CN111287689A - 一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞 - Google Patents

一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于油气开发开采的单卡瓦全可溶油管封堵桥塞，包括可溶中心管、挡环、保护背圈、可溶胶筒、上锥体、全可溶卡瓦、下锥体、导鞋和可溶堵头，可溶中心管为中空结构；保护背圈与挡环安装在可溶中心管上方，可溶胶筒设在第一、第二保护背圈之间；可溶中心管下部表面设有螺纹，上、下锥体套装与可溶中心管下部；全可溶卡瓦套装可溶中心管具有螺纹处的上方并且与之形成间隙；可溶堵头与导鞋通过销钉连接在可溶中心管尾部。该桥塞所有结构均由可溶材料制成，并且用可溶堵头代替了压裂球的功能，可上下承压，作业完后在油管内加压打掉堵头掉落井底，无需钻磨或取出，仅利用井底返排液便可将桥塞完全溶解，节省了作业时间，提高了经济效益。

Description

一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞
技术领域
本发明属于油气田井下封堵装置的技术领域，尤其涉及一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞。
背景技术
桥塞是非常规油气领域的一种常用设备。目前的桥塞主要分为传统式桥塞、可溶桥塞和过油管桥塞，传统式桥塞在作业完成后需要全部磨铣掉才可进行生产，增加了作业成本；可溶桥塞的出现解决了传统式桥塞的缺点，但是它们都是配合套管的不同尺寸进行开发设计，在桥塞下入座封完成之后还需要再投入压裂球进行隔离层段，仅能承受单向流体压力；常规的油管封堵桥塞或堵头，在修井作业完成后需回收桥塞或堵头。
发明内容
为了解决上述的现有技术问题，本发明提供了一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞，该桥塞用可溶堵头代替了压裂球的功能，可上下承压，作业完后在油管内加压打掉堵头掉落井底，无需钻磨或取出，仅利用井底返排液便可将桥塞完全溶解，节省了作业时间，提高了经济效益。
本发明为解决现有技术问题所采用的技术方案如下：
一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞，包括可溶中心管、挡环、保护背圈、可溶胶筒、上锥体、全可溶卡瓦、下锥体、导鞋和可溶堵头，可溶中心管为中空结构；保护背圈与挡环安装在可溶中心管上方，可溶胶筒设在第一、第二保护背圈之间；可溶中心管下部表面设有螺纹，上、下锥体套装与可溶中心管下部；全可溶卡瓦套装可溶中心管具有螺纹处的上方并且与之形成间隙；可溶堵头与导鞋通过销钉连接在可溶中心管尾部。
优选的是，所述保护背圈包括第一内保护背圈、第一外保护背圈、第二内保护背圈、第二外保护背圈，第一保护圈组和第二保护圈组对称设置在可溶胶筒两侧。
优选的是，所述全可溶卡瓦由可溶解金属合金材料制成，所述全可溶卡瓦表层设置为颗粒直径为0.15-0.28mm的镍基合金颗粒的硬质合金涂层，并且该表面涂层使可溶卡瓦与套管接触为面接触，可有效降低对套管的损伤。
优选的是，每一所述可溶卡瓦的两端均设置有凹槽，将C型环套装在所述凹槽内实现固定。
优选的是，所述可溶中心管的下部外壁设为锯齿螺纹段，所述上锥体通过内壁的单向锁定螺纹与中心管装配，其受到坐封力后向下锥体单向移动，所述下锥体通过螺纹连接固定在所述可溶中心管螺纹段的下端。
优选的是，所述可溶卡瓦两端下部均为锥形口，通过C型环将所述可溶卡瓦固定在所述上、下锥体的小径端，所述卡瓦与所述上、下锥体间所述中心管螺纹段存在一定间隙。
优选的是，所述可溶堵头的中心体是一个两个圆柱体外型的整体结构，可溶销钉将外套筒限制在堵头的中心体上，堵头的外套筒与中心体间设有密封圈，外套筒前段设为螺纹段，可以与坐封工具螺纹连接。
