CN208502730U - 一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦 - Google Patents
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Abstract
一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦，所述卡瓦一端固定连接于椎体；所述卡瓦包括卡瓦本体，为一体式结构；所述卡瓦本体包括上卡瓦和下卡瓦；所述上卡瓦和下卡瓦均包括依次连接的卡瓦单体、设于每两个相邻所述卡瓦单体之间的连接卡瓦单体的连接件；相邻的所述卡瓦单体之间连接件的两端设有改善应力状态的应力槽，相邻的所述卡瓦单体之间靠近卡瓦单体端面处设有与一个所述应力槽贯通的限位槽。本实用新型能够为小直径可溶性桥塞提供一种有效可靠的整体式卡瓦结构，能够满足70T的承压能力；整体式卡瓦在断裂锚定后能够均匀分布，限位槽对应椎体位置设置剪钉，使卡瓦在断裂时成六块均布，可以有效改善卡瓦承受压力均匀性，提高其承压性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及可溶性桥塞领域，具体涉及一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦。
背景技术
近年来，随着我国经济的飞速发展以及油气田开发和不可再生资源的不断衰减，而针对非常规油气的开采越来越受到人们的重视，其地位和意义可想而知。我国非常规油气资源十分丰富，勘探的潜力也十分巨大，但由于其储层具有特低渗透、低孔率以及明显致密等特点，为了提高其单井产量需要对多层段压裂技术进行改进，特别是水平井分段压裂技术，而桥塞是水平井分段压裂极其重要的井下分层封堵工具。
目前，可溶性桥塞的卡瓦作为可溶性桥塞的锚定原件，采用新型镁铝合金材料，可溶性采用新型镁铝合金材料，其特点是在相应矿化度的液体中能够溶解，但是相比于常规金属材料，镁铝合金材料其强度硬度较低，对可溶桥塞的承受压差能力有很大的限制，所以对可溶性桥塞承压部分结构有很大的要求。目前由于常规页岩气开采主要使用外径103mm可溶性桥塞，所以卡瓦配合上述可溶性桥塞设计相应尺寸。对于目前常规页岩气套管(外径139.7mm,内径114.3mm,钢级BG125V),在压裂过程中容易发生套管变形,导致常规尺寸可溶性桥塞(最大外径103mm)不能下入指定位置,而小尺寸可溶性桥塞(最大外径94mm),其卡瓦部分经常发生锚定不牢,锚定力有限等问题,使整个可溶性桥塞产品不能满足整个压裂过程中承压要求。因此，一种适用于小尺寸可溶桥塞的整体式卡瓦有待研究。
实用新型内容
本实用新型提供了一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦，解决了可溶性桥塞在下入过程中极易存在遇阻，卡瓦部分经常发生锚定不牢，锚定力有限等的问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦，所述卡瓦一端固定连接于椎体；所述卡瓦包括卡瓦本体，为一体式结构；所述卡瓦本体包括上卡瓦和下卡瓦；所述上卡瓦和下卡瓦均包括依次连接的卡瓦单体、设于每两个相邻所述卡瓦单体之间的连接卡瓦单体的连接件；相邻的所述卡瓦单体之间连接件的两端设有改善应力状态的应力槽，相邻的所述卡瓦单体之间靠近卡瓦单体端面处设有与一个所述应力槽贯通的限位槽。
本技术方案的工作原理和过程如下：
卡瓦和椎体都是可溶性桥塞的组成部分，本实用新型针对卡瓦进行改进。当可溶性桥塞在使用过程中，卡瓦向下移动，推动椎体向下移动，进而胶筒压缩。本实用新型中的卡瓦为整体式的一体式结构，在使用过程中可以有效防止卡瓦锚定时发生偏心作用，避免易于提前坐封的情况；当卡瓦的载荷达到极限值时，卡瓦单体之间的连接件会断裂，各个卡瓦单体锚定于套筒内壁；连接件以及限位槽和应力槽使得卡瓦在断裂时，可以均匀分布为多个卡瓦单体，可以有效改善卡瓦承受压力均匀性，提高其承压性能。
