一种多级异步自锁式封堵器的制作方法

本实用新型涉及管道封堵技术领域，尤其是涉及一种多级异步自锁式封堵器。

背景技术：

小通径管道内封堵在石油行业油气田开发领域一直是困扰工程师们的一个问题，油管置于地面以下，是石油或天然气向地表输送的一个通道，也作为地面向地下注输水及水蒸气的一个通道，根据油田生产情况不同，通常油管在井下持续使用满1～2年后要将其从井下提出进行检查或更换，而提出油管之前为了抑制地下所释放的压力，通常的做法是使用更高密度的压井液形成一个压力液柱来抑制地层释放的压力，当压力达到平衡后提出油管，这种工艺手段称之为压井，由于地下岩层结构复杂，利用这种常规压井手段难以控制，且许多井开采位置或开采地层临近自然水源，介于环境保护杜绝污染的原则，这种技术难以或禁止被使用，导致油管不能被提出，为了解决这一问题，许多应用于该种情况的井下机具以及新工艺不断推出，但是油管内因长时间输送油和水且受井下温度及多种气体的影响，导致油管内壁上残存了不同程度的蜡或垢，蜡或垢形成一定厚度之后在油管内壁会形成一种表面不平整且湿滑易碎的壳，导致封堵工具下入油管中出现支撑不住或者密封不严的失败情况。

因此，如何解决现有技术中由于油管内壁有蜡和垢，导致现有封堵工具出现支撑不住或密封不严的问题成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多级异步自锁式封堵器，以解决现有技术中由于油管内壁有蜡和垢，导致现有封堵工具出现支撑不住或密封不严的问题。

本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种多级异步自锁式封堵器，包括封堵装置和投送装置，其中：

所述封堵装置包括中心杆，所述中心杆底端设置有引导头、顶端设置有丢手连接器，所述中心杆外侧位于所述引导头与所述丢手连接器之间由下向上依次穿设有下卡瓦悬挂组件、密封筒组件、上卡瓦悬挂组件和自锁组件，所述自锁组件与所述下卡瓦悬挂组件之间通过第一剪钉连接，所述丢手连接器与所述中心杆通过第二剪钉连接，所述第一剪钉的剪切强度小于所述第二剪钉的剪切强度；

所述投送装置包括中心管和套设在所述中心管外侧的推送筒，所述中心管顶端用于与输送管可拆卸连接，所述中心管底端用于与所述丢手连接器可拆卸连接，所述中心管底端靠上位置设置有连通中心管内外两侧的循环水眼，所述中心管内位于设置所述循环水眼的位置上方设置有球座，所述中心管中部设置有沿所述中心管径向贯穿所述中心管的传压孔，所述中心管外侧位于设置所述传压孔位置的上下两侧与所述推送筒密封滑动。

优选地，所述下卡瓦悬挂组件包括下卡瓦座和多个下卡瓦，所述下卡瓦座穿设在所述中心杆外侧，所述下卡瓦座的外侧面沿自身周向设置有多个沿所述中心杆上下方向延伸的第一滑槽，所述第一滑槽由下向上深度逐渐变小，所述下卡瓦的顶端位于所述第一滑槽底端内，所述下卡瓦的底端与所述引导头顶端接触，所述下卡瓦座底端与所述引导头顶端之间留有间距，多个所述下卡瓦通过第一束缚环固定。

优选地，所述上卡瓦悬挂组件包括上卡瓦座和多个上卡瓦，所述上卡瓦座穿设在所述中心杆外侧，所述上卡瓦座的外侧面沿自身周向设置有多个沿所述中心杆上下方向延伸的第二滑槽，所述第二滑槽由所述上卡瓦座的底端延伸到所述上卡瓦座的中部且所述第二滑槽由下向上深度逐渐变大，所述上卡瓦座的上半部分为直筒形，所述上卡瓦底端位于所述第二滑槽内，所述上卡瓦顶端与所述上卡瓦座的上半部分接触，所述上卡瓦座的顶端伸入所述自锁组件底端内侧与所述中心杆外侧壁之间，所述第一剪钉贯穿所述自锁组件与所述上卡瓦座，所述上卡瓦顶端抵在所述自锁组件底端端面处，多个所述上卡瓦通过第二束缚环固定。

