申请/专利权人：弗润联科(北京)石油科技有限公司

申请日：2018-11-29

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN109209292B

主分类号：E21B33/134

分类号：E21B33/134;E21B23/01

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.07.02#著录事项变更;2019.02.12#实质审查的生效;2019.01.15#公开

摘要：本发明涉及一种油气田完井及采油采气工艺技术装置，尤其是高扩张比的可回收过油管桥塞工具，所述油管桥塞包括有第一组合叠簧总成、重型铰链式卡瓦总成、第二组合叠簧总成，第一关节式连杆式防突机构总成和第一关节式连杆式防突机构总成、锁总成、送入丢手总成，所述油管桥塞的中间位置设置有中心管，所述第一组合叠簧总成、圆周阵列排列的重型铰链式卡瓦总成、第二组合叠簧总成，第一关节式连杆式防突机构总成和第二关节式连杆式防突机构总成、锁总成、送入丢手总成均套设安装在中心管上。本发明采用曲柄连杆机构使得活塞只需要较小的行程，便能获得极大的扩张比。

主权项：1.一种高扩张比的可回收过油管桥塞，所述油管桥塞包括有第一组合叠簧总成31、重型铰链式卡瓦总成32、第二组合叠簧总成33，第一关节式连杆式防突机构总成34和第二关节式连杆式防突机构总成35、锁总成36、送入丢手总成37，所述油管桥塞的中间位置设置有中心管4，所述第一组合叠簧总成31、圆周阵列排列的重型铰链式卡瓦总成32、第二组合叠簧总成33，第一关节式连杆式防突机构总成34和第二关节式连杆式防突机构总成35、锁总成36、送入丢手总成37均套设安装在中心管4上，其特征在于，所述锁总成36包括有活动限位套17、螺钉18、锁环19、弹簧24、第一推筒25、接头26、斜面27、平面28，所述送入丢手总成37包括有投捞头20、弹性爪21、止张套22、剪钉23、第二推筒29和提拉轴30，所述锁总成36的后端安装有接头26，所述接头26的前端与活动限位套17相连接，所述接头26的后端与投捞头20相连接，所述接头26的后端设置有斜面27结构，所述投捞头20与接头26之间通过锁环19相对接，所述锁环19通过螺钉18固定贴合在接头的后表面，所述螺钉18上均缠绕有弹簧24，所述提拉轴30位于送入丢手总成37的后侧，所述提拉轴30的表面套设第二推筒29，所述投捞头20的后端伸入至第二推筒29内，所述投捞头20与提拉轴30之间通过弹性爪21相固定。

