CN114016951A - 一种金属可溶球座 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属可溶球座，其结构简单、长度较短且压裂后大通径的不带胶筒，确保了易溶解且压后返排通畅可靠。其包括：压裂可溶球；卡瓦组件，其包括卡瓦本体、若干卡瓦牙；上部球座；下部引导座；金属膨胀密封环；拉杆组件，其包括拉杆本体、挡座、固定座；所述上部球座的轴向中心设置有第一贯通导向孔，所述上部球座的中下部外周面为向下收口的第一锥形面，所述上部球座的上端内壁形成定位止口锥面，所述定位止口锥面用于定位组装所述压裂可溶球或所述固定座；所述卡瓦本体的轴向中心设置有第二贯通导向孔，所述卡瓦本体的外环周环布有若干开裂长槽，每条所述开裂长槽轴向一端贯穿、另一端不贯穿设置。
Description
技术领域
本发明涉及油田开采设备的技术领域，具体为一种金属可溶球座。
背景技术
随着石油勘探开发的不断深入，油田开发逐渐由常规油气资源转变为具有如低渗、致密等特点的非常规油藏。使用的工艺主要有多级分层压裂对水平井地层进行改造，使用多级分簇射孔桥塞联作技术配套。其中，球座装置与桥塞装置一道，作为一种分隔封堵装置，被广泛应用于各类型的压裂作业当中。
现有技术使用可溶桥塞结构，其结构复杂，存在多种组成部件，其整体长度较长，尤其内部带有较长的胶筒，很难溶解，易堆积堵塞，且其内部流道的内径较小，不利于压后返排。
故急需研发一款新型结构的球座。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种金属可溶球座，其结构简单、长度较短且压裂后大通径的不带胶筒，确保了易溶解且压后返排通畅可靠。
一种金属可溶球座，其特征在于，其包括：
压裂可溶球；
卡瓦组件，其包括卡瓦本体、若干卡瓦牙；
上部球座；
下部引导座；
金属膨胀密封环；
拉杆组件，其包括拉杆本体、挡座、固定座；
所述上部球座的轴向中心设置有第一贯通导向孔，所述上部球座的中下部外周面为向下收口的第一锥形面，所述上部球座的上端内壁形成定位止口锥面，所述定位止口锥面用于定位组装所述压裂可溶球或所述固定座；
所述卡瓦本体的轴向中心设置有第二贯通导向孔，所述卡瓦本体的外环周环布有若干开裂长槽，每条所述开裂长槽轴向一端贯穿、另一端不贯穿设置，所述卡瓦本体的导通贯穿孔内包括有自上而下收口的定位锥面，所述定位锥面仿形于所述第一锥形面设置，组装到位后、所述第一锥形面的外环周紧贴所述定位锥面定位设置；
所述卡瓦本体的外环周间隔布置有若干内凹槽，对应的卡瓦牙嵌装于所述内凹槽内、且所述卡瓦牙的外端侧凸并外露设置，所述卡瓦牙的侧凸部分用于和套管的内环壁咬合；
所述下部引导座的中心设置有轴向贯穿孔，所述轴向贯穿孔的内环壁侧凸有剪切环；
所述卡瓦本体的下端固接所述下部引导座的上端环面；
所述拉杆本体的上端固套有所述固定座，所述拉杆本体的下端设置有下凸挡座安装凸起，所述挡座安装凸起的外径小于所述拉杆本体的下端本体外径，所述挡座安装凸起固套有所述挡座；
所述金属膨胀密封环套装于所述上部球座的第一锥形面、且下部支承于所述卡瓦本体的上端环面，所述金属膨胀密封环的外圈用于紧贴套管内壁、完成密封；
入井之前、所述挡座的上端面压附于所述剪切环的下表面，所述拉杆本体的下端本体压附于所述剪切环的上表面，所述拉杆本体的上端贯穿所述第一贯通导向孔、且上凸，所述固定座定位安装于所述定位止口锥面。
其进一步特征在于：
所述金属膨胀密封环的外环周还套设有橡胶密封圈，所述橡胶密封圈起到辅助密封套筒内壁的作用，确保密封可靠；
