵塞器；所述堵塞器包括中心杆；套装在所述中心杆上的胶筒座，所述中心杆可在所述胶筒座内向上运动预定距离，所述胶筒座外壁设置有用于与所述工作筒的上端相抵的第一限位台阶；由下至上顺次套装在所述胶筒座上的锥体、皮碗、皮碗座、膨胀胶筒；所述锥体的下端与所述中心杆连接，上锥面与所述皮碗的下斜面相抵，以用于在所述锥体上滑时使所述皮碗膨胀；所述膨胀胶筒的上端固定，下端与所述皮碗座相抵；接头，通过剪钉套装在所述胶筒座的上端；限位件，穿过所述胶筒座分别与所述接头和所述中心杆上端相抵；弹簧座，设置有弹簧腔，上端与所述胶筒座的下端连接，所述中心杆的下端将所述弹簧腔内设置的弹簧压紧；锁紧件，固定在所述弹簧座上，用于穿过所述工作筒后，使所述弹簧座与所述工作筒的相对位置固定。

具体地，作为优选，所述胶筒座的内径由上至下缩径，并形成第一滑动台阶，所述中心杆的外径由上至下扩径，并形成第二滑动台阶，所述中心杆向上运动时，所述第一滑动台阶用于与所述第二滑动台阶相抵。

具体地，作为优选，所述堵塞器还包括多个O形密封圈，位于所述第一滑动台阶和所述第二滑动台阶的下方，用于密封所述胶筒座与所述中心杆之间的环形间隙。

具体地，作为优选，所述胶筒座的外壁由上至下顺次设置有第一环形台阶、所述第一限位台阶、第二环形台阶；所述接头的下端与所述第一环形台阶相抵；所述第一限位台阶与所述工作筒上端设置的内限位台阶相抵；所述膨胀胶筒的上端与所述第二环形台阶的下端相抵。

具体地，作为优选，所述堵塞器还包括多个套装在所述胶筒座上用于均匀分隔所述膨胀胶筒的隔环。

具体地，作为优选，所述限位件为锁球，所述锁球位于所述胶筒座壁上的圆孔内，并同时与所述接头的侧壁和所述中心杆上端面相抵。

具体地，作为优选，所述弹簧腔的下部缩径设置，以在所述弹簧腔内部形成内环形台阶，所述中心杆的下端设置有第三环形台阶；所述中心杆的下端位于所述弹簧腔内；所述弹簧套装在所述中心杆的下端，同时，所述弹簧与所述内环形台阶的上端和所述第三环形台阶的下端相抵，以实现被所述中心杆压紧在所述弹簧腔内。

具体地，作为优选，所述第三环形台阶及所述锥体上设置有横向通孔，使用滑钉固定在所述横向通孔内将所述中心杆和所述锥体连接；所述弹簧座的壁上沿轴向设置有预定长度的滑槽，所述滑钉可在所述滑槽内向上滑动。

具体地，作为优选，所述锁紧件为锁爪，所述锁爪通过将圆筒的中部至下端的壁设置成多个间隔的条形板得到，且所述条形板沿径向向外设置有多个第二限位台阶；所述锁爪的上端与所述弹簧座外壁上设置的第四环形台阶下端连接，下端与所述工作筒下端设置的扩肩台阶孔上端相抵。

具体地，作为优选，所述堵塞器还包括导向头，所述导向头通过螺纹连接方式套装在所述弹簧座的下端；所述导向头的上端外表面设置成锥面，下端设置成锥形端部。

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预置式油管堵塞装置，通过直接将工作筒与油管的下端连接，并在工作筒内投入堵塞器，以密封工作筒的内腔，进而封堵油管下端，可实现投送到位，在上提油管后不需要再次对油管进行投堵，省时省力。通过皮碗和膨胀胶筒在锥体和井内压力的作用下双重密封工作筒的内腔，使该封堵装置能够高效地密封油管的下端。通过中心杆下端将弹簧座上的弹簧腔内的弹簧压紧，在弹簧恢复原状时以给予中心杆向上运动的力的作用，以带动锥体压迫皮碗胀封。通过设置锁紧件，便于使弹簧座与工作筒的相对位置固定，可避免在上提钢丝的过程中堵塞器脱离工作筒。可见，本实用新型实施例提供的预置式油管堵塞装置能够一次投送到位，在上提油管后不需要再次对油管进行投堵，省时省力，封堵效果好，不存在安全隐患，可大规模推广使用。

