CN105756596A - 卡瓦结构及具有其的桥塞组件 - Google Patents

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张勇
阿里木江·司迪克
赵云峰
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Abstract

本发明提供了一种卡瓦结构及具有其的桥塞组件。该卡瓦结构用于将桥塞固定在油井套管的预定位置,卡瓦结构包括:卡瓦座;卡瓦牙板,卡瓦牙板固定连接在卡瓦座上,卡瓦牙板上具有用于镶嵌在油井套管上的多个尖齿;卡瓦座采用合金材料制成,且卡瓦牙板的硬度大于卡瓦座的硬度。本发明的技术方案解决了现有技术中制造卡瓦的难度大及其制造成本高的问题。

Description

卡瓦结构及具有其的桥塞组件
技术领域
本发明涉及油气开采领域,具体而言,涉及一种卡瓦结构及具有其的桥塞组件。
背景技术
桥塞封堵多级压裂技术是开采致密油或页岩气等低渗透率的油气藏的主要技术之一。在某地区的页岩气开发井中,有85%采用水平井结合快钻桥塞分段压裂技术来实施开采工作。
在国内,各油田和油气服务公司逐步引进并自主研发该项技术。该项技术的核心是快钻桥塞的密封性及其快速钻磨性能,而卡瓦结构是保证桥塞能够可靠密封的关键部件之一,同时也是影响钻磨时间的主要因素之一。
现有的快钻桥塞组件的卡瓦结构大部分采用一体式结构制造,并整体采用铸铁材料,因而使得现有卡瓦结构的钻磨时间长,卡瓦结构对钻头的磨损大,在卡瓦结构不能被完全钻削的情况下会造成卡瓦屑不能被井液携带至井口而排出,从而影响钻磨效率。
国外的复合材料快钻桥塞组件的卡瓦一般采用小块带斜切面的圆柱形铸铁的卡瓦牙板与复合材料的卡瓦主体镶嵌的工艺制造卡瓦,但是,该制造工艺成本高、制造难度大。在国内也有采用复合材料的卡瓦主体镶嵌陶瓷卡瓦牙板的结构形式的卡瓦,例如某单位的桥塞组件就使用这种卡瓦,这种利用该卡瓦的材料的价格高,制造工艺复杂。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种卡瓦结构及具有其的桥塞组件,以解决现有技术中制造卡瓦的难度大及其制造成本高的问题。
为了实现上述目的本发明提供了一种卡瓦结构,卡瓦结构用于将桥塞固定在油井套管的预定位置,卡瓦结构包括:卡瓦座;卡瓦牙板,卡瓦牙板固定连接在卡瓦座上,卡瓦牙板上具有用于镶嵌在油井套管上的多个尖齿;卡瓦座采用合金材料制成,且卡瓦牙板的硬度大于卡瓦座的硬度。
进一步地,卡瓦座上设置有凹槽,卡瓦牙板上设置有与凹槽相配合的凸起。
进一步地,凹槽和凸起均为多个。
进一步地,卡瓦座与卡瓦牙板通过锁紧螺钉连接。
进一步地,卡瓦牙板的与锁紧螺钉配合的第一螺钉孔设置在具有凸起的位置处,且穿过凸起;凹槽的槽底处开设有与锁紧螺钉配合的第二螺钉孔。
进一步地,卡瓦牙板粘接固定在卡瓦座上。
进一步地,卡瓦牙板采用铸铁材料制成。
为了实现上述目的,本发明还提供了一种桥塞组件,包括桥塞和卡瓦,卡瓦为前述的桥塞的卡瓦结构。
进一步地,卡瓦结构包括第一卡瓦结构和第二卡瓦结构,第一卡瓦结构位于桥塞的第一端,第二卡瓦结构位于桥塞的第二端,第一卡瓦结构的多个尖齿的齿向与第二卡瓦结构的多个尖齿的齿向相反。
应用本发明的技术方案,本发明的卡瓦结构应用组合式的方式将卡瓦座与卡瓦牙板相结合,利用组合式的卡瓦结构替代现有技术的一体式的卡瓦,从而降低了加工卡瓦结构的难度。并且,卡瓦座采用合金材料制成,且卡瓦牙板的硬度大于卡瓦座的硬度,这样,使得对卡瓦座进行钻削变得容易,相对于现有的一体式卡瓦来说,本发明的卡瓦座所采用的合金材料易于被钻削掉,从而缩短了桥塞的钻磨时间;同时相对于采用复合材料制造而言,降低了生产制造卡瓦结构的难度,也降低了卡瓦结构的制造成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了根据本发明的桥塞的卡瓦结构的实施例的剖视结构示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
