[實(shí)用新型]一種投球式可溶解壓裂橋塞的密封機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921677871.1
• 申請(qǐng)日: 2019-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN211081794U
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧帥辰;鄭學(xué)飛;李文超;劉勝貴;鄭茜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): E21B33/134
• 分類號(hào): E21B33/134;E21B43/26;E21B33/122
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本實(shí)用新型屬于石油工程領(lǐng)域，涉及一種投球式可溶解壓裂橋塞的密封機(jī)構(gòu)，主要由上錐體背圈、下錐體背圈、邊膠筒、中間膠筒、膠筒保護(hù)傘組成。合理的尺寸設(shè)計(jì)與布置，保證密封元件在承載時(shí)應(yīng)力分布均勻，避免和減少膠筒上應(yīng)力集中現(xiàn)象，增強(qiáng)了橋塞的封堵性能。結(jié)合實(shí)用性與綠色環(huán)保性進(jìn)行了密封機(jī)構(gòu)的選材，選擇M400可溶解金屬材料作為膠筒的保護(hù)傘，選擇ZK?1可溶解金屬材料作為上錐體背圈與下錐體背圈的材料，可溶解丁晴橡膠作為膠筒組的材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于石油工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種投球式可溶解壓裂橋塞的密封機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

可溶解橋塞是井下封堵工具的一種，與傳統(tǒng)復(fù)合橋塞相比其顯著的特點(diǎn)是整體橋塞除卡瓦牙不可溶解之外，橋塞本體包括膠筒全可溶。投球式可溶解壓裂橋塞主要由密封機(jī)構(gòu)、錨定鎖緊機(jī)構(gòu)及中心管總成等部分構(gòu)成。

除了需要滿足橋塞整體可溶這一顯著特征之外，由于橋塞一直處于高的工作溫度、高的工作壓力以及其工作環(huán)境充滿了油、酸性氣體等腐蝕介質(zhì)。橋塞必須具有良好的封堵性能，無(wú)泄漏。橋塞的封堵性能直接影響著壓裂作業(yè)的效果，優(yōu)良的封堵性能是獲得良好壓裂效果的前提。在保證橋塞滿足作業(yè)要求的情況下，盡量減小橋塞的外徑。較小的外徑可以在橋塞下放時(shí)降低其與套管內(nèi)壁的摩擦，提高橋塞下放的成功率。

實(shí)用新型內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種投球式可溶解壓裂橋塞的密封機(jī)構(gòu)，主要由上錐體背圈、下錐體背圈、邊膠筒、中間膠筒、膠筒保護(hù)傘組成。

中間膠筒硬度比邊膠筒硬度略低，中間膠筒起主要密封的作用，邊膠筒起密封和保護(hù)中間膠筒的作用。膠筒保護(hù)傘位于膠筒組兩側(cè)，包裹著膠筒組，起到保護(hù)膠筒肩部，防止膠筒出現(xiàn)肩突現(xiàn)象而導(dǎo)致密封性能降低。上錐體背圈和下錐體背圈與卡瓦組相連。

膠筒組結(jié)構(gòu)為三膠筒形式，包括上邊膠筒、下邊膠筒及中間膠筒，上邊膠筒和下邊膠筒結(jié)構(gòu)相同。邊膠筒與膠筒保護(hù)傘接觸部分為大角度、大接觸面積的錐面。這樣可以保證膠筒易于坐封，避免應(yīng)力集中。中間膠筒與邊膠筒接觸部分錐面角度與接觸面積小，保證在坐封時(shí)中間膠筒徑向擴(kuò)張效果好。中間膠筒硬度比邊膠筒硬度略低，中間膠筒起主要密封的作用，邊膠筒起密封和保護(hù)中間膠筒的作用。

設(shè)計(jì)橋塞所適用的套管尺寸為5.5寸，其外徑為139.7mm，內(nèi)徑121.4mm，橋塞最大外徑為110mm，橋塞與套管間隙為5.57mm。在橋塞入井作業(yè)時(shí)，不僅要避免膠筒與套管直接接觸，發(fā)生剮蹭，而且要防止卡瓦組與套管內(nèi)壁發(fā)生接觸，這樣既可以保證橋塞在下放過(guò)程中膠筒的完整性，保證橋塞密封性能，還可以避免卡瓦組因?yàn)閯幉涠鴮?dǎo)致提前坐封，設(shè)計(jì)膠筒外徑為108mm。為了同時(shí)保證膠筒的抗壓縮性能以及中心管的強(qiáng)度，同時(shí)保證橋塞在裝配時(shí)便捷，設(shè)計(jì)中心管外徑為66mm，膠筒內(nèi)徑為67mm。設(shè)計(jì)邊膠筒長(zhǎng)度為44mm，中間膠筒長(zhǎng)度為82.5mm，邊膠筒內(nèi)側(cè)與中間膠筒通過(guò)傾角為45°的錐面相結(jié)合，外側(cè)與膠筒保護(hù)傘通過(guò)60°錐面相結(jié)合。三膠筒結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)為140mm。選擇新型可溶解丁晴橡膠作為膠筒組的材料。為了保證可溶解橋塞的各部件的可溶性，選擇 M400可溶解金屬材料作為膠筒保護(hù)傘，其硬度60HIV0.1，溶解速率適中，抗壓強(qiáng)度較高。符合膠筒保護(hù)傘對(duì)材料的性能要求。

上錐體背圈與下錐體背圈結(jié)構(gòu)相同。錐體背圈為中空柱狀結(jié)構(gòu)，分為錐體部分和背圈部分。錐體部分均勻的分布著六個(gè)燕尾槽，對(duì)卡瓦組起到固定、導(dǎo)向和支撐的作用，燕尾槽底面與錐體中心呈15°～25°傾斜角，可以使卡瓦組沿著斜面擴(kuò)張開來(lái)。還可以起到防止卡瓦轉(zhuǎn)動(dòng)，避免卡瓦與卡瓦的相互干擾的作用。錐體外均布著四個(gè)銷釘孔，可以與中心管上的銷釘孔進(jìn)行連接，起到防止橋塞提前坐封的作用。背圈部分內(nèi)表面為錐面，與膠筒保護(hù)傘相配合，在其外表面上均勻分布著12條寬為2mm的切縫，一直從端面延伸到錐體部分的內(nèi)圓上。選擇ZK-1可溶解金屬材料作為上錐體背圈與下錐體背圈的材料。