CN220415319U - 一种锚定机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种锚定机构，包括：整体式卡瓦以及导向锥体，所述导向锥体的一端外侧壁上设有多个锥形槽以及多个导向筋，多个所述锥形槽与多个所述导向筋相互间隔设置，所述整体式卡瓦的一端内壁与多个所述锥形槽滑动连接。整体式卡瓦沿锥体锥形槽向上扩张时，能够沿导向筋运动，之间不会有干涉，保证桥塞坐封成功。确保卡瓦的有效、均匀锚定，避免卡瓦偏载或锚定不均问题，提升锚定机构的承压能力及锚定稳定性，确保桥塞稳定坐封、承压，保障压裂施工。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油、天然气钻采压裂用井下工具技术领域，尤其涉及一种锚定机构。
背景技术
在油气开发的过程中，尤其是非常规油气、致密油气、低渗透油气的开发过程中，大都采用射孔枪—桥塞联作的多级分段压裂技术，桥塞则作为分段压裂施工各段之间的有效封隔。可溶桥塞是在铸铁可钻桥塞、复合可钻桥塞基础上研发的一种新型压裂用分层分段改造工具，压裂完成后依靠井筒温度及一定的矿化度液体环境即可实现桥塞本体完全溶解，确保井筒全通径生产，具有综合成本低、投产时间短、降低作业风险以及可实现二次改造的优点。
双卡瓦可溶桥塞的工作原理，一方面通过胶筒挤压变形进行密封，另一方面通过锚定机构的不断扩张运动，进而与套管内壁之间形成紧密接触并完成可溶桥塞的锚定工作，从而实现套管的坐封及承压。锚定机构(包含卡瓦和锥体等)作为可溶桥塞的主要部件，决定着桥塞在井下套管内能否坐封成功，可见锚定机构在坐封及承压过程中起到了至关重要的作用。但在实际应用过程中，特别是小尺寸可溶桥塞在坐封过程中因为锚定机构结构问题，卡瓦在轴向坐封推力的作用下，沿锥体向外扩张时会产生卡瓦瓣偏载、卡瓦锚定不均匀、卡瓦钮扣锚定失效等问题时有发生，导致桥塞丢手后胶筒回弹，无法正常锚定和坐封；从而影响可溶桥塞的整体稳定性，延误施工工期，给施工造成一定的经济损失。此外，随着非常规油气资源勘探开发的不断深入，油气井的井底温度、压力等级不断升高，井筒环境和施工工况越来越复杂，对可溶性桥塞的性能和可靠性提出了更高的要求，相应对可溶桥塞的锚定机构的承压强度、锚定稳定性有待进一步提升；需加强桥塞锚定机构的结构优化设计，以适用不同地区不同工况的实际需求。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种锚定机构。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种锚定机构，包括：整体式卡瓦以及导向锥体，所述导向锥体的一端外侧壁上设有多个锥形槽以及多个导向筋，多个所述锥形槽与多个所述导向筋相互间隔设置，所述整体式卡瓦的一端内壁与多个所述锥形槽滑动连接。
采用本实用新型技术方案的有益效果是：整体式卡瓦沿锥体锥形槽向上扩张时，能够沿导向筋运动，之间不会有干涉，保证桥塞坐封成功。确保卡瓦的有效、均匀锚定，避免卡瓦偏载或锚定不均问题，提升锚定机构的承压能力及锚定稳定性，确保桥塞稳定坐封、承压，保障压裂施工。
进一步地，所述整体式卡瓦与所述导向锥体同轴设置，所述导向锥体为环形结构，所述锥形槽为斜面。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：采用整体式卡瓦和带有锥形导向槽结构的锥体，能够确保卡瓦在轴向坐封力作用下分离并扩张的过程中，各卡瓦瓣能够均匀稳定的沿锥体的导向槽扩张，直至锚定至套管内壁，进而确保卡瓦的有效、均匀锚定，有效避免卡瓦偏载或锚定不均等问题，提升锚定结构的承压能力及锚定稳定性。