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预置式油管堵塞装置的剖面图；

图2-1是本实用新型实施例提供的装置中皮碗、膨胀胶筒未胀封时的剖面图；

图2-2是本实用新型实施例提供的装置中皮碗、膨胀胶筒胀封时的剖面图；

图3是本实用新型实施例提供的锁爪的半剖图。

其中，附图标记分别表示：

1 工作筒，

2 中心杆，

3 胶筒座，

4 锥体，

5 皮碗，

6 皮碗座，

7 膨胀胶筒，

8 接头，

9 剪钉，

10 限位件，

11 弹簧座，

12 弹簧，

13 锁紧件，

14 O形密封圈，

15 隔环，

16 滑钉，

17 导向头。

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预置式油管堵塞装置，如附图1所示，该装置包括工作筒1、用于封堵工作筒1的堵塞器。其中，堵塞器包括中心杆2、套装在中心杆2上的胶筒座3，中心杆2可在胶筒座3内向上运动预定距离，胶筒座3外壁设置有用于与工作筒1的上端相抵的第一限位台阶；由下至上顺次套装在胶筒座3上的锥体4、皮碗5、皮碗座6、膨胀胶筒7，堵塞器还包括接头8、限位件10、弹簧座11、锁紧件13。其中，锥体4的下端与中心杆2连接，上锥面与皮碗5的下斜面相抵，以用于在锥体4上滑时使皮碗5膨胀；膨胀胶筒7的上端固定，下端与皮碗座6相抵；接头8通过剪钉9套装在胶筒座3的上端；限位件10穿过胶筒座3分别与接头8和中心杆2上端相抵；弹簧座11上设置有弹簧腔，上端与胶筒座3的下端连接，中心杆2的下端将弹簧腔内设置的弹簧12压紧；锁紧件13固定在弹簧座11上，用于穿过工作筒1后，使弹簧座11与工作筒1的相对位置固定。

以下就本实用新型实施例提供的预置式油管堵塞装置的工作原理给予描述：

该堵塞装置可应用于油井、天然气井、注水井等，以将该堵塞装置应用于注水井为例，首先将工作筒1的下部连接双作用凡尔(可起到封堵工作筒1下端的作用)，并将工作筒1的上端与油管的下端连接，然后将工作筒1随油管等管柱一起下入油井内。在后期带压作业起下油管前，可采用钢丝投送堵塞器，并将堵塞器投送至工作筒1内来控制油管内的压力。具体过程为：首先，在地面将加重杆与堵塞器上的接头8连接，然后采用钢丝投送的方式将该堵塞器下入到油井内的工作筒1内，在下入工作筒1后，然后上提钢丝，锁紧件13使弹簧座11与工作筒1的相对位置固定，使堵塞器不能由工作筒1内提出。继续上提钢丝，剪钉9剪断，接头8由工作筒1内提出，限位件10失去了接头8的支撑作用离开胶筒座3，中心杆2的上端不被限位，由于被压紧的弹簧12趋于恢复原状，使中心杆2带动与中心杆2连接的锥体4向上运动，锥体4压迫皮碗5膨胀，使皮碗5与工作筒1间达到密封状态。然后打开井口闸门放压，在井下压差的作用下，膨胀的皮碗5上行，压缩膨胀胶筒7，使膨胀胶筒7胀封，进一步密封工作筒1的内腔。

需要说明的是，堵塞器并没有脱离工作筒1，只是在弹簧12和锁紧件13的作用下向上小距离移动，而且与中心杆2固定的锥体4受皮碗5的阻碍，并不能无限制地向上运动，这进一步地说明了堵塞器没有脱离工作筒1，堵塞器起到密封封堵工作筒1内腔的作用。中心杆2在胶筒座3内向上运动的“预定距离”为锥头4随着中心杆2向上运动能够达到使皮碗5膨胀效果时，中心杆2和锥头4向上运动的距离。而且锥体4的上锥面与皮碗5的下斜面相抵，但与皮碗5的碗底之间存在一定间隙，随着上锥面与碗底之间的间隙变小，皮碗5逐渐膨胀，以密封工作筒1的内腔。

