CN112761576A - 金属可溶暂堵工具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属可溶暂堵工具，由上圆锥体，下圆锥体，膨胀环及卡瓦四部分构成，所述卡瓦为中空柱状结构，所述上圆锥体和下圆锥体中开设有贯通其两端的透孔，在下圆锥体的透孔中开设有内螺纹；在卡瓦外周表面涂覆有增大摩擦力和粘结力的化学涂覆层；所述下圆锥体和上圆锥体小直径一端分别穿设在卡瓦两端内，大直径一端分别位于所述卡瓦外；在上圆锥体所在的卡瓦一端端部设置有膨胀环，所述膨胀环位于所述上圆锥体的外部。其优点为可溶可控，无危险有害残留物；长度短，加快泵送时间，有效缩短分段工期；结构单一，能够高效方便组装，节约成本及人力时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油开采工具，具体涉及作为桥塞的金属可溶暂堵工具。
背景技术
石油是非常重要的化工能源材料，随着石油勘探技术的不断革新，各个国家对石油需求量的增加，低孔隙度，低渗透等非常规油气藏不断增多，由于先进的开采技术及设备的缺失导致石油的采收率难以提高，且原油资源储量日益减少。石油资源的持续需求与供应量的不足已经成为一个急需解决的问题。传统的常规直井已经无法满足对非常规油气的开发，水平井成为开采非常规油气藏的必要手段，其中广泛使用的分段压裂技术，目前水平井分段压裂工艺技术方法主要有化学方法、机械方法和水力喷射等方法，其中，水力喷射方法可以实现自动封堵，施工风险小，可用于裸眼、筛管与套管等完井方式，一趟管柱可进行多段压裂，缩短施工周期，有利于降低储层伤害，在国外的水平井分段压裂中得到广泛的应用，作为分段压裂的其中工具之一桥塞，各界对其的研究也日益重视。
目前现有的桥塞多为结构复杂，操作复杂，作业成本相对较高，且周期长。桥塞各零部件环环相扣，才能达到预期的使用效果，任意零部件有问题，将对实际应用造成影响。所以结构简单，且操作简单的桥塞必然成为更上一层的要求。
发明内容
为了解决现有技术不足之处，特公开一种简易金属可溶暂堵工具，作为桥塞使用，可解决现有桥塞坐封方式复杂，桥塞长度太长，溶解时间久，作业周期长等技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供以下解决方案：
本发明提供了一种金属可溶暂堵工具，其特征在于可溶桥塞由上圆锥体，下圆锥体，膨胀环及卡瓦四部分构成，所述卡瓦为中空柱状结构，所述上圆锥体和下圆锥体中开设有贯通其两端的透孔，在下圆锥体的透孔中开设有内螺纹；在卡瓦外周表面涂覆有增大摩擦力和粘结力的化学涂覆层；所述下圆锥体和上圆锥体小直径一端分别穿设在卡瓦两端内，大直径一端分别位于所述卡瓦外；所述卡瓦两端内的中空部形状与穿设在其内的上圆锥体和下圆锥体形状相匹配；在上圆锥体所在的卡瓦一端端部设置有膨胀环，所述膨胀环位于所述上圆锥体的外部。
所述下圆锥体所在的卡瓦一端沿周长方向被均匀分割为八瓣，八瓣的深度为自下圆锥体所在卡瓦一端至卡瓦长度方向的五分之四处。
所述上圆锥体、下圆锥体、卡瓦、膨胀环均采用可溶镁合金材料。
所述化学涂覆层厚度为0.2-2mm。
所述化学涂覆层由增大摩擦力的颗粒及增大粘结力的粘结剂组成。
在所述下圆锥体位于卡瓦外部的大直径一端端部外周设置有限位台阶。
所述膨胀环外周开设有一圈内凹的环状凹槽。
所述卡瓦两端内的中空部形状为圆锥形状，其锥面斜度与穿设在其内的上圆锥体和下圆锥体的锥面斜度相同，其端部的中空部内径小于穿设在其内的上圆锥体和下圆锥体的最大外径。
金属可溶暂堵工具各零部件所使用的原胚料均为可溶镁合金材料，既满足作为桥塞的承压要求，又能一定时间溶解，无危险有害残留物。
本发明有益效果及优点：金属可溶暂堵工具，作为桥塞使用，其溶解残留≤2％wt；长度短，加快泵送时间，有效缩短分段工期；结构单一，能够高效方便组装，节约成本及人力时间。
附图说明
图1，为本发明结构示意图。
图2，卡瓦和膨胀环剖视结构示意图。
图3，上圆锥体结构示意图。
图4，下圆锥体结构示意图。
具体实施方式
针对上述技术方案，现举较佳实施例并结合图示进行具体说明，参看图1至图4，其中：
一种金属可溶暂堵工具，包括上圆锥体1，膨胀环2，卡瓦3及下圆锥体4四个部件。其中，卡瓦为两端贯通的中空部的圆柱状结构，在卡瓦的外周壁表面上涂布有一层化学涂覆层。涂覆层由可增加摩擦力的颗粒和增加粘结力的粘结剂形成，其涂覆厚度0.2-2mm。
