一種橋塞用耐高溫高強度復合材料芯軸的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型專利涉及石油天然氣開采工具中的井下封堵工具技術(shù)領域，尤其涉及到一種橋塞用耐高溫高強度復合材料芯軸。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在石油勘探開發(fā)過程中，封層是分層注水、分層試油、分層壓裂酸化、分層生產(chǎn)及封閉水層、封閉干層和封閉廢棄層等的一項非常重要的作業(yè)工序；而且在油田井下測試過程中，需要進行分層測試，分層進行增產(chǎn)措施，生產(chǎn)井進行多層完井，暫時隔層等，都需要使用橋堵分層工具，如橋塞等。但目前常用的金屬橋塞用芯軸一般多為鋼制材料，存在易卡、鉆銑困難等缺點，特別是用于斜井、水平井的分層壓裂、封堵等工藝，由于受其特殊井身結(jié)構(gòu)的影響，這類井在解除金屬橋塞橋堵進行磨銑時，存在易卡、銑鉆困難、耗時、可靠性低等缺點；而用復合材料制成的橋塞容易鉆銑，鉆磨出的碎肩輕質(zhì)，較易沖出井筒，可防止卡鉆，特別適用于斜井、水平井的分層分裂、酸化以及封堵水等作業(yè)。
[0003]目前，井下測井領域已開始使用復合材料橋塞，用于井下測井。但是僅限于低工作要求環(huán)境下(溫度彡120°C，外壓彡70MPa)工作，同時芯軸在井下工作時既要承受70MPa以上的拉力作用的同時還用承受100KN以上的拉力作用。兩種作用力同時作用于芯軸，對于芯軸的力學性能要求非常嚴格。目前，還沒有一種復合材料芯軸能同時承受如此高的作用力。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實用新型的目的是要提供一種新型橋塞用耐高溫高強度復合材料芯軸，該新型芯軸克服了傳統(tǒng)橋塞用金屬芯軸易卡鉆、難鉆銑，重量大等缺點，在實際使用過程中既可滿足強大的拉力作用同時亦可滿足強大的外壓作用。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0006]—種橋塞用耐高溫高強度復合材料芯軸，其特征在于:該芯軸為等內(nèi)徑、變外徑的復合材料圓管，其兩端分別為大端和小端，大端的端面為角度為45°的斜面，大端的一側(cè)上設置有凸臺，凸臺上有兩排銷釘孔，且兩排銷釘孔沿凸臺徑向方向交錯布置，其相互錯開角度為15°?30°，優(yōu)選錯開角度為20°，銷釘孔內(nèi)鑲嵌相應尺寸的復合材料銷釘，用于加強產(chǎn)品層間性能，大端的一端上設置有沿大端外圓周均布的拉拔孔，該芯軸的材料為樹脂基復合材料，樹脂基體為耐高溫、高韌性環(huán)氧樹脂，增強材料為高模量、高強度E玻璃纖維或S玻璃纖維，其中耐溫達到多1500C ;高韌性表現(xiàn)為斷裂伸長率要多4%。
[0007]作為優(yōu)選，兩排銷釘孔中每排銷釘孔的數(shù)量為6個，且沿凸臺徑向均布。
[0008]作為優(yōu)選，銷釘孔的內(nèi)徑為Φ9?Φ 13mm，深度為18?21mm。
[0009]作為優(yōu)選，所述的銷釘為由復合材料單向纖維拉擠成型，用于增加凸臺與管體間的層間強度。
[0010]作為優(yōu)選，拉拔孔的數(shù)量為個，其孔直徑為Φ6ι?πι?Φ8mm，深度為8?10mm。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的橋塞用耐高溫高強度復合材料芯軸新穎獨特，其具有重量輕、易鉆銑、耐高溫、強度高的特點，這是由于其采用高強度高模量復合材料做為芯軸原材料，采用拉擠、模壓、纏繞等傳統(tǒng)成型工藝成型，所以制備強度高，重量輕，易鉆銑；該芯軸在實際使用過程中既可滿足強大O 100KN)的拉力作用同時亦可滿足強大(^ 70MPa)的外壓作用。在實際使用過程中該復合材料芯軸外側(cè)要套有各種零部件，芯軸主要起到承載的作用，使用過程中承受高的拉力及高的外壓力。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]附圖1為本實用新型芯軸結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行進一步說明。