进一步地，所述锥形槽的倾斜角度数值范围为5-20°。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于整体式卡瓦沿导向锥体的锥形槽平稳滑动。
进一步地，所述整体式卡瓦包括：多个卡瓦瓣以及多对连接筋，多个所述卡瓦瓣与多对所述连接筋相互间隔围成环形结构，相邻两个卡瓦瓣通过一对连接筋连接，一对连接筋一一对应位于相邻两个卡瓦瓣的两侧，多个所述卡瓦瓣一一对应与多个所述锥形槽抵接，多对所述连接筋一一对应与多个所述导向筋抵接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：卡瓦瓣沿锥体锥形槽向上扩张时，能够沿导向筋运动，之间不会有干涉，保证桥塞坐封成功。相邻的卡瓦瓣之间有两个连接筋，将多个卡瓦瓣连接起来形成一个整体，并且可以防止卡瓦瓣因外力断裂或解体，防止提前坐封。
进一步地，所述卡瓦瓣的一端内壁设有斜面。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于卡瓦瓣斜面与导向锥体的锥形槽适配，便于卡瓦瓣沿锥形槽平稳滑动。
进一步地，所述卡瓦瓣的外侧壁上设有多个卡瓦钮扣。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：卡瓦钮扣主要是用于在轴向力作用下，逐渐咬入套管内壁，实现卡瓦瓣的牢固锚定。
进一步地，所述卡瓦瓣的外侧壁上多个斜圆孔，多个所述卡瓦钮扣一一对应安装在多个所述斜圆孔中，多个所述卡瓦钮扣呈矩形、梯形、三角形或菱形分布。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：卡瓦瓣外圆设有若干具有一定斜角的圆孔，用于镶嵌卡瓦钮扣。卡瓦钮扣主要是用于在轴向力作用下，逐渐咬入套管内壁，实现卡瓦瓣的牢固锚定。
进一步地，所述卡瓦瓣的数量以及所述锥形槽的数量范围均为4-10个，所述卡瓦瓣与所述锥形槽的数量相同。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：实现卡瓦瓣与锥形槽的一一对应，便于整体式卡瓦沿导向锥体的锥形槽平稳滑动。
进一步地，所述导向筋的轴向截面为梯形，导向筋的大端远离所述导向锥体的一端，所述导向筋的小端邻近所述导向锥体的一端。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：导向筋从前端向后端以一定角度由窄向宽延伸，从而锥形槽由宽到窄根据卡瓦瓣与锥体配合面不断调整，保证卡瓦瓣沿锥体向外扩张时卡瓦瓣间间隙一致，正常实现坐封。
进一步地，所述导向筋邻近所述导向锥体的一端设有锥面。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：在导向筋的前面加工有一大角度锥面，防止卡瓦瓣沿导向锥体向上扩张时与导向筋干涉。
本实用新型附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实践了解到。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的锚定机构的结构示意图之一。
图2为本实用新型实施例提供的锚定机构的结构示意图之二。
图3为本实用新型实施例提供的锚定机构的结构示意图之三。
图4为本实用新型实施例提供的锚定机构的结构示意图之四。
图5为本实用新型实施例提供的卡瓦的结构示意图。
图6为本实用新型实施例提供的导向锥体的结构示意图。
附图标号说明：10、整体式卡瓦；11、卡瓦瓣；12、连接筋；13、卡瓦钮扣；20、导向锥体；21、锥面；22、锥形槽；23、导向筋；30、套管。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1至图6所示，本实用新型实施例提供了一种锚定机构，包括：整体式卡瓦10以及导向锥体20，所述导向锥体20的一端外侧壁上设有多个锥形槽22以及多个导向筋23，多个所述锥形槽22与多个所述导向筋23相互间隔设置，所述整体式卡瓦10的一端内壁与多个所述锥形槽22滑动连接。