优选地，所述密封筒组件包括上保护胶筒、环封胶筒和下保护胶筒，所述上保护胶筒顶部与所述上卡瓦座底端接触，所述下保护胶筒底端与所述下卡瓦座顶部接触，所述环封胶筒位于所述上保护胶筒与所述下保护胶筒之间。

优选地，所述自锁组件包括上推筒和底端套设在所述上推筒顶部的自锁锁盖，所述上推筒下部内侧与所述中心杆之间设置有间隙，所述上卡瓦座顶端位于所述间隙内，所述上推筒中部内侧与所述中心杆滑动连接，所述上推筒上部内侧为锥形面，所述锥形面的大端位于所述上推筒顶部，所述锥形面与所述中心杆外侧壁之间设置有自锁牙块，所述自锁牙块与所述中心杆外侧壁上均设置有倒齿，所述自锁牙块可沿所述中心杆向下单向移动。

优选地，所述中心管包括上中心管和流体导向管，所述流体导向管包括连接头和管体，所述连接头与所述上中心管的底端螺纹连接，所述连接头外径大于所述管体外径，所述传压孔设置在所述连接头底部位置，所述循环水眼设置在所述管体底端靠上位置，所述球座设置在所述管体内部且位于所述循环水眼上方位置。

优选地，所述推送筒包括上推送筒和加长推筒，所述上推送筒与所述连接头外侧壁滑动连接且所述上推送筒的尾端内径等于所述管体的外径，所述加长推筒的顶端与所述上推送筒尾端外侧螺纹连接，所述加长推筒尾端设置有沿所述加长推筒径向贯穿所述加长推筒的循环旁通孔，所述连接头外侧与所述上推送筒尾端内侧均设置有第一密封圈。