所述第一锥形面、定位锥面设置有配合的锯齿槽锁附结构，确保组装到位后连接稳定可靠；
所述拉杆本体和固定座的连接为螺纹连接；
所述拉杆本体的挡座安装凸起和所述挡座的连接为螺纹连接；
所述卡瓦本体的下端设置有若干轴向下凸凸起，所述下部引导座的上环面设置有若干定位凹槽，所述下凸凸起固插定位于对应的所述定位凹槽内；
所述开裂长槽包括自下而上设置的第一开裂长槽、自上而下设置的第二开裂长槽，所述第一开裂长槽、第二开裂长槽沿着环周顺次间隔交错设置；
所述下部引导座外周设置有若干防磨凸起，所述防磨凸起的外端点外凸于所述下部引导座的外环周，使得入井过程中避免全金属可溶球座其他零部件的磨损；
所述下部引导座的下部外周为自上而下收口的导向锥面，确保安装的快捷高效对位；
所述卡瓦牙过盈配合嵌装于所述卡瓦本体的内凹槽内，确保卡瓦牙的安装稳固可靠。
采用本发明的结构后，入井之前，将卡瓦组件、上部球座、下部引导座、金属膨胀密封环与拉杆组件完成组装，将拉杆组件的上端与电缆坐封工具连接，通过电缆将整个工具串泵送到井下设计位置，启动坐封工具，拉杆组件受到向上的拉力，通过剪切环带动下部引导座、卡瓦组件及金属膨胀密封环向上移动，同时上部球座受到向下的推力，推动上部球座和下部的其他组件相对运动，当达到设计行程时，金属膨胀密封环与外周的套管内部贴合密封，卡瓦组件上的卡瓦牙与套管内部咬合固定，当继续施加力时，达到剪切环的剪切值后，剪切环断裂，拉杆组件与可溶球座脱开，被向上带出井口，从井口将压裂可溶球投入井内，通过泵压将其送到上部球座的定位止口锥面处，将卡瓦组件、上部球座、下部引导座、金属膨胀密封环所形成的可溶球座的内部通道封堵，而金属膨胀密封环将可溶球座的外圈实现密封，从而可以进行其他射孔、压裂的工序；当射孔、压裂工序完成，整个可溶球座浸泡在井底液体中，由于其材料全部是可溶性材料，经过一定的时间，可随着液体返排出地面；其结构简单、长度较短且压裂后大通径的不带胶筒，确保了易溶解且压后返排通畅可靠。
附图说明
图1为本发明的组装到位后位于井底的剖视示意图；
图2为图1的主视图结构示意图；
图3为本发明在入井未进行密封前的剖视示意图；
图中序号所对应的名称如下：
压裂可溶球10、卡瓦组件20、卡瓦本体21、卡瓦牙22、第二贯通导向孔23、定位锥面24、内凹槽25、下凸凸起26、第一开裂长槽27、第二开裂长槽28、上部球座30、第一贯通导向孔31、第一锥形面32、定位止口锥面33、止挡台阶331、下部引导座40、轴向贯穿孔41、剪切环42、防磨凸起43、导向锥面44、定位凹槽45、金属膨胀密封环50、橡胶密封圈51、拉杆组件60、拉杆本体61、挡座62、固定座63、挡座安装凸起64、锯齿槽锁附结构70。
具体实施方式
一种金属可溶球座，见图1-图3，其包括：
压裂可溶球10；
卡瓦组件20，其包括卡瓦本体21、若干卡瓦牙22；
上部球座30；
下部引导座40；
金属膨胀密封环50；
拉杆组件60，其包括拉杆本体61、挡座62、固定座63；
上部球座30的轴向中心设置有第一贯通导向孔31，上部球座30的中下部外周面为向下收口的第一锥形面32，上部球座30的上端内壁形成定位止口锥面33，定位止口锥面33用于定位组装压裂可溶球10或固定座63；
卡瓦本体21的轴向中心设置有第二贯通导向孔23，卡瓦本体21的外环周环布有若干开裂长槽，每条开裂长槽轴向一端贯穿、另一端不贯穿设置，卡瓦本体21的导通贯穿孔23内包括有自上而下收口的定位锥面24，定位锥面24仿形于第一锥形面32设置，组装到位后、第一锥形面32的外环周紧贴定位锥面24定位设置；