本技术方案创造性地在将卡瓦设计为整体式的结构，现有技术的卡瓦通常是多个独立的卡瓦单体，通过在卡瓦单体外壁设置有卡瓦圈，进而将卡瓦单体固定与椎体上，可溶性桥塞在使用过程中，挤压的过程，卡瓦圈断裂，进而卡瓦单体展开，锚定与套筒内壁上，完成锚定。但是本实用新型中的整体式卡瓦的设计，相较于现有技术可以有效防止卡瓦锚定时发生偏心，有效改善卡瓦承受压力均匀性，提高其承压性能。
进一步地，所述卡瓦单体为6个。为了使整体式卡瓦在断裂锚定后能够均匀分布，在卡瓦一端设有限位槽，并在限位槽对应椎体位置设置剪钉，使卡瓦本体在断裂时成六块均布，可以有效改善卡瓦承受压力均匀性，提高其承压性能。所述卡瓦本体的外径为98mm，用于配合小直径的可溶性桥塞。通常，由于卡瓦外径小于套管内径20mm，两侧间隙过大，常用分瓣式结构容易发生偏心，且在使用过程中容易提前坐封导致锚定失效，本结构将卡瓦设计成整体式卡瓦，可有效防止卡瓦锚定时发生偏心，且不易提前坐封。
进一步地，所述卡瓦本体一端通过剪钉固定连接于用于固定卡瓦本体的椎体，所述剪钉位于限位槽内。所述椎体靠近卡瓦处的外壁上设有剪钉，所述剪钉刚好位于限位槽内，进而所述卡瓦与椎体固定连接。卡瓦使用过程中，位于卡瓦本体上的限位槽内的剪钉挤压卡瓦本体，但剪钉始终位于限位槽内，剪钉挤压限位槽的挤压应力通过应力槽得传送，进而使得连接件断裂，卡瓦单体锚定在套筒内壁。
进一步地，所述上卡瓦的连接件厚度为4mm，所述下卡瓦的连接件厚度为2mm。两种不同的卡瓦在载荷承受力上有不同的要求，进而卡瓦的尺寸设计也有所不同。为了使可溶性桥塞在工作过程中实现下卡瓦先锚定，然后胶筒压缩，最后上卡瓦锚定的过程，对上下卡瓦连接件结构进行尺寸优化，使下卡瓦连接件厚度为2mm，以使可以承受达到2.76T载荷，进而断裂锚定套管。上卡瓦连接件厚度为4mm，以使可以承受达到9T载荷，进而卡瓦断裂锚定套管。
进一步地，所述上卡瓦的连接件靠近椎体一端与所述上卡瓦的卡瓦本体靠近椎体一端的间距为25mm；所述上卡瓦的连接件远离椎体一端与所述上卡瓦的卡瓦本体远离椎体一端的间距为10mm。所述尺寸设计使得上卡瓦可以承受2.76T载荷，进而上卡瓦断裂锚定套管。
进一步地，所述下卡瓦的连接件靠近椎体一端与所述下卡瓦的卡瓦本体靠近椎体一端的间距为20mm；所述下卡瓦的连接件远离椎体一端与所述下卡瓦的卡瓦本体远离椎体一端的间距为15mm。所述尺寸设计使得下卡瓦可以承受9T载荷，进而下卡瓦断裂锚定套管。
进一步地，每个卡瓦单体上并列设有两行共4个卡瓦齿，靠近椎体的所述卡瓦齿与所述卡瓦本体靠近椎体的一端距离为20mm，所述卡瓦齿的间距为15mm。上述卡瓦齿的尺寸的设计可以达到70吨的锚定力，使4个卡瓦齿能够有效对剪钉力进行分担，其卡瓦齿距离卡瓦本体前端20mm，齿间距15mm，在承压时应力分布均匀，且在锚定后不会对卡瓦本体产生弯矩作用，使其承压能力更强。
进一步地，所述小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦为可溶材料。所述可溶性桥塞整体式卡瓦体积、重量小，在溶解中易于分解，不易堵塞套筒，方便使用。
综上所述，本实用新型相较于现有技术的有益效果是：
(1)本实用新型能够为小直径可溶性桥塞提供一种有效可靠的整体式卡瓦结构，能够满足70T的承压能力；整体式卡瓦在断裂锚定后能够均匀分布，限位槽对应椎体位置设置剪钉，使卡瓦在断裂时成六块均布，可以有效改善卡瓦承受压力均匀性，提高其承压性能；
(2)本实用新型整体式卡瓦的设计可以有效防止卡瓦锚定时发生偏心，且不易提前坐封；该设计外径和体重减小，适宜小直径可溶性桥塞，且溶解完全，不易堵塞套管，适宜推广使用。
附图说明
图1是本实用新型中一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦的侧视图
图2是图1的A-A视图
图3是图2的B-B视图