优选地，所述上卡瓦座与下卡瓦座内侧面均设置有第二密封圈。

优选地，所述流体导向管尾端设置有外螺纹，所述丢手连接器顶部内侧设置有内螺纹，所述流体导向管与所述丢手连接器螺纹连接。

优选地，所述环封胶筒中部内侧设置有固定圈，当所述环封胶筒受压时，所述固定圈两侧的所述环封胶筒隆起。

本实用新型提供的一种多级异步自锁式封堵器，其有益效果为：

本实用新型提供的一种多级异步自锁式封堵器，包括封堵装置和投送装置，封堵装置包括中心杆，中心杆的底端设置有引导头、顶端设置有丢手连接器，中心杆的外侧位于引导头与丢手连接器之间由下向上依次穿设有下卡瓦悬挂组件、密封筒组件、上卡瓦悬挂组件和自锁组件，自锁组件与下卡瓦悬挂组件之间通过第一剪钉连接，丢手连接器与中心杆通过第二剪钉连接，第一剪钉的剪切强度小于第二剪钉的剪切强度；投送装置包括中心管和套设在中心管外侧的推送筒，中心管的顶部用于与输送管可拆卸连接，中心管的底部用于与丢手连接器可拆卸连接，中心管的底端靠上位置设置有连通中心管内外两侧的循环水眼，中心管内部位于设置循环水眼处的靠上位置设置有球座，中心管中部设置有沿中心管径向贯穿中心管的传压孔，中心管外侧位于设置传压孔位置的上下两侧与推送筒密封滑动，使用时，将丢手连接器插入推送筒内部，与推送筒内部的中心管尾端连接，将中心管头端与输送管连接，输送管将封堵装置和投送装置一起送入油管内，当到达指定位置后，通过输送管向中心管内输送液压流体，液压流体经中心管，然后从循环水眼处流出，形成通路，然后向输送管内放入钢球，钢球随液压流体进入中心管内，最后到达球座处封闭中心管流体通路，液压流体通过传压孔对推送筒内壁施加压力，利用压力释放原理推动推送筒向下运动，推送筒对封堵装置中的自锁组件、上卡瓦悬挂组件、密封筒组件、下卡瓦悬挂组件和引导头施加向下的推力，由于封堵装置的引导头、丢手连接器、中心杆与投送装置的中心管为固定连接，所以受推送筒施加的下推力影响，自锁组件与上卡瓦悬挂组件通过第一剪钉连接一起向下移动，向下挤压密封筒组件和下卡瓦悬挂组件，下卡瓦悬挂组件受挤压扩张，与油管内壁咬合完成下支撑，然后推送筒继续向下运动，自锁组件与上卡瓦悬挂组件组成的整体继续向下运动挤压密封筒组件，密封筒组件膨胀密封油管，当挤压力达到第一剪钉的剪切极限时，第一剪钉断裂，自锁组件继续向下运动挤压上卡瓦悬挂组件，上卡瓦悬挂组件扩张，与油管内壁咬合完成上支撑，推送筒继续对自锁组件施加向下的作用力，当作用力达到第二剪钉的剪切极限时，第二剪钉断裂，丢手连接器留在投送装置内，投送装置与封堵装置分离，自锁组件可防止上卡瓦悬挂组件、密封筒组件、下卡瓦悬挂组件沿中心杆向上移动，最后将投送工具带出井外完成封堵，该多级异步自锁式封堵器的工作原理按照机械结构设计下支撑、密封筒压缩密封、上支撑三级推动有序展开，可确保密封性和支撑的可靠性，若封堵装置前部工序不能正常运作，会导致后部动作停止，第二剪钉不会断裂，可从油管中将封堵装置提出，防止掉入油管中造成意外情况发生。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的投送装置结构图；

图2是本实用新型实施例示出的投送装置剖视图；

图3是本实用新型实施例示出的封堵装置结构图；

图4是本实用新型实施例示出的封堵装置剖视图；

图5是本实用新型实施例示出的投送装置与封堵装置连接结构图；

图6是本实用新型实施例示出的投送装置与封堵装置连接剖视图。

图中：1、中心杆；2、引导头；3、丢手连接器；4、第一剪钉；5、第二剪钉；6、循环水眼；7、球座；8、传压孔；9、下卡瓦座；10、下卡瓦；11、第一滑槽；12、第一束缚环；13、上卡瓦座；14、上卡瓦；15、第二滑槽；16、第二束缚环；17、上保护胶筒；18、环封胶筒；19、下保护胶筒；20、上推筒；21、自锁锁盖；22、自锁牙块；23、上中心管；24、流体导向管；2401、连接头；2402、管体；25、上推送筒；26、加长推筒；27、循环旁通孔；28、第一密封圈；29、第二密封圈；30、固定圈。

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，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。

