专利名称：：膨胀式桥塞的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种油田用井下封堵工具，尤其是一种液压膨胀式桥塞。在油田勘探、开发过程中，尤其是在试油、井下作业、油气层改造、地层测试、注采层位调整等施工过程中，经常需要用井下封堵工具对油、气、水层进行临时性或永久性的封堵，膨胀式桥塞是其中一种可回收封堵工具。它可以在裸眼井中或套管井中使用，封堵施工时，先用钻杆或油管将膨胀式桥塞送到井下的预定位置，然后在地面向桥塞打压使其座封，实现对目的层的封堵。加拿大贝克公司在它的产品介绍《贝克施工工具》(BakerServiceTools)一书中公开了一种莱茵斯膨胀式桥塞(LynesInflatableBridge)主要由“J”形连接器、心轴、膨胀胶筒、单流阀等组成，使用时用钻杆或油管将其送到井下预定位置，通过管内液压使胶筒膨胀座封，再上下活动管柱脱开“J”形连接器，则桥塞座封于井下预定位置。需要解封回收时，再下入“J”形连接器进行井下对接，通过旋转管柱，解封膨胀式桥塞，该桥塞主要存在以下几个方面不足一是解封回收时需要旋转管柱数圈，在定向井、水平井中使用时操作困难；二是它只能单级使用，不能用一趟管柱实现多层封隔；三是它主要依靠膨胀胶筒与套管壁或井壁的摩擦力进行锚定，在套管井使用时容易滑动，封堵不可靠；四是除了将其解封回收外，它的密封通道无法沟通。本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足，而提供一种操作简单、封堵可靠，可以多级使用，而且具有插管滑套式井下开关功能的膨胀式桥塞。本实用新型的目的可以通过以下的技术方案实现一种膨胀式桥塞，由座封解封机构、液压膨胀机构、锚定机构、插管式滑套机构等组成，其特征在于，包括(1)座封解封机构，由弹簧爪[1]、连接套[2]、滑阀[3]、剪销[4]组成，组装时，弹簧爪[1]在外力作用下套入连接套[2]内，弹簧爪[1]端部的楔形凸棱嵌入连接套[2]内壁的环形凹槽内，弹簧爪[1]由滑阀[3]限位，弹簧爪[1]与连接套[2]之间通过滑阀[3]构成刚性连接，滑阀[3]与连接套[2]之间用剪销[4]作固定连接，在滑阀[3]的上端车有供解封用的内螺纹，当向桥塞打液压使其座封时，滑阀[3]的环形不平衡面积上受到压差作用，使滑阀[3]产生一个向下的力，剪销[4]剪断滑阀下移后，弹簧爪[1]可以在外力作用下从连接套[2]中拉出，此时，桥塞座封在井下预定位置；(2)液压膨胀机构，由上密封接头[5]、单流阀[6]、弹簧[7]、心轴[11]、膨胀胶筒[12]、下密封接头[13]等组成，环状的单流阀[6]套装在心轴[11]与上密封接头[5]之间的环形空间内，单流阀[6]采用端面密封和O形圈相结合的组合密封方式，在弹簧[7]作用下，单流阀[6]紧贴在上密封接头[5]的内密封面上，形成端面密封，心轴[11]与单流阀[6]及下密封接头[13]之间保持密封，心轴[11]上开有供桥塞座封和解封用的进、排液孔，进液通道由单流阀[6]启闭，排液通道由滑阀[3]启闭；(3)锚定机构，由水力锚体[8]、水力锚爪[9]、夹扳[10]等组成，水力锚爪[9]依靠膨胀胶筒[12]内外压差在与锚体[8]轴线相垂直的方向上自由伸缩，水力锚爪[9]的端面可制成波浪形或镶嵌硬质合金块，水力锚爪[9]借助于夹扳[10]均匀、对称地分布在水力锚体[8]上，水力锚体[8]的公母扣扣型相同，水力锚拆除后，膨胀胶筒[12]可以直接与上密封接头[5]相连接，膨胀式桥塞仍能正常