CN111677478A - 一种全可溶桥塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开发井下工具技术领域，且公开了一种全可溶桥塞，包括拉杆和剪切杆，所述剪切杆通过数量至少为一个的紧固螺钉固定连接在拉杆的下端；所述拉杆上套有一中心管，所述中心管下端的外表面通过一锁环连接有单向移动的锥体，所述中心管的外表面与锥体的上端之间设有胶筒，所述锥体的下端通过一剪切销钉连接在拉杆上；所述剪切杆的下端螺纹连接有引鞋，所述引鞋上设有可与锥体插接的卡瓦。该全可溶桥塞，通过卡瓦和引鞋的之间形成的结构的配合，卡瓦在咬合套管时，能够均匀破裂，避免了因几片卡瓦轴向位置不统一或卡瓦从某一处断开形成一个大的缺口导致桥塞在套管中不居中，最终导致桥塞锚定不可靠的风险。

Description

一种全可溶桥塞

技术领域

本发明涉及石油开发井下工具技术领域，具体为一种全可溶桥塞。

背景技术

当前，非常规油气的分段压裂开采主要是基于复合桥塞的分段压裂，复合桥塞作业完后，需要下连续油管钻磨桥塞，连续油管设备作业时间长、成本高，而且还有连续油管自锁、卡钻、工具落井等作业风险。随着深层页岩气的勘探开发，长水平井段连续油管钻磨复合桥塞也变得更加困难。

申请号为201810136992.9的一种单卡瓦全可溶桥塞，一种单卡瓦全可溶桥塞，包括中心管、压裂球、滑套、胶筒、背圈、锁环背圈、锁环、锥体、卡瓦和引鞋，所述中心管为轴向中空结构，中心管上端设有与外部连接的插管和多个均布的剪切销钉，该中心管内部的上端设有放置压裂球的变径腔，该变径腔的截面锥度为20-30°，所述压裂球为可溶解的压裂球，所述滑套和背圈设置在中心管外，所述胶筒套设在滑套外并处于滑套和背圈之间，所述锁环设置在滑套和锁环背圈之间。该桥塞无需钻磨，只需要利用底层返排的含有电解质溶液便可将桥塞完全溶解，流出了井筒全通径供后续生产使用。

但是在卡瓦和管套咬合的过程中，存在着咬合不稳的问题，并且卡瓦破不够均匀的目的，并且上述的坐封过程也相对复杂，也需要设计出一种新的用于坐封的结构。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种全可溶桥塞，具备便于卡瓦均匀破裂并咬合稳定优点，解决了现有的全可溶桥塞在使用过程中存在着存在着咬合不稳的问题，并且卡瓦破不够均匀的问题。

(二)技术方案

为实现上述便于卡瓦均匀破裂并咬合稳定的目的，本发明提供如下技术方案：

一种全可溶桥塞，包括拉杆和剪切杆，所述剪切杆通过数量至少为一个的紧固螺钉固定连接在拉杆的下端；

所述拉杆上套有一中心管，所述中心管下端的外表面通过一锁环连接有单向移动的锥体，所述中心管的外表面与锥体的上端之间设有胶筒，所述锥体的下端通过一剪切销钉连接在拉杆上；

所述剪切杆的下端螺纹连接有引鞋，所述引鞋上设有可与锥体插接的卡瓦；

所述卡瓦的下端和引鞋的上端共同形成一用于破裂卡瓦的第一结构；

所述卡瓦的外表面设有第二结构，用于咬合套管。

优选的，所述第一结构为凹凸结构；所述凹陷部的数量为若干个，并且圆周均匀分布在卡瓦的下端面；所述引鞋的上端设有圆台阶；所述引鞋的上端且位于圆台阶的四周设有凸起部，所述凸起部与凹陷部相适配。

优选的，所述凹陷部处轴向设有第一切缝，所述卡瓦的下端面还设有与第一切缝间隔分布的第二切缝；所述第一切缝的深度大于第二切缝的深度。

优选的，所述第二结构为喷涂的纳米合金或镶嵌的陶瓷齿。

优选的，所述第二结构为喷涂的纳米合金和镶嵌的陶瓷齿形成的复合结构。

优选的，所述第一结构为上下相适配的上锥面和下锥面，所述上锥面设置在卡瓦的下端，所述引鞋的上端设有圆台阶；所述下锥面设置在引鞋的上端，并且位于圆台阶的四周。

优选的，所述上锥面为°的锥面。

优选的，所述卡瓦的上锥面处轴向设有数量为六个的第三切槽，所述卡瓦的上端面轴向设有数量为六个的第四切槽，所述第四切槽与第三切槽间隔分布，间隔的圆心角度为30°。

优选的，所述第二结构为镶嵌的陶瓷齿或硬质合金。

优选的，所述拉杆的上端设有用于连接坐封工具的螺纹。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种全可溶桥塞，具备以下有益效果：

