一种变径水力堵塞器的制作方法

本实用新型涉及一种油井带压作业工具，特别涉及一种变径水力堵塞器，属于油管堵塞工具技术领域。

背景技术：

带压作业技术是当前石油天然气开采领域的一项先进技术，采用该技术能够最大限度地保护油气层，提高单井产量；能最大限度地减少废液的排放，减少环境污染；能杜绝注水井停注放压，保障油气田的注采平衡；能大幅度缩短施工周期，提高油气生产效率。

在注水井带压修井之前，需要预先对油管内进行封堵，封闭油管内压力，然后通过带压作业机和修井机配合实现起油管作业。

传统的堵塞器只适用于堵塞油管内较通畅的油管，在井下如果穿过直径大的油管封住下面直径小的油管，可能比较适用，但是通过直径小的油管封住下面直径大的油管，则不能封堵。

此外，常规堵塞器的环形胶筒直径通常只比油管内径小4mm左右，例如内径为62mm的油管，通常采用环形胶筒直径为58mm的堵塞器。油管长时间使用后，内壁往往结有较厚的污垢，污垢厚度达到一定程度则常规堵塞器不能通过结垢段。如果将常规堵塞器的本体直径缩小太多，则无法在油管内实现可靠的坐封。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种变径水力堵塞器，可用于上部通径变小的油管的封堵，既能顺利通过内径变小段，又能在到达预定位置后可靠坐封。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种变径水力堵塞器，包括中心管，所述中心管的下端旋接有下压帽，所述下压帽的上方设有上大下小的锥形引鞋，所述锥形引鞋的上方叠置有多个环形胶筒，各环形胶筒套装在中心管的外周且相邻环形胶筒之间设有隔环，顶部环形胶筒的上方套装有托盘，所述托盘的上方设有齿形胶筒，所述齿形胶筒的外周设有多道单向齿形胶环，所述齿形胶筒的上方设有胶筒压帽，所述胶筒压帽上方设有与之连为一体的锥体，所述锥体的上端与卡瓦的驱动端相铰接，所述卡瓦的卡瓦臂对称分布在中心管外周，所述卡瓦上端的卡瓦固定座通过剪钉固定在中心管上，所述中心管的上端旋接有上压帽。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：上端设有防退卡瓦机构，中部设有助推齿形胶筒，在齿形胶筒下部设计有承担坐封功能的环形胶筒。齿形胶筒外周的单向齿形胶环外径与油管内径相适配，当泵车从上部打压时，单向齿形胶环向外撑开，产生向下的推力，即使遇到内径变小的结垢段，单向齿形胶环的弹性及泵车的压力可以使齿形胶筒很轻易地越过结垢段；当堵塞器到达设定位置后停泵、泄压，井口压力释放，堵塞器下方的液压力推动齿形胶筒反向滑行，同时通过胶筒压帽推动锥体迅速上行，撑开卡瓦，实现初步锚定；接着在上下压差的作用下，迫使齿形胶筒的单向齿形胶环进一步扩张变径，将油管横截面密封；油管横截面被阻断后，堵塞器的上下压差进一步增大，在压力作用下，下面的锥形引鞋向上压缩环形胶筒，并推动中心管上行，使剪钉被剪断，然后中心管继续上行，在压力作用下，环形胶筒继续被压缩膨胀，上面的齿形胶筒又产生压缩变径，在双重大变径的情况下，油管内通径被可靠密封，上部的卡瓦被下部的锥体挤压住，保证了堵塞器不能向上移动，从而实现了堵塞器变径座封的功能。剪钉被剪断前，卡瓦不会提前卡住油管。传统的长环形胶筒在受到挤压时，外表易产生麻花状扭曲，容易密封不严；本实用新型设置多段环形胶筒且相邻环形胶筒通过隔环相互隔开，可以保证各环形胶筒受到挤压时，均产生类似算盘珠状的规则膨胀，这样的膨胀在油管内径有多道，可以保证密封良好。密封后，不会乱流造成井口设备、地面、工具污染，改善施工井口作业环境，起到安全、环保作用。该堵塞器具有下行方便，上行锚定可靠的特点，使用该堵塞器后，可实现堵塞器变径座封，环保效益好。

作为本实用新型的改进，所述卡瓦固定座的上部圆周上对称铰接有多个摩擦爪，各摩擦爪的自由端分别向斜上方延伸。堵塞器下行时，摩擦爪产生的阻力很小；堵塞器上行时，各摩擦爪的自由端与油管内壁产生一定的阻力，可以为卡瓦撑开提供条件，防止堵塞器整体上行，偏离预定位置。

作为本实用新型的进一步改进，各摩擦爪的根部分别通过销轴铰接在所述卡瓦固定座上，各销轴上分别套装有使摩擦爪向外张开的扭簧。堵塞器下行遇到污垢时，各摩擦爪的自由端可以克服扭簧的张力向内跳动，越过污垢段后，扭簧的张力再次将摩擦爪撑开。

作为本实用新型的进一步改进，所述环形胶筒在中心管的外周叠置有三个。三个环形胶筒在高度方向形成三道鼓状密封环，可以确保密封效果。

作为本实用新型的进一步改进，所述环形胶筒压缩前的初始外径小于所述齿形胶筒压缩前的初始外径。环形胶筒的外径小利于通过直径变小的结垢段，小直径的环形胶筒自身很难坐封，本实用新型采用上方大直径的齿形胶筒与油管内壁相贴合，齿形胶筒的唇边具有较好的变形能力，虽然直径较大，也能顺利通过直径变小的结垢段；小直径的环形胶筒与大直径的齿形胶筒组合使用，由齿形胶筒作为最初的密封件，起到预密封的作用，在预密封憋压的帮助下，确保后续环形胶筒被继续压缩，且压缩量可以实现其可靠坐封。

