一种整体式卡瓦的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种整体式卡瓦，包括：卡瓦本体，为具有空心圆柱腔的中空圆柱体；多个豁口，设置在所述卡瓦本体的第一端；多个一次破裂槽，设置在所述卡瓦本体的第二端，与所述豁口相对应；多个二次破裂槽，均匀设置在每两个所述一次破裂槽之间。本实用新型提供的整体式卡瓦通过豁口与一次破裂槽、二次破裂槽的组合结构使卡瓦发生三次均匀的断裂，从而在坐挂时保证卡瓦受力均匀，保证坐挂的成功率使卡瓦在坐挂时可沿着预制应力槽均匀破裂，保证可靠坐挂。
【专利说明】
_种整体式卡瓦
技术领域
[0001]本实用新型涉及石油完井工具领域，尤其涉及一种整体式卡瓦。
【背景技术】
[0002]油气井开发过程中，在试油、酸化、压裂、采油封堵等情况下，都要将井筒进行封堵或分隔成多个井段进行作业。除了封隔器、水泥塞外，桥塞是井筒分层或分段封隔的主要手段，桥塞分段压裂技术是油气田开发过程中一种先进的储层改造工艺技术，具有施工工序少、周期短、加沙量大，卡封位置准确的特点，卡瓦是桥塞的主要零件，其结构直接影响到桥塞的整体座挂及封隔性能。
[0003]由于桥塞分段压裂后，需要将其钻除，要求桥塞整体具有良好的可钻性，卡瓦从材料上分一般有复合材料和金属材料两种，复合材料易钻铣，但是存在难加工、需要增加厚度保证强度、成本高等限制，经常用于通径小的桥塞上，而金属材料卡瓦适用性强，目前被广泛采用。从结构上主要有分体式卡瓦和整体式卡瓦。分体式卡瓦在组装和入井时需要加工特定的卡瓦箍环将一组卡瓦在轴向上进行束缚，防止卡瓦松动散落，因此分体式卡瓦的整体强度受到卡瓦箍环槽的制约，导致分体式卡瓦结构一般较为厚重，且对称性差。
[0004]目前完井桥塞正在向着大通径方向发展，对卡瓦的厚度要求更薄，金属材质的整体式卡瓦厚度薄、强度高、居中性好、易钻，因此广泛用于大通径桥塞中，其主要依靠预制应力槽破裂实现座挂，靠外圈卡瓦牙实现承载，因此卡瓦加工工艺决定了卡瓦的坐挂力及受力均匀性，从而也决定了卡瓦承压性能以及桥塞的封隔效果。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本实用新型而学习。
[0006]为克服现有技术的问题，本实用新型提供一种整体式卡瓦，其特征在于，包括:卡瓦本体，为具有空心圆柱腔的中空圆柱体;多个豁口，设置在所述卡瓦本体的第一端；多个一次破裂槽，设置在所述卡瓦本体的第二端，与所述豁口相对应;多个二次破裂槽，均匀设置在每两个所述一次破裂槽之间。
[0007]根据本实用新型的一个实施例，还包括导向斜面，设置在所述卡瓦本体的第一端的内圆柱面上。
[0008]根据本实用新型的一个实施例，所述导向斜面与所述空心圆柱腔的中心线的倾斜角为15°至20°。
[0009]根据本实用新型的一个实施例，还包括支撑斜面，设置在所述卡瓦本体的第二端的内圆柱面上。
[0010]根据本实用新型的一个实施例，所述支撑斜面与所述空心圆柱腔的中心线的倾斜角为30°至50°。
[0011]根据本实用新型的一个实施例，所述一次破裂槽或所述二次破裂槽延伸至所述导向斜面上。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，所述豁口呈U型，均匀分布在所述卡瓦本体的第一端的圆周上;所述一次破裂槽均匀分布在所述卡瓦本体的第二端的内圆柱面上;所述二次破裂槽亦设置在所述卡瓦本体的第二端的内圆柱面上
[0013]根据本实用新型的一个实施例，所述一次破裂槽的径向深度大于所述二次破裂槽的径向深度。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，所述豁口的个数比所述一次破裂槽的个数至少多两个;每两个所述一次破裂槽之间设有奇数个二次破裂槽;且所述奇数个二次破裂槽中中间的一个二次破裂槽与所述豁口相对应。
[0015]根据本实用新型的一个实施例，所述一次破裂槽的个数的2个;所述豁口的个数为4个;每两个所述一次破裂槽之间设有3个或5个所述二次破裂槽。