采用本实用新型技术方案的有益效果是：整体式卡瓦沿锥体锥形槽向上扩张时，能够沿导向筋运动，之间不会有干涉，保证桥塞坐封成功。确保卡瓦的有效、均匀锚定，避免卡瓦偏载或锚定不均问题，提升锚定机构的承压能力及锚定稳定性，确保桥塞稳定坐封、承压，保障压裂施工。
本实用新型实施例提供的锚定机构，主要包括整体式卡瓦10和导向锥体20。整体式卡瓦10呈环形结构，圆周上均匀分布有卡瓦瓣11，卡瓦瓣11内孔前端有一定角度的斜面，卡瓦瓣11与卡瓦瓣11间设置有前后两道连接筋12将卡瓦(整体式卡瓦)组成为一个整体，每个卡瓦瓣11上设置有卡瓦钮扣13，卡瓦钮扣13呈矩形分布。导向锥体20同样为环形结构，外圆的前端设置有和卡瓦瓣11同等数量同角度的锥形槽22，槽底为斜面，各锥形槽22之间设有导向筋23，卡瓦瓣11沿锥体锥形槽22向上扩张时，能够沿导向筋23运动，之间不会有干涉，进而能够保证卡瓦钮扣13锚入套管30的内壁(套管壁)，保证桥塞坐封成功。
整体式卡瓦10由卡瓦瓣11、连接筋12、卡瓦钮扣13组成。整体式卡瓦10呈环形，圆周上均布有6个卡瓦瓣11，卡瓦瓣11的前端为一定角度的斜面，后侧为圆形。卡瓦瓣11的上端两侧对称加工为平面结构。卡瓦瓣11的数量可以设定为4-10瓣，本实用新型实施例采用的是6瓣结构。
相邻的卡瓦瓣11之间有两个连接筋12，其目的是将多个卡瓦瓣11连接起来形成一个整体，并且可以防止卡瓦瓣11因外力断裂或解体，防止提前坐封。根据所需预设外力设计连接筋12的厚度和宽度。
卡瓦瓣11外圆设有若干具有一定斜角的圆孔(斜圆孔)，用于镶嵌卡瓦钮扣13，卡瓦钮扣13的数量通常可以是3-6颗；该实用新型的具体实施例采用的是4颗卡瓦钮扣13呈梯形分布；也可以根据卡瓦钮扣13数量的不同，分别采用三角形、矩形、菱形等方式分布在卡瓦瓣11的外表面；卡瓦钮扣13主要是用于在轴向力作用下，逐渐咬入套管30内壁，实现卡瓦瓣11的牢固锚定。
一体式锚定机构(锚定机构)还包括导向锥体20。导向锥体20同样为环形结构。内孔为圆形，外圆前端设有一定角度的锥形槽22，数量与卡瓦瓣11数相等。角度与卡瓦瓣11前侧斜面一致，通常可以设定5-20°。相邻锥形槽22之间为导向筋23。导向筋23与锥形槽22平面呈直角。导向筋23从前端向后端以一定角度由窄向宽延伸，从而锥形槽22由宽到窄根据卡瓦瓣11与锥体(导向锥体)配合面不断调整，保证卡瓦瓣11沿锥体向外扩张时卡瓦瓣11间间隙一致，正常实现坐封。在导向筋23的前面加工有一大角度锥面，防止卡瓦瓣11沿导向锥体20向上扩张时与导向筋23干涉。
一体式锚定机构(锚定机构)的工作过程是，初始位置时，整体卡瓦的卡瓦瓣11的斜面前端与导向锥体20贴合，卡瓦瓣11之间的连接筋12位于导向锥体20的前端，保证6个卡瓦瓣11正好与导向锥体20的6个锥形槽22对齐，当坐封时，卡瓦瓣11在推力的作用下沿锥形槽22向上扩张，卡瓦瓣11之间的连接筋12在卡瓦瓣11张力的作用下依次断裂，然后卡瓦瓣11在锥形槽22及导向筋23的导向作用下贴紧套管壁(套管30的内壁)，卡瓦钮扣13锚定，从而实现坐封。
通过采用整体式卡瓦10和带有锥形导向槽(锥形槽)结构的锥体(导向锥体)，能够确保卡瓦(整体式卡瓦10)在轴向坐封力作用下分离并扩张的过程中，各卡瓦瓣11能够均匀稳定的沿锥体(导向锥体)的导向槽(锥形槽)扩张，直至锚定至套管30内壁，进而确保卡瓦(整体式卡瓦10)的有效、均匀锚定，有效避免卡瓦(整体式卡瓦10)偏载或锚定不均等问题，提升锚定结构的承压能力及锚定稳定性；其结构简单、实用、可靠，可应用于可溶桥塞的结构设计，确保卡瓦钮扣的可靠锚定和桥塞的稳定坐封、承压，从而提高桥塞的整体稳定性和可靠性，适应不同井筒环境和施工工况需求，保障分段压裂施工作业的平稳顺利。
