CN108104765A - 一种单卡瓦全可溶桥塞 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单卡瓦全可溶桥塞，包括中心管、压裂球、滑套、胶筒、背圈、锁环背圈、锁环、锥体、卡瓦和引鞋，所述中心管为轴向中空结构，中心管上端设有与外部连接的插管和多个均布的剪切销钉，该中心管内部的上端设有放置压裂球的变径腔，该变径腔的截面锥度为20‑30°，所述压裂球为可溶解的压裂球，所述滑套和背圈设置在中心管外，所述胶筒套设在滑套外并处于滑套和背圈之间，所述锁环设置在滑套和锁环背圈之间。该桥塞无需钻磨，只需要利用底层返排的含有电解质溶液便可将桥塞完全溶解，流出了井筒全通径供后续生产使用。
Description
技术领域
本发明属于石油钻采设备技术领域，尤其涉及一种单卡瓦全可溶桥塞。
背景技术
当前，非常规油气的分层压裂开采主要是基于复合桥塞的分段压裂，但是复合桥塞压裂完成后需要钻磨，仍然耗时；随着非常规油气开采的深度增加，利用连续油管钻磨的难度越来越大，可溶桥塞应运而生。但是目前市场上的可溶桥塞要么卡瓦不可溶，要么桥塞采用先坐封后投球，无法验封。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种单卡瓦全可溶桥塞，该桥塞无需钻磨，只需要利用底层返排的含有电解质溶液便可将桥塞完全溶解，流出了井筒全通径供后续生产使用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种单卡瓦全可溶桥塞，包括中心管、压裂球、滑套、胶筒、背圈、锁环背圈、锁环、锥体、卡瓦和引鞋，所述中心管为轴向中空结构，中心管上端设有与外部连接的插管和多个均布的剪切销钉，该中心管内部的上端设有放置压裂球的变径腔，该变径腔的截面锥度为20-30°，所述压裂球为可溶解的压裂球，所述滑套和背圈设置在中心管外，所述胶筒套设在滑套外并处于滑套和背圈之间，所述锁环设置在滑套和锁环背圈之间，锁环的外壁与锁环背圈螺接，锁环的内壁与滑套螺接,前述锁环外壁的螺纹与内壁的螺纹齿向相反，且锁环外壁的螺纹的螺距大于锁环内壁的螺纹的螺距，所述锥体一端与锁环背圈连接，另一端插入卡瓦内，该卡瓦为可溶卡瓦，卡瓦套设在中心管外，卡瓦底部与引鞋连接。
在上述技术方案中，所述滑套上端设有四个均匀分布的螺纹孔，螺纹孔中通过启动销钉与中心管连接。
在上述技术方案中，所述滑套与胶筒接触的面为锥面，该锥面的锥度为45-60°。
在上述技术方案中，所述锥体通过螺纹与锁环背圈连接，锥体的锥角为5-10°。
在上述技术方案中，所述胶筒包括上胶筒、隔环和端胶筒，上胶筒和端胶筒之间通过隔环隔开。
在上述技术方案中，所述背圈包括粘接连接的内背圈和外背圈。
在上述技术方案中，所述滑套与中心管之间设有2个O型密封圈。
在上述技术方案中，所述卡瓦为整体式卡瓦，卡瓦的表面涂覆有颗粒直径为0.25-0.38mm的镍基合金涂层，卡瓦内侧设有多个均匀分布的应力集中槽。
在上述技术方案中，所述卡瓦下端面设有均匀分布的6个凹槽，引鞋的上端设有相应数量的凸台，所述凹槽与凸台相配合。
在上述技术方案中，所述可溶桥塞本体的材料为铝镁合金、水溶性二元酸以及二元醇聚合而成的热塑性聚合物。
本发明的有益效果是：无需钻磨，只需在地层含有电解质的返排液溶液里便可将可溶桥塞完全溶解，留出了井筒的全通径供后续生产使用；可溶桥塞包括卡瓦、胶筒全部都可以溶解。
附图说明
图1为本发明的半剖视结构示意图。
图2为本发明的使用结构示意图。
