陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，包括中心筒（1），中心筒（1）外依次套設(shè)有上隔環(huán)（3）、定位錐體（6）、膠筒（10）、定位錐體（6）和下隔環(huán)（11），下隔環(huán)（11）與中心筒（1）固定連接，上隔環(huán)（3）、定位錐體（6）和膠筒（10）均能夠沿中心筒（1）的軸向移動(dòng)，定位錐體（6）的周向設(shè)有多個(gè)分瓣式基座（4），分瓣式基座（4）能夠沿定位錐體（6）的母線方向移動(dòng)。該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞在座封過程中分瓣式基座能夠分瓣開裂并嵌入到套管內(nèi)壁中，從而形成堅(jiān)實(shí)可靠的座封效果。
【專利說明】陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油開采設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種用于油氣井生產(chǎn)、封堵和壓裂改造等施工過程在油氣井生產(chǎn)套管中使用的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣井測(cè)試過程中，當(dāng)遇有多層系地層時(shí)，各油氣水層的層間存在差異需要進(jìn)行分層測(cè)試，分層增產(chǎn)等措施，此時(shí)便需要使用封堵分層工具。長(zhǎng)期以來，國內(nèi)外油田廣泛采用可鉆銑金屬材質(zhì)的橋塞作為油氣井層位分隔裝置?，F(xiàn)有金屬材質(zhì)的橋塞在施工作業(yè)后存在易卡、鉆銑困難等缺點(diǎn)，在施工中一旦出現(xiàn)事故，處理也相當(dāng)麻煩。特別是當(dāng)用于斜井、水平井的分層或段的壓裂、酸化、封堵水等工藝，由于受其特殊井身結(jié)構(gòu)的影響，這類井在鉆除金屬橋塞時(shí)，更是容易發(fā)生偏磨磨銑套管、卡鉆、鉆屑返排困難等問題，且出現(xiàn)問題后比直井處理起來要復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有金屬橋塞或金屬卡瓦復(fù)合橋塞在鉆除施工時(shí)存在的易卡、鉆銑困難、鉆屑返排困難等技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞可以牢固座封，暫時(shí)封隔產(chǎn)層或廢棄層，完成后續(xù)測(cè)試、壓裂改造施工等作業(yè)的目的。在水平井多段壓裂改造施工結(jié)束后，可實(shí)現(xiàn)下一趟鉆完成快速磨銑十幾個(gè)、二十幾個(gè)、甚至幾十個(gè)復(fù)合橋塞，打通油氣井生產(chǎn)通道。
[0004]本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，包括中心筒，從中心筒的一端到中心筒的另一端中心筒外依次套設(shè)有上隔環(huán)、定位錐體、膠筒、定位錐體和下隔環(huán)，下隔環(huán)與中心筒固定連接，上隔環(huán)、定位錐體和膠筒均能夠沿中心筒的軸向移動(dòng)，定位錐體為錐形，定位錐體的周向設(shè)有多個(gè)分瓣式基座，分瓣式基座能夠沿定位錐體的母線方向移動(dòng)。
[0005]設(shè)置在上隔環(huán)和膠筒之間的定位錐體的底端朝向膠筒頂端朝向上隔環(huán)，定位錐體的表面沿母線方向開設(shè)有多個(gè)用于分瓣式基座滑動(dòng)的導(dǎo)向滑槽，分瓣式基座的底部插接于導(dǎo)向滑槽。
[0006]分瓣式基座的頂端設(shè)有多個(gè)陶瓷柱，陶瓷柱傾斜設(shè)置，陶瓷柱的頂端朝向膠筒。
[0007]定位錐體的周向均勻分布有8個(gè)?12個(gè)分瓣式基座，每個(gè)分瓣式基座的頂端設(shè)有4個(gè)陶瓷柱。
[0008]分瓣式基座與定位錐體之間通過剪切銷釘連接，或?qū)蚧蹫檠辔膊?，分瓣式基座的底部與該燕尾槽相匹配。
[0009]設(shè)置在下隔環(huán)和膠筒之間的定位錐體的底端朝向膠筒頂端朝向下隔環(huán)，定位錐體的表面沿母線方向開設(shè)有多個(gè)用于分瓣式基座滑動(dòng)的導(dǎo)向滑槽，分瓣式基座的底部插接于導(dǎo)向滑槽。