全文数据：一种高扩张比的可回收过油管桥塞技术领域本发明涉及一种油气田完井及采油采气工艺技术装置，尤其是高扩张比的可回收过油管桥塞工具。背景技术桥塞用于在油气井内进行层间隔离，桥塞通常由弹性橡胶做成胶筒，进行液体和压力的封隔，桥塞的扩张锚定机构，用于在井筒压差下对桥塞进行固定。桥塞在油气开发过程中用途广泛，主要是：临时或永久封隔产层、封隔水层、用于修井作业时的临时性桥塞、挤注作业、作为求产时的临时性生产封隔器、弃井作业、选层的酸化增产、选层的除垢作业、查找出水的生产层、选层测试、套管油管的检漏、永久或临时性封隔产层、封隔水层、临时性桥塞用于修井作业换井口作业、井底节流、可回收的跨封封隔、封隔中间的出水产层、封隔漏失的油管、套管、封隔破损的防砂管、作为随后砾石填充，造斜侧钻或射孔作业的深度控制标记等等。为实现良好密封，常用桥塞一般外径与套管内径间隙较小，但是很多情况下需要桥塞必须通过一些狭小的空间，如油管、阀和短节，并且需要密封较大的井筒空间。如：穿过油管密封套管，进行堵水作业，完成作业后再利用钢丝或连续管将桥塞取出的作业，以上过程对常规桥塞来说是无法满足需求的。已知的技术需要用较长的桥塞，以适应较大的扩张比需要。电缆座封膨胀式过油管桥塞的总长度（含桥塞和坐封工具）6m-9m长。如此长度的桥塞，在有些苛刻作业环境，使得工具的通过性无法得到保证，因此无法完成作业，或者作业后桥塞无法取出。发明内容本发明的目的在于提供一种高扩张比的可回收过油管桥塞，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高扩张比的可回收过油管桥塞，所述油管桥塞包括有第一组合叠簧总成、重型铰链式卡瓦总成、第二组合叠簧总成，第一关节式连杆式防突机构总成和第一关节式连杆式防突机构总成、锁总成、送入丢手总成，所述油管桥塞的中间位置设置有中心管，所述第一组合叠簧总成、圆周阵列排列的重型铰链式卡瓦总成、第二组合叠簧总成，第一关节式连杆式防突机构总成和第二关节式连杆式防突机构总成、锁总成、送入丢手总成均套设安装在中心管上，所述锁总成包括有活动限位套、螺钉、锁环、弹簧、第一推筒、接头、斜面、平面，所述送入丢手总成包括有投捞头、弹性爪、止张套、剪钉、第二推筒和提拉轴，所述锁总成的后端安装有接头，所述接头的前端与活动限位套相连接，所述接头的后端与投捞头相连接，所述接头的后端设置有斜面结构，所述投捞头与接头之间通过锁环相对接，所述锁环通过螺钉固定贴合在接头的后表面，所述螺钉上均缠绕有弹簧，所述提拉轴位于送入丢手总成的后侧，所述提拉轴的表面套设第二推筒，所述投捞头的后端伸入至第二推筒内，所述投捞头与提拉轴之间通过弹性爪相固定。作为本发明进一步的方案：所述弹性爪上开有若干割缝，从而可以径向伸张。作为本发明进一步的方案：所述组合叠簧总成由一组相对或相向组合排列的叠簧、活动压套、推环组成，所述推环与叠簧呈相互挤压贴合，可以得到可靠的回复弹性力；所述叠簧设计有一对并且呈相互相对或相向组合排列，叠簧的弹性力比环形弹簧的弹性力大很多，可以为卡瓦总成和胶筒总成提供可靠的预紧力，实现可靠锚定和密封。作为本发明进一步的方案：所述圆周阵列排列的重型铰链式卡瓦总成由铰链支座、销轴、铰链支杆、卡瓦、销轴组成，所述卡瓦外侧分布有卡瓦牙，所述卡瓦和铰链支杆通过销轴进行链接，并沿着铰链支座做圆周阵列排列，可以在径向360°方向在油气井套管内实现扶正和锚定。作为本发明进一步的方案：所述铰链支座与铰链支杆均设置有一对并且呈相互镜像排列。作为本发明进一步的方案：所述第一关节式连杆式防突机构总成和第二关节式连杆式防突机构总成以中心管为轴心线呈圆周整列排布在中心管上，所述第一关节式连杆式防突机构总成和第二关节式连杆式防突机构总成呈镜像对称，可以最大程度降低胶筒的长度，从而使得本发明工具的长度较短，利于在狭小的空间内下入。也可以反复进行折叠与收并，因此，不但可以进行解封动作，而且可以在井下多次座封和解封，利于提高井下工作时效，提高工具多种工艺的适应性。作为本发明再进一步的方案：所述第一关节式连杆式防突机构总成和第二关节式连杆式防突机构总成均由压套、压套、铰链支座、球头铰链支杆、销轴、伞形球头铰链支杆组成。