图4是本实用新型中一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦与椎体连接的剖视图
图中标记为：1-卡瓦本体，2-卡瓦单体，3-连接件，4-限位槽，5-应力槽，6-剪钉，7-椎体，8-卡瓦齿。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合图1-4和具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例1
一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦，所述卡瓦一端固定连接于椎体7，所述卡瓦包括卡瓦本体1为一体式结构；所述卡瓦本体1包括上卡瓦和下卡瓦；所述上卡瓦和下卡瓦均包括依次连接的卡瓦单体2、设于每两个相邻所述卡瓦单体2之间的连接卡瓦单体2的连接件3；相邻的所述卡瓦单体2之间连接件3的两端设有改善应力状态的应力槽5，相邻的所述卡瓦单体2之间靠近卡瓦单体2端面处设有与一个所述应力槽5贯通的限位槽4。
实施例2
基于实施例1，所述卡瓦单体2为6个。为了使整体式卡瓦在断裂锚定后能够均匀分布，在卡瓦一端设有限位槽4，并在限位槽4对应椎体7位置设置剪钉6，使卡瓦本体1在断裂时成六块均布，可以有效改善卡瓦承受压力均匀性，提高其承压性能。所述卡瓦本体1的外径为98mm，用于配合小直径的可溶性桥塞。通常，由于卡瓦外径小于套管内径20mm，两侧间隙过大，常用分瓣式结构容易发生偏心，且在使用过程中容易提前坐封导致锚定失效，本结构将卡瓦设计成整体式卡瓦，可有效防止卡瓦锚定时发生偏心，且不易提前坐封。
实施例3
基于实施例1，所述卡瓦本体1一端通过剪钉6固定连接于椎体7，所述剪钉6位于限位槽4内。所述椎体7靠近卡瓦处的外壁上设有剪钉6，所述剪钉6刚好位于限位槽4内，进而所述卡瓦与椎体7固定连接。卡瓦使用过程中，位于卡瓦本体1上的限位槽4内的剪钉6挤压卡瓦本体1，但剪钉6始终位于限位槽4内，剪钉6挤压限位槽4的挤压应力通过应力槽5得传送，进而使得连接件3断裂，卡瓦单体2锚定在套筒内壁。
实施例4
基于实施例1，所述上卡瓦的连接件3厚度为4mm，所述下卡瓦的连接件3厚度为2mm。两种不同的卡瓦在载荷承受力上有不同的要求，进而卡瓦的尺寸设计也有所不同。为了使可溶性桥塞在工作过程中实现下卡瓦先锚定，然后胶筒压缩，最后上卡瓦锚定的过程，对上下卡瓦连接件3结构进行尺寸优化，使下卡瓦连接件3厚度为2mm，以使可以承受达到2.76T载荷，进而断裂锚定套管。上卡瓦连接件3厚度为4mm，以使可以承受达到9T载荷，进而卡瓦断裂锚定套管。
实施例5
基于实施例1，所述上卡瓦的连接件3靠近椎体7一端与所述上卡瓦的卡瓦本体1靠近椎体7一端的间距为25mm；所述上卡瓦的连接件3远离椎体7一端与所述上卡瓦的卡瓦本体1远离椎体7一端的间距为10mm。所述尺寸设计使得上卡瓦可以承受2.76T载荷，进而上卡瓦断裂锚定套管。
实施例6
基于实施例1，所述下卡瓦的连接件3靠近椎体7一端与所述下卡瓦的卡瓦本体1靠近椎体7一端的间距为20mm；所述下卡瓦的连接件3远离椎体7一端与所述下卡瓦的卡瓦本体1远离椎体7一端的间距为15mm。所述尺寸设计使得下卡瓦可以承受9T载荷，进而下卡瓦断裂锚定套管。
实施例7
基于实施例1，每个卡瓦单体2上并列设有两行共4个卡瓦齿8，靠近椎体7的所述卡瓦齿8与所述卡瓦本体1靠近椎体7的一端距离为20mm，所述卡瓦齿8的间距为15mm。上述卡瓦齿的尺寸的设计可以达到70吨的锚定力，使4个卡瓦齿能够有效对剪钉力进行分担，其卡瓦齿距离卡瓦本体前端20mm，齿间距15mm，在承压时应力分布均匀，且在锚定后不会对卡瓦本体产生弯矩作用，使其承压能力更强。
实施例8