卡瓦本体21的外环周间隔布置有若干内凹槽25，对应的卡瓦牙22嵌装于内凹槽25内、且卡瓦牙22的外端侧凸并外露设置，卡瓦牙22的侧凸部分用于和套管(图中未画出、非本专利保护结构、属于现有成熟结构)的内环壁咬合；具体实施时，卡瓦牙22为高度方向布置的若干圈卡完压，每圈卡瓦牙内的相邻卡瓦牙22之间留有环向间隔，确保和套管的咬合稳定可靠；
下部引导座40的中心设置有轴向贯穿孔41，轴向贯穿孔41的内环壁侧凸有剪切环42，剪切环42具体为当受力大于其剪切力时、发生断裂的结构；
卡瓦本体21的下端固接下部引导座40的上端环面；
拉杆本体61的上端固套有固定座63，拉杆本体61的下端设置有下凸挡座安装凸起64，挡座安装凸起64的外径小于拉杆本体61的下端本体外径，挡座安装凸起64固套有挡座62；
金属膨胀密封环50套装于上部球座30的第一锥形面32、且下部支承于卡瓦本体21的上端环面，金属膨胀密封环50的外圈用于紧贴套管内壁、完成密封；
入井之前、挡座62的上端面压附于剪切环42的下表面，拉杆本体61的下端本体压附于剪切环42的上表面，拉杆本体61的上端贯穿第一贯通导向孔31、且上凸，固定座63定位安装于定位止口锥面33。
优选实施例中，
金属膨胀密封环50的外环周还套设有橡胶密封圈51，橡胶密封圈51起到辅助密封套筒内壁的作用，确保密封可靠；
第一锥形面32、定位锥面24设置有配合的锯齿槽锁附结构70，确保组装到位后连接稳定可靠；
拉杆本体61和固定座63的连接为螺纹连接；拉杆本体61的挡座安装凸起64和挡座62的连接为螺纹连接，确保拉杆组件的快速拆装作业，可以循环使用；
卡瓦本体21的下端设置有若干轴向下凸凸起26，下部引导座40的上环面设置有若干定位凹槽45，下凸凸起26固插定位于对应的定位凹槽45内。
具体实施时：
开裂长槽包括自下而上设置的第一开裂长槽27、自上而下设置的第二开裂长槽28，第一开裂长槽27、第二开裂长槽28沿着环周顺次等间隔交错设置；当卡瓦本体21在沿上部球座30的外锥面向上运行时，其整个外圈的膨胀效果更好，使得镶嵌在卡瓦本体21上的卡瓦牙22与套管内部更好的咬合；
下部引导座40外周设置有若干防磨凸起43，防磨凸起43的外端点外凸于下部引导座40的外环周，使得入井过程中避免全金属可溶球座其他零部件的磨损，防磨凸起43为点状设置于下部引导座外周的若干陶瓷颗粒；
下部引导座40的下部外周为自上而下收口的导向锥面44，确保安装的快捷高效对位；
卡瓦牙22过盈装嵌装于卡瓦本体21的内凹槽内，确保卡瓦牙的安装稳固可靠。
具体实施过程中，入井即未密封前，固定座固定限位于定位止口锥面33的止挡台阶331处，将全金属可溶球座内部通道挡住，避免入井过程中一部分砂子进入可溶球座内部、从而不会增加拉杆组件60与可溶球座的脱离阻力。
具体实施时，压裂可溶球10、卡瓦本体21、上部球座30、下部引导座40、金属膨胀密封环50的材料选用可溶性镁基合金；卡瓦牙22、防磨凸起43均采用陶瓷颗粒，与金属颗粒比较质量轻、且对套管内部伤害小。
其工作原理如下，坐封及密封：入井之前，将卡瓦组件、上部球座、下部引导座、金属膨胀密封环与拉杆组件完成组装，将拉杆组件的上端与电缆坐封工具连接，通过电缆将整个工具串泵送到井下设计位置，启动坐封工具，拉杆组件受到向上的拉力，通过剪切环带动下部引导座、卡瓦组件及金属膨胀密封环向上移动，同时上部球座受到向下的推力，推动上部球座和下部的其他组件相对运动，当达到设计行程时，金属膨胀密封环与外周的套管内部贴合密封，卡瓦组件上的卡瓦牙与套管内部咬合固定，当继续施加力时，达到剪切环的剪切值后，剪切环断裂，拉杆组件与可溶桥座脱开，被向上带出井口，从井口将压裂可溶球投入井内，通过泵压将其送到上部球座的定位止口锥面处，将卡瓦组件、上部球座、下部引导座、金属膨胀密封环所形成的可溶球座的内部通道封堵，而金属膨胀密封环将可溶球座的外圈实现密封，从而可以进行其他射孔、压裂的工序；
