卡瓦锥体一体化桥塞及其制备方法与流程

本发明属于油气田开采领域，涉及一种卡瓦锥体一体化桥塞制造方法以及由该方法制造的可溶桥塞。

背景技术：

随着全球油气田的开发和能源的不断耗竭，非常规油气将成为未来石油天然气能源的重要接替者。超重原油、油砂油、致密油、页岩油等非常规石油以及致密砂岩气、页岩气、煤层气等非常规天然气资源储量比常规油气储量更高，这存在着无限的勘探开发潜力。但是由于非常规石油储层具有比重大、杂质多、粘度大以及非常规天然气储层具有低孔、特低渗透的特征，导致这些油气的开采成本较高，但随着常规油气资源的减少和生产成本上升，对非常规油气的开发利用越来越受到重视。针对这类非常规油气藏的开采，可以首先进行储层改造，以有效提高单井产量。目前常用的是压裂等技术。

在油气田开采领域，压裂是指采油或采气过程中，利用水力或高能气体的作用而使油气层形成裂缝的一种方法，压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油气在地下的流动环境，使油气井产量增加，对改善井底流动条件、改善油层流动状况等可起到非常重要的作用。

随着科技的进步全可溶桥塞，以逐渐取代老版桥塞，使采油采气工作更加便捷，有效率，但其问题还是存在如，体积大，溶解速度慢，密封度差等。

对此，研究人员设计了一种卡瓦锥体一体化的可溶桥塞，其体积小，结构简单，通径大，其材料溶解性强，能够再低矿度中快速溶解完成。从而提高生产效率，减小套管堵塞问题，减小套管损伤。

技术实现要素：

经过对目前已有的可溶桥塞进行研究，发明人发现，可溶桥塞的自身体积比较大，结构复杂，通径较小，外层溶解产生的化合物沉淀较多，沉淀在中心管通径及各个结构之间，阻碍了里层金属与溶液的反应，造成了部分可溶材料不溶解，为了解决上述缺陷，本发明人进行了深入研究并获得了本发明。

本发明提供了一种卡瓦锥体一体化桥塞的制造方法，其除了增加了桥塞的通径，还减小了其体积，使结构简单化，节省了材料的浪费，同时也对材料进行了新的研究，使材料能够在更低的矿化度下达到理想的溶解时间，解决了由于桥塞体积过大沉淀物多影响溶解的问题。较好的耐磨性，适应各种温度条件，以及在浓酸或浓碱的环境中仍可正常工作。

此外本发明还提供了一种由上述方法制造的可溶桥塞。

[技术方案]

根据本发明的一个实施方式，提供了卡瓦锥体一体化桥塞的制造方法，其依序包括以下步骤：

(1)可溶下接头(可溶材料与可溶高分子复合材料组合)，改变了传统的带内螺纹式，采用直接与适配器用剪钉相连接的方式，使其在坐封时与推筒起到双向同时向内坐封，在达到规定压力值后，剪钉断裂，下接头脱离桥塞本体，进一步减少桥塞体积；

(2)可溶卡瓦其表面沟槽采用耐磨金钢砂填充表面刷复一层胶粘剂，从而使卡瓦能够有更好的承压力，摩擦力可以更好地固定桥塞本体，其表面的胶粘剂其作用是防止卡瓦沟槽表面溶解速度过快导致卡瓦位移；

(3)双层卡瓦设计，上下交叉挤压坐封，利用坐封过程中上下卡的挤压力使两层卡瓦挤压在一起成为一层并膨胀，膨胀后的卡瓦与管壁紧密贴合在一起实现固定桥塞本体，利用金刚砂与管壁的摩擦力无方向性的特点，取代了以往桥塞的上下锥体部分，简化了桥塞的结构，减小了桥塞的体积；

(4)在卡瓦表面硫化三道或多道密封可溶胶圈防止卡瓦外侧漏水，卡瓦侧面硫化锯齿型可溶胶，防止卡瓦接触面漏水，卡瓦内侧整体硫化可溶胶，防止内侧投球打压漏水，使其坐封后能达到密封效果，代替了传统桥塞的胶筒部分。

(5)适配器采用硬质金属合金材质，组装时与下接头连接，在其上端有锁紧装置防止桥塞本体松动，坐封后适配器与下接头分离并与坐封工具一起带出井外。

以上述步骤中，所述桥塞本体的材料为镁合金、铝合金、镁铝合金或其他合金。

抛弃了上下锥体、中心管、胶筒的传统桥塞设计，用卡瓦的相互挤压力替了传统桥塞锥体对卡瓦的挤压作用，用卡瓦上包覆的可溶橡胶代替了传统桥塞胶筒的密封作用，这样的设计使桥塞结构简单化，并减小了桥塞的外径和体积，加大了桥塞的通径，提高了工作效率，减少了材料了浪费，提高了工艺性能。

所述桥塞本体的形状和构造可为本领域新型的形状和构造。并且所述桥塞本体的材料不做特别的限定，只要其包含能够在上述纯水或溶液(例如，含有该溶液成分的石油领域中的压裂液或返排液)中溶解的材料即可。例如，所述桥塞本体可以包含镁、铝、锌等金属元素，如所述桥塞本体的材料可以为镁合金、铝合金、镁铝合金等，还可以包含可溶有机物等，但不限于此。

