CN211737098U - 一种轻金属速钻桥塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻金属速钻桥塞，包括压裂球、拉杆、锥体、胶筒、背圈、卡瓦和引鞋，所述拉杆下端与引鞋螺纹连接，中间部分与锥体内孔端面接触，拉杆最上端螺纹连接一个锁紧弹簧，所述锥体外套设有胶筒、背圈、卡瓦，拉杆上端通过螺纹与坐封工具连接，所述拉杆为合金钢材质，所述的轻金属桥塞本体材料由铝镁合金、二元醇聚合而成的热塑性聚合物制成，易磨铣。长度只有常规复合桥塞的一半，轻质材料比复合材料更容易钻磨，耐温更高,满足深层页岩气开发需求。

Description

一种轻金属速钻桥塞

技术领域

本发明涉及一种石油开发井下工具，特别是一种轻金属速钻桥塞。

背景技术

当前，非常规油气的分层压裂开采主要是基于复合桥塞的分段压裂，而且随着深层页岩气的勘探开发，常规复合材料桥塞的材料耐温150℃难以满足现场使用要求，而且长水平井段连续油管钻磨复合桥塞也比较困难。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种轻金属速钻桥塞，其结构简短，长度只有常规复合桥塞的一半，轻质材料比复合材料更容易钻磨，耐温更高,满足深层页岩气开发需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种轻金属速钻桥塞，包括压裂球、拉杆、锥体、胶筒、背圈、卡瓦和引鞋，所述拉杆下端与引鞋螺纹连接，中间部分与锥体内孔端面接触，拉杆最上端螺纹连接一个锁紧弹簧，所述锥体外套设有胶筒、背圈、卡瓦，拉杆上端通过螺纹与坐封工具连接，所述拉杆为合金钢材质，所述压裂球、锥体、背圈、卡瓦和引鞋由铝镁合金、二元醇聚合而成的热塑性聚合物制成，易磨铣。

在上述技术方案中，所述锥体上端内孔为30°的锥面，可溶球可置于该处，锥体下端外表面设有6°的锥面，所述胶筒、背圈和卡瓦上端面套于该锥面上。

在上述技术方案中，所述胶筒内表面与锥体配合的锥面角度为7°，胶筒内部还有一个凹槽，在胶筒凹槽处与胶筒下端分别有两个直径3mm的通孔。

在上述技术方案中，所述背圈内部与锥体配合的锥面角度为6°，在背圈上端面处均匀的设有两个0.5mm宽的螺旋槽。

在上述技术方案中，所述卡瓦为无齿向卡瓦，外表面设有镀镍基合金层，下端面铣了多处凹槽，同时内部切了12处均匀分布的缝。

在上述技术方案中，所述引鞋上端面有一个圆台阶，上端面设有多处引鞋凹槽与卡瓦相配，内孔有一处三头螺纹。

在上述技术方案中，所述锥体上端面设有两处凹槽，引鞋下端面设有与锥体上端面配合的另外两处凸台。

在上述技术方案中，所述拉杆最下端与引鞋之间装有一个O型圈。

本发明的有益效果是：为垂深大于等于3500m页岩气水平井，提供结构简短，更容易钻磨的轻质桥塞，解决深层页岩气井难题。

附图说明

图1为本发明的半剖视结构示意图。

图2为图1中锥体的结构示意图。

图3为图1中胶筒的结构示意图。

图4为图1中背圈的结构示意图。

图5为图1中卡瓦的结构示意图。

图6为图1中引鞋的结构示意图。

其中：1、压裂球，2、锁紧弹簧，3、拉杆，4、锥体，5、胶筒，6、背圈，7、卡瓦，8、引鞋，9、O型圈，10、胶筒凹槽，11、通孔，12、螺旋槽，13、卡瓦凹槽，14、缝,15、引鞋凹槽，16、锥体凹槽，17、凸台

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示的一种轻金属速钻桥塞，包括压裂球1、拉杆3、锥体4、胶筒5、背圈6、卡瓦7和引鞋8，所述拉杆3下端与引鞋8螺纹连接，中间部分与锥体4内孔端面接触，拉杆3最上端螺纹连接一个锁紧弹簧2，所述锥体4外套设有胶筒5、背圈6、卡瓦7，拉杆3上端通过螺纹与坐封工具连接，所述拉杆3为合金钢材质，所述压裂球、锥体、背圈、卡瓦和引鞋由铝镁合金、二元醇聚合而成的热塑性聚合物制成，易磨铣而且在一定环境下可以部分溶解，加快桥塞的磨铣效率。

当桥塞坐封丢手后，拉杆3、锁紧弹簧2和O型圈9会被带出井口，其中锁紧弹簧2是防止桥塞在入井过程中与坐封工具脱离掉入井中。

如图2所示，所述锥体4上端内孔为30°的锥面，压裂球1可置于该处，锥体4下端外表面设有6°的锥面，所述胶筒5、背圈6和卡瓦7上端面套于该锥面上。坐封时胶筒密封套管与锥体4之间的环空，卡瓦7锚定套管并与锥体形成自锁。

