CN114893150A - 桥塞液压坐封注灰一体工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种桥塞液压坐封注灰一体工具，包括：芯轴组件，用于悬挂桥塞；驱动组件，滑动设置在芯轴组件的外周上；下滑套组件，滑动设置在芯轴组件内，用于封堵芯轴组件的内部流道；上滑套组件，滑动设置在芯轴组件内，上滑套组件位于下滑套组件的上方。基于本发明的技术方案，驱动组件能够在芯轴组件上轴向滑动以驱动桥塞坐封在外部套管内。继续加压，上滑套组件滑动至封堵位置，以阻断液压使得驱动组件停止滑动。再继续加压，下滑套组件能够在芯轴组件内轴向滑动至解堵位置，以解除对内部的封堵，使得内部流道与桥塞的内部连通。这样确保水泥浆能够依次从内部流道注入桥塞，通过桥塞的侧向孔注入地层，进而提高了现场施工的成功率。

Description

桥塞液压坐封注灰一体工具

技术领域

本发明涉及油气井下封层技术领域，特别地涉及一种桥塞液压坐封注灰一体工具。

背景技术

目前，桥塞作业和注水泥作业是石油行业常用的封层工艺，相关技术中的封层工艺需要下两趟管柱才能得以实现。然而，受到井内液体洁净程度的影响，往往下第二趟管柱时常因污物沉淀影响无法打开工具注水泥通道，容易造成整体施工失败，严重影响了现场施工的成功率。

以上也就是说，相关技术中的封层工艺存在现场施工成功率较低的问题。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种桥塞液压坐封注灰一体工具，解决了现场施工成功率较低的问题。

本发明的桥塞液压坐封注灰一体工具，包括：芯轴组件，用于悬挂桥塞；驱动组件，滑动设置在芯轴组件的外周上；下滑套组件，滑动设置在芯轴组件内，用于封堵芯轴组件的内部流道；上滑套组件，滑动设置在芯轴组件内，上滑套组件位于下滑套组件的上方；向内部流道加压，驱动组件能够在芯轴组件上轴向滑动以驱动桥塞坐封在外部套管内；继续加压，上滑套组件滑动至封堵位置，以阻断液压使得驱动组件停止滑动；再继续加压，下滑套组件能够在芯轴组件内轴向滑动至解堵位置，以解除对内部流道的封堵，使得内部流道与桥塞的内部连通。

在一个实施方式中，芯轴组件包括：芯轴，设置有打压孔；悬挂固定件，与芯轴的下端连接；其中，芯轴与驱动组件之间设置有打压腔，打压腔与打压孔连通，打压孔与内部流道连通，桥塞设置在悬挂固定件的外周上，且与悬挂固定件的下端固定连接。

在一个实施方式中，悬挂固定件包括：插管体，与芯轴的下端连接；插管头，与插管体的下端连接；坐封螺栓，设置在插管头的下端；其中，桥塞设置在插管体和插管头的外周上，坐封螺栓将桥塞固定连接在插管头的下端。

在一个实施方式中，芯轴内设置有内部流道，上滑套组件包括：第一活塞，设置在内部流道内；第一剪钉，穿设在第一活塞和芯轴上，用于将第一活塞固定在芯轴上；向内部流道加压，上滑套组件能够将第一剪钉剪断，并向下滑动至封堵位置；当上滑套组件位于封堵位置时，内部流道与打压孔不连通。

在一个实施方式中，芯轴上设置有溢流孔，上滑套组件滑至封堵位置时，溢流孔与打压孔相连通。

在一个实施方式中，上滑套组件还包括第一堵球，第一堵球设置在第一活塞上，用于封堵第一活塞的内部通道。

在一个实施方式中，下滑套组件包括：第二活塞，设置在内部流道内；第二剪钉，穿设在第二活塞和芯轴上，用于将第二活塞固定在芯轴上；第二堵球，设置在第二活塞上，用于封堵第二活塞的内部通道；向内部流道加压，下滑套组件能够将第二剪钉剪断，并向下滑动至解堵位置；当下滑套组件位于解堵位置时，第二活塞从芯轴内脱出以使内部流道与桥塞的内部连通。