其中：1.插管，2.中心管，3.剪切销钉，4.压裂球，5.启动销钉，6.滑套，7.上胶筒，8.隔环，9.端胶筒，10.背圈，11.锁环背圈，12.0型密封圈，13.锁环，14.锥体，15.卡瓦，16.引鞋，17.紧定螺钉，18.坐封套，19.内六角螺钉，20.调整接头，21.锁紧弹簧，22.剪切接头。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示的一种单卡瓦全可溶桥塞，包括插杆1、中心管2、剪切销钉3、压裂球4、启动销钉5、滑套6、上胶筒7、隔环8、端胶筒9、背圈10、锁环背圈11、0型密封圈12、锁环13、锥体14、卡瓦15和引鞋16，所述中心管2为轴向中空结构，中心管2上端设有与外部连接的插管1和多个均布的剪切销钉3，该中心管2内部的上端设有放置压裂球4的变径腔，该变径腔的截面锥度为20-30°，所述压裂球4为可溶解的压裂球，所述滑套6和背圈10设置在中心管2外，所述胶筒套设在滑套6外并处于滑套6和背圈10之间，所述锁环13设置在滑套和锁环背圈11之间，锁环13的外壁与锁环背圈11螺接，锁环13的内壁与滑套6螺接,前述锁环13外壁的螺纹与内壁的螺纹齿向相反，且锁环外壁的螺纹的螺距大于锁环内壁的螺纹的螺距，锁环背圈11与锁环13相配的外壁螺纹在桥塞坐封产生轴向移动时不会发生相对位移，而滑套6与锁环13相配的内螺纹则可以发生单向不可逆位移。锁环13内壁上的锯齿螺纹与滑套6外壁上的锯齿螺纹相配合，锁环便会在滑套上步步锁紧，保持上压负荷防止胶筒回弹。所述锥体14一端与锁环背圈11连接，另一端插入卡瓦15内，该卡瓦15为可溶卡瓦，卡瓦15套设在中心管2外，卡瓦15底部与引鞋16连接。
当需要对桥塞上部产层压裂时，可以投球泵送压裂球4到中心管2上部的变径腔，密封后进行压裂。当措施完成后，在含电解质的返排液中，可溶桥塞将在一定的时间内溶解完，留出了井筒的全通径供后续生产用。
在上述技术方案中，所述滑套5上端设有四个均匀分布的螺纹孔，螺纹孔中通过启动销钉5与中心管2连接，防止桥塞下入过程中滑套6产生轴向运动导致桥塞中途坐封。
在上述技术方案中，所述滑套5与胶筒接触的面为锥面，该锥面的锥度为45-60°，该种结构既可以在桥塞坐封时压缩上胶筒7，又可以保护上胶筒7在压缩过程中不受损伤。
在上述技术方案中，所述锥体14通过螺纹与锁环背圈11连接，锥体的锥角为5-10°，卡瓦上端内侧锥角与锥体14一致。便于桥塞坐封时，促使卡瓦15破裂，更能支撑卡瓦15与锥体14形成自锁。
在上述技术方案中，所述胶筒包括上胶筒7、隔环8和端胶筒9，上胶筒7和端胶筒9之间通过隔环8隔开。相比常规桥塞胶筒长度变短，桥塞总体长度也相应缩短。
在上述技术方案中，所述背圈10包括粘接连接的内背圈和外背圈。背圈10在桥塞承受上压时，可以保护胶筒。
在上述技术方案中，所述滑套6与中心管2之间设有2个O型密封圈12。O型密封圈12可以密封滑套6与中心管2间的环空，桥塞坐封后，压裂施工时，中心管2可以向下滑动，将上层压力对中心管2产生的轴向力直接传递到卡瓦15上。
在上述技术方案中，所述卡瓦15为整体式卡瓦，卡瓦15的表面涂覆有颗粒直径为0.25-0.38mm的镍基合金涂层，卡瓦15内侧设有多个均匀分布的应力集中槽。
在上述技术方案中，所述卡瓦15下端面设有均匀分布的6个凹槽，引鞋16的上端设有相应数量的凸台，所述凹槽与凸台相配合。凸台插接在凹槽内，对卡瓦15破裂时在径向方向上有一个导向作用，还可以防止桥塞转动。
在上述技术方案中，所述可溶桥塞本体的材料为铝镁合金、水溶性二元酸以及二元醇聚合而成的热塑性聚合物。可溶桥塞本体的材料可耐压70～100MPa，耐温90～177℃，并可被电解质溶液溶解。除上胶筒、端胶筒、O型密封圈及卡瓦镍基合金涂层以外的部分均为可溶桥塞本体。
