一种多重密封的可溶桥塞的制作方法

1.本实用新型涉及石油压裂技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种多重密封的可溶桥塞。


背景技术：

2.石油工程完井、压裂作业技术领域中，通常需要对直井、定向井或者水平井井筒的不同层段进行分段压裂作业。桥塞加分簇射孔作为目前常规气藏开发主体技术，指的是在井筒和地层有效沟通的前提下，运用电缆或连续油管输送方式，按照泵送设计程序，将射孔管串和桥塞输送至目的层，完成坐封和多簇射孔连作的一种射孔技术，后期通过套管进行分段压裂。分段压裂过程中，需要使用桥塞实现层间封隔。压裂完成后，桥塞溶解，随返排液一同排出井筒。
3.现有技术中，对于分段压裂过程的层间封隔要求，通常在适配器与桥塞连接处设置密封结构，但是，一方面，单一的密封结构封隔效果并不好；另一方面，球座引头、球座本体的材质通常属于可溶金属，密封结构中既含有可溶金属又含有可溶塑料，两种材料在同一环境下的溶解时间、溶解速率不同，难以判断溶解时间，也会导致密封效果不佳、易残留的情况。


技术实现要素：

4.针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种多重密封的可溶桥塞，解决单一密封结构带来的封隔效果不佳的问题，具有密封性强、承压可靠的优点。
5.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，本实用新型通过以下技术方案实现：
6.本实用新型所述的多重密封的可溶桥塞，其包括：
7.适配器，其包括拉杆和旋转拧紧到所述拉杆一端外侧的坐封推筒；
8.球座，其包括锥体、卡瓦机构和引头；所述拉杆另一端依次贯穿所述锥体和所述引头后固定到安装到所述引头，所述锥体倾斜大端固定到所述拉杆外侧，所述锥体倾斜小端和所述引头之间卡接有所述卡瓦机构，以及，
9.密封机构，其包括与所述拉杆同轴的第一密封件、第二密封件以及第三密封件；
10.其中，所述坐封推筒包括依次套接在所述拉杆一端外侧的第一推筒、胶筒以及第二推筒；
11.所述胶筒与所述第一推筒连接端套接有所述第一密封件；所述胶筒与所述第二推筒连接端套接有所述第二密封件，所述第二密封件与所述锥体倾斜大端之间存在一缝隙；所述锥体倾斜小端与所述卡瓦机构连接处套接有所述第三密封件。
12.优选的是，所述适配器还包括第一紧定螺钉、转换接头以及固定连接到所述转换接头一端的扭簧；所述拉杆一端穿过所述扭簧旋转拧紧到所述转换接头一端，所述转换接头另一端通过所述第一紧定螺钉拧紧到所述胶筒内侧。
13.优选的是，所述适配器还包括第二紧定螺钉、调节螺母以及黄铜剪钉；所述调节螺母一端通过所述第二紧定螺钉固定安装到所述拉杆外侧，所述调节螺母另一端通过所述黄铜剪钉固定连接到所述锥体倾斜大端。
14.优选的是，所述引头设有第一通孔和剪切螺钉，所述拉杆上与所述第一通孔对应位置设有第二通孔，所述剪切螺钉依次贯穿所述第一通孔和所述第二通孔将所述引头固定安装到所述拉杆。
15.优选的是，所述第一密封件和所述第二密封件的表面沿所述拉杆径向分别设有应力槽。
16.优选的是，所述第三密封件包括两个金属密封圈、金属密封条以及套接在所述锥体倾斜小端与所述卡瓦机构连接处的金属密封本体；所述金属密封本体朝向所述锥体的一侧和远离所述锥体的一侧分别对应设有一矩形槽；所述金属密封本体朝向所述锥体的一侧还设有多边形槽；两个所述金属密封圈对应嵌于两个所述矩形槽；所述金属密封条嵌于所述多边形槽。