附图说明

图1.桥塞整体示意图

图2.桥塞作封状态示意图

图3.桥塞卡瓦外形示意图及坐封后示意图

具体实施方式

下文中，将更加详细地描述本发明。

本说明书和权利要求书中所用的术语或词语不应被限制性地解读为常规的或词典的含义，而应基于发明人可以适当地定义术语的概念以便以可能最佳的方式描述其发明的原则而被解读为与本发明的技术思想相对应的含义和概念。

下面通过具体的实施例来描述本发明的可溶桥塞的制造方法。

实施例1

下接头采用此方法制作是与适配器连接，坐封时拉动下接头，从而更有效的推动卡瓦达到更好地密封效果。

实施例2

可溶卡瓦其表面沟槽采用耐磨金钢砂填充表面刷复一层胶粘剂，从而使卡瓦能够有更好的承压力，摩擦力可以更好地固定桥塞本体，其表面的胶粘剂其作用是防止卡瓦沟槽表面溶解速度过快导致卡瓦位移；双层卡瓦设计，上下交叉挤压坐封，利用坐封过程中上下卡的挤压力使两层卡瓦挤压在一起成为一层并膨胀，膨胀后的卡瓦与管壁紧密贴合在一起实现固定桥塞本体，这种设计取代了以往桥塞的上下锥体部分，简化了桥塞的结构，减小了桥塞的体积；在卡瓦表面硫化三道或多道密封可溶胶圈防止卡瓦外侧漏水，卡瓦侧面硫化锯齿型可溶胶，防止卡瓦接触面漏水，卡瓦内侧整体硫化可溶胶，防止内侧投球打压漏水，使其坐封后能达到密封效果，代替了传统桥塞的胶筒部分，进一步简化了桥塞的结构，减小了桥塞的体积；如图3所示

实施例3

适配器采用硬质金属合金材质，组装时与下接头连接，在其上端有锁紧装置防止桥塞本体松动，坐封后适配器与下接头分离并与坐封工具一起带出井外。

实施例4

此为桥塞在井下工作状态，在坐封完成后下接头因作封力脱离桥塞本体，减小桥塞体积，增大了桥塞通径，卡瓦起到了固定支撑及密封的作用。如图2所示。

实施例5

本桥塞可分为4部分组成：1下接头、2下卡瓦、3上卡瓦、4适配器、5上下卡瓦交叠处。其中1下接头与4适配器在坐封后直接脱离桥塞，2、3卡瓦固定桥塞起承压及密封作用，4适配器与1下接头连接如图1所示。

技术特征：

1.该全可溶桥塞大体可有三部分组成，分别是：下接头、上下卡瓦、适配器。该桥塞主体部分其材料选择可以是可溶金属材料(例镁铝合金，镁合金等)，大幅度减少了桥塞的体积，其结构更加简单，通径变大，大大减少了溶解时间。

2.下接头在坐封完成后与适配器和卡瓦脱离，进一步减少了桥塞体积，可以在井下自行溶解，也可通过反排工序排出。

3.卡瓦其沟槽部位采用金刚砂和可溶胶混合后填充进沟槽部位，表面采用胶粘剂进行进一步覆盖，使其在井下达到更好的固定作用，也可防止其溶解速度过快。

4.在卡瓦表面硫化三道或多道密封可溶胶圈防止卡瓦外侧漏水，卡瓦侧面硫化锯齿型可溶胶，防止卡瓦接触面漏水，卡瓦内侧整体硫化可溶胶，防止内侧投球打压漏水，使其坐封后能达到密封效果，代替了传统桥塞的胶筒部分。

5.双层卡瓦设计，上下交叉挤压坐封，利用坐封过程中上下卡的挤压力使两层卡瓦挤压在一起成为一层并膨胀，膨胀后的卡瓦与管壁紧密贴合在一起实现固定桥塞本体；利用金刚砂与管壁的摩擦力无方向性的特点，取代了传统桥塞锥体卡瓦配合才能起到的固定作用，使桥塞直径大大缩减。

6.适配器采用硬质金属合金材质，组装时与下接头连接，在其上端有锁紧装置防止桥塞本体松动，坐封后适配器与下接头分离并与坐封工具一起带出井外。

技术总结
本发明公开了一种卡瓦锥体一体化桥塞及其制备方法，其具体方案为把双卡瓦单向密封，更改为只靠卡瓦进行固定密封，取代了传统桥塞的上下锥体、中心和管卡瓦，其优势在于桥塞体积小，通径大，结构简单，材料溶解性强能够在低温低矿化度下仍能够在规定时间内完成降解，其在小直径套管内仍可以正常工作，避免了桥塞的使用限制，大幅度减少了原材料的浪费，其设计独特点在于卡瓦能代替锥体和胶筒起到固定、密封、承压的作用，使其能够承压达到70兆帕。

技术研发人员：辛勇亮;王小权;刘志良
受保护的技术使用者：北京中科金腾科技有限公司
技术研发日：2019.11.05
技术公布日：2021.05.07