参看图1～图6，本实用新型提供的一种多级异步自锁式封堵器，包括封堵装置和投送装置，封堵装置包括中心杆1，中心杆1的底端设置有引导头2、顶端设置有丢手连接器3，中心杆1的外侧位于引导头2与丢手连接器3之间由下向上依次穿设有下卡瓦悬挂组件、密封筒组件、上卡瓦悬挂组件和自锁组件，自锁组件与下卡瓦悬挂组件之间通过第一剪钉4连接，丢手连接器3与中心杆1通过第二剪钉5连接，第一剪钉4的剪切强度小于第二剪钉5的剪切强度；投送装置包括中心管和套设在中心管外侧的推送筒，中心管的顶部用于与输送管可拆卸连接，中心管的底部用于与丢手连接器3可拆卸连接，中心管的底端靠上位置设置有连通中心管内外两侧的循环水眼6，中心管内部位于设置循环水眼6处的靠上位置设置有球座7，中心管中部设置有沿中心管径向贯穿中心管的传压孔8，中心管外侧位于设置传压孔8位置的上下两侧与推送筒密封滑动，使用时，将丢手连接器3插入推送筒内部，与推送筒内部的中心管尾端连接，将中心管头端与输送管连接，输送管将封堵装置和投送装置一起送入油管内，当到达指定位置后，通过输送管向中心管内输送液压流体，液压流体经中心管，然后从循环水眼6处流出，形成通路，然后向输送管内放入钢球，钢球随液压流体进入中心管内，最后到达球座7处封闭中心管流体通路，液压流体通过传压孔8对推送筒内壁施加压力，利用压力释放原理推动推送筒向下运动，推送筒对封堵装置中的自锁组件、上卡瓦悬挂组件、密封筒组件、下卡瓦悬挂组件和引导头2施加向下的推力，由于封堵装置的引导头2、丢手连接器3、中心杆1与投送装置的中心管为固定连接，所以受推送筒施加的下推力影响，自锁组件与上卡瓦悬挂组件通过第一剪钉4连接一起向下移动，向下挤压密封筒组件和下卡瓦悬挂组件，下卡瓦悬挂组件受挤压扩张，与油管内壁咬合完成下支撑，然后推送筒继续向下运动，自锁组件与上卡瓦悬挂组件组成的整体继续向下运动挤压密封筒组件，密封筒组件膨胀密封油管，当挤压力达到第一剪钉4的剪切极限时，第一剪钉4断裂，自锁组件继续向下运动挤压上卡瓦悬挂组件，上卡瓦悬挂组件扩张，与油管内壁咬合完成上支撑，推送筒继续对自锁组件施加向下的作用力，当作用力达到第二剪钉5的剪切极限时，第二剪钉5断裂，丢手连接器3留在投送装置内，投送组件与封堵装置分离，自锁组件可防止上卡瓦悬挂组件、密封筒组件、下卡瓦悬挂组件沿中心杆1向上移动，最后将投送工具带出井外完成封堵，该多级异步自锁式封堵器的工作原理按照机械结构设计下支撑、密封筒压缩密封、上支撑三级推动有序展开，可确保密封性和支撑的可靠性，若封堵装置前部工序不能正常运作，会导致后部动作停止，第二剪钉5不会断裂，可从油管中将封堵装置提出，防止掉入油管中造成意外情况发生。

作为可选的实施方式，上述的下卡瓦悬挂组件包括下卡瓦座9和多个下卡瓦10，下卡瓦座9可以为圆筒形，内径等于中心杆1外径，在下卡瓦座9的外侧壁沿自身周向设置有多个沿中心杆1的上下方向(即中心杆1的轴线方向)延伸的第一滑槽11，例如第一滑槽11可以设置四个，相邻两个第一滑槽11间隔90度设置，每个第一滑槽11靠近中心杆1的一面均为斜面，该斜面由下向上逐渐远离中心杆1，即第一滑槽11由下向上深度逐渐变小，第一滑槽11均延伸到下卡瓦座9的底端，多个下卡瓦10为楔形结构，外侧面设置有倒齿，倒齿朝下倾斜，下卡瓦10底端厚度大于顶端厚度，下卡瓦10的数量与第一滑槽11数量相同，也可以为四个，每个下卡瓦10对应一个第一滑槽11，下卡瓦10的顶端位于第一滑槽11底端内，下卡瓦10的底端端面与引导头2的上端面接触，下卡瓦座9的底端与引导头2顶端之间留有间距，四个下卡瓦10的外侧中部均设置有沿中心杆1周向延伸的凹槽，四个下卡瓦10通过第一束缚环12将其固定在中心杆1外侧，第一束缚环12位于凹槽内，当推送筒向下推动时，与下卡瓦座9接触的密封组件向下推动下卡瓦座9，下卡瓦座9沿中心杆1向下运动，引导头2与中心杆1为固定连接，由于第一滑槽11为斜槽，在下卡瓦座9向下运动的过程中推动下卡瓦10向外运动，第一束缚环12被撑断，随着卡瓦座不断的向下运动，下卡瓦10被夹紧在下卡瓦座9与油管内壁之间完成下支撑。

