一种小直径油管堵塞器的制作方法

1.本发明涉及油田大修井作业中的专用带压作业辅助工具技术领域，特别是涉及一种小直径油管堵塞器。


背景技术：

2.目前，在油田带压作业中的专用带压堵塞油管的工具种类繁多，带压作业为了保证管柱起下过程中全程无泄漏，要对工具串进行逐级封堵，而封堵过程中通常使用的堵塞器，其结构一般包括由上至下依次连接的卡瓦机构、密封机构、坐封机构、锁紧机构和定位机构，在将该堵塞器通过钢丝投送到预定位置后，上提该堵塞器，定位机构卡在油管接箍处，将该堵塞器定位在管柱内；继续上提堵塞器，坐封机构中的定位销剪断，井底液体推动坐封机构中的活塞缸上行，使得卡瓦机构的卡瓦张开，并锚定在油管内壁上；然后卡瓦机构挤压密封机构，使该密封机构的胶筒膨胀后压紧管柱内壁，实现坐封；同时锁紧机构锁紧该活塞缸；进而使得堵塞器安装完成，该堵塞器能够阻挡管柱中液体的流动。
3.然而，在对内径为62mm油管进行封堵时，堵塞器要通过45mm甚至更小的通道才能到达预定封堵位置，此时堵塞器就要能在保证封堵62mm直径孔道的同时，本身有更小的直径，然而现有的堵塞器一般具有高压腔和低压腔，首先很占空间，不便于缩小堵塞器的直径，其次，由于堵塞器需要缩小直径，使得堵塞器中工具串各部分空间有限，进而使得卡瓦难以进行良好的固定，导致卡瓦容易脱落或锚定不稳定，并且现有的堵塞器坐封机构的定位销剪断后即可推动活塞缸上行，那么该位置的固定仅凭借定位销，当腔内压差过大时定位销容易被误剪断，影响封堵成功率，不仅如此，其主要依靠于液压动力带动活塞缸运动，导致封堵力较小，同样影响到了封堵成功率。
4.由于以上种种原因，导致目前能满足施工要求的堵塞器较少，且封堵成功率低，因此目前亟需一种新型的小直径油管堵塞器。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种小直径油管堵塞器，以解决上述现有技术存在的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种小直径油管堵塞器，包括：
7.启动锁定机构，所述启动锁定机构包括定位压帽，所述定位压帽穿设有芯轴，所述芯轴不完全脱出所述定位压帽，所述芯轴与所述定位压帽之间固定有定位销，所述定位压帽的头端可拆卸连接有弹性锁定件，所述弹性锁定件与所述芯轴可拆卸连接；
8.气压储能动力机构，所述气压储能动力机构包括设置于所述弹性锁定件头端的动力推筒，所述芯轴贯穿所述动力推筒，且所述芯轴固定有活塞推头，所述活塞推头滑动连接于所述动力推筒内；
9.定位机构，所述定位机构包括设置于所述动力推筒头端的翼板组件，所述翼板组件用于将所述小直径油管堵塞器定位于油管接箍处，所述翼板组件的头端设有卡簧组件，
所述卡簧组件用于使所述芯轴单向滑动，所述卡簧组件的头端设有若干沿周向设置的铰链卡瓦，若干所述铰链卡瓦的张开角度随所述芯轴的滑动逐渐增大；
10.密封机构，所述密封机构位于所述铰链卡瓦的头端，所述密封机构包括弹性密封件，所述弹性密封件两端均设有挤压件，所述芯轴贯穿两个所述挤压件和所述弹性密封件，且所述芯轴的头端设有导向头，所述导向头尾端的外径大于所述挤压件的内径；
11.所述小直径油管堵塞器的外径不大于38mm。
12.优选的，所述定位压帽的尾端固定有打捞头，所述芯轴穿设于所述打捞头内，所述芯轴位于所述定位压帽内的部分固定有尾帽，所述尾帽可活动地设置于所述定位压帽内，所述尾帽的尾端不脱出所述打捞头的内腔，所述定位压帽内设有台阶孔，所述尾帽和所述弹性锁定件分别位于所述台阶孔的两端，所述尾帽头端的外径大于所述台阶孔的内径。
13.优选的，所述弹性锁定件包括锁定卡簧，所述锁定卡簧压缩于所述定位压帽内，所述芯轴上周向设有凹陷部，所述锁定卡簧的卡接头与所述凹陷部卡接，所述锁定卡簧远离所述定位压帽的一端固定于所述动力推筒的尾端。
14.优选的，所述芯轴与所述动力推筒的两接口端均套设有o型圈，所述活塞推头与所述动力推筒的内腔接触。
15.优选的，所述翼板组件包括固定于所述动力推筒头端的翼板支架，所述翼板支架上安装有翼板，所述翼板的张开角度朝向尾端。
16.优选的，所述卡簧组件包括分别于所述芯轴上下两端的止退卡簧，所述芯轴的上下两端均沿轴向开设有若干间隔顺序排列的止退槽，所述止退槽与所述止退卡簧抵接。