基于实施例1，所述小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦为可溶材料。所述可溶性材料为新型镁铝合金材料，其特点是在相应矿化度的液体中能够溶解。所述可溶性桥塞整体式卡瓦体积、重量小，在溶解中易于分解，不易堵塞套筒，方便使用。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦，所述卡瓦一端固定连接于椎体(7)；其特征在于：所述卡瓦包括卡瓦本体(1)，为一体式结构；所述卡瓦本体(1)包括上卡瓦和下卡瓦；所述上卡瓦和下卡瓦均包括依次连接的卡瓦单体(2)、设于每两个相邻所述卡瓦单体(2)之间的连接卡瓦单体(2)的连接件(3)；相邻的所述卡瓦单体(2)之间连接件(3)的两端设有改善应力状态的应力槽(5)，相邻的所述卡瓦单体(2)之间靠近卡瓦单体(2)端面处设有与一个所述应力槽(5)贯通的限位槽(4)。
2.根据权利要求1所述的一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦，其特征在于：所述卡瓦单体(2)为6个。
3.根据权利要求1所述的一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦，其特征在于：所述卡瓦本体(1)一端通过剪钉(6)固定连接于椎体(7)，所述剪钉(6)位于限位槽(4)内。
4.根据权利要求1所述的一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦，其特征在于：所述上卡瓦的连接件(3)厚度为4mm，所述下卡瓦的连接件(3)厚度为2mm。
5.根据权利要求1所述的一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦，其特征在于：所述上卡瓦的连接件(3)靠近椎体(7)一端与所述上卡瓦的卡瓦本体(1)靠近椎体(7)一端的间距为25mm；所述上卡瓦的连接件(3)远离椎体(7)一端与所述上卡瓦的卡瓦本体(1)远离椎体(7)一端的间距为10mm。
6.根据权利要求1所述的一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦，其特征在于：所述下卡瓦的连接件(3)靠近椎体(7)一端与所述下卡瓦的卡瓦本体(1)靠近椎体(7)一端的间距为20mm；所述下卡瓦的连接件(3)远离椎体(7)一端与所述下卡瓦的卡瓦本体(1)远离椎体(7)一端的间距为15mm。
7.根据权利要求1所述的一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦，其特征在于：每个卡瓦单体(2)上并列设有两行共4个卡瓦齿(8)，靠近椎体(7)的所述卡瓦齿(8)的一端与所述卡瓦本体(1)靠近椎体(7)的一端距离为20mm，所述卡瓦齿(8)的间距为15mm。
8.根据权利要求1所述的一种小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦，其特征在于：所述小尺寸可溶性桥塞整体式卡瓦为可溶材料。
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|---|---|---|---|---|
| CN110331959A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-10-15 | 西南石油大学 | 一种封堵工具 |
| WO2021155613A1 (zh) * | 2020-02-07 | 2021-08-12 | 四川维泰科创石油设备制造有限公司 | 一种可溶金属密封卡座 |
| CN113250649A (zh) * | 2020-02-07 | 2021-08-13 | 四川维泰科创石油设备制造有限公司 | 一种井下封堵系统及其使用方法 |
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2018
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