一种试油封隔器用镶硬质合金分瓣式卡瓦的制作方法

本实用新型涉及一种试油封隔器用镶硬质合金分瓣式卡瓦，主要适用于可取式试油封隔器和可取式桥塞中。

背景技术：

试油封隔器是一种可取式压缩封隔器，它主要由扶正器、卡瓦、胶筒、中心管等组成，其中卡瓦是试油封隔器重要的锚定部件，承受试油压裂管柱一定的轴向压缩载荷。考虑到目前射孔测试联作过程中，在井下温度、压力动态变化条件下，试油压裂管柱经常发生轴向伸长变形，受井口和试油封隔器的约束，轴向伸长变形转化为轴向压缩载荷，而现有试油封隔器的螺纹齿形卡瓦与套管内壁接触，虽然管柱坐封悬重足够，但卡瓦与套管之间接触应力不足，导致卡瓦牙无法咬入套管一定深度，达不到锚定管柱的目的，在井筒压力窜动作用下，试油压裂管柱易发生蠕动、移动现象，严重地造成试油封隔器坐封失效、井筒套压升高等事故。为此，针对上述螺纹齿形卡瓦的结构设计缺陷，提出了一种试油封隔器用镶硬质合金分瓣式卡瓦，以解决现有螺纹齿形卡瓦锚定力低的难题。

技术实现要素：

本实用新型提一种试油封隔器用镶硬质合金分瓣式卡瓦，以便解决现有螺纹齿形卡瓦锚定力低的问题，有效提高螺纹齿形卡瓦承受井下管柱轴向压缩载荷的能力。

本实用新型的技术方案为：一种试油封隔器用镶硬质合金分瓣式卡瓦，其特征是：包括卡瓦本体1、硬质合金牙齿2，所述的卡瓦本体1为一种楔形体，在卡瓦本体1上有六个镶嵌硬质合金牙齿2的镶嵌孔3，六个硬质合金牙齿2分别镶嵌在六个镶嵌孔3内。

所述的卡瓦本体1的六个镶嵌孔3分两排，每排三个，两排镶嵌孔错位排列，左边排列的镶嵌孔靠楔形体厚的一边，右边排列的镶嵌孔靠楔形体薄的一边。

所述的卡瓦本体1厚的一端从外向中心线有两个对称槽4。

所述卡瓦长度150mm，齿面长度120mm，齿面宽度30mm，楔角15°，厚度24mm。

每排三个中的相邻两个硬质合金牙齿间距10mm，每个硬质合金牙齿底部圆直径8mm，牙齿齿尖高度1.94mm。

所述卡瓦本体采用抗腐蚀35CrMo材料。

所述硬质合金牙齿表面渗氮处理，处理层深度0.43mm。

本实用新型的技术效果，本实用新型在卡瓦本体上镶嵌了6颗硬质合金牙齿，可以保证在一定管柱坐封悬重作用下硬质合金牙齿咬入套管内壁足够深度，与接触套管产生较高的挤压应力，实现了承受较大的试油压裂管柱轴向压缩载荷。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细阐述。

附图说明

图1为一种试油封隔器用镶硬质合金分瓣式卡瓦示意图；

图2为本实用新型承受管柱轴向压缩载荷与套管所受挤压应力关系曲线图。

图中：1、卡瓦本体；2、硬质合金牙齿；3、镶嵌孔；4、对称槽。

具体实施方式

如图1所示，一种试油封隔器用镶硬质合金分瓣式卡瓦，包括卡瓦本体1、硬质合金牙齿2，所述的卡瓦本体1为一种楔形体，在卡瓦本体1上有六个镶嵌硬质合金牙齿2的镶嵌孔3，六个硬质合金牙齿2分别镶嵌在六个镶嵌孔3内。

所述的卡瓦本体1的六个镶嵌孔3分两排，每排三个，两排镶嵌孔错位排列，左边排列的镶嵌孔靠楔形体厚的一边，右边排列的镶嵌孔靠楔形体薄的一边。

所述的卡瓦本体1厚的一端从外向中心线有两个对称槽4。

所述卡瓦长度150mm，齿面长度120mm，齿面宽度30mm，楔角15°，厚度24mm。每两个硬质合金牙齿间距10mm，每个硬质合金牙齿底部圆直径8mm，牙齿齿尖高度1.94mm，最大锚定力846kN。其中卡瓦本体采用抗腐蚀35CrMo材料，经热处理硬度达到195~235HB，具有较高的抗拉、抗压强度。硬质合金牙齿采用硬质合金碳化物YG8材料经特殊加工镶嵌而成，硬质合金牙齿经表面渗氮处理，处理层深度达0.43mm，其硬度高达70~92HRC，耐磨性高。

本实用新型的应用方式为：

1.下试油压裂管柱前，首先组装试油封隔器锚定卡瓦，在地面将6个镶硬质合金分瓣式卡瓦放入试油封隔器卡瓦座中，固联完好。

2.根据试油压裂管柱结构图，将安装好的试油封隔器连接于试油压裂管柱底部相应位置，完成试油压裂管柱的连接。

3.将上述试油压裂管柱下入到预定的井深位置。

4.下入预定位置后，缓慢旋转试油压裂管柱，旋转1/2~1圈，使扶正器旋转伸出并与套管内壁接触，形成试油封隔器镶硬质合金分瓣式卡瓦支撑的支点。

5.然后继续释放试油压裂管柱悬重，镶硬质合金分瓣式卡瓦在卡瓦座锥体的作用下，沿试油封隔器中心管轴向和径向移动和伸出，直到卡瓦本体上的硬质合金牙齿锚定套管内壁，实现可靠锚定，即可承受试油压裂管柱本身的轴向压缩载荷或动态工况改变下管柱伸长变形所转化的轴向压缩力。

6.按照上述步骤，即可完成试油封隔器镶硬质合金分瓣式卡瓦在井下的有效定位，确保试油压裂管柱稳定。

7.待作业完成后，上提试油压裂管柱悬重，试油封隔器镶硬质合金分瓣式卡瓦解封收回，及时拆卸、检查试油封隔器镶硬质合金分瓣式卡瓦使用情况，用于保养或更换镶硬质合金分瓣式卡瓦部件，以便后续再次进行试油压裂施工。

根据上述实施方式，将镶硬质合金分瓣式卡瓦的试油封隔器应用于深井XY105井试油压裂管柱结构中，通过2-7/8″×5.51mm外加厚油管连接入井，坐封于外径139.7mm、壁厚7.72mm、9.17mm、10.54mm的TP140套管内，坐封悬重100kN成功锚定管柱。

一种试油封隔器用镶硬质合金分瓣式卡瓦承受管柱轴向压缩载荷与套管所受挤压应力关系曲线见图2。在镶硬质合金卡瓦牙齿不被剪断的条件下，本实用新型承受管柱最大轴向载荷846kN，对应与之接触的套管所受最大挤压应力约18465MPa，见图2中 B点，从而防止了试油压裂管柱轴向位移。

按照最大锚定力846kN计算该镶硬质合金分瓣式卡瓦牙齿剪切应力约为673MPa，小于硬质合金材料最小许用应力805MPa，这就说明本实用新型应用效果良好，具有高的剪切能力，解决了现有螺纹齿形卡瓦锚定力低的难题。