如图3所示，所述胶筒5内表面与锥体4配合的锥面角度为7°，胶筒5内部还有一个凹槽，为胶筒凹槽，在胶筒凹槽处与胶筒下端分别有两个直径3mm的通孔。在使用时，胶筒受下端单向挤压和锥体4锥面对胶筒5的一个径向分力，胶筒5与锥体4配合角度相差1度是防止胶筒5向外挤压时上端被撕裂。胶筒内部还有一个凹槽也是为了给上端胶筒径向扩张一个缓冲空间。在胶筒凹槽处与胶筒下端分别有两个直径3mm的通孔是为了排出胶筒内部的空气。

如图4所示，所述背圈6内部与锥体4配合的锥面角度为6°，在背圈6上端面处均匀的设有两个0.5mm宽的螺旋槽12，是为了使背圈6在保护胶筒5时能够径向扩张而不被拉断。

如图5所示，所述卡瓦7为无齿向卡瓦，外表面设有镀镍基合金层，下端面铣了多处凹槽，为卡瓦凹槽13，同时内部切了12处均匀分布的缝14。卡瓦7沿锥体4轴向运动时伴随着径向12等份均匀破裂咬入套管，而且这种卡瓦7没有尖齿，不会对套管造成损伤。12处缝是为了卡瓦7更容易均匀破裂。

如图6所示，所述引鞋8上端面有一个圆台阶，上端面设有多处引鞋凹槽15与卡瓦相配，内孔有一处三头螺纹。卡瓦7下端内孔刚好套在引鞋8的圆台阶上，防止桥塞装配时卡瓦与引鞋不同心。桥塞坐封丢手是通过拉杆拉断三头螺纹实现。

如图2、图6所示，所述锥体4上端面设有两处锥体凹槽16，引鞋8下端面设有与锥体上端面配合的另外两处凸台17，锥体4上端面与引鞋8下端的两个凸台刚好配合有利于多层压裂时多个桥塞的钻磨。

在上述技术方案中，所述拉杆3最下端与引鞋之间装有一个O型圈9，O型圈9是防止砂进入拉杆3与引鞋8的螺纹中影响桥塞丢手。

桥塞通过拉杆3、锁紧弹簧2与坐封工具连接，其中坐封套套在锥体上端台阶上。当泵送到预定层位后，电缆点火，电缆坐封工具传递推力通过坐封套推动锥体4，拉杆3带动引鞋8上行，推动卡瓦7沿锥体4上行，并挤压背圈6和胶筒5，胶筒5和背圈6沿锥体4向上行并伴随着径向扩张，密封锥体4与套管的环空，当坐封工具产生的力达到卡瓦7的破裂力值时，卡瓦7破裂咬到套管内壁上，同时与锥体4形成自锁。当坐封工具产生的力达到螺纹拉断力值时，坐封工具与桥塞脱手，完成坐封。坐封工具带着锁紧弹簧2、拉杆3、O型圈9取出井口。

当需要对桥塞上部产层压裂时，投球泵送压裂球1到锥体上部的内圆锥面上，密封后进行压裂。压裂施工结束后可溶球在一定氯离子溶度的液体中会自行溶解，桥塞上下两端形成通道。轻质桥塞主要金属材料是以铝镁合金为主，在50℃以上温度，含有一定氯离子溶度的液体中，镁的成分会溶解，导致轻质材料会变疏松，采用连接油管钻塞工具串下入钻磨塞，效率也会更高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轻金属速钻桥塞，其特征是：包括压裂球、拉杆、锥体、胶筒、背圈、卡瓦和引鞋，所述拉杆下端与引鞋螺纹连接，中间部分与锥体内孔端面接触，拉杆最上端螺纹连接一个锁紧弹簧，所述锥体外套设有胶筒、背圈、卡瓦，拉杆上端通过螺纹与坐封工具连接，所述拉杆为合金钢材质，所述压裂球、锥体、背圈、卡瓦和引鞋由铝镁合金、二元醇聚合而成的热塑性聚合物制成，易磨铣。

2.根据权利要求1所述的轻金属速钻桥塞，其特征是：所述锥体上端内孔为30°的锥面，可溶球可置于该处，锥体下端外表面设有6°的锥面，所述胶筒、背圈和卡瓦上端面套于该锥面上。

3.根据权利要求1所述的轻金属速钻桥塞，其特征是：所述胶筒内表面与锥体配合的锥面角度为7°，胶筒内部还有一个凹槽，在胶筒凹槽处与胶筒下端分别有两个直径3mm的通孔。

4.根据权利要求1所述的轻金属速钻桥塞，其特征是：所述背圈内部与锥体配合的锥面角度为6°，在背圈上端面处均匀的设有两个0.5mm宽的螺旋槽。

5.根据权利要求1所述的轻金属速钻桥塞，其特征是：所述卡瓦为无齿向卡瓦，外表面设有镀镍基合金层，下端面铣了多处凹槽，同时内部切了多处均匀分布的缝。

6.根据权利要求1所述的轻金属速钻桥塞，其特征是：所述引鞋上端面有一个圆台阶，上端面设有多处引鞋凹槽与卡瓦相配，内孔有一处三头螺纹。

7.根据权利要求1所述的轻金属速钻桥塞，其特征是：所述锥体上端面设有两处凹槽，引鞋下端面设有与锥体上端面配合的另外两处凸台。

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