[0010]中心筒的一端和上隔環(huán)之間設(shè)有用于防止上隔環(huán)脫開的拉力環(huán)。[0011]在定位錐體和膠筒之間依次連接有用于保護(hù)膠筒的第一保護(hù)傘、第二保護(hù)傘和保護(hù)套。
[0012]下隔環(huán)的外表面固定套接有用于清除油污的刮壁膠圈。
[0013]分瓣式基座的頂端設(shè)有陶瓷卡瓦片，陶瓷卡瓦片的頂端有多個(gè)沿定位錐體周向設(shè)置的鋸齒形的突起條。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:通過電纜或是連續(xù)油管將該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞快速送到目的層位，進(jìn)行火藥或是水力座封，實(shí)現(xiàn)封隔產(chǎn)層或非目的層，達(dá)到改變井筒條件、實(shí)現(xiàn)封隔目的，達(dá)到后續(xù)施工要求。施工完成后能夠?qū)崿F(xiàn)快速磨銑、返排效果，提高了工作效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0016]圖1是實(shí)施例1所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞的裝配圖。
[0017]圖2是實(shí)施例1所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞的使用狀態(tài)示意圖。
[0018]圖3是圖2中陶瓷柱部位的放大示意圖。
[0019]圖4是實(shí)施例2所述的陶瓷卡瓦片示意圖。
[0020]其中1.中心筒，2.拉力環(huán)，3.上隔環(huán)，4.分瓣式基座，4L陶瓷卡瓦片，5.陶瓷柱，
6.定位錐體，61.導(dǎo)向滑槽，7.第一保護(hù)傘，8.第二保護(hù)傘，9.保護(hù)套，10.膠筒，11.下隔環(huán)，12.刮壁膠圈，13.套管。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞進(jìn)行詳細(xì)說明。一種陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，包括中心筒1，從中心筒I的一端到中心筒I的另一端中心筒I外依次套設(shè)有上隔環(huán)3、定位錐體6、膠筒10、定位錐體6和下隔環(huán)11，下隔環(huán)11與中心筒I固定連接，上隔環(huán)
3、定位錐體6和膠筒10均能夠沿中心筒I的軸向移動(dòng)，定位錐體6為錐形，定位錐體6的周向設(shè)有多個(gè)分瓣式基座4，分瓣式基座4能夠沿定位錐體6的母線方向移動(dòng)，如圖1所示。
[0023]左側(cè)的分瓣式基座4設(shè)置在上隔環(huán)3和左側(cè)的定位錐體6之間，右側(cè)的分瓣式基座4設(shè)置在下隔環(huán)11和右側(cè)的定位錐體6之間，在圖1中，左側(cè)的分瓣式基座4的左端與上隔環(huán)3相接觸，左側(cè)的分瓣式基座4的右端與左側(cè)的定位錐體6相接觸，右側(cè)的分瓣式基座4的左端與左側(cè)的定位錐體6相接觸，右側(cè)的分瓣式基座4的右端與下隔環(huán)11相接觸。當(dāng)上隔環(huán)3在圖1中從左向右移動(dòng)后，能夠推動(dòng)膠筒10左右兩側(cè)的分瓣式基座4沿定位錐體6的母線方向移動(dòng)，并使分瓣式基座4張開，膠筒10左右兩側(cè)的定位錐體6受力后壓縮膠筒10，使膠筒10的中部向外突起，同時(shí)處于張開狀態(tài)的分瓣式基座4能夠與井下的套管13的內(nèi)壁卡固，從而實(shí)現(xiàn)膠筒10在套管13中的坐封，如圖2所示。
[0024]該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞容易鉆銑，磨掉的碎屑輕小，較易沖出，可以防止卡鉆。特別適用于斜井、水平井的分層壓裂、酸化、封堵水等作業(yè)，克服了金屬橋塞易卡、鉆銑困難、鉆銑時(shí)間耗時(shí)長(zhǎng)等缺點(diǎn)。其中膠筒10膨脹密封后，可以達(dá)到隔離井筒液體和壓力、封隔產(chǎn)層或非目的層，達(dá)到改變井筒條件、實(shí)現(xiàn)封隔目的。
