CN114991709B - 一种用于能源采掘的简易型桥塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于能源采掘的简易型桥塞，包括丢手接头和卡瓦压台、卡瓦组件和套设在丢手接头上的压环，卡瓦压台、卡瓦组件和压环均为一个，四个卡瓦之间设置有橡胶块，橡胶块的体积大于卡瓦的体积，使用过程中会发生形变，变形后的橡胶块靠近套管内壁表面挤压密封胶套且与套管内壁紧密贴合；压环对卡瓦施加平行于丢手接头中轴线的轴向压力时，在卡瓦和橡胶块的相互所用下，卡瓦均能以对中状态从靠近丢手接头中轴线的位置向桥塞所在的套管内壁位置滑动并锚定在套管内壁上，锚定时卡瓦和橡胶块挤压密封胶套使得卡瓦组件整体贴合在桥塞所在套管内壁。本发明中在使用过程中封堵效果持久、稳定，锚定可靠性好，利于推广使用。

Description

一种用于能源采掘的简易型桥塞

技术领域

本发明属于桥塞技术领域，具体涉及一种用于能源采掘的简易型桥塞。

背景技术

在油田的勘探开发过程中，由于油、气、水井的产层试油、分层段压裂或分层段试采等技术需要，必须采取一种临时性封堵工艺，把当前的生产层封堵掉，切断生产层在井筒内的流动通道，以便于对其他产层实施工艺措施，待工艺完成后，在解除临时封堵，建立生产层与井筒的流动通道，，实现对油、气井的采油、采气生产。有于桥塞封堵是目前最经济有效的井筒封堵工艺，也是在井筒作业、实施改造和试油试采技术中应用较广的工艺方法，时石油在勘探与开发生产工程中应用最广的工艺之一。

现有技术的桥塞，具体如图1所示，使用时至少存在以下不足。

1、中途坐封问题影响正常使用，桥塞送入过程易出现中途坐封现象，大量浪费人力物力；

2、桥塞存在座封后封堵效果不稳定，这是桥塞胶筒与井壁有漏失通道，桥塞失去了封堵的作用，其后果是压裂液去向不明，造成严重浪费；

3、桥塞座封后锚定不可靠，压裂时桥塞下行，造成分层失效，严重影响分层压裂；

4、结构复杂不利加工和组装，导致施工成本高，利润低。

基于此，提出一种用于能源采掘的简易型桥塞。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于能源采掘的简易型桥塞，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于能源采掘的简易型桥塞，包括丢手接头和套设在丢手接头上的卡瓦压台、卡瓦组件和套设在丢手接头上的压环；

所述卡瓦组件设置在所述压环与卡瓦压台之间，所述卡瓦组件包括橡胶块、密封胶套和卡瓦，所述卡瓦至少设置有四块，所述橡胶块设置数量与卡瓦的数量相匹配，且所述橡胶块紧密粘接在每两块卡瓦之间，所述密封胶套套设在所有的橡胶块和卡瓦之外；

所述橡胶块的体积大于所述卡瓦的体积，且所述橡胶块锚定后受卡瓦拉力形状由细长状变成矮粗状，变形后的橡胶块靠近套管内壁表面挤压密封胶套且与套管内壁紧密贴合；

所述压环对卡瓦施加平行于所述丢手接头中轴线的轴向压力时，在所述卡瓦和所述橡胶块的相互所用下，卡瓦均能以对中状态从靠近丢手接头中轴线的位置向桥塞所在的套管内壁位置滑动并锚定在套管内壁上，锚定时卡瓦和橡胶块挤压密封胶套使得卡瓦组件整体贴合在桥塞所在套管内壁。

进一步的，在桥塞密封后，所述密封胶套封堵卡瓦和橡胶块在卡瓦组件和所桥塞所在套管内壁间缝隙，具有防滑能力。

进一步的，所述橡胶块采用具有良好的弹性、可腐蚀性、耐高温性能的丁苯橡胶，所述密封胶套采用具有良好的防滑和耐磨性能、可腐蚀性、耐高温性能的氯丁橡胶。

进一步的，所述压环上至少设置有四个卡瓦槽。

进一步的，所述卡瓦上锚定齿牙的径向高度高于密封胶套3～5mm，当桥塞坐封后，锚定齿牙锚定在桥塞所在套管内壁上，所述密封胶套上由开窗使所述锚定齿牙暴露在所述密封胶套之外。

