CN210564412U - 一种整体式金属卡瓦 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种石油天然气行业的井下工具技术领域，特别是一种整体式金属卡瓦，包括圆筒状的卡瓦本体，所述卡瓦本体为一体成型构件，所述卡瓦本体为延伸率16%~35%的金属构件，所述卡瓦本体的内部沿其轴向设有圆台形的通孔，所述卡瓦本体外壁上设有若干个卡瓦齿槽，每个所述卡瓦齿槽中设有一个卡瓦齿；所述整体式金属卡瓦结构简单，加工更加方便，无需加工卡瓦片之间的切缝，也无需加工单块卡瓦片，再将多块卡瓦片组装成卡瓦，减少加工和安装工序，节约成本，且不易在球座下井过程中损坏，避免卡瓦的锚定性能降低。

Description

一种整体式金属卡瓦

技术领域

本实用新型涉及一种石油天然气行业的井下工具技术领域，特别是一种整体式金属卡瓦。

背景技术

目前，可溶球座广泛应用于深层气井的封堵，可溶性球座的卡瓦作为可溶性球座的锚定元件，其特点是在相应矿化度的液体中能够溶解，同时需要为球座承压，实现球座坐封时锚定。球座结构中，从锥体外径大的一端到锥体外径小的一端依次设置密封筒和卡瓦，在球座坐封时，对卡瓦施加轴向的压力，使卡瓦本体沿球座锥体的坡面从锥体外径小的一端向锥体外径大的一端移动，使卡瓦上的所有卡瓦齿钉入套筒壁，实现卡瓦的锚定。

卡瓦本体由金属制作，但由于金属的延伸率和强度很难同时兼顾，延伸率低的金属构件承压时容易损坏，延伸率过高的金属构件强度不足，承压能力不够，以至于现有的卡瓦结构大多由若干个卡瓦片11箍成，如图1，相邻两个卡瓦片11相互连接，且预设有切缝12，不仅结构复杂，加工困难，且在下井过程中，卡瓦受轴向压力和锥体的径向压力作用，卡瓦片容易发生损坏，影响锚定性能。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在卡瓦的卡瓦片在球座下井过程中容易损坏，影响锚定性能，同时现有技术的卡瓦结构复杂，加工困难的问题，提供一种整体式金属卡瓦，所述整体式金属卡瓦结构简单，加工方便，节约成本，且不易在球座下井过程中损坏，提高卡瓦的锚定性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种整体式金属卡瓦，包括圆筒状的卡瓦本体，所述卡瓦本体为一体成型构件，所述卡瓦本体为延伸率16%~35%的金属构件，所述卡瓦本体的内部沿其轴向设有圆台形的通孔，所述卡瓦本体外壁上设有若干个卡瓦齿槽，每个所述卡瓦齿槽中设有一个卡瓦齿。

所述整体式金属卡瓦能够满足卡瓦的整体承压能力，所述圆台形的通孔用于适配球座的锥体的底部，即外径较小的一端，因此所述整体式卡瓦能够沿着球座锥体的斜坡从锥体外径小的一端向锥体外径大的一端移动，因所述卡瓦本体的延伸率高，延伸率为16%~35%，所述整体式卡瓦的圆台形通孔能够随着锥体尺寸的逐渐增大而扩大，进而所述整体式卡瓦的外壁也随之扩张使得卡瓦齿挤压进套筒中而卡瓦不会损坏，因而能够更好的实现卡瓦的锚定功能。所述卡瓦齿的尺寸与对应的所述卡瓦齿槽的尺寸相匹配，所述卡瓦齿的长度方向还有一部分露出在所述卡瓦齿槽外，用于实现卡瓦与套筒的锚定。通过使用延伸率16%~35%的金属构件，能够制作整体式金属卡瓦，所述整体式金属卡瓦结构简单，加工方便，无需加工卡瓦片之间的切缝，也无需加工单块卡瓦片后，再将多块卡瓦片组装成卡瓦，减少加工和安装工序，节约成本，且不易在球座下井过程中损坏，提高卡瓦的锚定性能。

优选的，所述卡瓦本体为镁合金构件。

所述镁合金构件是使用镁合金材料，延伸率为16%~35%，延伸率高，且材料强度合适，满足卡瓦的承压能力,同时实现卡瓦的整体化，当延伸率高于35%时，材料强度不够，材质较软，承压性能低，无法满足承压能力；当延伸率低于16%时，延伸率低，材质较硬，受压时，容易被压裂。