所述球头铰链支杆的一端为球头，所述球头铰链支杆的另一端为销轴孔，所述伞形球头铰链支杆的一端为球头，所述伞形球头铰链支杆的另一端是可以与销轴孔销轴链接的销轴孔，所述伞形球头铰链支杆的外部是伞叶的结构，所述伞叶存在伞叶高边和伞叶低边形成一个非对称的T字形结构；在圆周排列时，伞叶高边可以叠压在伞叶低边上，并且在进行径向扩张时，相邻伞形球头铰链支杆的伞叶高边始终保持叠压在伞叶低边上，进而形成的外缘结构可以在360°方向上对胶筒形成完整的支撑。与现有技术相比，本发明的有益效果是：针对油气田完井丢手管柱工艺特点，本发明提供一种高扩张比的可回收过油管桥塞工具，其技术优点在于：本发明提供一种短型的高扩张比的可回收过油管桥塞工具，长度可以控制在2m以内（含桥塞和坐封工具），虽然本发明采用液压活塞或机械压缩的座封方式，但是曲柄连杆机构使得活塞只需要较小的行程，便能获得极大的扩张比。本发明桥塞采用高膨胀弹性体的可膨胀钢骨架，弹性体可以反复扩张和收缩，可膨胀钢骨架一方面为弹性体提供了良好的支撑和回弹力，另一方面为弹性体防止挤出提供承托。本发明桥塞采用圆周阵列排列的重型铰链式卡瓦，在曲柄在折叠运动过程中，承托受力方式为端面支撑，而不是常规的销轴支撑，这为重载荷情况下的可靠锚定和解除锚定提供了重要保障。单片重型铰链式卡瓦可以提供的锚定力是20t以上。并且，曲轴的防止下移上移自锁结构，当桥塞承受的压差越大，自锁结构为卡瓦提供的径向力越大，卡瓦啮合进套管的深度越大，从而增强了卡瓦防止滑移的能力。当重型铰链式卡瓦活动曲柄反向移动时，卡瓦结构从折叠向拉直变形，这一动作的有益结果是，卡瓦易于解除锚定。本发明桥塞采用圆周阵列排列的关节式连杆机构总成，连杆端面为非对称的T字形伞状结构，连杆从与轴线平行到与轴线垂直过程中，连杆之间的伞叶虽然发生旋转位移，但始终保持互相叠压，即，伞叶相对弹性体端面而言，始终保持完整无缝的面。有益的结果是，弹性体在挤压膨胀时，其端面无法从这个面挤出，从而保证了密封能力。两组相对的圆周阵列排列的关节式连杆机构总成安置在弹性体两侧，这样使得本发明桥塞具备双向承受压差的能力。关节式连杆机构反向移动时，关节式连杆机构从折叠向拉直变形，这一动作的有益结果是，桥塞易于解封。本发明桥塞采用组合叠簧总成，当重型铰链式卡瓦和关节式连杆机构总成折叠时，为它们提供一定距离内的预紧力，这一做法的有益结果是，当锁定机构、卡瓦、连杆机构、弹性体轻微变形位移时，依然有足够的轴向压缩力，使得本发明桥塞始终保持锚定和密封。附图说明图1是本发明座封后其关节式连杆式防突机构总成打开时的轴向示意图。图2是本发明下入状态的结构示意图。图3是本发明下入状态的第一组合叠簧总成和重型铰链式卡瓦总成区域的结构剖面图。图4是本发明下入状态的第二组合叠簧总成和关节式连杆式防突机构总成的结构剖面图。图5是本发明下入状态的锁总成和送入丢手总成的结构剖面图。图6是本发明座封状态的结构示意图。图7是本发明座封状态的第一组合叠簧总成和重型铰链式卡瓦总成区域的结构剖面图。图8是本发明座封状态的第二组合叠簧总成和关节式连杆式防突机构总成的结构剖面图。图9为本发明座封状态的锁总成的结构剖面图。图10为本发明座封状态的送入丢手总成的结构剖面图。图11是本发明中伞叶的结构示意图。图12是本发明中铰链支杆的结构示意图。图13是本发明中销轴的结构示意图。图14是本发明中球头座的结构示意图。图15是本发明中卡瓦牙的结构示意图。图16为本发明中割缝的结构示意图。图中：1.叠簧，2.活动压套，3.推环，4.中心管，5.铰链支座，6.销轴，7.铰链支杆，8.卡瓦，9.销轴，10.铰链支座，11.球头铰链支杆，12.销轴，13.伞形球头铰链支杆，14.压套，15.压套，16.胶筒，17.活动限位套，18.螺钉，19.锁环，20.投捞头，21.弹性爪，22.止张套，23.剪钉，24.弹簧，25.第一推筒，26.接头，27.斜面，28.平面，29.第二推筒，30.提拉轴，31.组合叠簧总成，32.重型铰链式卡瓦总成，33.组合叠簧总成，34.第一关节式连杆式防突机构总成，35.第二关节式连杆式防突机构总成，36.锁总成，37.送入丢手总成，41.球头，42.销轴孔，43.球头，44.销轴孔，45.伞叶，46.伞叶高边，47.伞叶低边，48.割缝，49.外缘，50.卡瓦牙，51.球头座，52.立面。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一：一种高扩张比的可回收过油管桥塞，所述高扩张比的可回收过油管桥塞工具主要由组合叠簧总成31、圆周阵列排列的重型铰链式卡瓦总成32、组合叠簧总成33，一对镜像对称的圆周阵列排列的关节式连杆式防突机构总成34，35、锁总成36、送入丢手总成37等组成。