进一步的，所述锚定齿牙选为陶瓷材料，所述锚定齿牙的外表面为弧面，锚定齿牙锚定在套管内壁上时，卡瓦能与套管内壁形成面接触式紧密连接，锚定齿牙高度高于所述密封胶套；

所述锚定齿牙底面为平面，所述平面与丢手接头的中轴线存在夹角。

进一步的，所述卡瓦压台为锥面，所述卡瓦和橡胶块的坡度与卡瓦压台的锥面坡度相同，在卡瓦以及带动的橡胶块坐封时，能够形成完整的填充面填充套管内壁，卡瓦与套管内壁接触面与套管内壁的半径一致，保证坐封后卡瓦与套管内壁相接触，形成面接触式紧密连接。

进一步的，所述橡胶块为变形件，要求橡胶块变形后外表面能达到与套管内壁半径之间的误差控制在约5-10mm，防止较小的橡胶块达不到密封要求。

进一步的，所述压环对卡瓦组件施加轴向力，在轴向力和卡瓦压台作用下，卡瓦沿卡瓦压台向套管内壁移动，卡瓦对橡胶块施加拉力使橡胶块变形填充在每两块卡瓦和对应的套管内壁位置，达到密封效果；

卡瓦上具有锚定齿牙安装槽，锚定齿牙在卡瓦提供的径向力作用下锚定在套管内壁上，卡瓦组件外表面套设密封胶套，起到密封作用，完成坐封。

进一步的，所述丢手接头靠近地层出口的外端处设置有封堵体，所述封堵体单向封堵住丢手接头的外端口，且能阻止流体沿背离地层出口的方向从丢手接头的外口端流入丢手接头的内部流体通道。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明中的简易型桥塞在压环对卡瓦施加轴向压力时，在橡胶块和卡瓦的相互作用下，所有的卡瓦均能始终以对中状态从靠近丢手接头中轴线位置滑动至锚定桥塞所在的套管内壁的位置，锚定作业过程中卡瓦始终处于对中状态，不宜走偏，以及橡胶块和密封胶套具有弹力一定程度上控制卡瓦不会侧斜，故不易出现中途坐封现象，卡瓦锚定于桥塞所在的套管内壁上时，橡胶块和密封胶套起到良好的密封效果改善了封堵效果不佳的问题；同时整体结构减小到传统桥塞的二分之一以下解决了结构复杂的问题，提高了桥塞施工的经济效益，在使用过程中封堵效果持久、稳定，锚定可靠性好，不会出现中途坐封问题等，利于推广使用。

附图说明

图1为现有技术中提供的桥塞的示意图；

图2为本发明实施例所提供的桥塞的坐封前局部剖视示意图；

图3为本发明实施例所提供的桥塞的坐封后局部剖视示意图；

图4为本发明实施例所提供的桥塞的坐封芯轴局部剖视示意图；

图5为本发明实施例所提供的桥塞的坐封前卡瓦组件示意图；

图6为本发明实施例所提供的桥塞的坐封后卡瓦组件示意图；

图7为本发明实施例所提供的桥塞的卡环示意图；

图8为图7沿A-A线的剖视图；

图9为本发明实施例所提供的桥塞的橡胶块示意图；

图10为本发明实施例所提供的桥塞的卡瓦示意图。

附图标记说明：

1-丢手接头；2-上压环；3-上卡瓦；4-锚定齿牙；5-上卡瓦压台；6-胶桶；7-下卡瓦压台；8-下卡瓦；9-下压环；10-定位推套；11-丢手接头体；12-卡瓦压台；13-卡瓦；14-锚定齿牙；15-密封胶套；16-压环-17定位推套；18-封堵体；19-橡胶块。

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。

如图1-10所示，本发明提供一种技术方案：一种用于能源采掘的简易型桥塞，包括丢手接头11和套设在丢手接头11上的卡瓦压台12、卡瓦组件和套设在丢手接头上的压环16；

所述丢手接头11的长度尺寸相较于现有技术中的丢手接头体1的尺寸缩短一半以上。

所述卡瓦组件设置在所述压环16与卡瓦压台12之间，所述压环16上至少设置有四个卡瓦槽，所述卡瓦组件包括橡胶块19、密封胶套15和卡瓦13，所述卡瓦13至少设置有四块，所述橡胶块19设置数量与卡瓦13的数量相匹配，且所述橡胶块19紧密粘接在每两块卡瓦13之间，所述密封胶套15套设在所有的橡胶块19和卡瓦13之外；