优选的，每个所述卡瓦齿槽皆沿所述卡瓦本体径向设置，每个所述卡瓦齿槽的开口朝外设置。

所述卡瓦齿槽是垂直于所述卡瓦本体的中心轴设置的，使卡瓦齿和卡瓦本体的连接关系更好。

优选的，所述卡瓦齿为柱体，所述柱体的外端面(21)为斜面，所述卡瓦齿沿长度方向上的纵截面为梯形。

优选的，所述通孔包括开口一和开口二，所述开口一的直径大于所述开口二的直径，所述梯形的上底朝向所述开口一一侧，所述梯形的下底在所述开口二一侧对应。

优选的，每个所述外端面皆与所述卡瓦本体的轴线的夹角小于或等于60°。

所述外端面是指所述卡瓦齿上与所述卡瓦齿槽的槽底面相对的底面，该面与所述卡瓦本体的轴线有倾斜角，在竖直方向为一个斜面，减小了卡瓦齿与套筒之间的接触面积，加强了卡瓦齿挤压进套筒的能力，使所述整体式卡瓦的锚定能力更好。

优选的，所述卡瓦齿槽的数量大于或等于12个，所有所述卡瓦齿槽均布在所述卡瓦本体外壁上。

通过至少一个所述整体式金属卡瓦来满足球座坐封的锚定功能，同时使卡瓦齿在所述卡瓦本体上分布更合理。

优选的，所述卡瓦齿为陶瓷构件或陶瓷金属构件。

优选的，所述卡瓦本体的轴线和所述通孔的轴线共轴。

当卡瓦安装在锥体的底端时，使卡瓦沿锥体的中心轴线对称，在球座坐封时，所有卡瓦齿能够同时与套筒接触，同时受力，锚定效果更好。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种整体式金属卡瓦，所述卡瓦本体使用高延伸率的金属材料制成，能够受球座的锥体挤压和轴向压力挤压而不损坏，同时所述整体式卡瓦沿着球座的锥体的斜坡移动，因所述卡瓦本体的延伸率高，其延伸率为16%~35%，所述整体式卡瓦的圆台形通孔能够随着锥体尺寸的逐渐增大而扩大，进而所述整体式卡瓦的外壁也随之扩张使得卡瓦齿挤压进套筒中而卡瓦不会损坏，因而能够更好的实现卡瓦的锚定功能。所述整体式金属卡瓦结构简单，加工方便，无需加工卡瓦片之间的切缝，也无需加工单块卡瓦片，再将多块卡瓦片组装成卡瓦，减少加工和安装工序，节约成本，且不易在球座下井过程中损坏，避免卡瓦的锚定性能降低。

附图说明

图1是现有的卡瓦的结构示意图；

图2是一种整体式卡瓦的结构俯视图；

图3是卡瓦本体的结构正视图；

图4是在卡瓦本体正视图A处的剖视图；

图5是一种整体式卡瓦的结构正视图；

图6是一种整体式卡瓦正视图B处的剖面图；

图7是卡瓦齿结构图。

图中标记：1-卡瓦本体，11-卡瓦片，12-切缝，2-卡瓦齿，21-外端面，3-卡瓦齿槽，4-开口二，5-开口一，6-通孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实用新型提供一种整体式金属卡瓦，参见图2-7，包括圆筒状卡瓦本体1，所述卡瓦本体1为一体成型构件，所述卡瓦本体1为延伸率16%~35%的金属构件，优选的，所述卡瓦本体1为镁合金构件，所述镁合金构件可以由以下质量百分数的元素组成：Gd2.20％、Zn0.25％、Zr 0.30％、Sc 0.05％、Ti 0.20％，杂质元素小于0.10％，其余为Mg。本实施例中，如所述高延伸率镁合金构件的延伸率高于20%，满足所需延伸率在16%~35%之间，延伸率高，满足卡瓦的承压能力的同时，可以实现卡瓦的整体化，所述卡瓦本体1也可以是高延伸率铝合金构件，所述高延伸铝合金构件按重量百分比含量，其可以包括下列组分：0.30～1.20％的铁，0.03～ 0.10％的硅，0.01～0.30％的稀土元素，余量为铝以及不可避免的杂质，当然所述卡瓦本体1也可以采用金属延伸率16%~35%的Cu合金，但考虑经济性、溶解性，优选高延伸率的镁合金或铝合金构件。

所述卡瓦本体1的内部沿其中心轴设有圆台形的通孔6，所述卡瓦本体1的内壁为圆台面，所述通孔6包括开口一5和开口二4，所述开口一5的直径大于所述开口二4的直径，在球座装配过程中，球座的锥体安装卡瓦的那一端为直径小的一端，即从球座锥体的底端装入，所述卡瓦的所述圆台形的通孔6与所述锥体底端部匹配安装，能够使所述卡瓦本体的圆台形内壁与所述锥体的锥面外壁适配，安装后，所述开口一5朝向锥体直径大的一侧，所述开口二4朝向锥体直径小的一侧。