在一个实施方式中，驱动组件包括液缸套组件，液缸套组件滑动设置在芯轴的外周上，液缸套组件能够在芯轴上滑动以驱动桥塞坐封在外部套管内。

在一个实施方式中，液缸套组件包括：液缸套，滑动设置在芯轴的外周上；调整套，设置在液缸套的外周上，调整套与液缸套之间的轴向距离可调。

在一个实施方式中，还包括扶正套，扶正套设置在芯轴的外周上，且位于驱动组件的顶端。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

本发明提供的一种桥塞液压坐封注灰一体工具，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：

向内部流道加压，驱动组件能够在芯轴组件上轴向滑动以驱动桥塞坐封在外部套管内。继续加压，上滑套组件滑动至封堵位置，以阻断液压使得驱动组件停止滑动。再继续加压，下滑套组件能够在芯轴组件内轴向滑动至解堵位置，以解除对内部流道的封堵，使得内部流道与桥塞的内部连通。这样在驱动桥塞坐封在外部套管内后可将芯轴组件与桥塞的内部连通，以确保水泥浆能够依次从内部流道注入桥塞，再通过桥塞的侧向孔注入地层，从而完成了现场的注灰作业，即桥塞底部挤注水泥作业。这样仅通过下一趟管柱即可完成桥塞的坐封施工作业以及向桥塞底部注水泥的施工作业，从而减少了现场的施工工序，进而提高了现场施工的成功率。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了本发明的桥塞液压坐封注灰一体工具的结构示意图(上下滑套组件处于初始位置)；

图2显示了图1中桥塞液压坐封注灰一体工具芯轴的结构示意图(上滑套组件处于封堵位置，下滑套组件处于解堵位置)；

图3显示了图1中桥塞液压坐封注灰一体工具的第一活塞的结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

附图标记：

10、芯轴组件；11、芯轴；111、打压孔；112、内部流道；113、溢流孔；12、悬挂固定件；121、插管体；122、插管头；123、坐封螺栓；20、驱动组件；21、液缸套组件；211、液缸套；212、调整套；30、下滑套组件；31、第二活塞；32、第二剪钉；33、第二堵球；40、上滑套组件；41、第一活塞；411、环形凹槽；42、第一剪钉；43、第一堵球；50、扶正套；60、上接头；70、打压腔；200、桥塞；201、卡瓦；202、锥体；203、胶筒；204、底座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

需要说明的是，本申请中的桥塞液压坐封注灰一体工具特别适合连续油管作业或大斜度井或水平井上施工，能够提高施工的速度和成功率。当然本申请中的桥塞液压坐封注灰一体工具同样适用于普通井。

如图1和图2所示，本发明提供了一种桥塞液压坐封注灰一体工具，其包括芯轴组件10、驱动组件20、下滑套组件30和上滑套组件40。

其中，芯轴组件10用于悬挂桥塞200，驱动组件20滑动设置在芯轴组件10的外周上。下滑套组件30滑动设置在芯轴组件10内，用于封堵芯轴组件10的内部流道112。上滑套组件40滑动设置在芯轴组件10内，上滑套组件40位于下滑套组件30的上方。

具体地，如图1所示，在一个实施例中，芯轴组件10包括芯轴11和悬挂固定件12。其中，芯轴11设置有打压孔111和溢流孔113，悬挂固定件12与芯轴11的下端连接。芯轴11与驱动组件20之间设置有打压腔70，打压腔70与打压孔111连通，桥塞200设置在悬挂固定件12的外周上，且与悬挂固定件12的下端固定连接，悬挂固定件12用于悬挂和固定桥塞200。

上述设置中，打压孔111与内部流道112连通，打压腔70又与打压孔111连通。这样向内部流道112打压即可实现对打压腔70进行打压。从而确保桥塞200能够坐封在外部套管内。

