WO2021068391A1 - 一种全金属可溶球座 - Google Patents
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Abstract
一种全金属可溶球座，包括由可溶性金属制成的锥体(4)、金属套筒(3)、卡瓦(2)和下接头(1)；锥体(4)的外表面为锥面，内部沿轴向设有空心通道；金属套筒(3)套设在锥体(4)上，安装在靠近锥体(4)锥底的一端；卡瓦(2)为一体式结构，套设在锥体(4)上，卡瓦(2)的一端与金属套筒(3)抵接，另一端与下接头(1)相连接；下接头(1)安装在靠近锥体(4)锥顶的一端。该球座采用金属套筒进行密封，具有溶解性能好，不易堵塞井筒，密封性能好的优点；卡瓦为一体式结构，大大简化了卡瓦的结构，具有结构简单，便于加工的优点，且不容易发生损坏，提高了锚定性能。
Description
本发明涉及一种球座，特别涉及一种全金属可溶球座。
可溶球座广泛应用于深层气井的封堵，为上返测试、压裂改造等工艺技术的成功实施提供了保障。如图1-图2所示，现有的可溶球座包括相适配的锥体5和下接头1，在锥体5和下接头1之间设有橡胶筒4和卡瓦2，且为了满足密封要求，在橡胶筒4和卡瓦2还需要设置挡环3或复合片，但在具体施工中，发现现有的可溶球座存在以下不足：
(1)现有的可溶球座大多采用橡胶筒4作为密封构件，存在体积大、溶解条件高，难以完全溶解，施工后期经常造成井筒堵塞，影响油井出油的不足；且橡胶筒具有流动特征，密封效果不甚理想；
(2)现有的可溶球座的卡瓦2大多由若干个卡瓦片21箍成，相邻两个卡瓦片21相互连接，且预设有切缝22，不仅结构复杂，加工困难，且在下井过程中，卡瓦片容易发生损坏，影响锚定性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种全金属可溶球座。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种全金属可溶球座，包括由可溶性金属制成的锥体、金属套筒、卡瓦和下接头，所述可溶性金属包括镁合金、铝合金和镁铝合金，也可以采用能够达到溶化标准的其它合金。
所述锥体的外表面为锥面，内部沿轴向设有空心通道；
所述金属套筒套设在所述锥体上，且安装在靠近所述锥体锥底的一端，所述金属套筒的内表面为与所述锥体的外锥面相适配的内锥面；
所述卡瓦为一体式结构，套设在所述锥体上，所述卡瓦的一端与所述金属套筒抵接，所述卡瓦的另一端与所述下接头相连接，所述卡瓦的内表面为与所述锥体的外锥面相适配的内锥面；
所述下接头安装在靠近所述锥体锥顶的一端。
本发明采用金属套筒进行密封，解决了橡胶筒体积大、溶解条件高的不足，金属套筒具有溶解性能好，不易堵塞井筒的优点，且金属套筒相较于橡胶筒，密封性能更好，保障了上返测试、压裂改造等工艺技术的成功实施。进一步的，本发明采用的卡瓦为一体式结构，无需再设置多个卡瓦片和切缝，大大简化了卡瓦的结构，球座整体长度大大减少，具有结构简单，便于加工的优点，且在下井过程中，一体式的卡瓦不容易发生损坏，提高了锚定性能。最后，由于本发明采用的卡瓦为一体式结构，本发明无需再在金属套筒和卡瓦之间设置挡环或复合片，在取消挡环或复合片后同样能实现密封，极大的简化了球座的结构，球座整体长度大大减少，十分便于加工，可大大提高加工效率。
优选的，所述金属套筒和卡瓦均由高延伸率金属制作而成，所述高延伸率金属指延伸率介于16％-35％之间的金属。由于本发明采用了高延伸率金属，可保证金属套筒和卡瓦能产生足够的变形量，从而实现球座的密封和锚定。
优选的，所述高延伸率金属为镁合金，或其他可达到该延伸率范围内的可 溶性金属。
优选的，所述卡瓦包括卡瓦本体，所述卡瓦本体为一体成型的变内径的圆筒结构。相较于现有的由若干个卡瓦片箍成的卡瓦结构，本发明所述的卡瓦采用一体成型的圆筒结构，结构更加简单，更加便于加工。
优选的，所述卡瓦本体上设有多个卡瓦齿槽，每个所述卡瓦齿槽上设有一个卡瓦齿。
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上。所述卡瓦齿的数量可根据受力和设计要求进行变动。
优选的，所述金属套筒上设有至少一圈外凸的金属环，所述金属环用于辅助密封。
优选的，所述锥体上设有至少两个所述卡瓦，所有所述卡瓦沿着锥体的轴向进行布置，相邻两个所述卡瓦之间抵接。所述卡瓦的数量可根据受力和设计要求进行变动。
优选的，所述金属套筒和卡瓦的外表面的径向截面均为平面，便于和井筒相接触，从而起到密封和锚定作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明采用金属套筒进行密封，解决了橡胶筒体积大、溶解条件高的不足，金属套筒具有溶解性能好，不易堵塞井筒的优点，且金属套筒相较于橡胶筒，密封性能更好，保障了上返测试、压裂改造等工艺技术的成功实施。