工作；(4)插管式滑套机构，由滑套外筒[14]、滑套[15]、V形密封圈组[16]、锁球[17]、复位弹簧[18]、下接头[19]等组成，V形密封圈组[16]装在滑套[15]中，滑套外筒[14]和滑套[15]上均开有相对应的导液孔，滑套[15]复位由弹簧[18]保持在上死点，锁球[17]对称地装在滑套[15]的台阶中，台阶孔的最小内径小于锁球(17)的直径，锁球[17]的直径大于滑套[15]壁厚，滑套外筒(14)内壁开有梯形截面的环形锁球槽，而且，它们之间满足以下关系锁球直径-滑套壁厚＝锁球槽深度，当与滑套[15]内径相同的插管插入时，推动锁球[17]带动滑套[15]一起运动，锁球[17]滑入锁球槽内，滑套外筒[14]和滑套[15]的导液孔相互沟通，滑套机构开启；插管拔出后，滑套[15]在复位弹簧[18]作用下自动复位，滑套机构关闭。本实用新型的目的还可以通过以下技术方案来实现将所述的弹簧爪[1]、滑阀[3]、心轴[11]三个零件简化成一个零件密封心轴[20]，密封心轴[20]的上端有供桥塞送进和解封用的内螺纹，密封心轴[20]与连接套[2]之间用剪销[4]连接，密封心轴[20]上有供解封用的泄压槽，泄压槽沟通单流阀[6]上下流道，密封心轴[20]与上密封接头[5]和下密封接头[13]之间均保持密封，膨胀式桥塞通过打内压即可座封；解封时，上提管柱，密封心轴[20]剪断剪销[4]而上移，泄压槽长度大于单流阀[6]的长度，桥塞泄压解封。本实用新型的目的还可以通过以下技术方案来实现将所述的连接套[2]和剪销[4]分别用弹簧外筒[22]和回位弹簧[23]代替，弹簧外筒[22]与上密封接头[5]之间用螺纹连接，回位弹簧[23]装在密封心轴[20]与弹簧外筒[22]之间的环形空间内，膨胀式桥塞通过打内压即可座封；解封时，上提管柱，密封心轴[20]压缩回位弹簧[23]而上移，密封心轴[20]上的泄压槽沟通单流阀[6]的上下通道，桥塞泄压解封，随后，桥塞在回位弹簧[23]作用下自动复位。本实用新型相比现有技术具有以下优点1.本实用新型通过打内压座封，上提管柱即可解封，不需旋转管柱，而且地面显示明显，在定向井、水平井中使用方便、可靠。2.本实用新型可以制成随管柱起下或座封丢手两种类型，并具有井下插管滑套开关功能，能单级或多级组合使用。3.本实用新型采用可任意拆卸的水力锚定机构，既可用于套管井又可用于裸眼井，而且锚定可靠。附图的图面说明如下图1是本实用新型(实施例1)的结构示意图；图2是本实用新型的插管式滑套机构的局部放大图；图3是本实用新型(实施例2)的结构示意图；图4是本实用新型(实施例3)的结构示意图；图5是本实用新型结构简图。图中的各标号说明如下[1]-弹簧爪，[2]-连接套，[3]-滑阀，[4]-剪销，[5]-上密封接头，[6]-单流阀，[7]-弹簧，[8]-水力锚体，[9]-水力锚爪，[10]-夹板，[11]-心轴，[12]-膨胀胶筒，[13]-下密封接头，[14]-滑套外筒，[15]-滑套，[16]-V型密封圈组，[17]-锁球，[18]-复位弹簧，[19]-下接头，[20]-密封心轴，[21]-堵头，[22]-弹簧外筒，[23]-回位弹簧结合附图详细说明本实用新型的实施例(实施例1)参见图1，一种膨胀式桥塞由座封解封机构、液压膨胀机构、锚定机构、插管式滑套机构组成，各部分的主要作用及结构特点如下1.座封、解封机构，主要作用是完成桥塞的座封丢手和解封过程。