CN110552659B - 一种全金属可溶桥塞 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全金属可溶桥塞，它包括座封筒（1）、上椎体（2）、密封筒（3）、下椎体（4）、下接头（5）、丢手杆（7）、转换接头（8）和座封杆（9），所述座封筒（1）的下端与上椎体（2）上端面贴合，上端与外设的座封工具连接，座封筒（1）内，转换接头（8）的上端与座封杆（9）的下端连接，转换接头（8）的下端与丢手杆（7）的上端连接，下接头（5））与丢手杆（7）通过螺纹连接，下接头（5）与下椎体（4）通过螺纹连接，下椎体（4）的与密封筒（3）的一端通过荆棘齿配合，密封筒（3）的另一端与上椎体（2）也通过荆棘齿配合。本发明具有锚定可靠、承压可靠、完全溶解的特点。
Description
技术领域
本发明涉及非常规气藏开发井下关键工具技术领域，特别是一种全金属可溶桥塞。
背景技术
在石油工程完井、压裂作业技术领域中，常需要对直井、定向井或者水平井井筒的不同层段进行分段压裂作业，在分段压裂过程中，需要使用桥塞实现层间封隔。可溶桥塞+分簇射孔作为目前非常规气藏开发主体技术，指在井筒和地层有效沟通的前提下，运用电缆或连续油管输送方式，按照泵送设计程序，将射孔管串和桥塞输送至目的层，完成坐封和多簇射孔联作的一种射孔技术，后期通过套管进行分段压裂。压裂完成后，可溶桥塞溶解，随返排液一同排出井筒。
现有技术中，可溶桥塞主要由桥塞本体、锚定卡瓦、密封胶筒等组成，其中桥塞本体主要由可溶金属材料组成，为各部件提供安装载体，直接决定可溶桥塞整体可靠性；锚定卡瓦由可溶金属和合金颗粒组成，与套管内壁锚定后防止可溶桥塞轴向滑动，直接决定可溶桥塞轴向承压效果；可溶胶筒主要可溶橡胶材料组成，与套管内壁贴合后防止液体向下流动，直接决定可溶桥塞密封效果。现有可溶桥塞可溶材料包含可溶金属和可溶橡胶，由于两种材料的在同一环境下的溶解时间、溶解速率不同，难以准确判定可溶桥塞整体溶解时间，影响气井快速投产；同时锚定卡瓦主体由可溶金属和不溶颗粒组成，溶解后井筒内残留卡瓦块、卡瓦牙块等未溶解残留物，后期需要下入连续油管通井管串、打捞工具串进行通井、打捞施工作业，作业周期长、打捞效率低，影响了现场施工进度，因此现在也有一些可溶桥塞的出现，但是结构比较复杂，连接件过多，连接方式不合理，导致加工困难，成本过高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、锚定可靠、承压可靠、完全溶解的全金属可溶桥塞。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种全金属可溶桥塞，它包括座封筒、上椎体、密封筒、下椎体、下接头、丢手杆、转换接头和座封杆，所述上椎体内表面设置有球座，球座为后期投入的可溶压裂球提供封堵位置，所述下椎体内表面设置有接头螺纹A，所述下接头外表面设置有接头螺纹B，内表面设置有丢手螺纹，丢手杆的下端设置有下螺纹。
所述座封筒的下端与上椎体上端面贴合，上端与外设的座封工具连接，座封筒内，转换接头的上端与座封杆的下端连接，转换接头的下端与丢手杆的上端连接，丢手杆下端依次穿过上椎体、密封筒、下椎体和下接头，且丢手杆外表面与上椎体和下椎体内表面之间留有间隙，下接头的丢手螺纹与丢手杆的下螺纹连接，下接头接头螺纹B与下椎体的接头螺纹A连接，下椎体与密封筒下端配合，密封筒上端与上椎体下端配合。
进一步地，所述转换接头的两端均设置有螺纹盲孔，上端的螺纹盲孔与座封杆下端设置的外螺纹连接，下端螺纹盲孔与丢手杆上端的上螺纹连接。
进一步地，所述上椎体外表面设置有上荆棘齿A，密封筒内表面设置有上荆棘齿B和下荆棘齿B，下椎体外表面设置有下荆棘齿A，后期座封后，下椎体的下荆棘齿A与密封筒的下荆棘齿B配合，密封筒的上荆棘齿B与上椎体的上荆棘齿A配合。
进一步地，所述上椎体外表面设置有弧形面A，所述下椎体外表面设置有弧形面B。
进一步地，所述密封筒外表面喷涂有硬质合金层，内表面设置有弧形凹槽。
进一步地，所述下接头侧面设置有销钉孔，丢手杆上对应位置处设置有销钉槽，剪切销钉穿过销钉孔钉入销钉槽内，实现对下接头的旋转固定。