优选的是，所述导鞋、可溶堵头和可溶中心管通过销钉连接，所述销钉为可剪断的销钉。
优选的是，可溶中心管、挡环、保护背圈、可溶胶筒、上锥体、全可溶卡瓦、下锥体、导鞋和可溶堵头、销钉均由可溶材料制成，且它们各自的外表面涂有缓解溶解速度的高分子树脂薄膜层。
本发明带来的有益效果是：无需钻磨，该桥塞的所有结构部件均能在一定时间内全部溶解，卡瓦为全可溶材料，有效减小了作业时间，缩短了作业成本；上、下锥体通过螺纹连接在中心管上，可溶卡瓦在C型环的作用下固定在锥体上，当C型环受力达到预设力时便张开，此时可溶卡瓦通过锥体的楔入挤压扩张到套管内壁形成座封，相对于常规可溶桥塞，该结构更为紧凑，座封性能更为可靠；采用销钉连接导鞋和堵头，在压裂作业完后，可剪断销钉使堵头掉入井底，堵头与井下液体接触能够全溶解，并且在座封完成后不需要再投球便可直接井下压裂作业，并且该桥塞可从油管下入，在套管内坐封，无需提出油管，节省了作业时间。
附图说明
图1为本发明桥塞的结构示意图；
图2为本发明中全可溶卡瓦片的外壁结构示意图；
图3为本发明中的可溶堵头示意图。
图中标记为：1-可溶中心管，2-座封销钉，3-挡环，4-第一外保护背圈，5-第一内保护背圈，6-可溶胶筒，7-薄弱槽，8-第二内保护背圈，9-第二外保护背圈，10-上锥体，11-全可溶卡瓦，12-下锥体，13-导鞋，14-可溶堵头，15-阻隔销钉，16-剪切销钉，17-密封圈，18-外套筒，19-堵头中心体，20-凹槽，21-卡瓦表面涂层。
具体实施方式
为了进一步了解本发明的优点、功效和实施方式，下面将结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1所示的一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞，包括可溶中心管1、座封销钉2、挡环3、第一外保护背圈4、第一内保护背圈5、可溶胶筒6、薄弱槽7、第二内保护背圈8、第二外保护背圈9、上锥体10、全可溶卡瓦11、下锥体12、导鞋13、可溶堵头14、阻隔销钉15、剪切销钉16、密封圈17、外套筒18、堵头中心体19，可溶中心管1为中空结构；第一外保护背圈4、第一内保护背圈5、第二内保护背圈8、第二外保护背圈9与挡环3安装在可溶中心管1上方，可溶胶筒6设在第一、第二保护背圈之间，且在其下部居中位置处设有薄弱槽7，当可溶胶筒6受到挤压时，所受挤压力集中在薄弱槽7处，使密封效果更佳；可溶中心管1下部表面设有螺纹，上锥体10和下锥体12套装与可溶中心管1下部；全可溶卡瓦11套装可溶中心管1具有螺纹处的上方并且与之形成间隙；可溶堵头14与导鞋13通过剪切销钉16连接在可溶中心管1尾部。
在所述可溶中心管1的前端绕环分布设置有多个座封销钉2。
所述上锥体10和所述下锥体12均通过螺纹连接在所述可溶中心管1上，所述上锥体10受到坐封力后向所述下椎体12单向移动，所述下锥体12通过螺纹固定连接在所述可溶中心管1螺纹段的下端，两锥体的锥角均不超过10°，可溶卡瓦11两端内侧锥角与两锥体相同，保证桥塞座封时，使可溶卡瓦11与两锥体形成自锁，固定性能更佳。
所述第一外保护背圈4、第一内保护背圈5、第二内保护背圈8和第二外保护背圈9在桥塞座封、可溶胶筒6受力膨胀时能够保护可溶胶筒6。
如图2所示，所述全可溶卡瓦11表层为硬质合金涂层21，该涂层上的合金颗粒是直径为0.15-0.28mm的镍基合金颗粒，与返排液接触后能完全溶解，且硬质合金涂层21与套管面接触，能有效降低对套管的损伤，C型环通过凹槽20套装可溶卡瓦11的两端实现固定，确保可溶卡瓦11在座封过程中稳定性，进一步提高桥塞的承压能力。
如图3所示，所述堵头中心体19为整体式结构，外套筒18与堵头中心体19通过螺纹连接，密封圈17使堵头密封性更好，外套筒18上端设有螺纹段，可以与电缆坐封工具连接，阻隔销钉15将外套筒18限制固定在堵头中心体19上，剪切销钉16连接导鞋13和可溶堵头14，在压裂作业完后，可剪断销钉16使可溶堵头掉入井底，可溶堵头14与井下液体接触能够全溶解。
