专利名称：一种液压桥塞的制作方法
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。液压桥塞是其中的一种可回收封堵工具。封堵施工时，将其下至井下预定位置，由地面控制座封，实现对目的层的封堵。
《科学试油系统工程》(《油气井测试》编辑部出版，一九九二年九月修订)一书(P425-P437)中公开了一种吉尔哈特电缆桥塞，该桥塞由电缆送进，点火座封。施工简单、成本较低。这种电缆桥塞主要存在以下几个方面不足一是电缆桥塞对井筒的要求高，在稠油井或井筒中有“死油”的井中使用时，下钻困难，而且容易造成中途“卡死”；二是桥塞点火座封后，需要上覆灰面，才能确保密封；三是电缆桥塞不能用于大斜度井和水平井；四是该桥塞不能回收再用。《科学试油系统工程》一书(P528-P529)中还公开了一种可回收桥塞，该桥塞由油管送进，右旋管柱座封，右旋管柱解封。这种可回收桥塞主要存在三方面的不足一是不能在大斜度井和水平井中使用，因为在这种井中旋转管柱非常困难；二是深井中使用时，地面显示不明显；三是结构较复杂，造价高。
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、可以回收重复使用的液压桥塞。
本实用新型的目的可以通过以下的技术方案实现一种液压桥塞，由座封机构、锚定机构、密封机构组成，其特征在于，包括(1)座封机构，由座封套〔1〕、上活塞〔2〕、锁球〔3〕、下活塞〔4〕等组成，上、下活塞装在座封套〔1〕内，上活塞〔2〕的小径部份钻有一组锁球孔，座封套[1]上开有与之相对应的锁球槽，锁球〔3〕装在锁球孔中，由下活塞〔4〕作外支承，锁球槽作内支承，且满足下活塞内径-锁球槽内径=锁球〔3〕直径，座封套〔1〕、上活塞〔2〕、下活塞〔4〕上均钻有对应的导液孔，上、下活塞之间形成差动机构，只有当下活塞[4]先向下运动，锁球[3]解除限位后，上活塞[2]才能开始运动；(2)锚定机构，由卡瓦体〔5〕、销钉[6]、解封套〔7〕、开口锁环〔9〕、锁球〔10〕、锁套〔11〕、卡瓦〔12〕、卡瓦筒〔14〕等组成，锁套〔11〕上开有一组锁球孔，心轴〔13〕上开有与之相对应的锁球槽，锁球〔10〕装在锁球孔中，由解封套〔7〕作外支承，锁球槽作内支承，解封套〔7〕的上端具有供解封用的内螺纹，解封套〔7〕的外台肩外径大于卡瓦体〔5〕的顶端内径，解封套〔7〕的内台肩内径小于心轴〔13〕的顶端外径，开口锁环〔9〕装在卡瓦体〔5〕内，开口锁环〔9〕的外表面及卡瓦体〔5〕的内表面具有齿距相同、方向向下的粗倒齿结构，开口锁环〔9〕的内表面及锁套〔11〕的外表面具有齿距相同、方向向上的细倒齿结构，卡瓦〔12〕装在卡瓦筒〔14〕的开窗孔中，卡瓦〔12〕与卡瓦体〔5〕之间借助于卡瓦体〔5〕下部的燕尾槽作滑动连接，卡瓦体〔5〕与座封套〔1〕之间用销钉〔6〕连接，卡瓦体〔5〕下部锥体外径大于卡瓦筒〔14〕顶端内径；(3)密封机构，由剪销[8]、心轴〔13〕、胶筒〔15〕、隔环〔16〕组成，心轴〔13〕与上活塞〔2〕之间用剪销〔8〕作固定连接，心轴〔13〕为实心轴或是下端带螺纹的空心轴，桥塞心轴的下端可根据要求组接滑套开关、液压封隔器等井下工具。