所述橡胶块19的体积大于所述卡瓦13的体积，且所述橡胶块19锚定后受卡瓦13拉力形状由细长状变成矮粗状，变形后的橡胶块19靠近套管内壁表面挤压密封胶套15且与套管内壁紧密贴合；

所述压环16对卡瓦13施加平行于所述丢手接头11中轴线的轴向压力时，在所述卡瓦13和所述橡胶块19的相互所用下，卡瓦13均能以对中状态从靠近丢手接头11中轴线的位置向桥塞所在的套管内壁位置滑动并锚定在套管内壁上，锚定时卡瓦13和橡胶块19挤压密封胶套15使得卡瓦组件整体贴合在桥塞所在套管内壁。

在桥塞密封后，所述密封胶套15封堵卡瓦13和橡胶块19在卡瓦组件和所桥塞所在套管内壁间缝隙，具有防滑能力。

所述橡胶块19采用具有良好的弹性、可腐蚀性、耐高温性能的丁苯橡胶，所述橡胶块19为变形件，要求橡胶块19变形后外表面能达到与套管内壁半径之间的误差控制在约5-10mm，防止较小的橡胶块19达不到密封要求。

较大的橡胶块19使密封时卡瓦13锚定不稳定或出现较小的橡胶块19时，可改变密封胶套15，改换特定尺寸填充橡胶块19与套管内壁的缝隙，形成面接触式紧密连接。

所述密封胶套15采用具有良好的防滑和耐磨性能、可腐蚀性、耐高温性能的氯丁橡胶。

所述卡瓦13上锚定齿牙14的径向高度高于密封胶套3～5mm，当桥塞坐封后，锚定齿牙锚定在桥塞所在套管内壁上，所述密封胶套15上由开窗使所述锚定齿牙14暴露在所述密封胶套15之外。

所述锚定齿牙14选为陶瓷材料，所述锚定齿牙14的外表面为弧面，锚定齿牙14锚定在套管内壁上时，卡瓦13能与套管内壁形成面接触式紧密连接，锚定齿牙14高度高于所述密封胶套15；

所述锚定齿牙14底面为平面，所述平面与丢手接头11的中轴线存在夹角。

所述卡瓦压台12为锥面，所述卡瓦13和橡胶块19的坡度与卡瓦压台12的锥面坡度相同，在卡瓦13以及带动的橡胶块19坐封时，能够形成完整的填充面填充套管内壁，卡瓦13与套管内壁接触面与套管内壁的半径一致，保证坐封后卡瓦13与套管内壁相接触，形成面接触式紧密连接。

所述压环16对卡瓦组件施加轴向力，在轴向力和卡瓦压台12作用下，卡瓦13沿卡瓦压台12向套管内壁移动，卡瓦13对橡胶块19施加拉力使橡胶块19变形填充在每两块卡瓦13和对应的套管内壁位置，达到密封效果；

卡瓦13上具有锚定齿牙安装槽，锚定齿牙14在卡瓦13提供的径向力作用下锚定在套管内壁上，卡瓦组件外表面套设密封胶套15，起到密封作用，完成坐封。

所述丢手接头11靠近地层出口的外端处设置有封堵体18，所述封堵体18单向封堵住丢手接头11的外端口，且能阻止流体沿背离地层出口的方向从丢手接头11的外口端流入丢手接头11的内部流体通道。

实验证明在油气储层压裂和油气开采时，选择密封胶套15与锚定齿牙14高度差值范围时，具体可以根据实际要求，依据需要压裂的地层的条件以及桥塞所在的套管的强度和刚度性能进行调整。

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。

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)

1.一种用于能源采掘的简易型桥塞，其特征在于：包括丢手接头（11）和套设在丢手接头（11）上的卡瓦压台（12）、卡瓦组件和套设在丢手接头上的压环（16）；

所述卡瓦组件设置在所述压环（16）与卡瓦压台（12）之间，所述卡瓦组件包括橡胶块（19）、密封胶套（15）和卡瓦（13），所述卡瓦（13）至少设置有四块，所述橡胶块（19）设置数量与卡瓦（13）的数量相匹配，且所述橡胶块（19）紧密粘接在每两块卡瓦（13）之间，所述密封胶套（15）套设在所有的橡胶块（19）和卡瓦（13）之外；