组合叠簧总成31主要由一组相对或相向组合排列的叠簧1、活动压套2、推环3组成，当推环3轴向压缩叠簧1时，可以得到可靠的回复弹性力，叠簧的弹性力比环形弹簧的弹性力大很多，可以为卡瓦总成和胶筒总成提供可靠的预紧力，实现可靠锚定和密封。如附图1、2所示，圆周阵列排列的重型铰链式卡瓦总成32由一对镜像对称的铰链支座5、销轴6、一对镜像对称的铰链支杆7、卡瓦8、销轴9等组成。卡瓦8外侧分布有卡瓦牙50，卡瓦8和铰链支杆7通过销轴进行链接，并沿着铰链支座5做圆周阵列排列，可以在径向360°方向在油气井套管内实现扶正和锚定。一对镜像对称的圆周阵列排列的关节式连杆式防突机构总成34，35由压套14、压套15、铰链支座10、球头铰链支杆11、销轴12、伞形球头铰链支杆13等组成。如附图5、6、7所示，球头铰链支杆11一端为球头41，另一端为销轴孔42，伞形球头铰链支杆13一端为球头43，另一端是可以与销轴孔42销轴链接的销轴孔44。伞形球头铰链支杆13的外部是伞叶45的结构，存在伞叶高边46和伞叶低边47，是一个非对称的T字形结构，在圆周排列时，伞叶高边46可以叠压在伞叶低边47上，并且在进行径向扩张时，相邻伞形球头铰链支杆13的伞叶高边46始终保持叠压在伞叶低边47上，进而形成的外缘49结构可以在360°方向上对胶筒16形成完整的支撑。铰链支座10圆周阵列方式开有若干球头座51和立面52，球头43和球头41分别被压套14和压套15限制在球头座51内，受到立面52的限制，伞形球头铰链支杆13和球头铰链支杆11只能沿着球头中心点做径向扩张和收缩。因此，整个圆周阵列排列的关节式连杆式防突机构总成34，35总成可以在轴向力的作用下，分别进行折叠与收并，进而将胶筒16压缩并径向扩张，在胶筒16径向扩张时，圆周阵列排列的关节式连杆式防突机构总成34，35总成保护胶筒避免从套管间隙中挤出，从而提高胶筒的液压承压能力，根据不同的井下温度，在这种结构保护下，胶筒16的承压能力可以达到15MPa-30MPa，并且不受到破损。如附图2，圆周阵列排列的关节式连杆式防突机构总成34结构的巨大优势是：可以最大程度降低胶筒16的长度，从而使得本发明工具的长度较短，利于在狭小的空间内下入。另一个优势是：可以反复进行折叠与收并，因此，不但可以进行解封动作，而且可以在井下多次座封和解封，利于提高井下工作时效，提高工具多种工艺的适应性，例如：多次封堵作业等。如图1、2所示，锁总成36由活动限位套17、螺钉18、锁环19、弹簧24等组成。座封时，.推筒25沿轴线向下图中向左运动，同时中心管沿轴线向上图中向右运动，活动限位套17带动接头26向上运动，原来受到平面28支撑的锁环19，在弹簧的作用下与斜面27贴合，当完成座封后，在组合叠簧总成31以及胶筒16的回复力的双重作用下，中心管4会有向下运动的趋势，此时，歪斜的锁环19的内圆会在摩擦力的作用下，啮合进中心管4，形成锁定，进而保持卡瓦锚定和胶筒径向扩张。如图1、2所示，送入丢手总成37由投捞头20、弹性爪21、止张套22、剪钉23等组成，弹性爪21上开有若干割缝48，可以径向伸张。下入时，将推筒29，和提拉轴30分别连接在标准座封工具上，标准座封工具此处描述略。下入过程中，弹性爪21受到止张套22的径向扩张限制，无法张开，只能抓住投捞头20。工具下到设定井下位置后，推筒向下运动，提拉轴向上运动，当力量达到设定值时，剪钉23剪断，提拉轴30继续向上运动，进而带动止张套22向上运动，弹性爪21直到止张套22完全脱离限位位置后，才能张开，提拉轴30继续向上运动，最终带动推筒29、弹性爪21等全部脱离投捞头20，完成送入和丢手作业。实施例二：本实施例作为实施例一进一步的优化，在其基础上，需要解封并提出本发明时，下入标准打捞捞筒，标准打捞捞筒此处描述略。捞筒抓住锁环19并上提，中心管4在组合叠簧总成31以及胶筒16的回复力的双重作用下，向下运动，进而带动组合叠簧总成31、圆周阵列排列的重型铰链式卡瓦总成32、组合叠簧总成33、圆周阵列排列的关节式连杆式防突机构总成34、圆周阵列排列的关节式连杆式防突机构总成35、锁总成36恢复到初始状态。本发明工具可以从井下起出。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