如图2所示，使用本发明的单卡瓦全可溶桥塞时，当泵送到预定层位后，电缆点火，调整接头20连接坐封工具和剪切接头22，剪切接头22通过剪切销钉3连接中心管2，电缆坐封工具传递推力到坐封套18上，坐封套18因通过紧定螺钉17与坐封工具连接，因此会推动滑套6，剪切启动销钉5后下行，挤压上胶筒7、隔环8、端胶筒9和背圈10，并伴随少许鼓涨，同时带动锥体14挤压卡瓦15；当达到卡瓦15的破裂压力时，卡瓦15向外移动，咬合套管，锥体14与卡瓦15形成自锁，胶筒鼓涨与套管内壁贴合，锁环13在锥体14的带动下与滑套6步步锁紧，将胶筒锁在滑套6上；在坐封套18的推力下，继续挤压胶筒，直到达到剪切销钉3的剪断力值时，完成桥塞的丢手坐封。
当需要对桥塞上部产层压裂时，投球泵送球4到中心管2上部的内变径腔中，密封后进行压裂，在压力升高的过程中，压力对中心管2产生的活塞推力，推动中心管2下行，直到中心管2的上端抵住滑套6上端，随后压力继续升高，这时压力对中心管2产生的活塞推力将通过胶筒、锥体14传递到卡瓦15咬合的套管上，同时在这个过程中由“O形圈”12密封中心管2和滑套6的环空。当措施完成后，在含有一定浓度电解质溶液的地层返排液中，一定的时间内可以溶解完，留出了井筒全通径供后续生产用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种单卡瓦全可溶桥塞，其特征是：包括中心管、压裂球、滑套、胶筒、背圈、锁环背圈、锁环、锥体、卡瓦和引鞋，所述中心管为轴向中空结构，中心管上端设有与外部连接的插管和多个均布的剪切销钉，该中心管内部的上端设有放置压裂球的变径腔，该变径腔的截面锥度为20-30°，所述压裂球为可溶解的压裂球，所述滑套和背圈设置在中心管外，所述胶筒套设在滑套外并处于滑套和背圈之间，所述锁环设置在滑套和锁环背圈之间，锁环的外壁与锁环背圈螺接，锁环的内壁与滑套螺接,前述锁环外壁的螺纹与内壁的螺纹齿向相反，且锁环外壁的螺纹的螺距大于锁环内壁的螺纹的螺距，所述锥体一端与锁环背圈连接，另一端插入卡瓦内，该卡瓦为可溶卡瓦，卡瓦套设在中心管外，卡瓦底部与引鞋连接。
2.根据权利要求1所述的单卡瓦全可溶桥塞，其特征是：所述滑套上端设有四个均匀分布的螺纹孔，螺纹孔中通过启动销钉与中心管连接。
3.根据权利要求1所述的单卡瓦全可溶桥塞，其特征是：所述滑套与胶筒接触的面为锥面，该锥面的锥度为45-60°。
4.根据权利要求1或3所述的单卡瓦全可溶桥塞，其特征是：所述锥体通过螺纹与锁环背圈连接，锥体的锥角为5-10°。
5.根据权利要求1所述的单卡瓦全可溶桥塞，其特征是：所述胶筒包括上胶筒、隔环和端胶筒，上胶筒和端胶筒之间通过隔环隔开。
6.根据权利要求1或5所述的单卡瓦全可溶桥塞，其特征是：所述背圈包括粘接连接的内背圈和外背圈。
7.根据权利要求1所述的单卡瓦全可溶桥塞，其特征是：所述滑套与中心管之间设有2个O型密封圈。
8.根据权利要求1所述的单卡瓦全可溶桥塞，其特征是：所述卡瓦为整体式卡瓦，卡瓦的表面涂覆有颗粒直径为0.25-0.38mm的镍基合金涂层，卡瓦内侧设有多个均匀分布的应力集中槽。
9.根据权利要求8所述的单卡瓦全可溶桥塞，其特征是：所述卡瓦下端面设有均匀分布的6个凹槽，引鞋的上端设有相应数量的凸台，所述凹槽与凸台相配合。
10.根据权利要求1所述的单卡瓦全可溶桥塞，其特征是：所述可溶桥塞本体的材料为铝镁合金、水溶性二元酸以及二元醇聚合而成的热塑性聚合物。
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