[0025]在圖1中該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞的左側(cè)，設(shè)置在上隔環(huán)3和膠筒10之間的定位錐體6的底端朝向膠筒10頂端朝向上隔環(huán)3，為了便于分瓣式基座4沿定位錐體6的母線方向移動(dòng)，定位錐體6的表面沿母線方向開設(shè)有多個(gè)用于分瓣式基座4滑動(dòng)的導(dǎo)向滑槽61，分瓣式基座4的底部插接于導(dǎo)向滑槽61，如圖1所示，分瓣式基座4在導(dǎo)向滑槽61中移動(dòng)的位移可以被分為一個(gè)沿中心筒I軸向的位移和一個(gè)沿中心筒I徑向的位移。
[0026]分瓣式基座4的頂端設(shè)有多個(gè)陶瓷柱5，陶瓷柱5傾斜設(shè)置，陶瓷柱5的頂端朝向膠筒10。這樣處于張開狀態(tài)的分瓣式基座4上的陶瓷柱5嵌入套管13內(nèi)壁后會(huì)形成一個(gè)倒齒形結(jié)構(gòu)，在套管13內(nèi)壁上形成穩(wěn)定的嵌入固定點(diǎn)。膠筒10在兩側(cè)陶瓷柱5形成嵌入固定點(diǎn)的作用下保持被擠壓的變形狀態(tài)，維持密封效果穩(wěn)定，如圖3所示。
[0027]如圖1中該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞含有左右兩組分瓣式基座4，每組由在定位錐體6的周向均勻分布的8個(gè)?12個(gè)分瓣式基座4組成。每一個(gè)分瓣式基座4的頂端上鑲嵌有4個(gè)陶瓷柱5。陶瓷柱5露出分瓣式基座4的一端柱面邊緣為倒圓角，圓角R的大小為3mm，鑒于陶瓷脆性大的特點(diǎn)，每一個(gè)分瓣式基座4布置四個(gè)陶瓷柱5，同時(shí)結(jié)合陶瓷柱5上的圓角結(jié)構(gòu)，能夠有效的分散作用在其上的作用力。陶瓷柱5既能嵌入井下套管13內(nèi)壁中，又不至于因?yàn)樘沾芍?和套管13內(nèi)壁的接觸點(diǎn)位置壓力過大，而使陶瓷柱5被擠碎，失去支撐效果。
[0028]為了使分瓣式基座4不會(huì)從定位錐體6的導(dǎo)向滑槽61中脫落，未使用時(shí)，分瓣式基座4與定位錐體6之間通過剪切銷釘連接，當(dāng)上隔環(huán)3推動(dòng)分瓣式基座4時(shí)，剪切銷釘將會(huì)被剪斷?；蛘?，導(dǎo)向滑槽61為燕尾槽，分瓣式基座4的底部與該燕尾槽相匹配，依靠該燕尾槽的形狀鎖合，分瓣式基座4能夠固定于導(dǎo)向滑槽61。
[0029]在圖1中該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞的右側(cè)，設(shè)置在下隔環(huán)11和膠筒10之間的定位錐體6的底端朝向膠筒10頂端朝向下隔環(huán)11，定位錐體6的表面沿母線方向開設(shè)有多個(gè)用于分瓣式基座4滑動(dòng)的導(dǎo)向滑槽61，分瓣式基座4的底部插接于導(dǎo)向滑槽61。位于圖1中該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞的右側(cè)定位錐體6和分瓣式基座4的結(jié)構(gòu)與位于該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞的左側(cè)定位錐體6和分瓣式基座4相同，作用也相同，不再重復(fù)。
[0030]中心筒I的一端和上隔環(huán)3之間設(shè)有用于防止上隔環(huán)3脫開的拉力環(huán)2。拉力環(huán)2提供一個(gè)固定的丟手力，在該橋塞沒有被壓縮到座封在套管內(nèi)壁前，上隔環(huán)3不會(huì)脫開，只有壓縮力超過拉力環(huán)2設(shè)定的丟手力，拉力環(huán)3才能被拉脫，該橋塞才會(huì)實(shí)現(xiàn)丟手。
[0031]在定位錐體6和膠筒10之間依次連接有用于保護(hù)膠筒10的第一保護(hù)傘7、第二保護(hù)傘8和保護(hù)套9。第一保護(hù)傘7和第二保護(hù)傘8在擠壓時(shí)變形，緊緊包住保護(hù)套9和變形后的膠筒10，起到承受壓力和保護(hù)膠筒10，使膠筒10能夠密封的作用。保護(hù)套9是聚四氟乙烯材質(zhì)，保護(hù)套9可以保護(hù)膠筒10在受力擠壓中不被硬材質(zhì)的保護(hù)傘劃傷，并且起到承壓作用。