所述卡瓦本体1外壁上设有若干个卡瓦齿槽3，每个所述卡瓦齿槽3皆沿所述卡瓦本体1径向设置，每个所述卡瓦齿槽3的开口朝外设置，所有所述卡瓦齿槽3的槽口皆在所述卡瓦本体1的外壁表面上，优选的，所述卡瓦齿槽3的数量大于或等于12个，本实施例中，一共均匀设置12个所述卡瓦齿槽3，每个所述卡瓦齿槽3中设有一个卡瓦齿2，每个所述卡瓦齿2与对应的所述卡瓦齿槽3相匹配，所述卡瓦齿2还有一部分露出在所述卡瓦齿槽3外，用于实现卡瓦与套筒的锚定，在球座坐封的过程中，主要是通过卡瓦来承压，而卡瓦承压又主要通过卡瓦齿2的锚定来实现，在现有的卡瓦设计中，通常设置24个卡瓦齿2才能很好的满足卡瓦的锚定功能，本申请根据卡瓦本体1的外径大小，以及卡瓦在锚定过程需要承受的压力，采用设定12个及以上的所述卡瓦齿2，能够更方便布置在所述卡瓦本体2上，降低加工难度，节省成本，但卡瓦齿2的颗数少于24，使用时，可以通过两个卡瓦来对球座进行锚定，满足球座坐封时的承压需求。优选的，所述卡瓦齿2为陶瓷金属构件，也可以为陶瓷构件。

所述卡瓦齿2是柱体，其外端面21为斜面，所述外端面21是指所述卡瓦齿2上与所述卡瓦齿槽3的槽底面相对的底面，本实施例中，所述柱体为圆柱体，也可为方柱体，所述卡瓦齿2沿长度方向上的纵截面为梯形，所述梯形上底朝向所述开口一5一侧，所述梯形下底在所述开口二4一侧对应，所述上底的长度小于所述下底的长度。每个所述外端面21皆与所述卡瓦本体1的轴线呈0°-60°夹角倾斜，本实施例中，所述外端面21与所述卡瓦本体1的轴线呈45°倾斜角，在竖直方向为一个斜面，减小了卡瓦齿2与套筒之间的接触面积，加强了卡瓦齿2挤压进套筒的能力，使所述整体式卡瓦的锚定能力更好。

使用本实施例1提供的所述整体式金属卡瓦，包括12颗均匀分布的卡瓦齿2，将两个所述整体式金属卡瓦一起匹配球座的锥体下端安装，所述卡瓦本体1为延伸率为高于20%的高延伸率镁合金构件，所述卡瓦齿2为陶瓷金属构件，所述卡瓦齿2硬度更大，能够嵌入套筒中，将两个整体式金属卡瓦匹配套接在所述锥体底端上，施加轴向压力，使卡瓦沿锥体的外径增大的方向移动，受轴向压力以及锥体对卡瓦的内壁的径向压力，使卡瓦外壁沿径向向外延伸，使卡瓦齿2嵌入套筒中，实现卡瓦对整个桥塞的坐封支撑功能。根据实施例1所述的一种整体式金属卡瓦，结构简单，加工方便，无需加工卡瓦片之间的切缝，也无需加工单块卡瓦片后，再将多块卡瓦片组装成卡瓦，减少加工和安装工序，节约成本，且不易在球座下井过程中损坏，避免卡瓦的锚定性能降低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种整体式金属卡瓦，其特征在于，包括圆筒状的卡瓦本体（1），所述卡瓦本体（1）为一体成型构件，所述卡瓦本体（1）为延伸率16%~35%的金属构件，所述卡瓦本体（1）的内部沿其轴向设有圆台形的通孔（6），所述卡瓦本体（1）外壁上设有若干个卡瓦齿槽（3），每个所述卡瓦齿槽（3）中设有一个卡瓦齿（2）。

2.根据权利要求1所述的整体式金属卡瓦，其特征在于，所述卡瓦本体（1）为镁合金构件。

3.根据权利要求1所述的整体式金属卡瓦，其特征在于，每个所述卡瓦齿槽（3）皆沿所述卡瓦本体（1）径向设置，每个所述卡瓦齿槽（3）的开口朝外设置。

4.根据权利要求1所述的整体式金属卡瓦，其特征在于，所述卡瓦齿（2）为柱体，所述柱体的外端面(21)为斜面，所述卡瓦齿（2）沿长度方向上的纵截面为梯形。

5.根据权利要求4所述的整体式金属卡瓦，其特征在于，所述通孔（6）包括开口一（5）和开口二（4），所述开口一（5）的直径大于所述开口二（4）的直径，所述梯形的上底朝向所述开口一（5）一侧，所述梯形的下底在所述开口二（4）一侧对应。

6.根据权利要求4所述的整体式金属卡瓦，其特征在于，每个所述外端面（21）皆与所述卡瓦本体（1）的轴线的夹角小于或等于60°。

7.根据权利要求1-6任一所述的整体式金属卡瓦，其特征在于，所述卡瓦齿槽（3）的数量大于或等于12个，所有所述卡瓦齿槽（3）均布在所述卡瓦本体（1）外壁上。

8.根据权利要求1-6任一所述的整体式金属卡瓦，其特征在于，所述卡瓦齿（2）为陶瓷构件或陶瓷金属构件。

9.根据权利要求1-6任一所述的整体式金属卡瓦，其特征在于，所述卡瓦本体（1）的轴线和所述通孔(6)的轴线共轴。

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