溶解：当射孔、压裂工序完成，整个可溶球座浸泡在井底液体中，由于其材料全部是可溶性材料，经过一定的时间，可随着液体返排出地面。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种金属可溶球座，其特征在于，其包括：
压裂可溶球；
卡瓦组件，其包括卡瓦本体、若干卡瓦牙；
上部球座；
下部引导座；
金属膨胀密封环；
拉杆组件，其包括拉杆本体、挡座、固定座；
所述上部球座的轴向中心设置有第一贯通导向孔，所述上部球座的中下部外周面为向下收口的第一锥形面，所述上部球座的上端内壁形成定位止口锥面，所述定位止口锥面用于定位组装所述压裂可溶球或所述固定座；
所述卡瓦本体的轴向中心设置有第二贯通导向孔，所述卡瓦本体的外环周环布有若干开裂长槽，每条所述开裂长槽轴向一端贯穿、另一端不贯穿设置，所述卡瓦本体的导通贯穿孔内包括有自上而下收口的定位锥面，所述定位锥面仿形于所述第一锥形面设置，组装到位后、所述第一锥形面的外环周紧贴所述定位锥面定位设置；
所述卡瓦本体的外环周间隔布置有若干内凹槽，对应的卡瓦牙嵌装于所述内凹槽内、且所述卡瓦牙的外端侧凸并外露设置，所述卡瓦牙的侧凸部分用于和套管的内环壁咬合；
所述下部引导座的中心设置有轴向贯穿孔，所述轴向贯穿孔的内环壁侧凸有剪切环；
所述卡瓦本体的下端固接所述下部引导座的上端环面；
所述拉杆本体的上端固套有所述固定座，所述拉杆本体的下端设置有下凸挡座安装凸起，所述挡座安装凸起的外径小于所述拉杆本体的下端本体外径，所述挡座安装凸起固套有所述挡座；
所述金属膨胀密封环套装于所述上部球座的第一锥形面、且下部支承于所述卡瓦本体的上端环面，所述金属膨胀密封环的外圈用于紧贴套管内壁、完成密封；
入井之前、所述挡座的上端面压附于所述剪切环的下表面，所述拉杆本体的下端本体压附于所述剪切环的上表面，所述拉杆本体的上端贯穿所述第一贯通导向孔、且上凸，所述固定座定位安装于所述定位止口锥面。
2.如权利要求1所述的一种金属可溶球座，其特征在于：所述金属膨胀密封环的外环周还套设有橡胶密封圈。
3.如权利要求1所述的一种金属可溶球座，其特征在于：所述第一锥形面、定位锥面设置有配合的锯齿槽锁附结构。
4.如权利要求1所述的一种金属可溶球座，其特征在于：所述拉杆本体和固定座的连接为螺纹连接。
5.如权利要求1所述的一种金属可溶球座，其特征在于：所述拉杆本体的挡座安装凸起和所述挡座的连接为螺纹连接。
6.如权利要求1所述的一种金属可溶球座，其特征在于：所述卡瓦本体的下端设置有若干轴向下凸凸起，所述下部引导座的上环面设置有若干定位凹槽，所述下凸凸起固插定位于对应的所述定位凹槽内。
7.如权利要求1所述的一种金属可溶球座，其特征在于：所述开裂长槽包括自下而上设置的第一开裂长槽、自上而下设置的第二开裂长槽，所述第一开裂长槽、第二开裂长槽沿着环周顺次间隔交错设置。
8.如权利要求1所述的一种金属可溶球座，其特征在于：所述下部引导座外周设置有若干防磨凸起，所述防磨凸起的外端点外凸于所述下部引导座的外环周。
9.如权利要求1所述的一种金属可溶球座，其特征在于：所述下部引导座的下部外周为自上而下收口的导向锥面。
10.如权利要求1所述的一种金属可溶球座，其特征在于：所述卡瓦牙过盈配合嵌装于所述卡瓦本体的内凹槽内。
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