[0032]下隔環(huán)11的外表面固定套接有用于清除油污的刮壁膠圈12，刮壁膠圈12的外徑等于套管13的內(nèi)徑。下井過程中刮壁膠圈12能夠清除套管13內(nèi)壁上的油污等不干凈的東西，方便該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞的座封。
[0033]該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞的使用方法如下:
[0034]該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞通過丟手連接工具與電纜或是連續(xù)油管相連接，放入施工井筒內(nèi)。啟動(dòng)電纜車或是連續(xù)油管車將其快速送到施工作業(yè)目的層位。下放過程中，如果使用的是電纜投送方式，需要同時(shí)控制一定速度泵入清水，在井筒內(nèi)形成穩(wěn)定流速的液流，水平井段此作業(yè)工序尤其重要，帶動(dòng)該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞到達(dá)目的井段。然后進(jìn)行火藥或水利施壓座封。在火藥或是水利形成的內(nèi)部推力下，連接工具中的推筒將推力傳遞給上隔環(huán)部件3，上隔環(huán)3受到推力后，沿著中心筒I的軸線方向向膠筒10移動(dòng)。移動(dòng)時(shí)推動(dòng)膠筒10左右兩側(cè)的分瓣式基座4向膠筒10同時(shí)運(yùn)動(dòng)，兩側(cè)的分瓣式基座4在兩側(cè)相配合的定位錐體6的導(dǎo)向滑槽61的限制和導(dǎo)向下均勻張開。同時(shí)推力傳遞給定位錐體6，兩側(cè)定位錐體6向膠筒10的方向移動(dòng)，通過擠壓兩側(cè)的第一保護(hù)傘7、第二保護(hù)傘8、保護(hù)套9和中間的膠筒10，膠筒10受力后變形，外徑增大并向外側(cè)脹開。當(dāng)達(dá)到一定變形量后，膠筒10緊緊貼在井下套管13的內(nèi)壁上，實(shí)現(xiàn)密封封隔膠筒的效果。繼續(xù)增大推力，兩側(cè)分瓣式基座4在定位錐體6定位面的徑向分力下被推向套管13的內(nèi)壁，鑲嵌在分瓣式基座4上面的陶瓷柱5會(huì)在推力作用下緊緊的嵌入套管13的內(nèi)壁中。陶瓷柱5鑲嵌在分瓣式基座4上的倒齒形結(jié)構(gòu)在套管內(nèi)壁上形成穩(wěn)定的嵌入固定點(diǎn)。膠筒10在兩側(cè)陶瓷柱5形成嵌入固定點(diǎn)的作用下保持被擠壓變形狀態(tài)，從而維持密封效果。繼續(xù)增大推力，丟手連接工具中的丟手裝置被釋放，該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞同下入工具脫開，完成整個(gè)陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞的座封，如圖1和圖2所示。該陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞能實(shí)現(xiàn)在座封過程中的分瓣開裂并嵌入套管內(nèi)壁，形成堅(jiān)實(shí)可靠的座封效果。
[0035]實(shí)施例2
[0036]本實(shí)施例是對(duì)實(shí)施例1的一種改進(jìn)，其區(qū)本在于分瓣式基座4的頂端設(shè)有陶瓷卡瓦片41，陶瓷卡瓦片41的頂端有沿定位錐體6周向設(shè)置的鋸齒形的突起條，如圖4所示，陶瓷卡瓦片41的頂端有三道平行突起條，即在瓷卡瓦片41的頂端形成了鋸齒狀結(jié)構(gòu)。
[0037]這樣設(shè)計(jì)的好處是:陶瓷卡瓦片41的頂端嵌入套管13內(nèi)壁的時(shí)候與套管13內(nèi)壁形成線接觸，將原來的點(diǎn)接觸變?yōu)榫€接觸，增大了受力點(diǎn)，固定效果更好。同時(shí)，陶瓷卡瓦片41上的齒尖具有圓角結(jié)構(gòu)，能夠充分有效的分散作用在齒尖上的硬作用力，使陶瓷卡瓦片41的齒尖不易被擠碎。