[0016]本实用新型提供了一种整体式卡瓦，使其在坐挂时能沿着预制应力槽均匀破裂，保证可靠坐挂。
[0017]通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。
【附图说明】
[0018]下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本实用新型的解释说明，而不构成对本实用新型的任何意义上的限制，在附图中:
[0019]图1为本实用新型实施例的整体式卡瓦的结构示意图。
[0020]图2为本实用新型实施例的整体式卡瓦的俯视图。
[0021 ]图3为本实用新型实施例的整体式卡瓦的半剖视图。
[0022]图4为本实用新型实施例的整体式卡瓦套入推套后的示意图。
【具体实施方式】
[0023]如图1至图4所示，本实用新型提供一种整体式卡瓦50包括卡瓦本体10，卡瓦本体10为具有空心圆柱腔11的中空圆柱体，卡瓦牙13设置在卡瓦本体10的外周表面。
[0024]在卡瓦本体10的第一端17上设有多个豁口21，在本实施例中，豁口呈U型，均匀分布在卡瓦本体10的第一端17的圆周上;在卡瓦本体10的第二端19上设有多个一次破裂槽31以及多个二次破裂槽32，其中，该多个一次破裂槽31均匀设置在卡瓦本体10的第二端19的内圆柱面上，该多个二次破裂槽32也设置在卡瓦本体10的第二端19的内圆柱面上，且均匀分布在每两个一次破裂槽31之间。
[0025]上述一次破裂槽31对称分布在卡瓦本体的内表面，用于在桥塞坐挂时断裂实现桥塞坐挂;豁口21用于协助一次破裂槽31用于实现初次破裂坐挂，该豁口 21的结构可根据桥塞坐挂力、卡瓦厚度及一次破裂槽结构进行设计;二次破裂槽32可在桥塞坐挂后，随着施工压力的增大实现破裂，从而增加卡瓦与外层套管的接触面积，减少对套管的损坏、提高坐挂可靠性。
[0026]本实用新型中，豁口21的个数比一次破裂槽31的个数至少多两个;每两个一次破裂槽之间设有奇数个二次破裂槽;且奇数个二次破裂槽中中间的一个二次破裂槽与豁口相对应。举例来说，在图1及图2所示的实施例中，豁口 21的个数为4个，均匀分布在卡瓦本体1的第一端17的圆周上;一次破裂槽31的个数的2个，对称分布在卡瓦本体10的第二端19的内圆柱面上，且与相对设置的两个豁口 21相对应;二次破裂槽32的个数为10个，即每两个一次破裂槽31之间就设有5个二次破裂槽，该5个二次破裂槽之间角度为30°，位于该5个二次破裂槽中间的二次破裂槽32a也与豁口 21相对。在本实用新型的另一实施例中，二次破裂槽的个数为6个，即每两个一次破裂槽之间就设有3个二次破裂槽，且位于该3个二次破裂槽中间的二次破裂槽也与豁口相对。
[0027]本实施例中，在卡瓦本体1的第一端17的内圆柱面上还设有导向斜面12，导向斜面12与空心圆柱腔的中心线的倾斜角为15°至20°，例如是18° ;该导向斜面12有助于整体式卡瓦50的坐挂。为避免卡瓦在受到高压时由于悬臂梁作用而被压断，在卡瓦本体10的第二端19的内圆柱面上还设有支撑斜面14，支撑斜面14与空心圆柱腔的中心线的倾斜角为30°至50。，例如是40°。
[0028]—次破裂槽31以及二次破裂槽32均从支撑斜面14沿圆柱体轴向延伸至导向斜面12上。优选地，一次破裂槽31的径向深度大于二次破裂槽32的径向深度;也就是说，一次破裂槽31与卡瓦本体的第二端19外壁之间距离小于与二次破裂槽32卡瓦本体的第二端19外壁之间距离。本实施例中，如图2所示，一次破裂槽31的径向深度与支撑斜面14的径向高度相等，二次破裂槽32的径向深度为支撑斜面14的径向高度的I /4至3/4，例如是I /2。
[0029]请参照图4，当将本实用新型提供的整体式卡瓦50套入卡瓦推套40中时，整体式卡瓦50上的支撑斜面14和卡瓦推套40上的斜面41贴合。将锥体60套入推套40时，锥体60上的斜面61和整体式卡瓦50上的导向斜面12贴合，锥体60上的防转肋插入整体式卡瓦40的豁口21中。
