CN110259414B - 一种石油桥塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石油桥塞，包括中心管、推环、上卡瓦、上锥体、上护套、第一胶筒、第二胶筒、第三胶筒、衬套、下护套、下锥体、下卡瓦、引鞋和钢球组成，所述第一胶筒、第二胶筒和第三胶筒的厚度通过计算公式可以准确的计算出实际钻井环境下桥塞的厚度，提高了桥塞的密封性和使用寿命。

Description

一种石油桥塞

技术领域

本发明属于石油钻井，主要涉及一种石油桥塞。

背景技术

石油在我国国民经济中发挥着举足轻重的作用，被称为“工业的血液”，增加石油产量，提高油田生产效益一直是国内石油企业不懈努力的目标。近年来，为提高油田效益，国内石油行业积极引进、消化和吸收了国外的先进技术，继承和发展了符合我国油田特点的适用技术，石油开采技术出现了日新月异的变化，各项常规应用技术与世界先进水平的差距进一步缩小。

石油工业的兴起和发展，带动了石油机械装备的发展，桥塞作为石油勘探开发中的主要工具之一也被广泛地应用于石油开采技术的各个领域，其工作性能的好坏直接影响着生产成本和企业的经济效益。在目前的石油领域中，桥塞应用的范围比较广泛，而且作用也比较大，桥塞可以分为可取式桥塞和永久式桥塞，在石油领域有着举足轻重的地位，但是目前石油桥塞也存在密封不严、寿命不长等问题，目前石油领域急需一种根据现场情况设计的石油桥塞，可以提高密封效果，增加使用寿命。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种石油桥塞，主要涉及一种桥塞厚度的计算公式，该公式可以通过实际井下环境的不同，根据井下获得的数据，带入公式中，根据不同的井下环境设计不同桥塞的厚度，提高了桥塞的密封效果，节省了成本。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种石油桥塞，包括中心管、推环、上卡瓦、上锥体、上护套、第一胶筒、第二胶筒、第三胶筒、衬套、下护套、下锥体、下卡瓦、引鞋和钢球组成，所述第一胶筒、第二胶筒和第三胶筒的厚度通过以下公式计算得出：

第一步，计算出胶筒在井中收到的拉应力；

σ-胶筒在井中受到的拉应力；

E-胶筒的变形模量；

r-套管内径；

R-中心管外径；

μ-胶筒材料的泊松比；

第二步，计算出胶筒在粘结到套管壁上所需的挤压力；

F-胶筒粘结到套管壁上所需的挤压力；

第三步，通过上述计算的结果带入下列公式，得出胶筒所需要的厚度

P-压裂过程中所承受的压差；

τ-胶筒材料的剪切应力；

f-胶筒与套管内表面的摩擦系数；

A-中心管的截面积。

优选的，所述钢球为可压裂钢球或可溶球体。

优选的，所述第一胶筒、第二胶筒和第三胶筒在安装在桥塞后形成一个整体。

借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：

1、设计了一套对于桥塞厚度的精确计算方法，根据现场的环境参数，带入到设计的计算公式中，可以设计出根据实际情况的桥塞胶筒的厚度，提高了设备的密封性，也进一步的提高了设备的使用寿命。

2、计算公式的设计考虑了井下所有的参数，使计算出来的桥塞胶筒的厚度更能接近实际生产的需要，而且在以前的文献中根本不存在和本申请相同甚至类似的计算公式，通过公式的计算可以准确的设计桥塞胶筒的厚度，节省了成本也提高了设备的密封性。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的指导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中：

图1为本申请实施方式的整体结构示意图；

1、中心管；2、推环；3、上卡瓦；4、上锥体；5、上护套；6、第一胶筒；7、第二胶筒；8、衬套；9、第三胶筒；10、下护套；11、下锥体；12、下卡瓦；13、引鞋；14、钢球。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明提供了一种石油桥塞，包括中心管1、推环2、上卡瓦3、上锥体4、上护套5、第一胶筒6、第二胶筒7、第三胶筒9、衬套8、下护套10、下锥体11、下卡瓦12、引鞋13和钢球14组成，所述第一胶筒6、第二胶筒7和第三胶筒9的厚度通过以下公式计算得出：

第一步，计算出胶筒在井中收到的拉应力；

σ-胶筒在井中受到的拉应力；

E-胶筒的变形模量；

r-套管内径；

R-中心管外径；

μ-胶筒材料的泊松比；

其中，中心管套设在套管内部，所述第一胶筒6、第二胶筒7和第三胶筒9安装在桥塞上后通过粘结剂或者连接设备使三者形成一个整体，此处的连接方式也可以是本领域中可以实现的任何一种固定连接的方式。进一步的，第一胶筒6、第二胶筒7和第三胶筒9连接后连接处所能承受的拉应力要大于胶筒自身的拉应力。而此处拉应力的设计方式也是为了防止在胶筒受到挤压变形后在连接处会破裂，影响胶筒的密封效果，因此，此处要计算出胶筒在井下遇到的拉应力，为后续的设计提供基础数据。

第二步，计算出胶筒在粘结到套管壁上所需的挤压力；

F-胶筒粘结到套管壁上所需的挤压力。

在第二步中，通过对第一步中计算出的拉应力进行积分，获得需要将胶筒挤压在套筒上所需要的力，并且防止胶筒损坏。

第三步，通过上述计算的结果带入下列公式，得出胶筒所需要的厚度

P-压裂过程中所承受的压差；

τ-胶筒材料的剪切应力；

f-胶筒与套管内表面的摩擦系数；

A-中心管的截面积。

在第三步中，通过第二步中计算出的挤压力和胶筒各种参数之间的关系，计算出在克服上述各种力的情况下并且可以完整密封所需要的厚度，然后根据计算出的结果设计胶筒的样式，而且桥塞其他部件的体积或者连接的关系都根据计算出的胶筒的厚度进行设计，确保桥塞的使用效果。通过上述计算公式得出的桥塞，可以满足各种井下环境下的密封，提高了密封效果。

优选的，所述钢球为可压裂钢球或可溶球体。

需要说明的是，本实施例提供的中心管、推环、上卡瓦、上锥体、上护套、第一胶筒、第二胶筒、第三胶筒、衬套、下护套、下锥体、下卡瓦、引鞋和钢球等可以选用任意合适的现有构造。为清楚简要地说明本实施例所提供的技术方案，在此将不再对上述部分进行赘述，说明书附图也进行了相应简化。但是应该理解，本实施例在范围上并不因此而受到限制。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (1)

1.一种石油桥塞，所述桥塞包括中心管、推环、上卡瓦、上锥体、上护套、第一胶筒、第二胶筒、第三胶筒、衬套、下护套、下锥体、下卡瓦、引鞋和钢球组成，所述钢球为可压裂钢球或可溶球体，所述第一胶筒、第二胶筒和第三胶筒在安装在桥塞上后通过粘结剂或者连接设备使三者形成一个整体，其特征在于：所述第一胶筒、第二胶筒和第三胶筒的厚度通过以下公式计算得出：

第一步，计算出胶筒在井中收到的拉应力；

-胶筒在井中受到的拉应力；

E-胶筒的变形模量；

r-套管内径；

R-中心管外径；

-胶筒材料的泊松比；

第二步，计算出胶筒在粘结到套管壁上所需的挤压力；

F-胶筒粘结到套管壁上所需的挤压力;

第三步，通过上述计算的结果带入下列公式，得出胶筒所需要的厚度

-压裂过程中所承受的压差；

-胶筒材料的剪切应力；

f-胶筒与套管内表面的摩擦系数；

A-中心管的截面积。

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