如图1至图6所示，进一步地，所述整体式卡瓦10与所述导向锥体20同轴设置，所述导向锥体20为环形结构，所述锥形槽22为斜面。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：采用整体式卡瓦和带有锥形导向槽结构的锥体，能够确保卡瓦在轴向坐封力作用下分离并扩张的过程中，各卡瓦瓣能够均匀稳定的沿锥体的导向槽扩张，直至锚定至套管内壁，进而确保卡瓦的有效、均匀锚定，有效避免卡瓦偏载或锚定不均等问题，提升锚定结构的承压能力及锚定稳定性。
如图1至图6所示，进一步地，所述锥形槽22的倾斜角度数值范围为5-20°。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于整体式卡瓦沿导向锥体的锥形槽平稳滑动。
如图1至图6所示，进一步地，所述整体式卡瓦10包括：多个卡瓦瓣11以及多对连接筋12，多个所述卡瓦瓣11与多对所述连接筋12相互间隔围成环形结构，相邻两个卡瓦瓣11通过一对连接筋12连接，一对连接筋12一一对应位于相邻两个卡瓦瓣11的两侧，多个所述卡瓦瓣11一一对应与多个所述锥形槽22抵接，多对所述连接筋12一一对应与多个所述导向筋23抵接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：卡瓦瓣沿锥体锥形槽向上扩张时，能够沿导向筋运动，之间不会有干涉，保证桥塞坐封成功。相邻的卡瓦瓣之间有两个连接筋，将多个卡瓦瓣连接起来形成一个整体，并且可以防止卡瓦瓣因外力断裂或解体，防止提前坐封。
如图1至图6所示，进一步地，所述卡瓦瓣11的一端内壁设有斜面。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于卡瓦瓣斜面与导向锥体的锥形槽适配，便于卡瓦瓣沿锥形槽平稳滑动。
如图1至图6所示，进一步地，所述卡瓦瓣11的外侧壁上设有多个卡瓦钮扣13。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：卡瓦钮扣主要是用于在轴向力作用下，逐渐咬入套管内壁，实现卡瓦瓣的牢固锚定。
如图1至图6所示，进一步地，所述卡瓦瓣11的外侧壁上多个斜圆孔，多个所述卡瓦钮扣13一一对应安装在多个所述斜圆孔中，多个所述卡瓦钮扣13呈矩形、梯形、三角形或菱形分布。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：卡瓦瓣外圆设有若干具有一定斜角的圆孔，用于镶嵌卡瓦钮扣。卡瓦钮扣主要是用于在轴向力作用下，逐渐咬入套管内壁，实现卡瓦瓣的牢固锚定。
如图1至图6所示，进一步地，所述卡瓦瓣11的数量以及所述锥形槽22的数量范围均为4-10个，所述卡瓦瓣11与所述锥形槽22的数量相同。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：实现卡瓦瓣与锥形槽的一一对应，便于整体式卡瓦沿导向锥体的锥形槽平稳滑动。
如图1至图6所示，进一步地，所述导向筋23的轴向截面为梯形，导向筋23的大端远离所述导向锥体20的一端，所述导向筋23的小端邻近所述导向锥体20的一端。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：导向筋从前端向后端以一定角度由窄向宽延伸，从而锥形槽由宽到窄根据卡瓦瓣与锥体配合面不断调整，保证卡瓦瓣沿锥体向外扩张时卡瓦瓣间间隙一致，正常实现坐封。
