一種非金屬易鉆橋塞的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及油氣田油水井作業(yè)井下工具領(lǐng)域，具體涉及一種在石油、天然氣完井作業(yè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)封層和卡位的非金屬可鉆橋塞。
【背景技術(shù)】
[0002]目前油氣田作業(yè)使用的可鉆橋塞主要是由球墨鑄鐵金屬材料構(gòu)成的，磨銑較困難，無(wú)法實(shí)現(xiàn)一趟磨銑管柱完成多個(gè)可鉆橋塞磨銑處理，對(duì)于一口井同時(shí)要求用多個(gè)橋塞工藝措施實(shí)現(xiàn)非常困難，用于多層多段壓裂新工藝技術(shù)等井下作業(yè)幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)，目前很多石油行業(yè)單位進(jìn)行了非金屬材料的可鉆橋塞的研宄。申請(qǐng)?zhí)枮椤?01320121938.X”，名稱為“非金屬可鉆橋塞”的中國(guó)實(shí)用新型專利所公開(kāi)的非金屬可鉆橋塞，雖然材料(卡瓦依然用金屬)選用非金屬，但結(jié)構(gòu)與普通可鉆鑄鐵橋塞類似，同樣用了鎖環(huán)鎖定機(jī)構(gòu)，完成座封后，依靠鎖環(huán)鎖定，防止膠筒和卡瓦復(fù)位解封。該非金屬可鉆橋塞存在以下缺陷:一是非金屬材料強(qiáng)度相對(duì)較低，當(dāng)橋塞承受較高的上壓差時(shí)，芯軸在壓力的作用下向下移動(dòng)，鎖緊機(jī)構(gòu)特型螺紋受力易滑扣解鎖致橋塞失效；二是該結(jié)構(gòu)非金屬可鉆橋塞未設(shè)置防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，鉆磨時(shí)易形成空轉(zhuǎn)，導(dǎo)致磨銑困難；三是該非金屬可鉆橋塞的卡瓦是整體式的，在座封的過(guò)程中有可能分瓣不均，影響密封和承壓效果；四是該非金屬可鉆橋塞無(wú)中心通道，完成施工后不處理掉就無(wú)法投產(chǎn)，同時(shí)磨銑時(shí)若封堵的層段形成圈閉高壓，則磨銑風(fēng)險(xiǎn)大，易造成安全事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型旨在提出一種設(shè)置有防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鎖緊安全的一種非金屬易鉆橋塞。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:
[0005]一種非金屬易鉆橋塞，包括一中心管，中心管外徑上端設(shè)有環(huán)形凸臺(tái)，下端設(shè)有環(huán)形凹槽，環(huán)形凸臺(tái)與環(huán)形凹槽之間從上至下依次套接有坐封壓環(huán)、上卡瓦斜體組合、膠筒組合、擴(kuò)徑環(huán)、下楔形體以及下卡瓦；所述環(huán)形凹槽內(nèi)安裝卡瓦托，卡瓦托的尺寸與環(huán)形凹槽尺寸匹配；環(huán)形凹槽下部中心管外徑上還設(shè)有卡瓦托座，卡瓦托座通過(guò)防轉(zhuǎn)銷連接卡瓦托。
[0006]所述的上卡瓦斜體組合包括從上至下依次連接的上卡瓦以及上楔形體；上卡瓦下部為錐形；上楔形體上部為錐形，上楔形體錐形錐度與上卡瓦下部錐形的錐度相同。
[0007]所述的膠筒組合包括一個(gè)中膠筒和位于中膠筒上下兩端的兩個(gè)端膠筒，端膠筒與中膠筒接觸連接的兩端為錐形，背離中膠筒的端部均安裝有膠筒外護(hù)帽以及膠筒內(nèi)護(hù)帽，中膠筒兩端均為錐形，與端膠筒錐形錐度相同。
[0008]中心管內(nèi)通徑上部卡設(shè)有球。
[0009]所述的中心管環(huán)形凸臺(tái)位置上端設(shè)有擋球銷。
[0010]所述的座封壓環(huán)通過(guò)剪釘固定在中心管上。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:
[0012]本實(shí)用新型一方面設(shè)計(jì)了中心管外徑上的環(huán)形凸臺(tái)和環(huán)形凹槽，配合卡瓦托及卡瓦托座將中心管外的軸向力轉(zhuǎn)移到中心管上，實(shí)現(xiàn)無(wú)鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)將坐封力量轉(zhuǎn)移到中心管上；另一方面，通過(guò)防轉(zhuǎn)銷連接卡瓦托以及卡瓦托座，從而和中心管組成相對(duì)固定的整體，防止磨銑時(shí)發(fā)生空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型一種非金屬易鉆橋塞的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中，1-中心管；2_擋球銷；3-球；4_坐封壓環(huán)；5-剪釘；6_卡瓦套環(huán)；7-上卡瓦；8_卡瓦穩(wěn)銷；9_上楔形體；10_膠筒外護(hù)帽；11-膠筒內(nèi)護(hù)帽；12_端膠筒；13_中膠筒；14-擴(kuò)徑環(huán)；15_下楔形體；16_下卡瓦；17_卡瓦托；18_防轉(zhuǎn)銷；19_卡瓦托座。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本實(shí)用新型一種非金屬易鉆橋塞，包括一中心管1，中心管I內(nèi)通徑上部卡設(shè)有球
3;中心管I外徑上端設(shè)有一孔裝有擋球銷；其位置高于球3。中心管I擋球銷下方設(shè)有環(huán)形凸臺(tái)以及環(huán)形凹槽，環(huán)形凸臺(tái)與環(huán)形凹槽之間依次套接有坐封壓環(huán)4、上卡瓦斜體組合、膠筒組合、擴(kuò)徑環(huán)14、下楔形體15、以及下卡瓦16 ;
[0016]所述環(huán)形凹槽內(nèi)安裝卡瓦托17，卡瓦托17的尺寸與環(huán)形凹槽尺寸匹配；環(huán)形凹槽下部中心管I外徑上還設(shè)有卡瓦托座19，卡瓦托座19通過(guò)防轉(zhuǎn)銷18-1連接卡瓦托17，并通過(guò)防轉(zhuǎn)銷18-2固定在中心管I上，使卡瓦托17、卡瓦托座19和中心管I組成相對(duì)固定的整體。
[0017]其中，上卡瓦7通過(guò)卡瓦套環(huán)6-1以及卡瓦穩(wěn)銷8-1固定在中心管外壁上。下卡瓦16通過(guò)卡瓦套環(huán)6-2以及卡瓦穩(wěn)銷8-2固定在中心管外壁上。
[0018]坐封壓環(huán)4下端設(shè)有環(huán)空，其上端與環(huán)形凸臺(tái)接觸，并通過(guò)剪釘5-1與中心管I連接；上卡瓦斜體包括依次連接的上卡瓦7以及上楔形體9，上楔形體9通過(guò)剪釘5-2固定在中心管I上；上卡瓦7為瓣形結(jié)構(gòu)，上端嵌入坐封壓環(huán)4下端內(nèi)環(huán)空進(jìn)行定位；上卡瓦7下部為錐形，外壁上鑲嵌有硬質(zhì)合金塊；上楔形體9為錐形，上楔形體9錐形錐度與上卡瓦7下部錐形的錐度相同，其外部均布卡瓦斜槽。膠筒組合包括一個(gè)中膠筒13和位于中膠筒13上下兩端的端膠筒12，端膠筒12與中膠筒13接觸連接的兩端為錐形，背離中膠筒13的端部均安裝有膠筒外護(hù)帽10以及膠筒內(nèi)護(hù)帽11，中膠筒13兩端均為錐形，與端膠筒12錐形錐度相同。擴(kuò)徑環(huán)14為環(huán)狀體，內(nèi)均布斜凹槽。下楔形體15通過(guò)剪釘5-3固定在中心管I上，下楔形體15上下兩端均為錐形結(jié)構(gòu)，其表面均布斜凸臺(tái)，與擴(kuò)徑環(huán)14內(nèi)的斜凹槽相配合；下卡瓦16上部為錐形，與下楔形體15下部錐形錐度相同，其外部均布卡瓦斜槽。
[0019]本實(shí)用新型的工作過(guò)程為:
[0020]本實(shí)用新型在使用時(shí)，通過(guò)投送座封工具下放到目的地，投送工具在外力下工作，形成上拔中心管1、下推坐封壓環(huán)4的一對(duì)作用力，坐封壓環(huán)4相對(duì)中心管I下行剪斷剪釘5-1，坐封壓環(huán)4相對(duì)中心管I繼續(xù)下行向下卡瓦托17靠近，依次剪斷上楔形體9上的剪釘5-2和下楔形體15上的剪釘5-3，在下楔形體15向卡瓦托17靠攏過(guò)程中套在其上的卡瓦套環(huán)6-2斷裂，使下卡瓦16沿下楔形體15的斜面徑向擴(kuò)張貼在套管內(nèi)壁，其下卡瓦16外圓弧上的卡瓦牙嵌入套管內(nèi)壁完成下端卡定，擴(kuò)徑環(huán)14下行徑向開(kāi)裂分成4等份且沿下楔形體15的斜面徑向擴(kuò)徑貼在套管內(nèi)壁對(duì)膠筒外護(hù)帽10剛性保護(hù)，上卡瓦7在坐封壓環(huán)4的推動(dòng)下沿上楔形體9的斜面向下移動(dòng)徑向擴(kuò)張使套在其上的卡瓦套環(huán)6-1斷裂并繼續(xù)下移徑向擴(kuò)張卡定在套管內(nèi)壁完成橋塞上端卡定，在此過(guò)程中端膠筒12和中膠筒13軸向壓縮徑向擴(kuò)張密封中心管I外徑和套管內(nèi)徑形成環(huán)空間，端膠筒12的徑向擴(kuò)張迫使膠筒內(nèi)護(hù)帽11和膠筒外護(hù)帽10徑向撐開(kāi)并保護(hù)端膠筒12，端膠筒12同時(shí)對(duì)中膠筒13起到保護(hù)作用完成坐封全過(guò)程。