(2)本发明采用的卡瓦为一体式结构，无需再设置多个卡瓦片和切缝，大大简化了卡瓦的结构，球座整体长度大大减少，具有结构简单，便于加工的优点，且在下井过程中，一体式的卡瓦不容易发生损坏，提高了锚定性能。
(3)由于本发明采用的卡瓦为一体式结构，本发明无需再在金属套筒和卡瓦之间设置挡环或复合片，在取消挡环或复合片后同样能实现密封，极大的简化了球座的结构，球座整体长度大大减少，十分便于加工，可大大提高加工效率。
图1是现有的可溶球座的结构示意图。
图2是现有的卡瓦的结构示意图。
图1-图2中标记：1-下接头，2-卡瓦，21-卡瓦片，22-切缝，3-挡环，4-橡胶筒，5-锥体。
图3是本发明所述的全金属可溶球座的结构示意图。
图4是本发明所述的全金属可溶球座的剖视图。
图5是本发明所述的卡瓦的结构示意图。
图6是本发明所述的卡瓦的俯视图。
图7是本发明所述的卡瓦的正视图。
图3-图7中标记：1-下接头，2-卡瓦，21-卡瓦齿，3-金属套筒，4-锥体。
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
如图3-图4所示，一种全金属可溶球座，包括由可溶性金属制成的锥体4、 金属套筒3、卡瓦2和下接头1。
所述锥体4的外表面为锥面，所述锥体4直径较大的一端为锥底，所述锥体4直径较小的一端为锥顶。所述锥体4内部沿轴向设有空心通道，所述空心通道用于和座封工具相适配。
所述金属套筒3套设在所述锥体4上，且安装在靠近所述锥体4锥底的一端。所述金属套筒3的内表面为与所述锥体4的外锥面相适配的内锥面，所述金属套筒3的外表面的径向截面为平面。所述金属套筒3由高延伸率金属制作而成，所述高延伸率金属指延伸率介于16％-35％之间的金属，作为一个较优的实施方式，所述高延伸率金属为镁合金。作为一个较优的实施方式，所述金属套筒3上设有至少一圈外凸的金属环，所述金属环用于辅助密封。
所述卡瓦2为一体式结构，套设在所述锥体4上，所述卡瓦2的一端与所述金属套筒3抵接，所述卡瓦2的另一端与所述下接头1焊接连接。所述卡瓦2也由高延伸率金属制作而成，所述高延伸率金属指延伸率介于16％-35％之间的金属，作为一个较优的实施方式，所述高延伸率金属为镁合金。
如图5-图7所示，所述卡瓦2包括卡瓦本体，所述卡瓦本体为一体成型的变内径的圆筒结构，所述卡瓦本体的内表面为与所述锥体4的外锥面相适配的内锥面，所述卡瓦本体的外表面的径向截面为平面。所述卡瓦本体上设有大于或等于12个卡瓦齿槽，所有所述卡瓦齿槽均布在所述卡瓦本体上，每个所述卡瓦齿槽上设有一个卡瓦齿21。
作为一个较优的实施方式，所述锥体4上设有两个所述卡瓦2，两个所述卡瓦2沿着锥体4的轴向进行布置，两个所述卡瓦2之间抵接。
所述下接头1安装在靠近所述锥体4锥顶的一端，所述下接头1用于和座封工具相适配。
在使用时，本发明需要和座封工具配合使用，座封工具与下接头1相连接，利用座封工具将球座放置在待堵塞井筒的相应位置，座封工具拉动下接头1，使得下接头1和锥体4之间产生相对位移，从而使得金属套筒3和卡瓦2由于挤压而产生变形，金属套筒3的外壁与井筒的内部接触并实现密封，卡瓦2发生大变形或破裂而锚定在井筒内部上。当座封工具的推力达到一定值后，座封工具与下接头1脱落，座封工具取出，投入可溶金属封堵球，对空心通道进行封堵，至此完成整个座封过程。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
- 一种全金属可溶球座，其特征在于，包括由可溶性金属制成的锥体、金属套筒、卡瓦和下接头，所述锥体的外表面为锥面，内部沿轴向设有空心通道；所述金属套筒套设在所述锥体上，且安装在靠近所述锥体锥底的一端，所述金属套筒的内表面为与所述锥体的外锥面相适配的内锥面；所述卡瓦为一体式结构，套设在所述锥体上，所述卡瓦的一端与所述金属套筒抵接，所述卡瓦的另一端与所述下接头相连接，所述卡瓦的内表面为与所述锥体的外锥面相适配的内锥面；所述下接头安装在靠近所述锥体锥顶的一端。
- 根据权利要求1所述的一种全金属可溶球座，其特征在于，所述金属套筒和卡瓦均由高延伸率金属制作而成，所述高延伸率金属指延伸率介于16％-35％之间的金属。
- 根据权利要求2所述的一种全金属可溶球座，其特征在于，所述高延伸率金属为镁合金。
- 根据权利要求1-3任一所述的一种全金属可溶球座，其特征在于，所述卡瓦包括卡瓦本体，所述卡瓦本体为一体成型的变内径的圆筒结构。
- 根据权利要求4所述的一种全金属可溶球座，其特征在于，所述卡瓦本体上设有多个卡瓦齿槽，每个所述卡瓦齿槽上设有一个卡瓦齿。
- 根据权利要求5所述的一种全金属可溶球座，其特征在于，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上。
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