CN109931030A - 一种可控溶解固井胶塞 - Google Patents

Abstract

一种可控溶解固井胶塞，包括芯轴、密封芯体、锁帽、液缸、胶筒、胶碗、密封体和可溶解芯体；芯轴为中空的筒状结构，密封芯体设置在芯轴一端内部，芯轴的另一端外侧套设有密封体，密封体内部与芯轴的端部之间形成空腔，可溶解芯体设置在空腔内；密封体一端的芯轴外侧到芯轴另一端的外侧依次套设有胶碗、胶筒、液缸和锁帽。本发明的可控溶解固井胶塞完成固井，套管试压后，可溶解芯体溶解，建立井筒与地层的通道，避免射孔作业。

Description

一种可控溶解固井胶塞

技术领域

本发明属于油气田开发技术领域，特别涉及一种可控溶解固井胶塞。

背景技术

固井作业是油气钻井工程中最重要的环节之一，依靠固井胶塞实现水泥浆和泥浆的隔离。固井完成后，固井胶塞的位置就是人工井底，要进行油气生产或者改造，都必须下入专门的射孔工具串进行射孔作业，以实现地层的沟通。下射孔工具进行射孔作业，施工周期长、成本高，尤其是水平井中，施工难度大、风险高。

近年来，为解决射孔问题，也开展了大量的研究，现有技术有两种结构的套管滑套，这两种专门的套管工具都是与套管相连接，随套管下入井筒内，固井完井后，通过井筒内的压力打开滑套，建立井筒与地层的沟通通道，但是工具结构复杂，施工工序繁琐，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可控溶解固井胶塞，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可控溶解固井胶塞，包括芯轴、密封芯体、锁帽、液缸、胶筒、胶碗、密封体和可溶解芯体；芯轴为中空的筒状结构，密封芯体设置在芯轴一端内部，芯轴的另一端外侧套设有密封体，密封体内部与芯轴的端部之间形成空腔，可溶解芯体设置在空腔内；密封体一端的芯轴外侧到芯轴另一端的外侧依次套设有胶碗、胶筒、液缸和锁帽。

进一步的，芯轴内部两端的直径小于中间的直径，且密封芯体位于直径小的一端；密封芯体为圆柱状，其外部沿圆周方向设置有一周剪钉槽，芯轴内侧壁上沿圆周方向设置有若干个剪钉，剪钉插在剪钉槽内。

进一步的，密封芯体上还沿轴向设置有两个密封槽，密封槽内设置有密封圈；芯轴内部另一端直径小的部位外周沿轴向设置有若干孔。

进一步的，密封体为筒状结构，其一端与芯轴的端部外侧螺纹配合连接；密封体内径一端大一端小，内径大的一端与芯轴的端部形成空腔，可溶解芯体设置在空腔内，且可溶解芯体外侧沿周向设置有两个密封槽，密封槽内设置有密封圈。

进一步的，密封体外侧沿周向设置有若干密封槽，密封槽内设置有密封圈；密封体外侧设置有锁定机构，锁定机构为有缺口的斜面卡簧或具有单向马牙齿的锁环；密封体的端部为倒角结构。

进一步的，液缸上沿周向设置有若干螺纹孔，螺纹孔内设置有启动剪钉，启动剪钉插在芯轴上；液缸内侧设置有内马牙状齿，芯轴的外表面设置有外马牙状齿，内马牙状齿与外马牙状齿相互配合。

进一步的，芯轴外侧为变径结构，胶碗外侧设置有若干刮削翼；胶碗和胶筒之间装有一个环形的隔环，隔环轴向定位在芯轴的变径台阶处。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明的可控溶解固井胶塞完成固井，套管试压后，可溶解芯体溶解，建立井筒与地层的通道，避免射孔作业。

本发明省掉了射孔作业或是专门的套管开启工具，施工更高效、更方便，节约了成本。

本发明胶塞工具结构简单，使用操作简便。

本发明胶碗实现刮削作用，压缩胶筒实现密封作用，确保胶塞使用可靠。

附图说明

图1是可控溶解固井胶塞的结构示意图。

图2是完成固井试压后胶塞的结构示意图。

图3是压裂时胶塞的结构示意图。

附图标记说明：1、芯轴；2、密封芯体；3、锁冒；4、剪钉；5、液缸；6、启动剪钉；7、胶筒；8、隔环；9、胶碗；10、密封体；11、锁定机构；12、可溶解芯体；23、剪钉槽、51、内马牙状齿；13、外马牙状齿；91、刮削翼；15、孔；

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

请参阅图1至图3，一种可控溶解固井胶塞，包括芯轴1、密封芯体2、锁帽3、液缸5、胶筒7、胶碗9、密封体10和可溶解芯体12；芯轴1为中空的筒状结构，密封芯体2设置在芯轴1一端内部，芯轴1的另一端外侧套设有密封体10，密封体10内部与芯轴1的端部之间形成空腔，可溶解芯体12设置在空腔内；密封体10一端的芯轴1外侧到芯轴1另一端的外侧依次套设有胶碗9、胶筒7、液缸5和锁帽3。

芯轴1内部两端的直径小于中间的直径，且密封芯体2位于直径小的一端；密封芯体2为圆柱状，其外部沿圆周方向设置有一周剪钉槽23，芯轴1内侧壁上沿圆周方向设置有若干个剪钉4，剪钉4插在剪钉槽23内。