17.优选的，所述铰链卡瓦与所述挤压件之间设有固定件，所述固定件的表面周向设有若干锥形滑道，所述锥形滑道与所述铰链卡瓦一一对应，且所述铰链卡瓦与所述锥形滑道滑动连接，所述锥形滑道沿所述固定件头端至尾端逐渐缩窄，所述铰链卡瓦远离所述固定件的一端活动连接于卡瓦座上。
18.优选的，所述铰链卡瓦的数量为三个，三个所述铰链卡瓦沿周向等间距排列。
19.优选的，所述挤压件包括护罩，所述弹性密封件包括至少一个橡胶筒，所述橡胶筒设置于两所述护罩之间。
20.优选的，所述护罩与所述橡胶筒之间贴合有钢垫，相邻的所述橡胶筒之间贴合有隔垫。
21.本发明公开了以下技术效果：在投放施工过程中，应用钢丝过电缆将本发明的堵塞器送入井内工具串，下行到预定深度以下一定距离，再缓慢上提，通过定位机构中的翼板组件将整体装置卡定在油管接箍位置后，继续上提则剪断定位销，而后在拉力的作用下能够使得定位压帽与弹性锁定件分离，进而使得弹性锁定件释放，解除动力推筒的锁定，压缩动力推筒内部空间，使得动力推筒的内腔形成气压动力腔，并在活塞推头运动时被压缩，同时投送工具继续上提定位压帽，并带动芯轴一同上行，与动力推筒合力作用压缩定位机构和密封机构，同时锚定、密封实现油管内通道的堵塞，其使用过程中仅采用气压动力腔形成单腔结构，以液压作为辅助动力，一方面能够便于缩小堵塞器的直径，另一方面在气压动力腔的作用下，投放时弹性密封件是在活塞推头配合动力推筒以及投送工具上提力合力作用下实现封堵，封堵力大，耐压能力强，并且为了适配于本发明堵塞器本身尺寸小且精密的情况，卡瓦是通过铰链进行固定的，使得卡瓦不会出现脱落或锚定不稳定的情况，利用定位销
与锁定卡簧双重固定的方式，防止定位销被误剪断以影响封堵成功率的问题，并且本发明的堵塞器最大外径为38mm，可通过目前油田绝大多数油水井井内工具的内通道，应用其可完成井内工具串分级投堵的施工任务，整体提高了封堵成功率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明小直径油管堵塞器的结构示意图；
24.图2为本发明启动锁定机构的结构示意图；
25.图3为本发明气压储能动力机构的结构示意图；
26.图4为本发明定位机构的结构示意图；
27.图5为本发明密封机构的结构示意图；
28.其中，1为打捞头，2为尾帽，3为芯轴，4为定位压帽，5为定位销，6为锁定卡簧，7为o型圈，8为动力推筒，9为活塞推头，10为翼板支架，12为翼板，13为止退卡簧，14为卡瓦座，15为铰链卡瓦，16为锥形滑道，17为护罩，18为钢垫，19为橡胶筒，20为隔垫，21为导向头。
具体实施方式
29.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。
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
31.参照图1-5，本发明提供一种小直径油管堵塞器，用于临时封堵油管内通道，属于石油机械中的修井工具类，具体的结构包括：
32.启动锁定机构，启动锁定机构包括定位压帽4，定位压帽4穿设有芯轴3，芯轴3可看做为一体式轴，整体芯轴3上实现各功能的部分之间不存在相对滑动，芯轴3不完全脱出定位压帽4，使得拉力上提过程中，芯轴3与定位压帽4同步运动，芯轴3与定位压帽4之间固定有定位销5，定位压帽4的头端可拆卸连接有弹性锁定件，弹性锁定件与芯轴3可拆卸连接，上提过程中剪断定位销5，能够使得弹性锁定件与定位压帽4脱开并释放与芯轴3的连接部位；
33.气压储能动力机构，气压储能动力机构包括设置于弹性锁定件头端的动力推筒8，芯轴3贯穿动力推筒8，且芯轴3固定有活塞推头9，活塞推头9滑动连接于动力推筒8内，在拉力上提过程中，活塞推头9与动力推筒8产生相对滑移，则使得被压缩的动力推筒8部分内腔形成气压动力腔，配合液压辅助动力，以及投送工具上提力合力作用下实现封堵，封堵力大，耐压能力强；
34.定位机构，定位机构包括设置于动力推筒8头端的翼板组件，翼板组件用于将小直
径油管堵塞器定位于油管接箍处，整体堵塞器下行到预定深度以下一定距离后，缓慢上提，通过翼板组件将堵塞器定位于油管接箍处，翼板组件的头端设有卡簧组件，卡簧组件用于使芯轴3单向滑动，以保证拉力上提时，芯轴3仅沿单向上行，不会出现回落，卡簧组件的头端设有若干沿周向设置的铰链卡瓦15，若干铰链卡瓦15的张开角度随芯轴3的滑动逐渐增大，当芯轴3单向上行时，若干铰链卡瓦15的张开角度逐渐增大，直至其贴合油管内壁，以实现锚定；