向内部流道112加压，驱动组件20能够在芯轴组件10上轴向滑动以驱动桥塞200坐封在外部套管内。继续加压，上滑套组件40向下滑动至封堵打压孔111的位置，阻断液压驱动组件20停止滑动的同时，实现打压孔111和溢流孔113连通，作用在驱动组件20上的液力得以释放。再继续加压，下滑套组件30能够在芯轴组件10内轴向滑动至解堵位置，以解除对内部流道112的封堵，使得内部流道112与桥塞200的内部连通。这样在驱动桥塞200坐封在外部套管内后可将芯轴组件10与桥塞200的内部连通，以确保水泥浆能够依次从内部流道112注入桥塞200，再通过桥塞200的侧向孔注入地层，从而完成了现场的注灰作业，即桥塞底部挤注水泥作业。这样仅通过下一趟管柱即可完成桥塞200的坐封施工作业以及向桥塞底部注水泥的施工作业，实现注水泥过程中液力不会作用在驱动组件20上，从而减少了现场的施工工序，进而提高了现场施工的成功率。

具体地，如图1所示，在一个实施例中，悬挂固定件12包括插管体121、插管头122和坐封螺栓123。

其中，插管体121与芯轴11的下端连接，插管头122与插管体121的下端连接。坐封螺栓123设置在插管头122的下端，桥塞200设置在插管体121的外周上。坐封螺栓123将桥塞200固定连接在插管头122的下端。

具体地，如图1所示，在一个实施例中，芯轴11内设置有内部流道112，上滑套组件40包括第一活塞41和第一剪钉42，第一活塞41外径为上大下小阶梯形状，在压差作用下会产生轴向推力。其中，第一活塞41设置在内部流道112内，第一剪钉42穿设在第一活塞41和芯轴11上，用于将第一活塞41固定在芯轴11上。向内部流道112加压，第一活塞41的轴向力作用下能够将第一剪钉42剪断，并向下滑动至封堵位置，当上滑套组件40位于封堵位置时，内部流道112与打压孔111不再连通，打压腔70内的压力通过打压孔111和溢流孔113释放到油套环空。

具体地，如图2所示，在一个实施例中，内部流道112上设置有限位台阶，当第一活塞41与限位台阶抵触接触时，第一活塞41位于封堵位置，此时第一活塞41封堵打压孔111，打压孔111不再与内部流道112连通，以阻断液压进入打压腔70，从而使得驱动组件20停止滑动。

具体地，如图2所示，在一个实施例中，芯轴11上设置有溢流孔113，上滑套组件40滑至封堵位置时，溢流孔113与打压孔111相连通。这样打压腔70内的压力得到释放，打压腔70不再处于憋压状态，后续注灰施工中作用在内部流道112的压力不再作用在打压腔70上。从而提高了现场施工作业的安全性。

具体地，如图2和图3所示，在一个实施例中，第一活塞41外周上设置有环形凹槽411，上滑套组件40滑至封堵位置时，溢流孔113与打压孔111通过环形凹槽411相连通。

具体地，如图2所示，在一个实施例中，上滑套组件40还包括第一堵球43，第一堵球43设置在第一活塞41上，用于封堵第一活塞41的内部通道。

需要说明的是，地面施工人员无法观察到第一活塞41是否剪断第一剪钉42下行封闭打压孔111，实现打压腔70内压力释放。若因各种原因造成该动作未完成，则注灰过程中压力会传递到液缸套211内下推到桥塞200上，产生的反作用力会发生插管效应，即施工压力过高时可能将插管体121拨出，水泥灰浆无法注入到桥塞200的底部，严重时可能造成水泥固结油管事故。为提高施工安全性，完成桥塞200的坐封、丢手后，可以通过投入第一堵球43，用液力推动第一活塞41到位，避免施工事故的发生。

具体地，如图1和图2所示，在一个实施例中，下滑套组件30包括第二活塞31、第二剪钉32和第二堵球33。第二活塞31设置在内部流道112内；第二剪钉32穿设在第二活塞31和芯轴11上，用于将第二活塞31固定在芯轴11上；第二堵球33设置在第二活塞31上，用于封堵第二活塞31的内部通道；向内部流道112加压，下滑套组件30能够将第二剪钉32剪断，并向下滑动至解堵位置。