密封芯体2上还沿轴向设置有两个密封槽，密封槽内设置有密封圈；芯轴1内部另一端直径小的部位外周沿轴向设置有若干孔15。芯轴1通孔中间部分孔径较大，下较小通孔外周均布有6-10个2mm-5mm的孔15。

密封体10为筒状结构，其一端与芯轴1的端部外侧螺纹配合连接；密封体10内径一端大一端小，内径大的一端与芯轴1的端部形成空腔，可溶解芯体12设置在空腔内，且可溶解芯体12外侧沿周向设置有两个密封槽，密封槽内设置有密封圈。

密封体10外侧沿周向设置有若干密封槽，密封槽内设置有密封圈；密封体10外侧设置有锁定机构11，锁定机构为有缺口的斜面卡簧或具有单向马牙齿的锁环；密封体10的端部为倒角结构。

液缸5上沿周向设置有若干螺纹孔，螺纹孔内设置有启动剪钉6，启动剪钉插在芯轴1上；液缸5内侧设置有内马牙状齿51，芯轴1的外表面设置有外马牙状齿13，内马牙状齿与外马牙状齿相互配合。

芯轴1外侧为变径结构，胶碗9外侧设置有若干刮削翼91；胶碗9和胶筒7之间装有一个环形的隔环8，隔环8轴向定位在芯轴1的变径台阶处。所述胶碗9采用橡胶材料，硫化制造，有2-6个刮削翼91，采用大角度设计，根据井况选择刮削翼91的个数。

工作过程如下：

首先，水泥浆注入完毕后尾追50L-100L隔离液，投入固井胶塞，固井胶塞胶碗9的刮削翼091会刮扫套管壁上的水泥，顶替到位固井胶塞坐落到碰压短节上，压力升高，液缸5上产生的推力剪断启动剪钉6，液缸5推动胶筒7下行，胶筒7坐封到位，液缸5被芯轴1上的马牙锁扣012锁定，同时密封体10上的锁定机构11与碰压短节锁定，形成密封，完成碰压；

然后，固井候凝后井筒试压，剪钉4被剪断，密封芯体2下行，落到芯轴1大径腔体内部，试压液体可以通过内腔与密封芯体2之间的间隙及芯轴1上的小孔015到可溶解芯体12的上部，可溶解芯体12开始启动溶解；

最后，可溶解芯体12溶解失去对芯轴1内腔的密封，可以直至完全溶解消失，固井胶塞内腔畅通，形成井筒与地层沟通的通道；压裂时压裂液通过此通道进入地层，避免了射孔作业。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (7)

1.一种可控溶解固井胶塞，其特征在于，包括芯轴(1)、密封芯体(2)、锁帽(3)、液缸(5)、胶筒(7)、胶碗(9)、密封体(10)和可溶解芯体(12)；芯轴(1)为中空的筒状结构，密封芯体(2)设置在芯轴(1)一端内部，芯轴(1)的另一端外侧套设有密封体(10)，密封体(10)内部与芯轴(1)的端部之间形成空腔，可溶解芯体(12)设置在空腔内；密封体(10)一端的芯轴(1)外侧到芯轴(1)另一端的外侧依次套设有胶碗(9)、胶筒(7)、液缸(5)和锁帽(3)。

2.根据权利要求1所述的一种可控溶解固井胶塞，其特征在于，芯轴(1)内部两端的直径小于中间的直径，且密封芯体(2)位于直径小的一端；密封芯体(2)为圆柱状，其外部沿圆周方向设置有一周剪钉槽(23)，芯轴(1)内侧壁上沿圆周方向设置有若干个剪钉(4)，剪钉(4)插在剪钉槽(23)内。

3.根据权利要求2所述的一种可控溶解固井胶塞，其特征在于，密封芯体(2)上还沿轴向设置有两个密封槽，密封槽内设置有密封圈；芯轴(1)内部另一端直径小的部位外周沿轴向设置有若干孔(15)。

4.根据权利要求1所述的一种可控溶解固井胶塞，其特征在于，密封体(10)为筒状结构，其一端与芯轴(1)的端部外侧螺纹配合连接；密封体(10)内径一端大一端小，内径大的一端与芯轴(1)的端部形成空腔，可溶解芯体(12)设置在空腔内，且可溶解芯体(12)外侧沿周向设置有两个密封槽，密封槽内设置有密封圈。

5.根据权利要求4所述的一种可控溶解固井胶塞，其特征在于，密封体(10)外侧沿周向设置有若干密封槽，密封槽内设置有密封圈；密封体(10)外侧设置有锁定机构(11)，锁定机构为有缺口的斜面卡簧或具有单向马牙齿的锁环；密封体(10)的端部为倒角结构。

6.根据权利要求1所述的一种可控溶解固井胶塞，其特征在于，液缸(5)上沿周向设置有若干螺纹孔，螺纹孔内设置有启动剪钉(6)，启动剪钉插在芯轴(1)上；液缸(5)内侧设置有内马牙状齿(51)，芯轴(1)的外表面设置有外马牙状齿(13)，内马牙状齿与外马牙状齿相互配合。

7.根据权利要求1所述的一种可控溶解固井胶塞，其特征在于，芯轴(1)外侧为变径结构，胶碗(9)外侧设置有若干刮削翼(91)；胶碗(9)和胶筒(7)之间装有一个环形的隔环(8)，隔环(8)轴向定位在芯轴(1)的变径台阶处。