作为本实用新型的进一步改进，所述齿形胶筒压缩前的初始外径为58mm，所述环形胶筒压缩前的初始外径为42mm。可将62mm内径的油管可靠堵塞，与传统58mm外径的环形胶筒相比，本实用新型的堵塞器既可以越过较厚的结垢段，又能在光滑油管内壁可靠坐封，大大提高了堵塞器的适用范围。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型变径水力堵塞器的主视图。

图中：1.中心管；2.上压帽；3.摩擦爪；3a.销轴；3b.扭簧；4.卡瓦；4a.卡瓦臂；4b.卡瓦固定座；4c.剪钉；5.锥体；6.胶筒压帽；7.齿形胶筒；8.托盘；9.环形胶筒；10.隔环；11.锥形引鞋；12.下压帽。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的变径水力堵塞器包括中心管1，中心管1的下端旋接有下压帽12，下压帽12的上方设有上大下小的锥形引鞋11，锥形引鞋11的上方叠置有多个环形胶筒9，各环形胶筒9套装在中心管1的外周且相邻环形胶筒9之间设有隔环10，顶部环形胶筒9的上方套装有托盘8，托盘8的上方设有齿形胶筒7，齿形胶筒7的外周设有多道单向齿形胶环，齿形胶筒7的上方设有胶筒压帽6，胶筒压帽6上方设有与之连为一体的锥体5，锥体5的上端与卡瓦4的驱动端相铰接，卡瓦4的卡瓦臂4a对称分布在中心管1外周，卡瓦4上端的卡瓦固定座4b通过剪钉4c固定在中心管1上，中心管1的上端旋接有上压帽2。

上端设有防退卡瓦机构，中部设有助推齿形胶筒7，在齿形胶筒7下部设计有承担坐封功能的环形胶筒9。齿形胶筒7外周的单向齿形胶环外径与油管内径相适配，当泵车从上部打压时，单向齿形胶环向外撑开，产生向下的推力，即使遇到内径变小的结垢段，单向齿形胶环的弹性及泵车的压力可以使齿形胶筒7很轻易地越过结垢段；当堵塞器到达设定位置后停泵、泄压，井口压力释放，堵塞器下方的液压力推动齿形胶筒7反向滑行，同时通过胶筒压帽6推动锥体5迅速上行，撑开卡瓦4，实现初步锚定。

接着在上下压差的作用下，迫使齿形胶筒7的单向齿形胶环进一步扩张变径，将油管横截面密封；油管横截面被阻断后，堵塞器的上下压差进一步增大，在压力作用下，下面的锥形引鞋11向上压缩环形胶筒9，并推动中心管1上行，使剪钉4c被剪断，然后中心管1继续上行，在压力作用下，环形胶筒9继续被压缩膨胀，上面的齿形胶筒7又产生压缩变径，在双重大变径的情况下，油管内通径被可靠密封，上部的卡瓦4被下部的锥体5挤压住，保证了堵塞器不能向上移动，从而实现了堵塞器变径座封的功能。

剪钉4c被剪断前，卡瓦4不会提前卡住油管。设置多段环形胶筒9且相邻环形胶筒9通过隔环10相互隔开，可以保证各环形胶筒9受到挤压时，均产生类似算盘珠状的规则膨胀，这样的膨胀在油管内径有多道，可以保证密封良好。

卡瓦固定座4b的上部圆周上对称铰接有多个摩擦爪3，各摩擦爪3的自由端分别向斜上方延伸。堵塞器下行时，摩擦爪3产生的阻力很小；堵塞器上行时，各摩擦爪3的自由端与油管内壁产生一定的阻力，可以为卡瓦4撑开提供条件，防止堵塞器整体上行，偏离预定位置。

各摩擦爪3的根部分别通过销轴3a铰接在卡瓦固定座4b上，各销轴3a上分别套装有使摩擦爪3向外张开的扭簧3b。堵塞器下行遇到污垢时，各摩擦爪3的自由端可以克服扭簧3b的张力向内跳动，越过污垢段后，扭簧3b的张力再次将摩擦爪3撑开。

环形胶筒9在中心管1的外周叠置有三个。三个环形胶筒9在高度方向形成三道鼓状密封环，可以确保密封效果。

环形胶筒9压缩前的初始外径小于齿形胶筒7压缩前的初始外径。环形胶筒9的外径小利于通过直径变小的结垢段，小直径的环形胶筒9自身很难坐封，本实用新型采用上方大直径的齿形胶筒7与油管内壁相贴合，齿形胶筒7的唇边具有较好的变形能力，虽然直径较大，也能顺利通过直径变小的结垢段；小直径的环形胶筒9与大直径的齿形胶筒7组合使用，由齿形胶筒7作为最初的密封件，起到预密封的作用，在预密封憋压的帮助下，确保后续环形胶筒9被继续压缩，且压缩量可以实现其可靠坐封。

齿形胶筒7压缩前的初始外径为58mm，环形胶筒9压缩前的初始外径为42mm。可将62mm内径的油管可靠堵塞，与传统58mm外径的环形胶筒9相比，本实用新型的堵塞器既可以越过较厚的结垢段，又能在光滑油管内壁可靠坐封，大大提高了堵塞器的适用范围。

以上仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。