当下滑套组件30位于解堵位置时，第二活塞31从芯轴11内脱出以使内部流道112与桥塞200的内部连通。

上述设置中，在驱动桥塞200坐封在外部套管内后可将芯轴组件10与桥塞200的内部连通，这样确保水泥浆能够依次从内部流道112注入桥塞200，再通过桥塞200的侧向孔注入地层，从而完成了现场的注灰作业，即桥塞底部挤注水泥作业。从而仅通过下一趟管柱即可完成桥塞200的坐封施工作业以及向桥塞底部注水泥的施工作业，进而减少了现场的施工工序，以提高了现场施工的成功率。

具体地，如图1和图2所示，在一个实施例中，驱动组件20包括液缸套组件21，液缸套组件21滑动设置在芯轴11的外周上，液缸套组件21能够在芯轴11上滑动以驱动桥塞200坐封在外部套管内。

具体地，如图1和图2所示，在一个实施例中，液缸套组件21包括液缸套211和调整套212。其中，液缸套211滑动设置在芯轴11的外周上。调整套212设置在液缸套211的外周上，调整套212与液缸套211之间的轴向距离可调。

上述设置中，通过调整轴向距离即可确保液缸套组件21与桥塞200的上端接触。从而确保液缸套组件21能够驱动桥塞200坐封到位。进而确保桥塞200能够正常地工作。

需要说明的是，本申请中的轴向距离是指调整套212的上端面与液缸套211的下端面之间的轴向距离。

具体地，如图1和图2所示，在一个实施例中，桥塞液压坐封注灰一体工具还包括扶正套50，扶正套50设置在芯轴11的外周上，扶正套50位于驱动组件20的顶端。

具体地，如图1和图2所示，在一个实施例中，桥塞液压坐封注灰一体工具还包括上接头60，其一端与上部送入管柱连接，其另一端与芯轴11连接。其中扶正套50设置在上接头60和芯轴11之间。

下面结合图1至图3，阐述一下本申请的一个完整实施例：

本发明提供了一种桥塞液压坐封注灰一体工具，上述工具与桥塞200连接，上接油管(送入管柱)下到井内设计位置，反洗井验证管柱通畅后换成向油管内正向泵入流体打压，压力通过位于芯轴11中部的侧向传压孔(打压孔111)推动液缸套211及与其螺纹连接的调整套212下行，推动桥塞上的卡瓦201、锥体202、胶筒203等相关机构工作。桥塞200完全工作后，坐封螺栓123拉断，本工具与桥塞200实现丢手。

继续升高泵压，阶梯活塞(第一活塞41)产生的轴向推力剪断活塞剪钉(第一剪钉42)后下行，封闭芯轴11上的打压孔111，使打压孔111与溢流孔113连通，液缸套211内压力通过打压孔111、阶梯活塞(第一活塞41)下部小端凹槽(环形凹槽411)、溢流孔113释放到油套环形空间。此后注灰过程中油管压力再不会影响液缸套211。

泵压继续升高，注灰活塞(第二活塞31)剪断注灰活塞剪钉(第二剪钉32)后下行落入插管体121上部内腔的台阶上，管柱内通道得以通畅。水泥灰浆通过油管、工具内腔(内部流道112)、注灰活塞侧向开槽流道，从插管头122和桥塞200的底座204侧向孔注入地层，完成注灰作业。

上述工作过程中，地面施工人员无法观察到阶梯活塞(第一活塞41)是否剪断活塞剪钉(第一剪钉42)下行封闭打压孔111、实现液缸套内压力释放。若因各种原因造成该动作未完成，则注灰过程中压力会传递到液缸套211内下推到桥塞200上，产生的反作用力会产生插管效应，施工压力过高时可能将插管体121拨出，灰浆无法注入到桥塞200的底部，严重时可能造成水泥固结油管事故。为提高施工安全性，完成桥塞200的坐封、丢手后，可以通过投入钢球(第一堵球43)，用液力推动阶梯活塞到位，避免施工事故的发生。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”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和简化描述，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。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种桥塞液压坐封注灰一体工具，其特征在于，包括：