权利要求：1.一种高扩张比的可回收过油管桥塞，所述油管桥塞包括有第一组合叠簧总成（31）、重型铰链式卡瓦总成（32）、第二组合叠簧总成（33），第一关节式连杆式防突机构总成（34）和第一关节式连杆式防突机构总成（35）、锁总成（36）、送入丢手总成（37），所述油管桥塞的中间位置设置有中心管（4），所述第一组合叠簧总成（31）、圆周阵列排列的重型铰链式卡瓦总成（32）、第二组合叠簧总成（33），第一关节式连杆式防突机构总成（34）和第二关节式连杆式防突机构总成（35）、锁总成（36）、送入丢手总成（37）均套设安装在中心管（4）上，其特征在于，所述锁总成（36）包括有活动限位套（17）、螺钉（18）、锁环（19）、弹簧（24）、第一推筒（25）、接头（26）、斜面（27）、平面（28），所述送入丢手总成（37）包括有投捞头（20）、弹性爪（21）、止张套（22）、剪钉（23）、第二推筒（29）和提拉轴（30），所述锁总成（36）的后端安装有接头（26），所述接头（26）的前端与活动限位套（17）相连接，所述接头（26）的后端与投捞头（20）相连接，所述接头（26）的后端设置有斜面（27）结构，所述投捞头（20）与接头（26）之间通过锁环（19）相对接，所述锁环（19）通过螺钉（18）固定贴合在接头的后表面，所述螺钉（18）上均缠绕有弹簧（24），所述提拉轴（30）位于送入丢手总成（37）的后侧，所述提拉轴（30）的表面套设第二推筒（29），所述投捞头（20）的后端伸入至第二推筒（29）内，所述投捞头（20）与提拉轴（30）之间通过弹性爪（21）相固定。2.根据权利要求1所述的高扩张比的可回收过油管桥塞，其特征在于，所述弹性爪（21）上开有若干割缝（48）。3.根据权利要求1所述的高扩张比的可回收过油管桥塞，其特征在于，所述第一组合叠簧总成（31）和第二组合叠簧总成（33）均由一组相对或相向组合排列的叠簧（1）、活动压套（2）、推环（3）组成，所述推环（3）与叠簧（1）呈相互挤压贴合，所述叠簧（1）设计有一对并且呈相互相对或相向组合排列。4.根据权利要求1所述的高扩张比的可回收过油管桥塞，其特征在于，所述圆周阵列排列的重型铰链式卡瓦总成（32）由铰链支座（5）、销轴（6）、铰链支杆（7）、卡瓦（8）、销轴（9）组成，所述卡瓦（8）外侧分布有卡瓦牙（50），所述卡瓦（8）和铰链支杆（7）通过销轴进行链接，并沿着铰链支座（5）做圆周阵列排列。5.根据权利要求4所述的高扩张比的可回收过油管桥塞，其特征在于，所述铰链支座（5）与铰链支杆（7）均设置有一对并且呈相互镜像排列。6.根据权利要求1所述的高扩张比的可回收过油管桥塞，其特征在于，所述第一关节式连杆式防突机构总成（34）和第二关节式连杆式防突机构总成（35）以中心管（4）为轴心线呈圆周整列排布在中心管（4）上，所述第一关节式连杆式防突机构总成（34）和第二关节式连杆式防突机构总成（35）呈镜像对称。7.根据权利要求6所述的高扩张比的可回收过油管桥塞，其特征在于，所述第一关节式连杆式防突机构总成（34）和第二关节式连杆式防突机构总成（35）均由压套（14）、压套（15）、铰链支座（10）、球头铰链支杆（11）、销轴（12）、伞形球头铰链支杆（13）组成；所述球头铰链支杆（11）的一端为球头（41），所述球头铰链支杆（11）的另一端为销轴孔（42），所述伞形球头铰链支杆（13）的一端为球头（43），所述伞形球头铰链支杆（13）的另一端是可以与销轴孔（42）销轴链接的销轴孔（44），所述伞形球头铰链支杆（13）的外部是伞叶（45）的结构，所述伞叶（45）存在伞叶高边（46）和伞叶低边（47）形成一个非对称的T字形结构。

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