进一步地，所述上椎体、密封筒、下椎体和下接头的材质均为镁基合金材料。
本发明具有以下优点：本发明结构简单，上椎体、密封筒、下椎体和下接头的材质均为镁基合金材料，在相同环境条件下的溶解速率相同，可精确掌握桥塞整体溶解时间，采用镁基合金材料，保证耐压强度的同时，具备一定的弹性形变，且后期可实现完全溶解；密封筒外部喷涂有合金涂层，具有较高的硬度，可保证密封筒外表面与套管内壁实现可靠锚定及密封，同时溶解后形成细小颗粒，随返排液一起排出；本发明密封筒的结构巧妙，同时实现了锚定和密封功能，无需单独设置卡瓦和密封件，功能没有减少的同时，减少了连接件的数量，而且连接方式简单可靠，降低了加工难度及制造成本。
附图说明
图1 为本发明坐封前结构示意图；
图2 为本发明坐封后结构示意图；
图3 为上椎体结构示意图；
图4 为下椎体结构示意图；
图5 为密封筒结构示意图；
图6 为下接头结构示意图；
图7 为丢手杆结构示意图；
图中：1-座封筒，2-上椎体，201-上荆棘齿A，202-球座，203-弧形面A，3-密封筒，301-上荆棘齿B，302-硬质合金层，303-弧形槽，304-下荆棘齿B，4-下椎体，401-下荆棘齿A，402-弧形面B，403-接头螺纹A，5-下接头，501-销钉孔，502-丢手螺纹，503-接头螺纹B，6-剪切销钉，7-丢手杆，701-上螺纹，702-下螺纹，703-销钉槽，8-转换接头，9-座封杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1-7所示，一种全金属可溶桥塞，它包括座封筒1、上椎体2、密封筒3、下椎体4、下接头5、丢手杆7、转换接头8和座封杆9，所述上椎体2内表面设置有球座202，球座202为后期投入的可溶压裂球提供封堵位置，所述下椎体4内表面设置有接头螺纹A403，所述下接头5外表面设置有接头螺纹B503，内表面设置有丢手螺纹502，丢手杆7的下端设置有下螺纹702。
所述座封筒1的下端与上椎体2上端面贴合，上端与外设的座封工具连接，座封筒1内，转换接头8的上端与座封杆9的下端连接，转换接头8的下端与丢手杆7的上端连接，丢手杆7下端依次穿过上椎体2、密封筒3、下椎体4和下接头5，且丢手杆7外表面与上椎体2和下椎体4内表面之间留有间隙，待可溶压裂球溶解后，所述间隙为后期提供井筒内流体的返排通道，下接头5的丢手螺纹502与丢手杆7的下螺纹702连接，下接头5接头螺纹B503与下椎体4的接头螺纹A403连接，下椎体4与密封筒3下端配合，密封筒3上端与上椎体2下端配合。
所述上椎体外表面设置有上荆棘齿A201，密封筒内表面设置有上荆棘齿B301和下荆棘齿B304，下椎体外表面设置有下荆棘齿A401，后期座封后，下椎体4的下荆棘齿A401与密封筒3的下荆棘齿B304配合，防止了下椎体4回弹，密封筒3的上荆棘齿B301与上椎体2的上荆棘齿A201配合，防止了上椎体2回弹。
所述转换接头8的两端均设置有螺纹盲孔，上端的螺纹盲孔与座封杆9下端设置的外螺纹连接，下端螺纹盲孔与丢手杆7上端的上螺纹701连接。
为了便于上椎体2与密封筒3上端产生相对运动，使密封筒3沿径向扩张，所述上椎体2外表面设置有弧形面A203，为了便于下椎体4与密封筒3下端产生相对运动，使密封筒3沿径向扩张，所述下椎体4外表面设置有弧形面B402。
所述密封筒3外表面喷涂有硬质合金层302，保证密封筒3有足够强度，同时密封筒3外壁面与外设套管内壁面之间可提供足够的摩擦力，实现轴向锚定功能，密封筒3内表面设置有弧形凹槽303，避免在密封筒3沿径向扩张变形时应力集中。
所述下接头5侧面设置有销钉孔501，丢手杆7上对应位置处设置有销钉槽703，剪切销钉6穿过销钉孔501钉入销钉槽703内，实现对下接头5的旋转固定，防止下接头5在下入过程中出现倒扣。
所述上椎体2、密封筒3、下椎体4和下接头5的材质均为镁基合金材料，在保证强度的同时，后期可实现快速溶解且溶解速度相同。