芯轴组件，用于悬挂桥塞；

驱动组件，滑动设置在所述芯轴组件的外周上；

下滑套组件，滑动设置在所述芯轴组件内，用于封堵所述芯轴组件的内部流道；

上滑套组件，滑动设置在所述芯轴组件内，所述上滑套组件位于所述下滑套组件的上方；

向所述内部流道加压，所述驱动组件能够在所述芯轴组件上轴向滑动以驱动所述桥塞坐封在外部套管内；继续加压，所述上滑套组件滑动至封堵位置，以阻断液压使得所述驱动组件停止滑动；再继续加压，所述下滑套组件能够在所述芯轴组件内轴向滑动至解堵位置，以解除对所述内部流道的封堵，使得所述内部流道与所述桥塞的内部连通。

2.根据权利要求1所述的桥塞液压坐封注灰一体工具，其特征在于，所述芯轴组件包括：

芯轴，设置有打压孔；

悬挂固定件，与所述芯轴的下端连接；

其中，所述芯轴与所述驱动组件之间设置有打压腔，所述打压腔与所述打压孔连通，所述打压孔与所述内部流道连通，所述桥塞设置在所述悬挂固定件的外周上，且与所述悬挂固定件的下端固定连接。

3.根据权利要求2所述的桥塞液压坐封注灰一体工具，其特征在于，所述悬挂固定件包括：

插管体，与所述芯轴的下端连接；

插管头，与所述插管体的下端连接；

坐封螺栓，设置在所述插管头的下端；

其中，所述桥塞设置在所述插管体和所述插管头的外周上，所述坐封螺栓将所述桥塞固定连接在所述插管头的下端。

4.根据权利要求2所述的桥塞液压坐封注灰一体工具，其特征在于，所述芯轴内设置有所述内部流道，所述上滑套组件包括：

第一活塞，设置在所述内部流道内；

第一剪钉，穿设在所述第一活塞和所述芯轴上，用于将所述第一活塞固定在所述芯轴上；

向所述内部流道加压，所述上滑套组件能够将所述第一剪钉剪断，并向下滑动至所述封堵位置；当所述上滑套组件位于所述封堵位置时，所述内部流道与所述打压孔不连通。

5.根据权利要求4所述的桥塞液压坐封注灰一体工具，其特征在于，所述芯轴上设置有溢流孔，所述上滑套组件滑至所述封堵位置时，所述溢流孔与所述打压孔相连通。

6.根据权利要求4所述的桥塞液压坐封注灰一体工具，其特征在于，所述上滑套组件还包括第一堵球，所述第一堵球设置在所述第一活塞上，用于封堵所述第一活塞的内部通道。

7.根据权利要求2所述的桥塞液压坐封注灰一体工具，其特征在于，所述下滑套组件包括：

第二活塞，设置在所述内部流道内；

第二剪钉，穿设在所述第二活塞和所述芯轴上，用于将所述第二活塞固定在所述芯轴上；

第二堵球，设置在所述第二活塞上，用于封堵所述第二活塞的内部通道；

向所述内部流道加压，所述下滑套组件能够将所述第二剪钉剪断，并向下滑动至所述解堵位置；

当所述下滑套组件位于所述解堵位置时，所述第二活塞从所述芯轴内脱出以使所述内部流道与所述桥塞的内部连通。

8.根据权利要求2所述的桥塞液压坐封注灰一体工具，其特征在于，所述驱动组件包括液缸套组件，所述液缸套组件滑动设置在所述芯轴的外周上，所述液缸套组件能够在所述芯轴上滑动以驱动所述桥塞坐封在所述外部套管内。

9.根据权利要求8所述的桥塞液压坐封注灰一体工具，其特征在于，所述液缸套组件包括：

液缸套，滑动设置在所述芯轴的外周上；

调整套，设置在所述液缸套的外周上，所述调整套与所述液缸套之间的轴向距离可调。

10.根据权利要求2所述的桥塞液压坐封注灰一体工具，其特征在于，还包括扶正套，所述扶正套设置在所述芯轴的外周上，且位于所述驱动组件的顶端。

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