1、卡瓦牙板;2、锁紧螺钉;
3、卡瓦座;11、凸起;
12、尖齿;31、凹槽;
32、配合斜面。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
现在,将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而,这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施,并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是,提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整,并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员,在附图中,为了清楚起见,扩大了层和区域的厚度,并且使用相同的附图标记表示相同的器件,因而将省略对它们的描述。
如图1所示,本发明的实施例提供了一种卡瓦结构,卡瓦结构用于将桥塞固定在油井套管的预定位置。该卡瓦结构包括卡瓦座3和卡瓦牙板1,卡瓦牙板1固定连接在卡瓦座3上,卡瓦牙板1上具有用于镶嵌在油井套管上的多个尖齿12,卡瓦座3采用合金材料制成(本发明所指的合金材料是钛、镁、铝等密度在1.7g/cm3~4.5g/cm3的金属,其相应的合金称为轻质合金材料,具有重量轻,强度高、可钻性好的特点;因此,本发明所应用的合金材料区别于一般的常用的合金材料,一般的常用合金材料具有重量大、硬度高,可钻性较轻质合金材料的可钻性差的特点),且卡瓦牙板1的硬度大于卡瓦座3的硬度。
应用本发明的技术方案,本发明的卡瓦结构应用组合式的方式将卡瓦座与卡瓦牙板相结合,利用组合式的结构替代现有技术的一体式的卡瓦,降低了加工卡瓦结构的难度。并且卡瓦座采用合金材料制成,而且卡瓦牙板的硬度大于卡瓦座的硬度,这样,使得对卡瓦座进行钻削变得容易,相对于现有技术来说,本发明的卡瓦座所采用的合金材料易于被钻削掉,从而缩短了桥塞的钻磨时间,同时相对于采用复合材料制造而言,降低了卡瓦结构的制造成本。
在本实施例中,卡瓦座3上设置有凹槽31,卡瓦牙板1上设置有与凹槽31相配合的凸起11。卡瓦座3和卡瓦牙板1之间利用凹槽31与凸起11之间的配合,使得卡瓦牙板1与卡瓦座3之间的定位更加准确。而且,在卡瓦结构装配在桥塞上之后,并且桥塞被固定在油井管套中进行密封工作的时候,由于卡瓦牙板1和卡瓦座3之间的凹槽31与凸起11间的配合,可以在阻挡桥塞主体在其轴线上的位移,使得桥塞在油井管套上固定位置更加稳定。
具体地,凹槽31和凸起11均为多个。通过多个凹槽31与多个凸起11之间的配合,使得轴线上的受力更加均匀,使得阻挡桥塞在轴线方向上发生位移的阻力更加均匀地施加。
在本实施例中,卡瓦座3与卡瓦牙板1通过锁紧螺钉2连接。工作人员通过锁紧螺钉2将卡瓦座3与卡瓦牙板1稳定连接,使得卡瓦结构的组装过程大大简化,提高了卡瓦结构的生产效率。
具体地,卡瓦牙板1上与锁紧螺钉2配合的第一螺钉孔设置在具有凸起11的位置处,且穿过凸起11;凹槽31的槽底处开设有与锁紧螺钉2配合的第二螺钉孔。这样,可以提高卡瓦牙板1与卡瓦座3通过锁紧螺钉2连接的自身强度,保证卡瓦结构的使用强度。
在另一实施例中(未图示),卡瓦牙板1与卡瓦座3之间除了可以利用锁紧螺钉2固定连接之外,工作人员还可以将卡瓦牙板1粘接固定在卡瓦座3上。