基于上述可知，本实用新型实施例提供的预置式油管堵塞装置，通过直接将工作筒1与油管的下端连接，并在工作筒1内投入堵塞器，以密封工作筒1的内腔，进而封堵油管下端，可实现投送到位，在起下油管后不需要再次对油管进行投堵，省时省力。通过皮碗5和膨胀胶筒7在锥体4和井内压力的作用下双重密封工作筒1的内腔，使该封堵装置能够高效地密封油管的下端。通过设置使中心杆1下端将弹簧座11的弹簧腔内的弹簧12压紧，在弹簧12恢复原状时以给予中心杆2向上运动的力的作用，以带动锥体4压迫皮碗5胀封。通过设置锁紧件13，便于使弹簧座11与工作筒1的相对位置固定，可避免在上提钢丝的过程中堵塞器脱离工作筒1。可见，本实用新型实施例提供的预置式油管堵塞装置能够一次投送到位，在上提油管后不需要再次对油管进行投堵，省时省力，封堵效果好，不存在安全隐患，可大规模推广使用。

具体地，在本实用新型实施例中，如附图2-1及附图2-2所示，胶筒座3的内径由上至下缩径，并形成第一滑动台阶，中心杆2的外径由上至下扩径，并形成第二滑动台阶，中心杆2向上运动时，第一滑动台阶可与第二滑动台阶相抵。设置第一滑动台阶和第二滑动台阶，可使中心杆2能够与胶筒座3之间发生预定距离的相对位移，即中心杆2可带动锥体4向上移动预定距离，以使锥体4压迫皮碗5胀封。其中，堵塞器还包括多个O形密封圈14，位于第一滑动台阶和第二滑动台阶的下方，用于密封胶筒座3与中心杆2之间的环形间隙。在中心杆2的外壁上沿周向设置有多个环形凹槽，多个O形密封圈14分别位于多个环形凹槽内，以密封胶筒座3与中心杆2之间的环形间隙。

具体地，在本实用新型实施例中，胶筒座3的外壁由上至下顺次设置有第一环形台阶、第一限位台阶、第二环形台阶；接头8的下端与第一环形台阶相抵；第一限位台阶与工作筒1上端设置的内限位台阶相抵；膨胀胶筒7的上端与第二环形台阶的下端相抵。在胶筒座3上设置第一环形台阶，便于控制接头8在胶筒座3上的位置；设置第一限位台阶，可阻止堵塞器进一步地在工作筒1内深入，以便于控制堵塞器在工作筒1内的位置；设置第二环形台阶，便于套装在胶筒座3上的膨胀胶筒7不会沿轴向方向膨胀，只能沿径向方向膨胀。

具体地，如附图2-1及附图2-2所示，在本实用新型实施例中，堵塞器还包括多个套装在胶筒座3上用于均匀分隔膨胀胶筒7的隔环15，设置多个隔环15可进一步地减少膨胀胶筒7沿轴向方向膨胀的趋势，使膨胀胶筒7主要沿径向膨胀，以密封工作筒1的内腔。

具体地，在本实用新型实施例中，为了便于接头8与胶筒座3分离后，限位件10不对中心杆2的上端进行限位，优选限位件10为锁球，其中，锁球位于胶筒座3壁上的圆孔内，并同时与接头8的侧壁和中心杆2上端面相抵。当接头8与胶筒座3分离后，锁球不受接头8的支撑作用而由圆孔弹出，中心杆2的上端不被锁球限位。