本发明的装配过程如下：将转换接头8与座封杆9连接，丢手杆7上螺纹701与转换接头8连接，座封筒1与座封工具连接，上椎体2上端穿过丢手杆7与座封筒1贴合；再装入密封筒3，将下椎体4与下接头5通过螺纹配合连接，再将下椎体4和下接头5连接后的整体装入丢手杆7，后通过下接头5丢手螺纹502与丢手杆7下螺纹702配合连接，直至下椎体4上端与密封筒3下端形成配合；最后，将剪切销钉6安装在丢手杆7的销钉槽703内，实现对下接头5的旋转固定，防止下接头5在下入过程中出现倒扣，最终完成整体装配，装配结果参考图1。
本发明的工作过程如下：施工过程中，按照常规泵送方式将装配好的本发明串泵送至预先设定位置，点火后，座封筒1推动上椎体2、密封筒3沿轴向向下运动，密封筒3在上椎体2、下椎体4的径向挤压下向外扩张，直至密封筒3外表面与套管内表面贴合；座封筒1继续推动上椎体2向下移动，当推力达到一定值时，丢手杆7与下接头5丢手螺纹502实现脱离，完成丢手。此时，上椎体2外表面上荆棘齿A201与密封筒3上端内表面的上荆棘齿B301形成配合，防止上椎体2向上回弹；下椎体4外表面下荆棘齿A401与密封筒3下端内表面的下荆棘齿B304形成配合，防止下椎体4向下回弹，以保证密封筒3始终与套管内壁面紧密贴合，实现密封与轴向承压。随后，通过井口投入配套压裂球至球座202处，封堵可溶桥塞内通道，完成压裂施工作业。后期溶解过程中，由于可溶桥塞整体材质为同一可溶材料，在相同溶解条件下溶解速率相同，便于后期返排和快速投产。
Claims (7)
1.一种全金属可溶桥塞，其特征在于：它包括座封筒（1）、上椎体（2）、密封筒（3）、下椎体（4）、下接头（5）、丢手杆（7）、转换接头（8）和座封杆（9），所述上椎体（2）内表面设置有球座（202），球座（202）为后期投入的可溶压裂球提供封堵位置，所述下椎体（4）内表面设置有接头螺纹A（403），所述下接头（5）外表面设置有接头螺纹B（503），内表面设置有丢手螺纹（502），丢手杆（7）的下端设置有下螺纹（702）；
所述座封筒（1）的下端与上椎体（2）上端面贴合，上端与外设的座封工具连接，座封筒（1）内，转换接头（8）的上端与座封杆（9）的下端连接，转换接头（8）的下端与丢手杆（7）的上端连接，丢手杆（7）下端依次穿过上椎体（2）、密封筒（3）、下椎体（4）和下接头（5），且丢手杆（7）外表面与上椎体（2）和下椎体（4）内表面之间均留有间隙，下接头（5）的丢手螺纹（502）与丢手杆（7）的下螺纹（702）连接，下接头（5）接头螺纹B（503）与下椎体（4）的接头螺纹A（403）连接，下椎体（4）与密封筒（3）下端配合，密封筒（3）上端与上椎体（2）下端配合。
2.根据权利要求1所述的一种全金属可溶桥塞，其特征在于：所述转换接头（8）的两端均设置有螺纹盲孔，上端的螺纹盲孔与座封杆（9）下端设置的外螺纹连接，下端的螺纹盲孔与丢手杆（7）上端的上螺纹（701）连接。
3.根据权利要求1所述的一种全金属可溶桥塞，其特征在于：所述上椎体（2）外表面设置有上荆棘齿A（201），密封筒（3）内表面设置有上荆棘齿B（301）和下荆棘齿B（304），下椎体（4）外表面设置有下荆棘齿A（401），后期座封后，下椎体（4）的下荆棘齿A（401）与密封筒（3）的下荆棘齿B（304）配合，密封筒（3）的上荆棘齿B（301）与上椎体（2）的上荆棘齿A（201）配合。
4.根据权利要求1所述的一种全金属可溶桥塞，其特征在于：所述上椎体（2）外表面设置有弧形面A（203），所述下椎体（4）外表面设置有弧形面B（402）。
5.根据权利要求1所述的一种全金属可溶桥塞，其特征在于：所述密封筒（3）外表面喷涂有硬质合金层（302），内表面设置有弧形凹槽（303）。
6.根据权利要求1所述的一种全金属可溶桥塞，其特征在于：所述下接头（5）侧面设置有销钉孔（501），丢手杆（7）上对应位置处设置有销钉槽（703），剪切销钉（6）穿过销钉孔（501）钉入销钉槽（703）内，实现对下接头（5）的旋转固定。
7.根据权利要求1所述的一种全金属可溶桥塞，其特征在于：所述上椎体（2）、密封筒（3）、下椎体（4）和下接头（5）的材质均为镁基合金材料。
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