[0021]該非金屬易鉆橋塞上壓高時(shí)球3密封中心管I內(nèi)通道，保護(hù)下部層段施工上層，完成施工后施工壓力消失后，下層液體頂開(kāi)球3連通上行，不會(huì)形成圈閉壓力，如果井下壓力高可以直接投產(chǎn)，如果需要處理掉井筒的非金屬易鉆橋塞時(shí)，由于全部采用非金屬易鉆材料，快速完成鉆磨處理，可以一趟管柱完成較多數(shù)量橋塞的鉆磨處理。
[0022]本實(shí)用新型實(shí)施例中，上卡瓦7以及下卡瓦16構(gòu)成的分瓣式卡瓦結(jié)構(gòu)在坐封時(shí)分瓣均勻，使得中心管I居中較好，膠筒組合受力均勻，提高了密封效果和承壓能力；中心管I帶主通道并用球3實(shí)現(xiàn)正向密封承高壓，反向無(wú)節(jié)流釋放圈閉壓力，降低了磨銑的風(fēng)險(xiǎn)，也可以不磨銑直接生產(chǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非金屬易鉆橋塞，包括一中心管(1)，中心管(I)外徑上端設(shè)有環(huán)形凸臺(tái)，下端設(shè)有環(huán)形凹槽，環(huán)形凸臺(tái)與環(huán)形凹槽之間從上至下依次套接有坐封壓環(huán)(4)、上卡瓦斜體組合、膠筒組合、擴(kuò)徑環(huán)(14)、下楔形體(15)以及下卡瓦(16);其特征在于:所述環(huán)形凹槽內(nèi)安裝卡瓦托(17)，卡瓦托(17)的尺寸與環(huán)形凹槽尺寸匹配；環(huán)形凹槽下部中心管(I)外徑上還設(shè)有卡瓦托座(19)，卡瓦托座(19)通過(guò)防轉(zhuǎn)銷(18-1)連接卡瓦托(17)。2.如權(quán)利要求1所述的一種非金屬易鉆橋塞，其特征在于:所述的上卡瓦斜體組合包括從上至下依次連接的上卡瓦(7)以及上楔形體(9);上卡瓦(7)下部為錐形；上楔形體(9)上部為錐形，上楔形體(9)錐形錐度與上卡瓦(7)下部錐形的錐度相同。3.如權(quán)利要求1所述的一種非金屬易鉆橋塞，其特征在于:所述的膠筒組合包括一個(gè)中膠筒(13)和位于中膠筒(13)上下兩端的兩個(gè)端膠筒(12)，端膠筒(12)與中膠筒(13)接觸連接的兩端為錐形，背離中膠筒(13)的端部均安裝有膠筒外護(hù)帽(10)以及膠筒內(nèi)護(hù)帽(11)，中膠筒(13)兩端均為錐形，與端膠筒(12)錐形錐度相同。4.如權(quán)利要求1所述的一種非金屬易鉆橋塞，其特征在于:中心管(I)內(nèi)通徑上部卡設(shè)有球⑶。5.如權(quán)利要求4所述的一種非金屬易鉆橋塞，其特征在于:所述的中心管(I)環(huán)形凸臺(tái)位置上端設(shè)有擋球銷(2)。6.如權(quán)利要求5所述的一種非金屬易鉆橋塞，其特征在于:所述的坐封壓環(huán)(4)通過(guò)剪釘(5-1)固定在中心管⑴上。
【專利摘要】本實(shí)用新型具體涉及一種在石油、天然氣完井作業(yè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)封層和卡位的非金屬可鉆橋塞。一種非金屬易鉆橋塞，包括一中心管，中心管外徑上端設(shè)有環(huán)形凸臺(tái)，下端設(shè)有環(huán)形凹槽，其間從上至下依次套接有坐封壓環(huán)、上卡瓦斜體組合、膠筒組合、擴(kuò)徑環(huán)、下楔形體以及下卡瓦；所述環(huán)形凹槽內(nèi)安裝卡瓦托，卡瓦托的尺寸與環(huán)形凹槽尺寸匹配；環(huán)形凹槽下部中心管外徑上還設(shè)有卡瓦托座，卡瓦托座通過(guò)防轉(zhuǎn)銷連接卡瓦托。本實(shí)用新型環(huán)形凸臺(tái)和環(huán)形凹槽，配合卡瓦托及卡瓦托座將中心管外的軸向力轉(zhuǎn)移到中心管，實(shí)現(xiàn)無(wú)鎖緊機(jī)構(gòu)將坐封力量轉(zhuǎn)移到中心管上；通過(guò)防轉(zhuǎn)銷連接卡瓦托以及卡瓦托座，從而和中心管組成相對(duì)固定的整體，防止發(fā)生空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
【IPC分類】E21B33/134
【公開(kāi)號(hào)】CN204663479
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520354781
【發(fā)明人】申峰, 吳金橋, 黃華, 張軍濤, 郭慶, 白方林
【申請(qǐng)人】陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院
【公開(kāi)日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日