1、该全可溶桥塞，通过卡瓦和引鞋的之间形成的结构的配合，卡瓦在咬合套管时，能够均匀破裂，避免了因几片卡瓦轴向位置不统一或卡瓦从某一处断开形成一个大的缺口导致桥塞在套管中不居中，最终导致桥塞锚定不可靠的风险。

2、该全可溶桥塞，通过第二结构的设置，卡瓦在咬合套管时，咬合更加的稳定。

3、该全可溶桥塞，通过拉杆和剪切杆的使用，将全可溶桥塞的可溶部分进行坐封后，可随坐封工具带出井口，使拉杆可重复使用，只要更换剪切杆就可，避免资源的浪费。

附图说明

图1为实施例一的整体结构示意图；

图2为实施例一引鞋的结构示意图；

图3为实施例一卡瓦的结构示意图；

图4为实施例一卡瓦的结构结构示意图；

图5为实施例二引鞋的结构示意图；

图6为实施例二卡瓦的结构示意图；

图7为实施例二卡瓦的结构示意图；

图8为实施例一胶筒的结构示意图。

图中：1可溶球、2拉杆、3中心管、4胶筒、401凹槽、5内背圈、6外背圈、7锁环、8锥体、9剪切销钉、10卡瓦、1001第四切槽、1002纳米合金、1003陶瓷齿、1004凹陷部、1005第一切缝、1006硬质合金、1007第三切槽、1008第二切缝、上锥面、11紧固螺钉、12引鞋、1201下锥面、1202三头螺纹、1203凸起部、1204圆台阶、13剪切杆、14观察槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述TR TR的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1、2、3、4、8，一种全可溶桥塞包括可溶球1、中心管3、胶筒4、背圈、锥体8、锁环7、卡瓦10和引鞋12，剪切杆13通过数量至少为一个的紧固螺钉11固定连接在拉杆2的下端，的拉杆12和剪切杆13为合金钢材质，中心管3、胶筒4、背圈和卡瓦10都安装并限制在拉杆2和剪切杆13上，拉杆2上端通过螺纹与坐封工具连接；桥塞坐封是为了将井中的套管进行密封，当桥塞坐封丢手后，拉杆2和剪切杆13会随坐封工具被带出井口，不会留下不溶合金在井中。

的中心管3上端面铣了两处观察槽14，可以用来观察适配器中的导向接头是否安装到位，中心管3上端内孔有一个30°的内圆锥面，可溶球1可置于该处，中心管3下端外表面套有胶筒4、背圈、锁环7和锥体8，并且锥体8和中心管3安装在拉杆2上，具体的连接如下：

中心管3套接在拉杆2上，中心管3下端外表面固定连接有锁环7，中心管3上设有与锁环7相配的内螺纹可以发生单向不可逆位移，锁环7便会在中心管3上锁紧，保持负荷防止回弹；锥体8的上端通过环锁7与中心管3的螺纹连接，锥体8与锁环7相配的外壁螺纹在桥塞坐封产生轴向移动时不会发生相对位移，从而使锥体8可以在中心管3单向移动；锥体8下端通过不少于三处的剪切螺钉9与拉杆2固定，防止桥塞中心管3及锥体8部分在入井过程中轴向移动导致卡瓦10提前破裂；而且锥体8采用镁铝合金制成，强度偏低，因此将锥体8下端设有增厚块增厚，增厚块上设有用于安装剪切销钉9的安装孔，确保桥塞坐封时锥体8可以有效支撑卡瓦10破裂及咬合套管而不变形。

中心管3下端外表和锥体8之间设有胶筒4，胶筒4采用可溶橡胶制成，因可溶桥塞只承受单向压差，胶筒4上端有一个60°的锥面与中心管3配合只是起到挤压胶筒4的作用，胶筒内部有一个凹槽401，桥塞坐封时，中心管3下端外表和锥体8挤压，有利于胶筒4从中间变形鼓胀密封，背圈安装在中心管3上，并与锥体8和胶筒4之间，背圈包括内背圈5和外背圈6；胶筒4的下端有一个30°的锥面与背圈配合，小角度的锥面配合，可以确保背圈翻转空间更大，保护胶筒4在套管内的密封环空尺寸更大。