上圆锥体1和下圆锥体4中设置有贯通其两端的圆柱状通孔，在下圆锥体4的圆柱状通孔中开设有内螺纹。上圆锥体1和下圆锥体4直径小的一端分别穿设在卡瓦两端内，直径大的一端位于卡瓦外部，上圆锥体与下圆锥体位于卡瓦内的两端间保留有位移间隙。上圆锥体和下圆锥体供上圆锥体及下圆锥体穿设的卡瓦两端内的中空部也为相应的锥形结构，其锥面斜度分别与上圆锥体、下圆锥体锥面斜度相同，确保上圆锥体和下圆锥体在受到挤压时，保证上圆锥体和下圆锥体与卡瓦内的中空部接触面最大，使卡瓦受力面更大更均匀，在受到挤压张开时卡瓦张开可保持均匀一致，确保其挤压张开时不会出现断裂等事故。在下圆锥体位于卡瓦外部的大直径端部外周设置有一圈限位台阶41，用于限定下圆锥体在打压时进入卡瓦中的位移距离。
下圆锥体所在卡瓦一端沿周长方向被均匀分割为八瓣，八瓣分割线31，该八瓣程度达卡瓦长度的五分之四。当下圆锥体向卡瓦中强制位移时，可撑开卡瓦八瓣部分。
在上圆锥体1所在的卡瓦一端端面处设置有膨胀环2，膨胀环2贴合穿设于上圆锥体的外部。在膨胀环外周开设有一圈内凹的环状凹槽。在上圆锥体受到挤压时，上圆锥体可挤压膨胀环使其膨胀张大。
上圆锥体、下圆锥体、卡瓦及膨胀环均采用可溶镁合金材料。可溶镁合金材料既满足承压要求，又能一定时间溶解，无危险有害残留物。
本发明的金属可溶暂堵工具的使用过程：
坐封：首先将上圆锥体、膨胀环、卡瓦、下圆锥体依次装在打压拉杆上，上圆锥体直径大的一端在打压拉杆上进行限位，下圆锥体通过其内设置的内螺纹与打压拉杆自由端连接，将上圆锥体、膨胀环、卡瓦、下圆锥体安装固定在打压拉杆上。坐封过程中打压拉杆带动下圆锥体向上圆锥体方向移动，上圆锥体由于打压拉杆上的位置限定，促使下圆锥体与上圆锥体从卡瓦两端从卡瓦中空部进行挤压卡瓦，从而使位于上圆锥体外部的膨胀环膨胀，直至与套管壁紧密贴合；卡瓦一端分割的八部分在下圆锥体的挤压下张开与套管壁紧密贴合；同时，卡瓦外部涂覆的涂覆层与套筒内壁接触使卡瓦粘结在套筒内壁上，完成丢手坐封与良好密封。丢手坐封吨位＜17t。
打压：将完成坐封的套管与打压设备连接，设置打压参数，根据不同承压要求进行打压；打压至20MPa，上圆锥体开始发生位移，随着压力不断加大，膨胀环与卡瓦进一步膨胀，直至满足承压要求。
根据实际应用的不同，各部件的尺寸也有所不同。上圆锥体，下圆锥体，膨胀环及卡瓦四部分的尺寸大小根据使用套管的尺寸决定。套管的尺寸决定所使用的卡瓦外径；膨胀环、卡瓦决定上圆锥体和下圆锥体的角度及长度；所以需要根据不同的套管尺寸设计不同尺寸大小的桥塞。
Claims (8)
1.一种金属可溶暂堵工具，其特征在于可溶桥塞由上圆锥体，下圆锥体，膨胀环及卡瓦四部分构成，所述卡瓦为中空圆柱状结构，所述上圆锥体和下圆锥体中开设有贯通其两端的透孔，在下圆锥体的透孔中开设有内螺纹；在卡瓦外周表面涂覆有增大摩擦力和粘结力的化学涂覆层；所述下圆锥体和上圆锥体小直径一端分别穿设在卡瓦两端内，大直径一端分别位于所述卡瓦外；在上圆锥体所在的卡瓦一端端部设置有膨胀环，所述膨胀环位于所述上圆锥体的外部。
2.根据权利要求1所述的金属可溶暂堵工具，其特征在于所述下圆锥体所在的卡瓦一端沿周长方向被均匀分割为八瓣，八瓣的深度为自下圆锥体所在卡瓦一端至卡瓦长度方向的五分之四处。
3.根据权利要求1所述的金属可溶暂堵工具，其特征在于所述上圆锥体、下圆锥体、卡瓦、膨胀环均采用可溶镁合金材料。
4.根据权利要求1所述的金属可溶暂堵工具，其特征在于所述化学涂覆层由增大摩擦力的颗粒及增大粘结力的粘结剂组成。
5.根据权利要求1所述的金属可溶暂堵工具，其特征在于所述化学涂覆层厚度为0.2-2mm。
6.根据权利要求1所述的金属可溶暂堵工具，其特征在于在所述下圆锥体位于卡瓦外部的大直径一端端部外周设置有限位台阶。
7.根据权利要求1所述的金属可溶暂堵工具，其特征在于所述膨胀环外周开设有一圈内凹的环状凹槽。
8.根据权利要求1所述的金属可溶暂堵工具，其特征在于所述卡瓦两端内的中空部形状为圆锥形状，其锥面斜度与穿设在其内的上圆锥体和下圆锥体的锥面斜度相同，其端部的中空部内径小于穿设在其内的上圆锥体和下圆锥体的最大外径。
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