液压桥塞的工作过程是座封用油管将液压桥塞送到井下预定位置，在油管内正打压，液体流过导液孔，在上、下活塞[2]、[4]之间形成方向相反的推力，当推力大到一定程度时，剪钉[6]被剪断，下活塞[4]推动卡瓦体[5]向下运动，迫使卡瓦[12]咬紧套管壁。此时，锁球[3]失去限位，上活塞[2]带动心轴[13]向上运动，压缩胶筒[15]密封套管环空。当油管内压继续增大，作用在心轴[13]上的拉力超过剪销[8]的抗剪切极限时，剪销[8]被剪断，座封工具部分[1、2、3、4]与桥塞脱开随油管起出井口。开口锁环[9]与锁套[11]相互啮合，将卡瓦体[5]与心轴[13]相互锁定，桥塞牢牢卡封在井下预定位置。
解封用油管下入专门的解封工具，抓住解封套[7]，上提管柱，解封套[7]随之上移，锁球[10]失去限位，心轴[13]在胶筒弹力作用下下移，解封套[7]的外台肩带动卡瓦体[5]一起向上运动，迫使卡瓦[12]缩回到卡瓦筒[14]中，桥塞解封。桥塞总成[5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16]随油管起至地面。
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座封套[1]、解封套[7]、心轴[13]可简化为心轴[20]；上活塞[2]、下活塞[4]简化为活塞[22]；卡瓦体[5]、卡瓦[12]、卡瓦筒[14]等简化为密封套[21]，开口锁环[9]装在活塞[22]内，活塞[22]与密封套[21]之间用销钉[6]联接，密封套[21]上开有两组锁球孔，心轴[20]上开有两组锁球槽，锁球[3][10]分别装在两组锁球孔中，锁球[10]由心轴[20]作其内支承，由锁套[11]内的锁球槽作其外支承；锁球[3]由心轴[20]上的锁球槽作其内支承，由活塞[22]作其外支承。其工作过程是座封时，油管内打压，液压推动活塞[20]，剪断销钉[6]，压缩胶筒，封隔井筒，锁环[9]、锁套[11]相互锁定；解封时，上提心轴[20]，当心轴上的锁球槽运动至锁球[10]的位置时，锁套[11]解除限位，活塞[22]回位，桥塞解封，随管柱起出井筒。
本实用新型的目的还可以通过以下技术方案来实现所述的锁球[3]、锁球[10]均可用厚度与锁球直径相同的锁块代替，锁块的倒角与锁球槽倒角相同，锁球孔改成相应的锁块孔。
本实用新型相比现有技术具有以下优点1．采用内卡瓦机构，起下钻时，卡瓦缩在卡瓦套内，不易遇阻遇卡，结构简单、安全可靠，具有双向承压能力，无需上覆灰面即可实现可靠密封。
2．采用独特的差动活塞机构(上、下活塞相互锁定)，下钻遇阻时，桥塞不会中途座封。只有当油管内压力大于套管环空压力时，才能座封桥塞。
3．该桥塞可通过油管(包括连续油管)送进打压座封或电缆送进点火座封，用油管进行解封回收，它可以在斜井、水平井中使用。
4．该桥塞可与井下滑套开关、液压封隔器等井下工具配合使用，实现不压井作业或用一趟管柱进行多层封隔。
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是本实用新型的卡瓦体与开口锁环的装配示意图图3是本实用新型的卡瓦与卡瓦体的配合示意图图4是本实用新型的锁定部分的局部放大图图5是本实用新型(实施例2)的结构示意图图6是本实用新型(实施例1)与滑套开关配套使用示意图图中各标号的说明如下1．座封套 2．上活塞3．锁球 4．下活塞5．卡瓦体 6．剪钉 7．解封套8．剪销9．开口锁环 10．锁球 11．锁套 12．卡瓦13．心轴14．卡瓦筒 15．胶筒 16．隔环17．滑套18．锁球 19．弹簧 20．心轴21．密封套 22．活塞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、图2、图3、图4，一种液压桥塞，由座封机构、锚定机构、密封机构组成，各部分的主要作用及结构特点如下(1)座封机构，主要作用是完成液压桥塞的座封、丢手过程。