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

一种全金属可溶桥塞
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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