具体地，在本实用新型实施例中，如附图1所示，弹簧座11的上端沿轴向向内设置有弹簧腔，弹簧座11的上端通过套装在胶筒座3下端的方式与胶筒座3连接，弹簧座11上端的内壁上设置有与胶筒座3外壁上相配合的限位槽，以使弹簧座11和胶筒座3连接。其中，弹簧座11的弹簧腔的下部缩径设置，以在弹簧腔内部形成内环形台阶，中心杆2的下端设置有第三环形台阶；中心杆2的下端位于弹簧腔内，弹簧12套装在中心杆2的下端，同时，弹簧与内环形台阶的上端和第三环形台阶的下端相抵，以实现被中心杆压紧在弹簧腔内。当中心杆2的上端无锁紧件13(如锁球)限位时，被压紧的弹簧12趋于恢复原状，弹簧12与中心杆2的第三环形台阶下端相抵，以给予中心杆2向上运动的力的作用，中心杆2带动锥体4向上运动，而锥体4的上锥面与皮碗5的下斜面相抵，以压迫皮碗5胀开，进而密封工作筒1的内腔。

其中，中心杆2与锥体4之间的连接方式有多种，以使中心杆2向上运动时带动锥体4向上运动，进而使锥体4压迫皮碗5胀封。作为一种优选的实施方式：如附图1所示，第三环形台阶及锥体4上设置有横向通孔，使用滑钉16固定在横向通孔内将中心杆2和锥体4连接；弹簧座11的壁上沿轴向设置有预定长度的滑槽，滑钉16可在滑槽内向上滑动。当中心杆2压缩弹簧12时，滑钉16处于滑槽的下端，当中心杆2带动锥体4向上运动时，滑钉16可在滑槽内向上滑动，锥体4压迫皮碗5膨胀。设置滑槽为滑钉16提供了向上运动的滑道，便于滑钉16随着中心杆2和锥体4向上运动，其中，预定长度的滑槽可使滑钉16向上滑动预定距离，以使锥体4向上移动以压迫皮碗胀封。

具体地，在本实用新型实施例中，锁紧件13固定在弹簧座11上，在穿过工作筒1后，可使弹簧座11与工作筒1的相对位置固定。锁紧件13的结构有多种，举例来说，作为一种实施方式：如附图3所示，锁紧件13为锁爪，锁爪通过在将圆筒的中部至下端的壁设置成多个间隔的条形板得到，且条形板沿径向向外设置有多个第二限位台阶；锁爪的上端与弹簧座11外壁上设置的第四环形台阶下端连接，下端与工作筒1下端设置的扩肩台阶孔上端相抵。此种结构的锁爪13容易设置，下端容易扩张和收缩，便于堵塞器投入工作筒1内，在堵塞器投入工作筒1内后，便于并与工作筒1的扩肩台阶孔上端相抵，以使弹簧座11与工作筒1的相对位置固定。其中，扩肩台阶孔为其内部设置有一个内环形台阶的孔。

作为另一种实施方式：锁紧件13为固定套装在弹簧座11上的圆筒，该圆筒外表面的下端沿周向设置有多个滑片，当锁紧件13向下运动时，滑片向上闭合以与圆筒的外表面接触，便于堵塞器投入工作筒1内；当锁紧件13向上运动时，滑片向下，并与圆筒的轴线垂直，且滑片可与工作筒1内的扩肩台阶孔下端相抵，以避免弹簧座11脱离工作筒1。

具体地，在本实用新型实施例中，如附图1所示，堵塞器还包括导向头17，导向头17通过螺纹连接方式套装在弹簧座11的下端；导向头17的上端外表面设置成锥面，用于穿入锁爪13内，下端设置成锥形端部，便于堵塞器投入到工作筒1内。在最初上提钢丝的过程中，剪钉9还未剪断时，整个堵塞器随着上提的钢丝向上移动，此时锁爪13下端的限位部与工作筒1下端的扩肩台阶孔的下端相抵，此时导向头17上端的锥面进入锁爪13内，以防止锁爪13内收。其中，锥面为通过将导向头17上端的壁厚设置成由上至下逐渐变厚得到。

具体地，在本实用新型实施例中，工作筒1的下端设置有外螺纹，限位台阶孔内壁上设置有内螺纹。如此设置便于工作筒1的下端与双作用凡尔螺纹连接，工作筒1的上端与油管螺纹连接。螺纹连接的方式容易设置，便于拆装。

以上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。