进一步的，上述的上卡瓦悬挂组件包括上卡瓦座13和多个上卡瓦14，上卡瓦座13可以为圆筒形，内径等于中心杆1外径，在上卡瓦座13的外侧壁沿自身周向设置有多个沿中心杆1的上下方向(即中心杆1的轴向)延伸的第二滑槽15，第二滑槽15由上卡瓦座13的底端延伸到上卡瓦座13的中部，例如第二滑槽15可以设置四个，相邻两个第二滑槽15可以间隔90度设置，每个第二滑槽15靠近中心杆1的一面均为斜面，该斜面由下向上逐渐靠近中心杆1，即第二滑槽15由下向上深度逐渐变大，上卡瓦座13的上半部分与第二滑槽15顶端处的厚度相等，上半部分为直筒形，多个上卡瓦14为楔形结构，外侧面设置有倒齿，倒齿朝上倾斜，上卡瓦14顶端厚度大于底端厚度，上卡瓦14的数量与第二滑槽15的数量相同，也可以设置为四个，每个上卡瓦14对应一个第二滑槽15，上卡瓦14的底部位于第二滑槽15内，上卡瓦14的顶部位于上卡瓦座13上半部分的直筒位置处，上卡瓦座13的上半部分的顶部伸入自锁组件底端内侧与中心杆1外侧壁之间，通过第一剪钉4与自锁组件固定连接，第一剪钉4沿中心杆1的径向贯穿自锁组件与上卡瓦座13，上卡瓦14的顶端抵在自锁组件的底端端面处，四个上卡瓦14的外侧中部均设置有沿中心杆1周向延伸的凹槽，四个上卡瓦14通过第二束缚环16将其固定在中心杆1外侧，第二束缚环16位于凹槽内，如上所述，推送筒向下推动，下卡瓦10被夹紧在下卡瓦座9与油管内壁之间完成下支撑，继续推动，密封筒组件受挤压膨胀，密封筒填充在油管内壁与中心杆1之间，推筒继续向下推动，当推动力达到第一剪钉4的剪切强度时，第一剪钉4断裂，推送筒推动自锁组件沿上卡瓦座13的直筒部分向下移动，推动上卡瓦14沿上卡瓦座13向下移动，由于第二滑槽15为斜槽，上卡瓦14向外移动，撑断第二束缚环16，在移动的过程中上卡瓦14夹紧在油管内壁与上卡瓦座13之间完成上支撑，由于自锁组件仅能沿中心杆1向下单向移动，完成上支撑后自锁组件锁定，上卡瓦14无法向上移动，始终保证有足够的支撑力。

较佳的，上述的密封筒组件包括上保护胶筒17、环封胶筒18和下保护胶筒19，上保护胶筒17顶部与上卡瓦座13底端接触，下保护胶筒19底端与下卡瓦座9顶部接触，环封胶筒18位于上保护胶筒17与下保护胶筒19之间，当密封筒组件受到上下方向的挤压时，环封胶筒18发生形变，膨胀变形，填充在油管内壁与中心杆1之间完成密封。