该桥塞的工作原理如下；座封工具一部分结构通过桥塞的可溶中心管1的中空部分与可溶堵头14上外套筒18的螺纹段连接，然后将其泵送至目的层位，电缆点火，座封工具将力传递挡环3，挡环3发生推动从而挤压保护背圈和可溶胶筒6，并使其产生部分膨胀，同时使上锥体10挤压可溶卡瓦11，当挤压力达到C型环预设值后，可溶卡瓦11延楔形面移动与套管咬合，上锥体10、下锥体12与可溶卡瓦11形成自锁，可溶胶筒6膨胀与套管内部贴合。座封完成后不需要投放压裂球，由于可溶堵头的存在，可直接进行压裂作业，待压裂作业完成后，连接导鞋13、可溶中心管1与可溶堵头14的销钉16会剪切断开，可溶堵头14在重力的作用下掉入井底，同时桥塞与井筒也形成通道，可溶堵头14与井下液体接触能够全溶解，利用井底返排的含电解质的溶液便可将桥塞完全溶解，无需钻磨，可节省大量的作业成本，有效提高经济效益。
以上所述仅是对本发明的具体实施方式进行了描述，但本发明并不有限于上诉实施方式。对于熟悉本领域的人员来说，任何基于本发明技术实质而进行的改进、变化等，均应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞，其特征在于，包括可溶中心管、挡环、保护背圈、可溶胶筒、上锥体、全可溶卡瓦、下锥体、导鞋和可溶堵头，可溶中心管为中空结构；保护背圈与挡环安装在可溶中心管上方，可溶胶筒设在第一、第二保护背圈之间；可溶中心管下部表面设有螺纹，上、下锥体套装与可溶中心管下部；全可溶卡瓦套装可溶中心管具有螺纹处的上方并且与之形成间隙；可溶堵头与导鞋通过销钉连接在可溶中心管尾部。
2.如权利要求1所述的一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞，其特征在于，全可溶卡瓦表层设置为颗粒直径为0.15-0.28mm的镍基合金颗粒的硬质合金涂层。
3.如权利要求2所述的一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞，其特征在于，每一所述可溶卡瓦的两端均设置有凹槽，将C型环套装在所述凹槽内实现固定。
4.如权利要求3所述的一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞，其特征在于，所述可溶中心管的下部外壁设为锯齿螺纹段，所述上锥体通过内壁的单向锁定螺纹与中心管装配，其受到坐封力后向下锥体单向移动，所述下锥体通过螺纹连接固定在所述可溶中心管螺纹段的下端。
5.如权利要求4所述的一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞，其特征在于，所述导鞋、可溶堵头和可溶中心管通过销钉连接，所述销钉为可剪断的销钉。
6.如权利要求5所述的一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞，其特征在于，上锥体、下锥体的锥角均不超过10°，可溶卡瓦11两端内侧锥角与两锥体相同。
7.如权利要求6所述的一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞，其特征在于，座封完成后不需要投放压裂球，由于可溶堵头的存在，可直接进行压裂作业。
8.如权利要求7所述的一种单卡瓦全可溶油管封堵桥塞，其特征在于，所述堵头中心体为整体式结构，外套筒与堵头中心体通过螺纹连接，密封圈使堵头密封性更好，外套筒上端设有螺纹段，可以与电缆坐封工具连接，阻隔销钉将外套筒限制固定在堵头中心体上，剪切销钉连接导鞋和可溶堵头，在压裂作业完后，可剪断销钉使可溶堵头掉入井底，可溶堵头与井下液体接触能够全溶解。
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