所述橡胶块（19）的体积大于所述卡瓦（13）的体积，且所述橡胶块（19）锚定后受卡瓦（13）拉力形状由细长状变成矮粗状，变形后的橡胶块（19）靠近套管内壁表面挤压密封胶套（15）且与套管内壁紧密贴合；

所述压环（16）对卡瓦（13）施加平行于所述丢手接头（11）中轴线的轴向压力时，在所述卡瓦（13）和所述橡胶块（19）的相互所用下，卡瓦（13）均能以对中状态从靠近丢手接头（11）中轴线的位置向桥塞所在的套管内壁位置滑动并锚定在套管内壁上，锚定时卡瓦（13）和橡胶块（19）挤压密封胶套（15）使得卡瓦组件整体贴合在桥塞所在套管内壁。

2.根据权利要求1所述的一种用于能源采掘的简易型桥塞，其特征在于，在桥塞密封后，所述密封胶套（15）封堵卡瓦（13）和橡胶块（19）在卡瓦组件和所桥塞所在套管内壁间缝隙，具有防滑能力。

3.根据权利要求1所述的一种用于能源采掘的简易型桥塞，其特征在于，所述橡胶块（19）采用具有良好的弹性、可腐蚀性、耐高温性能的丁苯橡胶，所述密封胶套（15）采用具有良好的防滑和耐磨性能、可腐蚀性、耐高温性能的氯丁橡胶。

4.根据权利要求1所述的一种用于能源采掘的简易型桥塞，其特征在于，所述压环（16）上至少设置有四个卡瓦槽。

5.根据权利要求1所述的一种用于能源采掘的简易型桥塞，其特征在于，所述卡瓦（13）上锚定齿牙（14）的径向高度高于密封胶套3~5mm，当桥塞坐封后，锚定齿牙锚定在桥塞所在套管内壁上，所述密封胶套（15）上由开窗使所述锚定齿牙（14）暴露在所述密封胶套（15）之外。

6.根据权利要求5所述的一种用于能源采掘的简易型桥塞，其特征在于，所述锚定齿牙（14）选为陶瓷材料，所述锚定齿牙（14）的外表面为弧面，锚定齿牙（14）锚定在套管内壁上时，卡瓦（13）能与套管内壁形成面接触式紧密连接，锚定齿牙（14）高度高于所述密封胶套（15）；

所述锚定齿牙（14）底面为平面，所述平面与丢手接头（11）的中轴线存在夹角。

7.根据权利要求1所述的一种用于能源采掘的简易型桥塞，其特征在于，所述卡瓦压台（12）为锥面，所述卡瓦（13）和橡胶块（19）的坡度与卡瓦压台（12）的锥面坡度相同，在卡瓦（13）以及带动的橡胶块（19）坐封时，能够形成完整的填充面填充套管内壁，卡瓦（13）与套管内壁接触面与套管内壁的半径一致，保证坐封后卡瓦（13）与套管内壁相接触，形成面接触式紧密连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于能源采掘的简易型桥塞，其特征在于，所述橡胶块（19）为变形件，要求橡胶块（19）变形后外表面能达到与套管内壁半径之间的误差控制在5-10mm。

9.根据权利要求5所述的一种用于能源采掘的简易型桥塞，其特征在于，所述压环（16）对卡瓦组件施加轴向力，在轴向力和卡瓦压台（12）作用下，卡瓦（13）沿卡瓦压台（12）向套管内壁移动，卡瓦（13）对橡胶块（19）施加拉力使橡胶块（19）变形填充在每两块卡瓦（13）和对应的套管内壁位置，达到密封效果；

卡瓦（13）上具有锚定齿牙安装槽，锚定齿牙（14）在卡瓦（13）提供的径向力作用下锚定在套管内壁上，卡瓦组件外表面套设密封胶套（15），起到密封作用，完成坐封。

10.根据权利要求1所述的一种用于能源采掘的简易型桥塞，其特征在于，所述丢手接头（11）靠近地层出口的外端处设置有封堵体（18），所述封堵体（18）单向封堵住丢手接头（11）的外端口，且能阻止流体沿背离地层出口的方向从丢手接头（11）的外口端流入丢手接头（11）的内部流体通道。