实施中，上述的自锁组件包括上推筒20和底端套设在上推筒20顶部的自锁锁盖21，上推筒20下部内侧与中心杆1之间设置有间隙，即上推筒20下部的内径大于中心杆1的外径，上推筒20下部内侧面与中心杆1外侧面之间间隙的宽度等于上卡瓦座13顶端的厚度，上卡瓦座13顶端位于该间隙内，上推筒20中部的内径等于中心杆1的外径，上推筒20与中心杆1滑动接触，上推筒20的上部内侧可以为锥形面，锥形面的大端位于上推筒20的顶部，在锥形面与中心杆1外侧面之间设置有自锁牙块22，自锁牙块22与中心杆1的外侧壁上均设置有倒齿，中心杆1上的倒齿向下倾斜，牙块上的倒齿向上倾斜，当推送筒推动上推筒20向下移动后，自锁牙块22外侧面与上述的锥形面之间产生间隙，推送筒推动自锁锁盖21向下运动，自锁锁盖21推动自锁牙块22向下运动，由于存在倒齿，自锁牙块22首先向远离中心杆1的方向移动，自锁牙块22与中心杆1上的倒齿相互脱离，当自锁牙块22向下运动后，受锥形面的挤压，自锁牙块22与中心杆1上的倒齿再次相互咬合，防止自锁牙块22向上运动，完成自锁。

可选的，上述的中心管包括上中心管23和流体导向管24，上中心管23顶端内侧设置有内螺纹，用于与输送管连接，上中心管23的底端设置有外螺纹，用于与流体导向管24连接，流体导向管24包括连接头2401和管体2402，连接头2401的内部设置有内螺纹，用于与上中心管23底部的外螺纹连接，连接头2401的外径大于管体2402的外径，连接头2401与管体2402交接处形成台阶，在连接头2401内部靠近管体2402一端设置有台阶，上中心管23底端抵在该台阶处，传压孔8设置在连接头2401内部的台阶与连接头2401底端之间，传压孔8可以设置四个，传压孔8的轴线沿上中心管23的径向设置，循环水眼6设置在管体2402的底端靠上位置，球座7设置在管体2402设置循环水眼6位置的靠上位置，循环水眼6也可以设置四个，循环水眼6的轴线可以沿管体2402的径向。

进一步的，上述的推送筒包括上推送筒25和加长推筒26，上推送筒25与连接头2401的外侧壁滑动连接且上推送筒25的尾端内径等于管体2402的外径，加长推筒26的顶端与上推送筒25外端的外侧螺纹连接，连接后加长推筒26与上推送筒25的外径相等，加长推筒26的内径大于管体2402的外径，在加长推筒26的尾端设置有循环旁通孔27，上推送筒25的尾端内侧设置有第一密封圈28，该第一密封圈28内侧面与管体2402密封接触，在流体导向管24的连接头2401外侧也设置有第一密封圈28，该第一密封圈28的外侧面与上推送筒25的内侧壁密封接触，两个第一密封圈28位于传压孔8的两侧，两个第一密封圈28之间形成封闭空间，当封堵装置和投送装置到达指定位置后，通过输送管向中心管内部输送液压流体，液压流体经上中心管23、流体导向管24后经循环水眼6流出，然后经循环旁通孔27流出形成流体通路，然后向输送管内放入钢珠，钢珠到达球座7位置处，封堵流体通路，液压流体经传压孔8排出，液压流体通过传压孔8对上推送筒25内壁施加压力，利用压力释放原理推动上推送筒25与加长推筒26向下运动，推送筒设置成两部分有以下效果：一是便于加工，二是当最终第二剪钉5断裂后，丢手连接器3与封堵装置分离，最后随投送装置一起拉出井外，丢手连接器3的外径大于管体2402的外径，在向上拉动的过程中，上推送筒25的尾端卡在丢手连接器3处不再继续向下运动，可防止推送筒滑落到井内。

上述的上卡瓦座13与下卡瓦座9的内侧面均设置有第二密封圈29，第二密封圈29的内侧壁与中心杆1密封接触。

上述的流体导向管24的尾端设置有外螺纹，丢手连接器3的内侧设置有内螺纹，两者通过螺纹连接。

优选地，上述的环封胶筒18中部设置有固定圈30，当环峰胶筒受压时，固定圈30位置的环封胶筒18不发生膨胀，位于固定圈30两侧的环封胶筒18隆起与油管内壁贴合，可以形成多级密封，增加密封的可靠性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。