CN205206785U - 一种桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开了一种桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴，其特征在于：该芯轴两端分别为大端和小端，大端的一侧上设置有凸台，凸台上有两排销钉孔，且两排销钉孔沿凸台径向方向交错布置，其相互错开角度为15°～30°，销钉孔内镶嵌相应尺寸的复合材料销钉，大端的一端上设置有沿大端外圆周均布的拉拔孔，该芯轴的材料为树脂基复合材料，树脂基体为耐高温、高韧性环氧树脂，增强材料为高模量、高强度E玻璃纤维或S玻璃纤维，其中耐温达到≥150℃；高韧性表现为断裂伸长率要≥4％，该芯轴具有重量轻、易钻铣、耐高温、强度高的特点，该芯轴在实际使用过程中既可满足强大(≥100KN)的拉力作用同时亦可满足强大(≥70MPa)的外压作用。

Description

一种桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴

技术领域

本实用新型专利涉及石油天然气开采工具中的井下封堵工具技术领域，尤其涉及到一种桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴。

背景技术

目前，在石油勘探开发过程中，封层是分层注水、分层试油、分层压裂酸化、分层生产及封闭水层、封闭干层和封闭废弃层等的一项非常重要的作业工序；而且在油田井下测试过程中，需要进行分层测试，分层进行增产措施，生产井进行多层完井，暂时隔层等，都需要使用桥堵分层工具，如桥塞等。但目前常用的金属桥塞用芯轴一般多为钢制材料，存在易卡、钻铣困难等缺点，特别是用于斜井、水平井的分层压裂、封堵等工艺，由于受其特殊井身结构的影响，这类井在解除金属桥塞桥堵进行磨铣时，存在易卡、铣钻困难、耗时、可靠性低等缺点；而用复合材料制成的桥塞容易钻铣，钻磨出的碎屑轻质，较易冲出井筒，可防止卡钻，特别适用于斜井、水平井的分层分裂、酸化以及封堵水等作业。

目前，井下测井领域已开始使用复合材料桥塞，用于井下测井。但是仅限于低工作要求环境下(温度≤120℃，外压≤70MPa)工作，同时芯轴在井下工作时既要承受70MPa以上的拉力作用的同时还用承受100KN以上的拉力作用。两种作用力同时作用于芯轴，对于芯轴的力学性能要求非常严格。目前，还没有一种复合材料芯轴能同时承受如此高的作用力。

实用新型内容

针对现有技术中的问题，本实用新型的目的是要提供一种新型桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴，该新型芯轴克服了传统桥塞用金属芯轴易卡钻、难钻铣，重量大等缺点，在实际使用过程中既可满足强大的拉力作用同时亦可满足强大的外压作用。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴，其特征在于：该芯轴为等内径、变外径的复合材料圆管，其两端分别为大端和小端，大端的端面为角度为45°的斜面，大端的一侧上设置有凸台，凸台上有两排销钉孔，且两排销钉孔沿凸台径向方向交错布置，其相互错开角度为15°～30°，优选错开角度为20°，销钉孔内镶嵌相应尺寸的复合材料销钉，用于加强产品层间性能，大端的一端上设置有沿大端外圆周均布的拉拔孔，该芯轴的材料为树脂基复合材料，树脂基体为耐高温、高韧性环氧树脂，增强材料为高模量、高强度E玻璃纤维或S玻璃纤维，其中耐温达到≥150℃；高韧性表现为断裂伸长率要≥4％。

作为优选，两排销钉孔中每排销钉孔的数量为6个，且沿凸台径向均布。

作为优选，销钉孔的内径为φ9～φ13mm，深度为18～21mm。

作为优选，所述的销钉为由复合材料单向纤维拉挤成型，用于增加凸台与管体间的层间强度。

作为优选，拉拔孔的数量为个，其孔直径为Φ6mm～Φ8mm，深度为8～10mm。

与现有技术相比，本实用新型提供的桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴新颖独特，其具有重量轻、易钻铣、耐高温、强度高的特点，这是由于其采用高强度高模量复合材料做为芯轴原材料，采用拉挤、模压、缠绕等传统成型工艺成型，所以制备强度高，重量轻，易钻铣；该芯轴在实际使用过程中既可满足强大(≥100KN)的拉力作用同时亦可满足强大(≥70MPa)的外压作用。在实际使用过程中该复合材料芯轴外侧要套有各种零部件，芯轴主要起到承载的作用，使用过程中承受高的拉力及高的外压力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本实用新型芯轴结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。

如图1所示，一种桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴，该芯轴为等内径、变外径的复合材料圆管，由图中可以看出，其两端分别为大端3和小端4，其中，大端3的端面为角度为45°的斜面，大端3的一侧上设置有凸台5，凸台5上有两排销钉孔51，且两排销钉孔51沿凸台5径向方向交错布置，其相互错开角度为15°～30°，优选错开角度为20°，两排销钉孔51中每排销钉孔51的数量为6个，且沿凸台径向均布，销钉孔51的内径为φ9～φ13mm，深度为18～21mm，销钉孔51内镶嵌相应尺寸的复合材料销钉1，用于加强产品层间性能，销钉1为由复合材料单向纤维拉挤成型，用于增加凸台与管体间的层间强度，大端3的一端上设置有沿大端3外圆周均布的拉拔孔31，拉拔孔31的数量为6个，其孔直径为Φ6mm～Φ8mm，深度为8～10mm，该芯轴的材料为树脂基复合材料，树脂基体为耐高温、高韧性环氧树脂，增强材料为高模量、高强度E玻璃纤维或S玻璃纤维，其中耐温达到≥150℃；高韧性表现为断裂伸长率要≥4％。

另外，本技术方案取两排销钉孔51沿凸台5径向方向交错布置，其相互错开角度为15°～30°，优选错开角度为20°，也可以选取18°、25°、28°的错开角度等；而且，本技术方案取销钉孔51的内径为φ9～φ13mm，深度为18～21mm，其优选内径可为φ10、φ11、φ/12等，优选深度为19mm、20mm等；本技术方案取拉拔孔直径为Φ6mm～Φ8mm，深度为8～10mm，优选直径为Φ7mm，优选深度为9mm。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴，其特征在于：该芯轴为等内径、变外径的复合材料圆管，其两端分别为大端(3)和小端(4)，大端(3)的端面为角度为45°的斜面，大端(3)的一侧上设置有凸台(5)，凸台(5)上有两排销钉孔(51)，且两排销钉孔(51)沿凸台(5)径向方向交错布置，其相互错开角度为15°～30°，销钉孔(51)内镶嵌相应尺寸的复合材料销钉(1)，大端(3)的一端上设置有沿大端(3)外圆周均布的拉拔孔(31)，该芯轴的材料为树脂基复合材料，树脂基体为耐高温、高韧性环氧树脂，增强材料为高模量、高强度E玻璃纤维或S玻璃纤维。

2.根据权利要求1所述的一种桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴，其特征在于：两排销钉孔(51)中每排销钉孔(51)的数量为(6)个，且沿凸台径向均布。

3.根据权利要求1或2所述的一种桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴，其特征在于：销钉孔(51)的内径为φ9～φ13mm，深度为18～21mm。

4.根据权利要求1所述的一种桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴，其特征在于：所述的销钉(1)为由复合材料单向纤维拉挤成型。

5.根据权利要求1所述的一种桥塞用耐高温高强度复合材料芯轴，其特征在于：拉拔孔(31)的数量为6个，其孔直径为Φ6mm～Φ8mm，深度为8mm～10mm。