如图1至图6所示，进一步地，所述导向筋23邻近所述导向锥体20的一端设有锥面21。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：在导向筋的前面加工有一大角度锥面，防止卡瓦瓣沿导向锥体向上扩张时与导向筋干涉。
图1是本实用新型锚定机构的装配结构示意图。整体式卡瓦10和导向锥体20同轴安装，整体式卡瓦10的连接筋12和导向锥体20的导向筋23对齐，此时卡瓦瓣11正好位于锥形槽22内，卡瓦(整体式卡瓦10)的斜面贴紧导向锥体20的斜面(锥形槽为斜面)。
图2是锚定机构的初始状态和坐封锚定套管的状态剖面图，从图2中可以看出，初始位置时，卡瓦瓣11的斜面与导向锥体20的斜面贴合。坐封锚定套管的状态是卡瓦瓣11沿着导向锥体20的斜面向上扩张，连接筋12在张力作用下断裂，然后卡瓦瓣11的外圆基本贴紧套管壁，卡瓦钮扣13锚入套管30内。
图3和图4均为锚定机构工作过程俯视图。初始时整体式卡瓦10的卡瓦瓣11前端与导向锥体20接触，当卡瓦瓣11沿导向锥体20向外扩张时，和导向锥体20接触部分越来越多，在锥形槽22不断收紧的过程中，保证卡瓦瓣11一直沿着锥形槽22的中心移动，直到卡瓦瓣11的外圆贴紧套管壁后，卡瓦钮扣13锚入到套管壁内。
图5、图6分别为整体式卡瓦和导向锥体的正等轴测图。从图中可以看出整体式卡瓦10由卡瓦瓣11、连接筋12、卡瓦钮扣13组成。在相邻卡瓦瓣11间有前后两个连接筋12。整体式卡瓦10的外圆上有4个斜的圆孔，每个里面镶嵌有卡瓦钮扣13。导向锥体20呈环形，前面有一个一定角度的锥面21，有6个锥形槽22，相邻锥形槽22中间有导向筋23，导向筋23由前往后逐渐变宽，同时锥形槽22由前往后逐渐变窄。斜面筋(导向筋23)与锥形槽22呈直角。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种锚定机构，其特征在于，包括：整体式卡瓦以及导向锥体，所述导向锥体的一端外侧壁上设有多个锥形槽以及多个导向筋，多个所述锥形槽与多个所述导向筋相互间隔设置，所述整体式卡瓦的一端内壁与多个所述锥形槽滑动连接。
2.根据权利要求1所述的一种锚定机构，其特征在于，所述整体式卡瓦与所述导向锥体同轴设置，所述导向锥体为环形结构，所述锥形槽为斜面。
3.根据权利要求1所述的一种锚定机构，其特征在于，所述锥形槽的倾斜角度数值范围为5-20°。
4.根据权利要求1所述的一种锚定机构，其特征在于，所述整体式卡瓦包括：多个卡瓦瓣以及多对连接筋，多个所述卡瓦瓣与多对所述连接筋相互间隔围成环形结构，相邻两个卡瓦瓣通过一对连接筋连接，一对连接筋一一对应位于相邻两个卡瓦瓣的两侧，多个所述卡瓦瓣一一对应与多个所述锥形槽抵接，多对所述连接筋一一对应与多个所述导向筋抵接。
5.根据权利要求4所述的一种锚定机构，其特征在于，所述卡瓦瓣的一端内壁设有斜面。
6.根据权利要求4所述的一种锚定机构，其特征在于，所述卡瓦瓣的外侧壁上设有多个卡瓦钮扣。
7.根据权利要求6所述的一种锚定机构，其特征在于，所述卡瓦瓣的外侧壁上多个斜圆孔，多个所述卡瓦钮扣一一对应安装在多个所述斜圆孔中，多个所述卡瓦钮扣呈矩形、梯形、三角形或菱形分布。
8.根据权利要求4所述的一种锚定机构，其特征在于，所述卡瓦瓣的数量以及所述锥形槽的数量范围均为4-10个，所述卡瓦瓣与所述锥形槽的数量相同。
9.根据权利要求1所述的一种锚定机构，其特征在于，所述导向筋的轴向截面为梯形，导向筋的大端远离所述导向锥体的一端，所述导向筋的小端邻近所述导向锥体的一端。
10.根据权利要求1所述的一种锚定机构，其特征在于，所述导向筋邻近所述导向锥体的一端设有锥面。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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