剪切杆13上设有三头螺纹，通过三头螺纹与引鞋12螺纹连接；引鞋12和锥体8之间，且位于拉杆2和剪切杆13上设有卡瓦10，卡瓦10在坐封时用于和套管咬合，并与锥体8内，形成自锁，引鞋12上端有一个圆台阶1204，用于支撑卡瓦10保证卡瓦10居中，引鞋12内孔有一处三头螺纹与剪切杆13的三头螺纹连接，桥塞坐封时通过剪切杆13拉断引鞋12内三头螺纹完成丢手，丢手力取决于引鞋内三头螺纹的长度，三头螺纹长度的变化与剪切力值匹配精度更高，丢手力值更准确；的卡瓦上端有一个6°的锥面与锥体8配合，这种小角度的锥面配合可以让卡瓦10与锥体8形成自锁，防止桥塞坐封后下端的压力波动导致桥塞提前解封，

为了保证卡瓦10破裂的均匀，并且在和套管咬合时，更加稳定，卡瓦下端和引鞋12的上端共同形成一用于破裂卡瓦10的第一结构，卡瓦10的外表面设有第二结构，用于咬合套管，具体的结构如下：

第一结构为凹凸结构；凹陷部1004的数量为若干个，并且圆周均匀分布在卡瓦10的下端面；引鞋12的上端设有圆台阶1204；引鞋12的上端且位于圆台阶1204的四周设有凸起部1203，凸起部1203与凹陷部1004相适配；凹陷部1004处轴向并且圆周设有第一切缝1005，卡瓦10的下端面还设有与第一切缝1005圆周间隔分布的第二切缝1008；第一切缝1005的径向上的深度大于第二切缝1008的径向上的深度，第一切缝1005和第二切缝1008在径向上不穿透卡瓦10的筒壁，轴向上穿透卡瓦10的筒壁；卡瓦10受力破裂时先从凹陷部1004处断开，而且引鞋12上端面的6处凸起部1203可以圆周限制卡瓦10下，可以促使卡瓦10在咬合套管时均匀破裂成6块。第二结构为喷涂的纳米合金1002和镶嵌的陶瓷齿1003形成的复合结构，可以保证坐封力低时由陶瓷齿1003咬合套管，承高压时由纳米合金1002与陶瓷齿1003共同承压，锚定更加可靠；或者第二结构为喷涂的纳米合金1002或镶嵌的陶瓷齿1003，卡瓦10表面采用喷涂纳米合金，既可以有效咬合套管又可以完全溶解。

本实施例中凹陷部1004的数量为六个，凸起部1203和凹陷部1004在数量、大小、位置都相匹配，也可以达到加强咬合的目的。

实施例二

如图5、6、7所示，与实施例一的区别在于，第一结构和第二结构的不同，具体如下：

第一结构为上下相适配的上锥面和下锥面1201，上锥面设置在卡瓦10的下端，引鞋12的上端设有圆台阶1204；下锥面1201设置在引鞋12的上端，并且位于圆台阶的四周；上锥面为15°的锥面，便于坐封时卡瓦10被引鞋12挤压产生形变，均匀张开；卡瓦10的上锥面处轴向圆周分布设有数量为六个的第三切槽1007，卡瓦10的上端面轴向圆周分布设有数量为六个的第四切槽1001，第四切槽1001与第三切槽1007间隔分布，间隔的圆心角度为30°，并且轴向不穿透卡瓦10的筒壁，径向上穿透卡瓦10的筒壁，这种桶状卡瓦10切槽方式坐封后卡瓦10可以均匀张开咬合套管，卡瓦10不会完全破裂，避免了因卡瓦10在受力张开后破成几片导致桥塞提前坐封，也避免了因几片卡瓦10轴向位置不统一或卡瓦10从某一处断开形成一个大的缺口导致桥塞在套管中不居中，最终导致桥塞锚定不可靠的风险。

第二结构为镶嵌的陶瓷齿1003或硬质合金1006，卡瓦10表面镶嵌的陶瓷齿1003或硬质合金1006可以咬合套管，还可以通过洗井排出。

两个实施例卡瓦10均为筒状可溶卡瓦，与申请号为201810136992.9的一种单卡瓦全可溶桥塞相比，将中心套3和滑套两者的功能合为一体，简化了结构，和使用方法；另外通过拉杆和剪切杆的使用，将全可溶桥塞的可溶部分进行坐封后，可随坐封工具带出井口，使拉杆可重复使用，只要更换剪切杆就可以再次安装可溶部分，进行使用，避免资源的浪费。

在使用时：

(1)可溶桥塞通过拉杆2、剪切杆13、剪切螺钉11与坐封工具连接，其中坐封套套在中心管3上端台阶上，当泵送到预定层位后，电缆点火，电缆坐封工具传递推力通过坐封套推动中心管3，拉杆2和剪切杆3带动引鞋12上行，当坐封工具产生的力达到剪切销钉9的剪切力时，推动卡瓦10、锥体8和锁环7上行，卡瓦10和锥体8插接；并挤压外背圈6、内背圈5和胶筒4，胶筒4和背圈沿中心管3向上行并伴随着径向扩张，从而密封中心管3与套管的环空。