弹簧爪[1]套装在连接套[2]内，其端部的楔形凸棱嵌入连接套[2]内壁的环形凹槽内，弹簧爪[1]端部的内表面由滑阀[3]支承，与连接套[2]之间构成了刚性连接，滑套[3]的上端车有供解封用的内螺纹，用剪销[4]将滑阀[3]固定在连接套[2]上，当从管柱内打内压座封膨胀式桥塞时，滑套的环形不平衡面积上受到管柱内外压差的作用，产生向下的力剪断销钉[4]而使滑阀[3]下移，弹簧爪[1]可以在外力作用下从连接套[2]上端拉出，完成座封丢手过程，桥塞座封于井下预定位置，同时给出地面显示。2.液压膨胀机构，主要作用是将胶筒膨胀封隔井筒。环状的单流阀[6]套装在心轴[11]与上密封接头[5]之间的环形空间内，单流阀[6]采用端面密封和O形圈密封相结合的组合密封方式，用弹簧[7]使其紧贴在密封面上，心轴[11]上开有进、排液孔，形成了膨胀系统的进、排液通道，进液通道由单流阀启闭，排液通道由滑阀[3]启闭。解封桥塞时，用油管或钻杆下入专用工具对上滑阀[3]的内螺纹，上提管柱，滑阀[3]上移，排液孔开启，膨胀系统泄压，桥塞解封。3.锚定机构，主要作用是确保桥塞在套管井中使用时锚定牢固可靠。水力锚爪[9]借助于夹板[10]均匀对称地固定在水力锚体[8]上，水力锚爪[9]在膨胀胶筒的内外压差作用下，沿垂直于锚体轴线的方向伸出，压差消失后，在弹簧作用下，水力锚爪[9]自动复位，水力锚爪[9]的端面可制成波浪形或镶嵌硬质合金块，水力锚体[8]的公母扣扣型相同，水力锚拆除后，膨胀胶筒[12]可以直接与上密封接头[5]相连，膨胀式桥塞仍可正常工作。4.插管式滑套机构，主要作用是在桥塞座封丢手后，与插管配合，起到井下滑套开关的作用，滑套外筒[14]和滑套[15]上均开有相对应的导液孔，滑套[15]内装有V形密封圈组[16]，参见图2，滑套[15]由复位弹簧[18]保持在上死点，锁球[17]对称地装在滑套[15]的台阶孔中，台阶孔底部的最小内径小于锁球[17]的直径，锁球[17]的直径大于滑套[15]的壁厚。在滑套外筒[14]内壁开有梯形截面的环形锁球槽，它们之间满足以下关系锁球直径-滑套壁厚＝锁球槽深度。当与滑套[15]内径相同的插管插入时，推动锁球[17]带动滑套[15]一起向下运动，直至锁球[17]滑入锁球槽内，滑套外筒[14]和滑套[15]的导液孔相互沟通，滑套开关打开，插管拔出后，滑套[15]在复位弹簧[18]的作用下自动复位，滑套开关关闭。本实用新型还可以这样来实施(实施例2)参见图3，将弹簧爪[1]、滑阀[3]、心轴[11]三个零件简化成一个零件密封心轴[20]，密封心轴[20]的上端车有供桥塞送进和解封用的内螺纹，直接与油管或钻杆相连，密封心轴[20]与连接套[2]之间用剪销[4]封接，密封心轴[20]上有供解封用的泄压槽，密封心轴[20]与上密封接头[5]和下密封接头[13]之间均保持密封。桥塞下至预定位置时，通过打内压即可座封；解封时，上提管柱，密封心轴[20]剪断剪销[4]而上移，泄压槽沟通单流阀[6]的上下流道，桥塞泄压解封。这种桥塞可以单级、多级使用或与本实用新型的实施例1、3配合使用。本实用新型还可以这样来实施(实施例3)参见图4，将连接套[2]和剪销[4]分别用弹簧外筒[22]和回位弹簧[23]代替，弹簧外筒[22]与上密封接头[5]之间用螺纹连接，回位弹簧[23]装在密封心轴[20]与弹簧外筒[22]之间的环形空间内。用油管或钻杆将膨胀式桥塞下至预定位置，通过打内压即可座封。解封时，上提管柱，密封心轴[20]压缩回位弹簧[23]而上移，密封心轴[20]上的泄压槽沟通单流阀[6]的上下通道，桥塞泄压解封，随后，桥塞在回位弹簧[23]作用下自动复位。