17.优选的是，所述金属密封本体朝向所述锥体的一侧与所述锥体斜度匹配，所述金属密封本体远离所述锥体的一侧呈水平齿状。
18.本实用新型至少包括以下有益效果：
19.(1)本实用新型提供的多重密封的可溶桥塞，胶筒与第一推筒连接端套接有第一密封件；胶筒与第二推筒连接端套接有第二密封件，第二密封件与锥体倾斜大端之间存在一缝隙；锥体倾斜小端与卡瓦机构连接处套接有第三密封件；三个密封件的密封设置，相对于普通单一密封结构，形成多重密封，同时可减小桥塞坐封过程的阻力和摩擦力，也促使承压可靠；
20.(2)本实用新型的第二密封件与锥体倾斜大端之间设一缝隙，用于保证桥塞点火后胶筒的可移动行程，从而有效地将火药推力传导至桥塞进行坐封；
21.(3)本实用新型提供的第二紧定螺钉14和黄铜剪钉16，可将调节螺母15与球座的锥体5倾斜大端牢固连接起来，从而使得桥塞牢固稳定，预防提前坐封；
22.(4)本实用新型提供的第一密封件和第二密封件的表面沿拉杆径向分别设有应力槽，是为了保证第一密封件和第二密封件在受到第一推筒沿拉杆1轴向的推力时，可以快速沿拉杆轴向形变、压缩，直径增大。
23.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
24.图1为本实用新型所述的多重密封的可溶桥塞的装配图；
25.图2为图1中a处的局部放大图；
26.图3为图1中b处的局部放大图；
27.图中：
[0028]1‑
拉杆；2
‑
第一推筒；3
‑
胶筒；4
‑
第二推筒；5
‑
锥体；6
‑
卡瓦机构；7
‑
引头；71
‑
第一通孔；72
‑
剪切螺钉；73
‑
第二通孔；8
‑
第一密封件；9
‑
第二密封件；10
‑
第三密封件；101
‑
金属密封圈；102
‑
金属密封条；103
‑
金属密封本体；104
‑
矩形槽；105
‑
多边形槽；11
‑
第一紧定螺
钉；12
‑
转换接头；13
‑
扭簧；14
‑
第二紧定螺钉；15
‑
调节螺母；16
‑
黄铜剪钉；m
‑
缝隙。
具体实施方式
[0029]
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0030]
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0031]
<实施例1>
[0032]
如图1所示，本实用新型提供一种多重密封的可溶桥塞，其包括适配器、球座以及密封机构。
[0033]
具体地，适配器包括拉杆1和旋转拧紧到拉杆1一端外侧的坐封推筒。坐封推筒包括依次套接在拉杆1一端外侧的第一推筒2、胶筒3以及第二推筒4。球座包括锥体5、卡瓦机构6和引头7。密封机构包括与拉杆1同轴的第一密封件8、第二密封件9以及第三密封件10。
[0034]
其中，拉杆1另一端依次贯穿锥体5和引头7后固定到安装到引头7，锥体5倾斜大端固定到拉杆1外侧，锥体5倾斜小端和引头7之间卡接有卡瓦机构6。胶筒3与第一推筒2连接端套接有第一密封件8；胶筒3与第二推筒4连接端套接有第二密封件9，第二密封件9与锥体5倾斜大端之间存在一缝隙m，如图2所示；锥体5倾斜小端与卡瓦机构6连接处套接有第三密封件10。
[0035]
本实用新型实施例提供的可溶桥塞，仅设有一个卡瓦机构6，单卡瓦机构结构的设置，相比现有技术中双卡瓦机构桥塞，减短桥塞长度，体积也相应减小，方便封堵时桥塞的下入。
[0036]
第二密封件9与锥体5倾斜大端之间存在一缝隙，桥塞点火后，预留的缝隙m是为了保证第一推筒2、胶筒3以及第二推筒4在受拉杆1轴向外力时有可移动行程，有效地将火药推力传导至桥塞，进行坐封。作为进一步优选，第二密封件9与锥体5倾斜大端之间可预设2mm的缝隙，既保证可移动行程满足坐封，又不影响封堵的密封性。