[0038]以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，不能以其限定發(fā)明實(shí)施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，其特征在于，所述陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞包括中心筒(1)，從中心筒(I)的一端到中心筒(I)的另一端中心筒(I)外依次套設(shè)有上隔環(huán)(3)、定位錐體(6)、膠筒(10)、定位錐體(6)和下隔環(huán)(11)，下隔環(huán)(11)與中心筒(I)固定連接，上隔環(huán)(3)、定位錐體(6 )和膠筒(10 )均能夠沿中心筒(I)的軸向移動(dòng)，定位錐體(6 )為錐形，定位錐體(6 )的周向設(shè)有多個(gè)分瓣式基座(4)，分瓣式基座(4)能夠沿定位錐體(6)的母線方向移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，其特征在于:設(shè)置在上隔環(huán)(3)和膠筒(10)之間的定位錐體(6)的底端朝向膠筒(10)頂端朝向上隔環(huán)(3)，定位錐體(6)的表面沿母線方向開設(shè)有多個(gè)用于分瓣式基座(4)滑動(dòng)的導(dǎo)向滑槽(61)，分瓣式基座(4)的底部插接于導(dǎo)向滑槽(61)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，其特征在于:分瓣式基座(4)的頂端設(shè)有多個(gè)陶瓷柱(5)，陶瓷柱(5)傾斜設(shè)置，陶瓷柱(5)的頂端朝向膠筒(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，其特征在于:定位錐體(6)的周向均勻分布有8個(gè)?12個(gè)分瓣式基座(4)，每個(gè)分瓣式基座(4)的頂端設(shè)有4個(gè)陶瓷柱(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，其特征在于:分瓣式基座(4)與定位錐體(6)之間通過剪切銷釘連接，或?qū)蚧?61)為燕尾槽，分瓣式基座(4)的底部與該燕尾槽相匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，其特征在于:設(shè)置在下隔環(huán)(11)和膠筒(10)之間的定位錐體(6)的底端朝向膠筒(10)頂端朝向下隔環(huán)(11)，定位錐體(6)的表面沿母線方向開設(shè)有多個(gè)用于分瓣式基座(4)滑動(dòng)的導(dǎo)向滑槽(61)，分瓣式基座(4)的底部插接于導(dǎo)向滑槽(61)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，其特征在于:中心筒(I)的一端和上隔環(huán)(3)之間設(shè)有用于防止上隔環(huán)(3)脫開的拉力環(huán)(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，其特征在于:在定位錐體(6)和膠筒(10)之間依次連接有用于保護(hù)膠筒(10)的第一保護(hù)傘(7)、第二保護(hù)傘(8)和保護(hù)套(9)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，其特征在于:下隔環(huán)(11)的外表面固定套接有用于清除油污的刮壁膠圈(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷卡瓦復(fù)合橋塞，其特征在于:分瓣式基座(4)的頂端設(shè)有陶瓷卡瓦片(41)，陶瓷卡瓦片(41)的頂端有多個(gè)沿定位錐體(6)周向設(shè)置的鋸齒形的突起條。
【文檔編號(hào)】E21B19/10GK103470197SQ201310336707
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】王新忠, 薛建軍, 裴曉含, 錢杰, 黃鵬, 童征, 李明 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司