(2)当坐封工具产生的力达到卡瓦10的启动力值时，卡瓦10在引鞋12的作用下均匀张开咬到套管内壁上，同时与锥体8形成自锁，锁环7与中心管3形成单向锁紧。

(3)当坐封工具产生的力达到引鞋12和剪切杆13螺纹拉断力值时，坐封工具与桥塞脱手，完成坐封；坐封工具带着拉杆2、紧固螺钉11和剪切杆13取出井口。

(4)当需要对桥塞上部产层压裂时，投球泵送可溶球1到中心管3上部的内圆锥面上，密封后进行压裂，压裂施工结束后可溶桥塞在一定温度和氯离子溶度的液体中会自行溶解，套管内部形成全通径通道。

综上所述，该全可溶桥塞，通过卡瓦和引鞋的之间形成的结构的配合，卡瓦在咬合套管时，能够均匀破裂，避免了因几片卡瓦轴向位置不统一或卡瓦从某一处断开形成一个大的缺口导致桥塞在套管中不居中，最终导致桥塞锚定不可靠的风险；通过第二结构的设置，卡瓦在咬合套管时，咬合更加的稳定；通过拉杆和剪切杆的使用，将全可溶桥塞的可溶部分进行坐封后，可随坐封工具带出井口，使拉杆可重复使用，只要更换剪切杆就可，避免资源的浪费。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种全可溶桥塞，其特征在于：包括拉杆(2)和剪切杆(13)，所述剪切杆(13)通过数量至少为一个的紧固螺钉(11)固定连接在拉杆(2)的下端；

所述拉杆(2)上套有一中心管(3)，所述中心管(3)下端的外表面通过一锁环(7)连接有单向移动的锥体(8)，所述中心管(3)的外表面与锥体(8)的上端之间设有胶筒(4)，所述锥体(8)的下端通过一剪切销钉(9)连接在拉杆(2)上；

所述剪切杆(13)的下端螺纹连接有引鞋(12)，所述引鞋(12)上设有可与锥体(8)插接的卡瓦(10)；

所述卡瓦(10)的下端和引鞋(12)的上端共同形成一用于破裂卡瓦(10)的第一结构；

所述卡瓦(10)的外表面设有第二结构，用于咬合套管。

2.根据权利要求1所述的一种全可溶桥塞，其特征在于：所述第一结构为凹凸结构；所述凹陷部(1004)的数量为若干个，并且圆周均匀分布在卡瓦(10)的下端面；所述引鞋(12)的上端设有圆台阶(1204)；所述引鞋(12)的上端且位于圆台阶(1204)的四周设有凸起部(1203)，所述凸起部(1203)与凹陷部(1004)相适配。

3.根据权利要求2所述的一种全可溶桥塞，其特征在于：所述凹陷部(1004)处轴向设有第一切缝(1005)，所述卡瓦(10)的下端面还设有与第一切缝(1005)间隔分布的第二切缝(1008)；所述第一切缝(1005)的深度大于第二切缝(1008)的深度。

4.根据权利要求2所述的一种全可溶桥塞，其特征在于：所述第二结构为喷涂的纳米合金(1002)或镶嵌的陶瓷齿(1003)。

5.根据权利要求2所述的一种全可溶桥塞，其特征在于：所述第二结构为喷涂的纳米合金(1002)和镶嵌的陶瓷齿(1003)形成的复合结构。

6.根据权利要求1所述的一种全可溶桥塞，其特征在于：所述第一结构为上下相适配的上锥面和下锥面(1201)，所述上锥面设置在卡瓦(10)的下端，所述引鞋(12)的上端设有圆台阶(1204)；所述下锥面(1201)设置在引鞋(12)的上端，并且位于圆台阶的四周；所述上锥面为15°的锥面。

7.根据权利要求6所述的一种全可溶桥塞，其特征在于：所述卡瓦(10)的上锥面处轴向设有数量为六个的第三切槽(1007)，所述卡瓦(10)的上端面轴向设有数量为六个的第四切槽(1001)，所述第四切槽(1001)与第三切槽(1007)间隔分布，间隔的圆心角度为30°。

8.根据权利要求6所述的一种全可溶桥塞，其特征在于：所述第二结构为镶嵌的陶瓷齿(1003)或硬质合金(1006)。

9.根据权利要求1所述的一种全可溶桥塞，其特征在于：所述锥体(8)的下端设有增厚块，所述增厚块上设有用于安装剪切销钉(9)的安装孔。

10.根据权利要求1所述的一种全可溶桥塞，其特征在于：所述拉杆(2)的上端设有用于连接坐封工具的螺纹。

Images