[0037]
第一推筒2在外力作用下沿拉杆1轴向运动时，推动第一密封件8、胶筒3、第二密封件9移动，使得第一密封件8、胶筒3、第二密封件9受拉杆1轴向的挤压收缩，直径增大，从而抵紧井筒套管的内壁，实现了桥塞的径向上位置的锁定，同时将井筒封堵，第一密封件8和第二密封件9的设置，很好地保证了封堵的密封性。第一推筒2继续移动，通过胶筒3推动锥体5移动，锥体5倾斜小端插入卡瓦机构6与拉杆1之间的缝隙，卡瓦机构6受锥体5的挤压而扩展被撑开，直至卡瓦机构6断裂分开，卡瓦机构6内的锚定机构锚定在井筒套管内壁上，实现桥塞的轴向位置锚定，完成坐封。锥体5倾斜小端插入卡瓦机构6连接处的第三密封件10进一步地保证了坐封前期的密封性。
[0038]
因此，本实用新型设置有包括第一密封件8、第二密封件9以及第三密封件的多重密封机构，相比对单一密封机构，具有更好地密封性，保证封堵和坐封的密封要求，同时也具有更好的承压能力。
[0039]
需要补充说明的是，第一密封件8、第二密封件9以及第三密封件10的材质均可设置为同种可溶金属，相对于金属、橡胶材质混合的密封组件，密封性强，同时溶解时间可控，溶解完整，降低堵井情况。
[0040]
<实施例2>
[0041]
在实施例1的基础上，本实施例给出了拉杆、适配器与球座固定装配的多种实施方式。
[0042]
具体地，适配器还包括第一紧定螺钉11、转换接头12以及固定连接到转换接头12一端的扭簧13。拉杆1一端穿过扭簧13旋转拧紧到转换接头12一端，转换接头12另一端通过第一紧定螺钉11拧紧到胶筒3内侧。通过第一紧定螺钉11、转换接头12以及扭簧13的设置，可将本实用新型中拉杆1与胶筒3固定连接。
[0043]
作为进一步优选，适配器还包括第二紧定螺钉14、调节螺母15以及黄铜剪钉16。调节螺母15一端通过第二紧定螺钉14固定安装到拉杆1外侧，调节螺母15另一端通过黄铜剪钉16固定连接到锥体5倾斜大端。桥塞在入井过程中有杂物卡在球座与套管壁之间造成遇阻，此时当需要上提解卡时，就会造成桥塞提前坐封，而本实施方式设置的第二紧定螺钉14和黄铜剪钉16，可将调节螺母15与球座的锥体5倾斜大端牢固连接起来，从而使得桥塞牢固稳定，预防提前坐封。
[0044]
另外，需要补充说明的是，在本优选实施方式里，为了保证胶筒3的可移动行程，缝隙应该预设在锥体5上与调节螺母15通过黄铜剪钉16固定连接的倾斜大端和第二密封件9之间。
[0045]
作为进一步优选，引头7设有第一通孔71和剪切螺钉72，拉杆1上与第一通孔71对应位置设有第二通孔73。剪切螺钉72依次贯穿第一通孔71和第二通孔73将引头7固定安装到拉杆1。通过第一通孔71、剪切螺钉72以及第二通孔73的设置，可将本实用新型的拉杆1与引头7固定安装。
[0046]
<实施例3>
[0047]
在实施例1的基础上，本实施例给出了密封机构的多种实施方式。
[0048]
具体地，第一密封件8和第二密封件9的表面沿拉杆1径向分别设有应力槽(图中未具体示意出)。沿拉杆1径向分别设置的应力槽(图中未具体示意出)，是为了保证第一密封件8和第二密封件9在受到第一推筒2沿拉杆1轴向的推力时，可以快速沿拉杆1轴向形变、压缩，直径增大。至于应力槽的大小，可以是沿着拉杆1径向的完整环形，也可以是非完整环形；至于应力槽的数量，可以是一个，也可以是相互平行的多个，本实用新型不做具体要求，满足促进第一密封件8和第二密封件9快速形变、直径增大即可。
