[发明专利]一种单卡瓦双作用速钻复合桥塞

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于斜井、水平井的分层压裂、酸化、封堵水等工艺作业中的单卡瓦双作用速钻复合桥塞，属于石油天然气开采技术领域。

背景技术

随着致密气、页岩气、致密油等非常规油气资源的大规模开发，常规完井技术已经达不到生产要求，科学、合理的制定和实施开发方案非常重要，桥塞分层压裂酸化技术已经成为一项广泛应用、并正在不断发展和完善的开采技术，是油田进行薄差油层改造的有效技术之一。桥塞技术是分层压裂酸化技术成功的最为关键的核心技术之一，要求具有密封性能好、耐压差高、快速解除等特点。目前，国内外桥塞均采用双卡瓦结构，体积与质量较大，性能可靠安全，实施钻磨法解除。基于结构和材料特性，实现结构优化达到快速解除目标的一种单卡瓦双作用速钻复合桥塞，对于水平井多段压裂改造作业有良好的经济性。

发明内容

本发明的目的是：为了避免中途坐封和提前丢手事故，能快速实现一趟钻铣多个桥塞，提高坐封的可靠性和稳定性，增强桥塞的耐压耐温性能，实现斜井、水平井的水力泵入，简化桥塞结构，降低作业成本，提高钻磨效率，特提供一种单卡瓦双作用速钻复合桥塞。

本发明采用的技术方案是：一种单卡瓦双作用速钻复合桥塞，是由中心管、马牙限位装置、丢手接头、组合式胶筒结构、下锥体、卡瓦、下限位体、泵送环和单流阀组成，其结构特征是：在中心管上端连接丢手接头，丢手接头的下方设置单流阀，单流阀是由丢手接头端部销轴和单流阀球构成，内置于中心管中；在中心管下端用螺纹连接下限位体，在中心管上端表面与下限位体上设置有相互匹配的对接防转槽，在下限位体的环形台阶上套有泵送环；马牙限位装置由上推环、限位锁环和挡板构成，安装在中心管的上端，挡板与上推环固定连接在一起，上推环与限位锁环以锯齿形式相互结合，中心管上端有一段锯齿形凹槽与限位锁环相互配合；组合式胶筒结构安装在马牙限位装置与下锥体之间，由非对称的上端胶筒、中胶筒和下端胶筒构成，在上端胶筒端部设置有三层保护装置，外层为上保护伞、中层为上保护片、内层为上保护套，在下端胶筒端部设置有三层保护装置，外层为下保护伞、中层为下保护片、内层为下保护套；上推环与中心管用上销钉连接，下锥体与中心管用下销钉连接，下锥体与组合式胶筒结构相顶抵；卡瓦安装在下锥体与下限位体之间，每组卡瓦有6片，布置在中心管的下端周围，每片卡瓦上设置有11颗齿，中间齿平面有3颗齿，两边齿平面上分别有4颗齿。

所述的丢手接头下端内接中心管，在丢手接头上开有一凹槽，在丢手接头下端面上设有一销轴。

所述的限位锁环的外齿顶与上推环内齿底的间距为H，间距H大于或等于1.5倍限位锁环内齿锯齿高度h。

所述的组合式胶筒结构中上端胶筒与中胶筒间以35°-55°斜面配合；下端胶筒与中胶筒间无倾角配合；端胶筒端部倾角为30°-60°。

所述的上端胶筒的上端头及下端胶筒下端头设置的内层上保护套、下保护套及外层上保护伞、下保护伞的材料使用聚四氟乙烯；中层上保护片、下保护片的材料使用黄铜。

所述的卡瓦上有3排齿，每排齿所在平面与卡瓦中轴平面的夹角为3°，每颗齿轴向错开；防周向转动的齿位于所在每排齿平面上，并逆时针倾斜5°；防轴向向上滑动齿位于所在每排齿平面上，并向卡瓦底端倾斜5°；防轴向向下滑动齿位于所在每排齿平面上，并向卡瓦顶端倾斜5°。

所述的卡瓦本体材料采用高性能复合材料，卡瓦牙齿采用硬质合金复合齿。卡瓦通过箍环连接和限位，箍环材料为橡胶材质。

所述的下锥体与胶筒相顶抵，下锥体导向面与中心管轴线夹角为10°-30°。

所述的下限位体上开有与中心管上端相互配合的对接防转十字槽，下限位体下端呈锥形。

所述的单流阀球使用复合材料球。

本发明的有益效果是：第一、该桥塞部件采用高性能复合材料制备，在150℃下力学性能不会发生明显下降，能耐高温高压、能快速钻铣、返排效果好、提高了工作效率；第二、该桥塞采用单卡瓦双作用结构，既可防止转动也可防止上下窜动，其坐封过程为径向伸出替代了以前的滑动伸出，保护套管、卡瓦牙齿不被提前损伤，提高了坐封的可靠性和稳定性；第三、采用一组卡瓦在保证性能的同时，实现了结构优化，有效减少了桥塞部件及体积，可大大降低桥塞磨铣时间；第四、采用新型非对称组合式胶筒结构大大增加了桥塞耐压能力；第五、桥塞下限位体上设计装有较大直径的泵送环，可以实现斜井、水平井的水力泵入；第六、桥塞设计有单流阀，建立了返排通道，有利于下部压裂液排除。

附图说明