由座封套〔1〕、上活塞〔2〕、锁球〔3〕、下活塞〔4〕等组成，上、下活塞装在座封套〔1〕内，上活塞〔2〕的小径部份钻有一组锁球孔，座封套[1]上开有与之相对应的锁球槽，锁球〔3〕装在锁球孔中，由下活塞〔4〕作外支承，锁球槽作内支承，且满足下活塞内径-锁球槽内径=锁球〔3〕直径，座封套〔1〕、上活塞〔2〕、下活塞〔4〕上均钻有对应的导液孔。座封时，在油管内正打压，液体流过导液孔，在上、下活塞[2]、[4]之间形成方向相反的推力，下活塞[4]剪断销钉[6]向下运动，锁球[3]失去外支承，上活塞[2]向上运动，直至剪钉[8]被剪断，完成座封过程。座封机构[1、2、3、4]与桥塞脱开随油管起出井口。将座封机构稍作改进后，该桥塞可以直接用电缆送进座封。
(2)锚定机构，主要作用是确保桥塞座封时锚定可靠。由卡瓦体〔5〕、销钉[6]、解封套〔7〕、开口锁环〔9〕、锁球〔10〕、锁套〔11〕、卡瓦〔12〕、卡瓦筒〔14〕等组成，锁套〔11〕上开有一组锁球孔，心轴〔13〕上开有与之相对应的锁球槽，锁球〔10〕装在锁球孔中，由解封套〔7〕作外支承，锁球槽作内支承，解封套〔7〕的上端具有供解封用的内螺纹，解封套〔7〕的外台肩外径大于卡瓦体〔5〕的顶端内径，解封套〔7〕的内台肩内径小于心轴〔13〕的顶端外径，开口锁环〔9〕装在卡瓦体〔5〕内，开口锁环〔9〕的外表面及卡瓦体〔5〕的内表面具有齿距相同、方向向下的粗倒齿结构，开口锁环〔9〕的内表面及锁套〔11〕的外表面具有齿距相同、方向向上的细倒齿结构，卡瓦〔12〕装在卡瓦筒〔14〕的开窗孔中，卡瓦〔12〕与卡瓦体〔5〕之间借助于卡瓦体〔5〕下部的燕尾槽作滑动连接，卡瓦体〔5〕与座封套〔1〕之间用销钉〔6〕连接，卡瓦体〔5〕下部锥体外径大于卡瓦筒〔14〕顶端内径。座封时，下活塞[4]推动卡瓦体[5]向下运动，迫使卡瓦[12]咬紧套管壁，开口锁环[9]与锁套[11]上的细倒齿相互啮合，将心轴与卡瓦体相互锁定。解封时，用油管下入专门的解封工具，抓住解封套[7]，上提管柱，解封套[7]随之上移，锁球[10]失去外支承，锁套[11]解除限位，解封套[7]的外台肩带动卡瓦体[5]一起上移，迫使卡瓦[12]缩回到卡瓦筒[14]中，桥塞解封。
(3)密封机构，主要作用是压缩胶筒、封隔井筒。由剪销[8]、心轴〔13〕、胶筒〔15〕、隔环〔16〕等组成，心轴〔13〕与上活塞〔2〕之间用剪销〔8〕作固定连接，心轴〔13〕为实心轴或是下端带螺纹的空心轴。桥塞的下端可以串接井下滑套开关，实现不压井作业；可以串接液压封隔器等，实现一趟管柱多层封隔。
本实用新型还可以这样来实施(实施例2)参见图5，所述的座封套[1]、解封套[7]、心轴[13]可简化为心轴[20]；上活塞[2]、下活塞[4]简化为活塞[22]；卡瓦体[5]、卡瓦[12]、卡瓦筒[14]等简化为密封套[21]，开口锁环[9]装在活塞[22]内，活塞[22]与密封套[21]之间用销钉[6]联接，密封套[21]上开有两组锁球孔，心轴[20]上开有两组锁球槽，锁球[3][10]分别装在两组锁球孔中，锁球[10]由心轴[20]作其内支承，由锁套[11]内的锁球槽作其外支承；锁球[3]由心轴[20]上的锁球槽作其内支承，由活塞[22]作其外支承。桥塞座封时，从油管内打压，液压经导液孔推动活塞[22]向上运动，剪销[6]被剪断，压缩胶筒[15]，开口锁环[9]与锁套[11]的细倒齿相互啮合，完成座封过程。解封时，上提心轴[20]，在胶筒[15]与套管壁的摩擦力作用下，心轴[20]与密封套[21]之间产生相对滑动，当心轴[20]上的锁球槽与锁球[10]相对时，锁球[10]失去内支承，锁套[11]解除限位，活塞[22]回位，桥塞解封。