这种桥塞可以在井下不同位置重复使用，而且它可以单级、多级使用或者与本实用新型的实施例1、2配合使用。权利要求1.一种膨胀式桥塞，其特征在于，包括(1)座封、解封机构，由弹簧爪[1]、连接套[2]、滑阀[3]、剪销[4]等组成，弹簧爪[1]套装在连接套[2]内，其端部的楔形凸棱嵌入连接套[2]内壁的环形凹槽内，弹簧爪[1]端部的内表面由滑阀[3]支承，与连接套[2]之间构成刚性连接，滑阀[3]与连接套[2]之间用剪销[4]作固定连接，滑阀[3]的上端车有供解封用的内螺纹，当滑阀[3]下移剪断剪销[4]后，弹簧爪[1]可以在外力作用下从连接套[2]上端拉出；(2)液压膨胀机构，由上密封接头[5]、单流阀[6]、弹簧[7]、心轴[11]、膨胀胶筒[12]、下密封接头[13]等组成，环状的单流阀[6]套装在心轴[11]与上密封接头[5]之间的环形空间内，单流阀[6]采用端面密封和O形圈相结合的组合密封方式，心轴[11]上开有进、排液孔，进液通道由单流阀[6]启闭，排液通道由滑阀[3]启闭；(3)锚定机构，由水力锚体[8]、水力锚爪[9]、夹板[10]等组成，水力锚爪[9]依靠膨胀胶筒内外压差在与锚体轴线相垂直的方向上自由伸缩，水力锚爪[9]的端面可制成波浪形或镶嵌硬质合金块，水力锚爪[9]借助于夹扳[10]均匀、对称地固定在水力锚体[8]上；(4)插管式滑套机构，由滑套外筒[14]、滑套[15]、V形密封圈组[16]、锁球[17]、复位弹簧[18]、下接头[19]等组成，V形密封圈组[16]装在滑套[15]中，滑套外筒[14]和滑套[15]上均开有相对应的导液孔，滑套[15]由复位弹簧[18]保持在上死点，锁球[17]对称地装在滑套[15]的台阶中，台阶孔的最小内径小于锁球[17]的直径，而且，锁球[17]的直径大于滑套[15]壁厚，滑套外筒[14]内壁开有梯形截面的环形锁球槽，满足以下关系锁球直径-滑套壁厚＝锁球槽深度，当与滑套[15]内径相同的插管插入时，推动锁球[17]带动滑套[15]一起运动，锁球[17]滑入锁球槽内，插管拔出后，滑套[15]在复位弹簧[18]作用下自动复位。2.根据权利要求1所述的膨胀式桥塞，其特征在于所述的弹簧爪[1]、滑阀[3]、心轴[11]三个零件可以简化成一个零件密封心轴[20]，密封心轴[20]与连接套[2]之间用剪销[4]连接，密封心轴[20]上有供解封用的泄压槽，泄压槽的长度大于单流阀[6]的长度，密封心轴[20]与上密封接头[5]和下密封接头[13]之间均保持密封，膨胀式桥塞通过打内压即可座封，上提密封心轴即可解封。3.根据权利要求2所述的膨胀式桥塞，其特征在于所述的连接套[2]和剪销[4]可分别用弹簧外筒[22]和回位弹簧[23]代替，弹簧外筒[22]与上密封接头[5]之间用螺纹连接，回位弹簧[23]装在密封心轴[20]与弹簧外筒[22]之间的环形空间内，膨胀式桥塞通过打内压座封，上提管柱解封，弹簧自动复位。专利摘要膨胀式桥塞属于一种油田用井下封堵工具。它由座封解封、液压膨胀、锚定、插管式滑套等机构组成,是一种可回收桥塞。通过打内压使其膨胀座封,用专用工具与其对接后可上提解封。膨胀式桥塞可以制成随管柱起下或座封丢手两种类型,并具有井下滑套开关功能,可以单级或多级组合使用。既可用于套管井又可用于裸眼井,是分层注采、试油作业、地层测试等施工作业的理想封堵工具。文档编号E21B33/134GK2276554SQ9622375公开日1998年3月18日申请日期1996年9月28日优先权日1996年9月28日发明者徐建申请人:徐建