[0049]
作为本实用新型的优选，如图3所示，第三密封件10包括两个金属密封圈101、金属密封条102以及套接在锥体5倾斜小端与卡瓦机构6连接处的金属密封本体103。金属密封本体103朝向锥体5的一侧和远离锥体5的一侧分别对应设有一矩形槽104；金属密封本体103朝向锥体5的一侧还设有多边形槽105；两个金属密封圈101对应嵌于两个矩形槽104；金属密封条102嵌于多边形槽105。
[0050]
本实用新型实施方式中，第三密封件10包括的两个金属密封圈101、金属密封条102以及金属密封本体103，三种组件的材质均可设置为同种可溶金属，相对于金属、橡胶材质混合的密封组件，密封性强，同时溶解时间可控，溶解完整，降低堵井情况；两个金属密封圈101的径向切面呈环状，金属密封条102的径向切面呈匹配多边形槽105的多边形，相对于普通单一环状的密封圈，金属密封圈101加金属密封条102的设置，形成多重密封，同时可减小桥塞坐封过程的阻力和摩擦力，也促使承压可靠，额定工作压力可达70mpa。桥塞的测试
情况如下表1所示。
[0051]
表1桥塞的测试记录
[0052][0053]
需要补充说明的是，金属密封条102和多边形槽105可以是匹配密封安装的一对或若干对，图3给出了若干对的示例，若干对金属密封条102和多边形槽105匹配密封安装，可进一步提高密封与承压能力。
[0054]
还需要补充说明的是，本实用新型不对金属密封圈101、金属密封条102以及金属密封本体103的材质做具体限定，可根据不同温度、水质以及溶解速度的要求，定制不同溶解速度的金属材料，确保金属密封圈101、金属密封条102以及金属密封本体103的材质均为同一可溶金属，并且在25
°‑‑
180
°
的环境下使用即可。
[0055]
还需要补充说明的是，多边形槽105的形状，可以是规则的四边形、五边形等等，例如矩形、方形、等腰梯形，还可以是其他不规则的多边形，本实用新型不再一一举例，满足金属密封条102与多边形槽105匹配密封装配即可。本实用新型的图3给出了多边形槽105为不规则四边形的示例。
[0056]
还需要补充说明的是，金属密封本体103朝向锥体5的一侧与锥体5斜度匹配，金属密封本体103远离锥体5的一侧呈水平齿状，锥形斜面以及水平齿状，都是为了满足装配的同时，提高密封效果和承压能力。
[0057]
<实施例4>
[0058]
在上述实施例1、2、3的基础上，本实施例提供了一种多重密封的可溶桥塞的安装说明，安装步骤如下所示：
[0059]
1.安装坐封推筒和转换接头12到贝克坐封工具上。转换接头12通过第一紧定螺钉11固定连接到胶筒3内侧。
[0060]
2.将引头7套在拉杆1外侧，剪切螺钉72匹配安装到第一通孔71和第二通孔73,从而将引头7安装到拉杆1。
[0061]
3.从上往下把卡瓦机构6套装到引头7上，然后再把锥体5倾斜小端连同第三密封件10一起插入卡瓦机构6与拉杆1之间的缝隙。
[0062]
4.调节螺母15一端通过黄铜剪钉16固定到锥体2倾斜大端，调节螺母15另一端通过第二紧定螺钉14固定到拉杆1上。
[0063]
5.安装扭簧13到拉杆1远离引头7的一端。
[0064]
6.把拉杆1旋进转换接头12，第二密封件9与锥体5倾斜大端间需要留2mm间隙。
[0065]
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实
用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。