本实用新型还可以这样来实施，将所述的锁球[3]、[10]用锁块代替。锁块的厚度与对应的锁球直径相同，锁块的倒角与锁球槽的倒角相同，锁球孔相应地改成锁块孔，即可达到上述同样的效果。
权利要求1．一种液压桥塞，由座封机构、锚定机构、密封机构组成，其特征在于，包括(1)座封机构，由座封套〔1〕、上活塞〔2〕、锁球〔3〕、下活塞〔4〕等组成，上、下活塞装在座封套〔1〕内，上活塞〔2〕的小径部份钻有一组锁球孔，座封套[1]上开有与之相对应的锁球槽，锁球〔3〕装在锁球孔中，由下活塞〔4〕作外支承，锁球槽作内支承，且满足下活塞内径-锁球槽内径=锁球〔3〕直径，座封套〔1〕、上活塞〔2〕、下活塞〔4〕上均钻有对应的导液孔；(2)锚定机构，由卡瓦体〔5〕、销钉[6]、解封套〔7〕、开口锁环〔9〕、锁球〔10〕、锁套〔11〕、卡瓦〔12〕、卡瓦筒〔14〕等组成，锁套〔11〕上开有一组锁球孔，心轴〔13〕上开有与之相对应的锁球槽，锁球〔10〕装在锁球孔中，由解封套〔7〕作外支承，锁球槽作内支承，解封套〔7〕的上端具有供解封用的内螺纹，解封套〔7〕的外台肩外径大于卡瓦体〔5〕的顶端内径，解封套〔7〕的内台肩内径小于心轴〔13〕的顶端外径，开口锁环〔9〕装在卡瓦体〔5〕内，开口锁环〔9〕的外表面及卡瓦体〔5〕的内表面具有齿距相同、方向向下的粗倒齿结构，开口锁环〔9〕的内表面及锁套〔11〕的外表面具有齿距相同、方向向上的细倒齿结构，卡瓦〔12〕装在卡瓦筒〔14〕的开窗孔中，卡瓦〔12〕与卡瓦体〔5〕之间借助于卡瓦体〔5〕下部的燕尾槽作滑动连接，卡瓦体〔5〕与座封套〔1〕之间用销钉〔6〕连接，卡瓦体〔5〕下部锥体外径大于卡瓦筒〔14〕顶端内径；(3)密封机构，由剪销[8]、心轴〔13〕、胶筒〔15〕、隔环〔16〕等组成，心轴〔13〕与上活塞〔2〕之间用剪销〔8〕作固定连接，心轴〔13〕为实心轴或是下端带螺纹的空心轴。
2．根据权利要求1所述的液压桥塞，其特征在于所述的座封套[1]、解封套[7]、心轴[13]可简化为心轴[20]；上活塞[2]、下活塞[4]简化为活塞[22]；卡瓦体[5]、卡瓦[12]、卡瓦筒[14]等简化为密封套[21]，开口锁环[9]装在活塞[22]内，活塞[22]与密封套[21]之间用销钉[6]联接，密封套[21]上开有两组锁球孔，心轴[20]上开有两组锁球槽，锁球[3][10]分别装在两组锁球孔中，锁球[10]由心轴[20]作其内支承，由锁套[11]内的锁球槽作其外支承；锁球[3]由心轴[20]上的锁球槽作其内支承，由活塞[22]作其外支承。
3．根据权利要求1或2所述的液压桥塞，其特征在于所述的锁球〔3〕、锁球〔10〕均可用锁块代替。
专利摘要一种液压桥塞,属于油田用井下封堵工具。它由座封机构、锚定机构、密封机构三大部分组成。该桥塞可用油管(包括连续油管)或电缆送进座封,内设自锁定机构,无需上覆灰面,即可实现双向密封,且可回收重复利用。它与井下滑套开关及液压封隔器配合使用,可实现不压井作业和多层封隔。能在各种套管井(包括浅井、斜井、水平井)中实现临时性或永久性封堵。
文档编号E21B33/10GK2305482SQ9723562
公开日1999年1月27日 申请日期1997年4月3日 优先权日1997年4月3日
发明者徐建 申请人:徐建