[0015]如圖1所示，一種橋塞用耐高溫高強度復合材料芯軸，該芯軸為等內(nèi)徑、變外徑的復合材料圓管，由圖中可以看出，其兩端分別為大端3和小端4，其中，大端3的端面為角度為45°的斜面，大端3的一側(cè)上設置有凸臺5，凸臺5上有兩排銷釘孔51，且兩排銷釘孔51沿凸臺5徑向方向交錯布置，其相互錯開角度為15°?30°，優(yōu)選錯開角度為20°，兩排銷釘孔51中每排銷釘孔51的數(shù)量為6個，且沿凸臺徑向均布，銷釘孔51的內(nèi)徑為Φ9?Φ 13mm，深度為18?21mm，銷釘孔51內(nèi)鑲嵌相應尺寸的復合材料銷釘1，用于加強產(chǎn)品層間性能，銷釘I為由復合材料單向纖維拉擠成型，用于增加凸臺與管體間的層間強度，大端3的一端上設置有沿大端3外圓周均布的拉拔孔31，拉拔孔31的數(shù)量為6個，其孔直徑為C>6mm?Φ 8mm，深度為8?10mm，該芯軸的材料為樹脂基復合材料，樹脂基體為耐高溫、高韌性環(huán)氧樹脂，增強材料為高模量、高強度E玻璃纖維或S玻璃纖維，其中耐溫達到^ 150°C ;高韌性表現(xiàn)為斷裂伸長率要彡4%。
[0016]另外，本技術(shù)方案取兩排銷釘孔51沿凸臺5徑向方向交錯布置，其相互錯開角度為15°?30°，優(yōu)選錯開角度為20°，也可以選取18°、25°、28°的錯開角度等；而且，本技術(shù)方案取銷釘孔51的內(nèi)徑為Φ9?Φ 13mm，深度為18?21mm，其優(yōu)選內(nèi)徑可為Φ 10、Φ11、Φ/12等，優(yōu)選深度為19mm、20mm等；本技術(shù)方案取拉拔孔直徑為Φ6ι?πι?Φ8ι?πι，深度為8?10mm，優(yōu)選直徑為Φ 7mm，優(yōu)選深度為9mm。
[0017]可以理解的是，以上關于本實用新型的具體描述，僅用于說明本實用新型而并非受限于本實用新型實施例所描述的技術(shù)方案，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，仍然可以對本實用新型進行修改或等同替換，以達到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種橋塞用耐高溫高強度復合材料芯軸，其特征在于:該芯軸為等內(nèi)徑、變外徑的復合材料圓管，其兩端分別為大端(3)和小端(4)，大端(3)的端面為角度為45°的斜面，大端(3)的一側(cè)上設置有凸臺(5)，凸臺(5)上有兩排銷釘孔(51)，且兩排銷釘孔(51)沿凸臺(5)徑向方向交錯布置，其相互錯開角度為15°?30°，銷釘孔(51)內(nèi)鑲嵌相應尺寸的復合材料銷釘(1)，大端(3)的一端上設置有沿大端(3)外圓周均布的拉拔孔(31)，該芯軸的材料為樹脂基復合材料，樹脂基體為耐尚溫、尚初性環(huán)氧樹脂，增強材料為尚t旲量、尚強度E玻璃纖維或S玻璃纖維。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋塞用耐高溫高強度復合材料芯軸，其特征在于:兩排銷釘孔(51)中每排銷釘孔(51)的數(shù)量為(6)個，且沿凸臺徑向均布。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種橋塞用耐高溫高強度復合材料芯軸，其特征在于:銷釘孔(51)的內(nèi)徑為Φ9?Φ 13mm，深度為18?21mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋塞用耐高溫高強度復合材料芯軸，其特征在于:所述的銷釘(I)為由復合材料單向纖維拉擠成型。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋塞用耐高溫高強度復合材料芯軸，其特征在于:拉拔孔(31)的數(shù)量為6個，其孔直徑為C>6mm?Φ 8mm，深度為8mm?1mm0
【專利摘要】本實用新型專利公開了一種橋塞用耐高溫高強度復合材料芯軸，其特征在于：該芯軸兩端分別為大端和小端，大端的一側(cè)上設置有凸臺，凸臺上有兩排銷釘孔，且兩排銷釘孔沿凸臺徑向方向交錯布置，其相互錯開角度為15°～30°，銷釘孔內(nèi)鑲嵌相應尺寸的復合材料銷釘，大端的一端上設置有沿大端外圓周均布的拉拔孔，該芯軸的材料為樹脂基復合材料，樹脂基體為耐高溫、高韌性環(huán)氧樹脂，增強材料為高模量、高強度E玻璃纖維或S玻璃纖維，其中耐溫達到≥150℃；高韌性表現(xiàn)為斷裂伸長率要≥4％，該芯軸具有重量輕、易鉆銑、耐高溫、強度高的特點，該芯軸在實際使用過程中既可滿足強大(≥100KN)的拉力作用同時亦可滿足強大(≥70MPa)的外壓作用。
【IPC分類】E21B33/134
【公開號】CN205206785
【申請?zhí)枴緾N201520805387
【發(fā)明人】趙衛(wèi)生, 郝春功, 南無疆, 陳鈴飛, 畢俊喜
【申請人】北京玻鋼院復合材料有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年10月19日