35.密封机构，密封机构位于铰链卡瓦15的头端，密封机构包括弹性密封件，弹性密封件两端均设有挤压件，芯轴3贯穿两个挤压件和弹性密封件，且芯轴3的头端设有导向头21，两者之间采用螺纹连接，导向头21尾端的外径大于挤压件的内径，当芯轴3单向上行时带动导向头21同步上行，使得两个挤压件反向挤压弹性密封件，弹性密封件两端被挤压后，其中部外径扩宽，以实现对管内通道的堵塞；
36.小直径油管堵塞器的外径不大于38mm，可通过目前油田绝大多数油水井井内工具的内通道，应用其可完成井内工具串分级投堵的施工任务。
37.该堵塞器在投放施工过程中，应用钢丝过电缆将其送入井内工具串，下行到预定深度以下一定距离，再缓慢上提，通过定位机构中的翼板组件将整体装置卡定在油管接箍位置后，继续上提则剪断定位销5，而后在拉力的作用下能够使得定位压帽4与弹性锁定件分离，进而使得弹性锁定件释放，解除动力推筒8的锁定，压缩动力推筒8内部空间，使得动力推筒8的内腔形成气压动力腔，并在活塞推头9运动时被压缩，同时投送工具继续上提定位压帽4，并带动芯轴3一同上行，与动力推筒8合力作用压缩定位机构和密封机构，同时锚定、密封实现油管内通道的堵塞。
38.进一步优化方案，定位压帽4的尾端固定有打捞头1，芯轴3穿设于打捞头1内，打捞头1用于提拉芯轴3，芯轴3位于定位压帽4内的部分固定有尾帽2，尾帽2可活动地设置于定位压帽4内，尾帽2的尾端不脱出打捞头1的内腔，定位压帽4内设有台阶孔，尾帽2和弹性锁定件分别位于台阶孔的两端，尾帽2头端的外径大于台阶孔的内径，在拉力上提过程中，芯轴3与定位压帽4会存在相对滑移，直至尾帽2滑动至台阶孔位置并被抵住，这样才能使得定位压帽4与芯轴3一同上行。
39.进一步优化方案，弹性锁定件包括锁定卡簧6，锁定卡簧6压缩于定位压帽4内，芯轴3上周向设有凹陷部，锁定卡簧6的卡接头与凹陷部卡接，锁定卡簧6远离定位压帽4的一端固定于动力推筒8的尾端，当定位压帽4上行时，锁定卡簧6与定位压帽4脱开释放，其得其卡接头张开，并脱开凹陷部，进而解除动力推筒8的锁定。
40.进一步优化方案，芯轴与动力推筒8的两接口端均套设有o型圈7，活塞推头9与动力推筒8的内腔接触，保证动力推筒8内气压动力腔始终处于密封状态，使得气体不外泄。
41.进一步优化方案，翼板组件包括固定于动力推筒8头端的翼板支架10，翼板支架10上安装有翼板12，翼板12的张开角度朝向尾端，使得翼板12不会阻挠堵塞器下行，在拉力上提时，翼板12的尾端属于张开状态，即卡接于油管接箍部位。
42.进一步优化方案，卡簧组件包括分别于芯轴3上下两端的止退卡簧13，芯轴3的上下两端均沿轴向开设有若干间隔顺序排列的止退槽，止退槽与止退卡簧13抵接，止退槽类似于满牙槽，止退卡簧13具有一周圈的牙扣，使得芯轴3仅能够单向上行。
43.进一步优化方案，铰链卡瓦15与挤压件之间设有固定件，固定件的表面周向设有
若干锥形滑道16，锥形滑道16与铰链卡瓦15一一对应，且铰链卡瓦15与锥形滑道16滑动连接，锥形滑道16沿固定件头端至尾端逐渐缩窄，铰链卡瓦15远离固定件的一端活动连接于卡瓦座14上，铰链卡瓦15的数量为三个，三个铰链卡瓦15沿周向等间距排列，为了适配于本堵塞器本身尺寸小且精密的情况，卡瓦是通过铰链进行固定的，使得卡瓦不会出现脱落或锚定不稳定的情况，当拉力上提芯轴3时，铰链卡瓦15与固定件之间存在相对滑动，使得铰链卡瓦15沿锥形滑道16移动，进而使得铰链卡瓦15的张开角度逐渐增大，直至其与管内通道抵接，以实现锚定作用。
44.进一步优化方案，挤压件包括护罩17，弹性密封件包括至少一个橡胶筒19，橡胶筒19设置于两护罩17之间，护罩17与橡胶筒19之间贴合有钢垫18，相邻的橡胶筒19之间贴合有隔垫20，两护罩17均为锥形结构，且护罩17相互挤压其中间的橡胶筒19，橡胶筒19受压发生形变，其中部的外径逐渐扩宽，以实现对管内通道的堵塞。
45.本堵塞器的优点在现场应用中得到了充分的验证，取得了良好的使用效果。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
47.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。