卡瓦牙板1采用铸铁材料制成,卡瓦牙板1经过相应的工艺处理之后,其硬度超过油井管套的硬度,在工作作用力的作用下,卡瓦牙板1可以容易地镶嵌在油井管套上,从而能够锚定在油井管套上。
本发明的实施例还提供了一种桥塞组件,该桥塞包括卡瓦,该卡瓦为前述的桥塞的卡瓦结构。
具体地,卡瓦结构包括第一卡瓦结构和第二卡瓦结构,第一卡瓦结构位于桥塞的第一端,第二卡瓦结构位于桥塞的第二端,第一卡瓦结构的多个尖齿的齿向与第二卡瓦结构的多个尖齿的齿向相反。
尖齿的齿向:是指卡瓦牙板上的尖齿的倾斜方向。
此外,如图1所示,卡瓦座3的配合斜面32与和它配合的桥塞的锥体斜面相贴合,且两斜面之间的角度一致,在卡瓦结构未沿锥体斜面朝油井套管运动之前,卡瓦结构的外径为最小外径,即卡瓦牙板1的尖齿12的齿尖不能接触到油井套管的内壁,从而保证了桥塞的入井过程顺利而不会发生卡住的现象。在桥塞被工作人员下放到油井套管的预定位置后,工作人员通过其他工具来推动卡瓦结构移动,使卡瓦座3的配合斜面32沿与之配合的锥体斜面运动,从而使卡瓦牙板1的尖齿12朝油井套管的内壁方向移动,以接触到油井套管内壁,并最终使卡瓦牙板1的尖齿12的齿尖咬入油井套管以达到固定桥塞的目的。
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
本发明的卡瓦结构应用组合式的方式将卡瓦座与卡瓦牙板相结合,利用组合式的结构替代现有技术的一体式的卡瓦,降低了加工卡瓦结构的难度。并且卡瓦座采用合金材料制成,而且卡瓦牙板的硬度大于卡瓦座的硬度,这样,使得对卡瓦座进行钻削变得容易,相对于现有技术来说,本发明的卡瓦座所采用的合金材料易于被钻削掉,从而缩短了桥塞的钻磨时间,同时相对于采用复合材料制造而言,降低了卡瓦结构的制造成本。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位,并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种卡瓦结构,所述卡瓦结构用于将桥塞固定在油井套管的预定位置,其特征在于,所述卡瓦结构包括:
卡瓦座(3);
卡瓦牙板(1),所述卡瓦牙板(1)固定连接在所述卡瓦座(3)上,所述卡瓦牙板(1)上具有用于镶嵌在所述油井套管上的多个尖齿(12);所述卡瓦座(3)采用合金材料制成,且所述卡瓦牙板(1)的硬度大于所述卡瓦座(3)的硬度。
2.根据权利要求1所述的卡瓦结构,其特征在于,所述卡瓦座(3)上设置有凹槽(31),所述卡瓦牙板(1)上设置有与所述凹槽(31)相配合的凸起(11)。
3.根据权利要求2所述的卡瓦结构,其特征在于,所述凹槽(31)和所述凸起(11)均为多个。
4.根据权利要求3所述的卡瓦结构,其特征在于,所述卡瓦座(3)与所述卡瓦牙板(1)通过锁紧螺钉(2)连接。
5.根据权利要求4所述的卡瓦结构,其特征在于,所述卡瓦牙板(1)的与所述锁紧螺钉(2)配合的第一螺钉孔设置在具有所述凸起(11)的位置处,且穿过所述凸起(11);所述凹槽(31)的槽底处开设有与所述锁紧螺钉(2)配合的第二螺钉孔。
6.根据权利要求3所述的卡瓦结构,其特征在于,所述卡瓦牙板(1)粘接固定在所述卡瓦座(3)上。
7.根据权利要求1所述的卡瓦结构,其特征在于,所述卡瓦牙板(1)采用铸铁材料制成。
8.一种桥塞组件,包括桥塞和卡瓦,其特征在于,所述卡瓦为权利要求1至7中任一项所述的卡瓦结构。
9.根据权利要求8所述的桥塞组件,其特征在于,所述卡瓦结构包括第一卡瓦结构和第二卡瓦结构,所述第一卡瓦结构位于所述桥塞的第一端,所述第二卡瓦结构位于所述桥塞的第二端,所述第一卡瓦结构的多个尖齿的齿向与所述第二卡瓦结构的多个尖齿的齿向相反。
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