[0030]以图1及图2所示的豁口个数、一次破裂槽及二次破裂槽的个数为例，锥体60在外力作用下挤紧整体式卡瓦50，在所有的4个豁口 21中，与一次破裂槽31相对应的两个豁口处最为薄弱，因此当推力到达一定程度后，整体式卡瓦50会在该两个豁口处断成相等的两瓣卡瓦;此后，与二次破裂槽32a相对应的两个豁口处最为薄弱，因此当继续加大推力时，该两瓣卡瓦会在与二次破裂槽32a相对应的两个豁口处各断成相等的两瓣，即此时整体式卡瓦50被断裂呈大小相等的四瓣卡瓦。当该四瓣卡瓦接续承受高压时，会发生第三次断裂，每瓣卡瓦断会被裂成大小相等的三瓣，至此，整体式卡瓦50将碎裂称均匀的十二瓣，保证了卡瓦在整体上受力均匀。
[0031 ]根据破裂要求，还可以将二次破裂槽数量更改为6个，即在相邻两个一次破裂槽之间各有3个二次破裂槽。此时，当大小相等四瓣卡瓦接续承受高压时，会发生第三次断裂，每瓣卡瓦断会被裂成大小相等的两瓣，至此，整体式卡瓦50将碎裂称均匀的八瓣，保证了卡瓦在整体上受力均匀。
[0032]本实用新型提供的整体式卡瓦通过豁口与一次破裂槽、二次破裂槽的组合结构使卡瓦发生三次均匀的断裂，从而在坐挂时保证卡瓦受力均匀，保证坐挂的成功率使卡瓦在坐挂时可沿着预制应力槽均匀破裂，保证可靠坐挂;此外，本实用新型通过支撑斜面的设置在卡瓦坐挂后承受高压时起支撑作用，防止卡瓦在受到高压时由于悬臂梁作用而被压断。
[0033]以上参照【附图说明】了本实用新型的优选实施例，本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质，可以有多种变型方案实现本实用新型。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。
【主权项】
1.一种整体式卡瓦，其特征在于，包括: 卡瓦本体，为具有空心圆柱腔的中空圆柱体； 多个豁口，设置在所述卡瓦本体的第一端； 多个一次破裂槽，设置在所述卡瓦本体的第二端，与所述豁口相对应； 多个二次破裂槽，均匀设置在每两个所述一次破裂槽之间。2.根据权利要求1所述整体式卡瓦，其特征在于，还包括导向斜面，设置在所述卡瓦本体的第一端的内圆柱面上。3.根据权利要求2所述整体式卡瓦，其特征在于，所述导向斜面与所述空心圆柱腔的中心线的倾斜角为15°至20°。4.根据权利要求2所述整体式卡瓦，其特征在于，所述一次破裂槽或所述二次破裂槽延伸至所述导向斜面上。5.根据权利要求1所述整体式卡瓦，其特征在于，还包括支撑斜面，设置在所述卡瓦本体的第二端的内圆柱面上。6.根据权利要求5所述整体式卡瓦，其特征在于，所述支撑斜面与所述空心圆柱腔的中心线的倾斜角为30°至50°。7.根据权利要求1所述整体式卡瓦，其特征在于，所述豁口呈U型，均匀分布在所述卡瓦本体的第一端的圆周上;所述一次破裂槽均匀分布在所述卡瓦本体的第二端的内圆柱面上;所述二次破裂槽亦设置在所述卡瓦本体的第二端的内圆柱面上。8.根据权利要求1所述整体式卡瓦，其特征在于，所述一次破裂槽的径向深度大于所述二次破裂槽的径向深度。9.根据权利要求1所述整体式卡瓦，其特征在于，所述豁口的个数比所述一次破裂槽的个数至少多两个;每两个所述一次破裂槽之间设有奇数个二次破裂槽;且所述奇数个二次破裂槽中中间的一个二次破裂槽与所述豁口相对应。10.根据权利要求9所述整体式卡瓦，其特征在于，所述一次破裂槽的个数的2个;所述豁口的个数为4个;每两个所述一次破裂槽之间设有3个或5个所述二次破裂槽。
【文档编号】E21B33/134GK205577902SQ201620243455
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】吴晋霞, 马善坤, 袁大勇, 薛占峰, 邓继文, 孔博
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院, 德州大陆架石油工程技术有限公司