一种金属密封可溶桥塞的制作方法

本发明属于桥塞技术领域，具体涉及一种金属密封可溶桥塞。

背景技术：

在石油工业领域，通常使用封隔器或者桥塞实现封隔层间等工序，桥塞的作用是油气井封层，它具有施工工序少、卡封位置准确、压裂规模大等特点。在油气田压裂增产技术领域，利用可溶桥塞进行压裂增产是逐渐被采用的新一代工艺方法。可溶桥塞在完全溶解后，可达到全井筒通径，有利于后续的生产及修井作业。但由于目前常规可溶桥塞采用可溶胶筒作为密封机构，存在以下局限：

1.可溶胶筒由于体积大，不容易溶解完全；

2.在桥塞溶解时，可溶金属本体会比可溶胶筒先完成溶解，导致未完成溶解的胶筒由于失去金属本体的固定，在放喷返排时会堆积到一起堵塞井筒。

技术实现要素：

针对上述现有技术中，本发明提供一种金属密封可溶桥塞，可有效的提高压裂作业效率及消除井筒堵塞的风险，且结构紧凑，提高了可溶桥塞的性能稳定性。

本发明所采用的技术方案为：

一种金属密封可溶桥塞，包括引头、卡瓦、球座和可溶球，所述卡瓦包括与所述引头抵紧的挤压端和与所述球座外壁紧配合的锥形挤压腔，所述引头、所述卡瓦和所述球座依次紧配合形成桥塞本体，所述球座内部与所述卡瓦内部连通形成中心孔一，所述中心孔一内设有与所述可溶球配合实现对所述中心孔一封闭效果的可溶球支撑台；所述球座上还套设有密封机构，所述密封机构的下端与所述卡瓦的上端抵接。

由于球座的外壁与卡瓦的锥形挤压腔紧配合，球座在推筒推动下向下移动，球座下移时球座外壁同时挤压涨紧密封机构和卡瓦，当密封机构与套管内壁接触并挤压卡瓦，卡瓦与套管内壁抵紧，可溶桥塞坐封完成。

密封机构的设置还能够防止桥塞本体在座封后外界的气体污物等进入到桥塞本体内。

由于中心孔一内设有与可溶球配合实现对中心孔一封闭效果的可溶球支撑台，在压裂时起到封堵桥塞中心孔的作用，坐封完成之后，适配器与可溶桥塞脱离，回收适配器出井之后投入可溶球，泵送其到达球座后与可溶球支撑台抵接，可溶球实现了对中心孔一上端口的密封，可溶球由金属可溶材质制成，能够与桥塞本体一起实现短时间的完全溶解，且整体结构设计简单，体积小，中心孔的孔径大，溶解状态理想，在压后放喷时不会堵塞井筒，加快了油气井进入正常生产的进度。

具体的，中心孔一的轴线与桥塞本体的轴线一致，可溶球的直径大于所述可溶球支撑台最下端的孔径，可溶球的上端高出于球座的上端。

进一步的，为了实现更好的密封效果，所述密封机构的内外壁分别设有内密封圈和外密封圈，起到二重密封作用，密封可靠性高。

具体的，密封机构为采用金属可溶材质制成的金属密封机构，密封机构的内外壁上均设有防滑纹，所述内密封圈和所述外密封圈均设于所述密封机构上端的内外壁，所述密封机构上端的内壁和外壁上分别设有环形槽，所述内密封圈与所述外密封圈内嵌于对应的环形槽内。

内密封圈和外密封圈的材质为可溶橡胶或常规不可溶橡胶。

进一步的，所述引头内部的中心孔二与所述中心孔一连通且二者的轴线一致，所述中心孔二内设有方便与适配器可拆卸式固定连接的卡位件。

具体的，引头的上端设有内凸环和外凸台，所述内凸环的外径小于所述外凸台的外径，所述内凸环由所述外凸台靠近所述中心孔二的内边沿位置垂直向上延伸形成，所述卡瓦的挤压端与所述外凸台抵紧，所述挤压端的外径小于所述外凸台的外径，所述内凸环位于所述中心孔一内，所述中心孔一的最小内径大于所述中心孔二的最大内径，所述外凸台的下端面为由上至下逐渐缩小的下锥形面，所述引头下端的外径等于所述下锥形面下端的外径。

进一步的，所述可溶球支撑台包括设于所述中心孔一内的锥形内孔，所述锥形内孔上端的孔径大于下端的孔径，所述锥形内孔下端的孔径小于所述可溶球的直径，但不限于锥形内孔，也可采用具有一定弧度的孔，实现与可溶球配合达到密封的效果。

进一步的，为了方便对适配器进行安装以及之后能够通过拉力方便快捷的实现适配器与桥塞本体的脱离，所述卡位件包括设于所述中心孔二内的环状凸起，能够起到与适配器连接固定并在一定力的作用下达到剪切脱开的效果。

具体的，所述环状凸起位于所述中心孔二的中部位置，能够更好的实现卡位效果。

进一步的，所述卡瓦外壁上设有为了增加与套管之间摩擦力的锚定齿粒，锚定齿粒的材质为氧化锆陶瓷，陶瓷材料摩擦系数大，可以有效提高卡瓦外表面的摩擦力，从而使得桥塞达到良好的轴向定位效果。

进一步的，所述引头的下端设有防止堵塞的过流槽，防止在放喷返排时前面层段的桥塞可溶球上返堵塞过流通道。

进一步的，所述球座内还设有用于与拉力杆的连接端连接的连接孔，所述连接孔的孔径与所述锥形内孔上端的孔径一致。

进一步的，为了保证球座与卡瓦之间的紧配合效果，所述球座的外壁为锥形面且所述球座的外径由上至下逐渐缩小，所述锥形挤压腔的内径由上至下逐渐缩小，所述锥形面与所述锥形挤压腔紧配合，所述锥形面与所述桥塞本体的轴线之间的夹角为6-8度。

进一步的，为了保证密封机构与球座之间的紧配合效果，所述密封机构的内壁与所述锥形面的斜度相配合，即密封机构的内壁与桥塞本体的轴线之间的夹角也为6-8度。

具体的，密封机构为金属密封机构且金属密封机构的内外壁均设有防滑纹，防滑纹的设置能够增大密封机构与球座之间、密封机构与套管之间的摩擦力，保护结构稳定性的同时也能达到更好的轴向定位效果。

本发明的有益效果为：

1.由于球座的外壁与卡瓦的锥形挤压腔紧配合，球座在推筒推动下向下移动，球座下移时球座外壁同时挤压涨紧密封机构和卡瓦，当密封机构与套管内壁接触并挤压卡瓦，卡瓦上的锚定齿粒咬合到套管的内壁，可溶桥塞坐封完成，密封机构配合卡瓦实现起到了更好的轴向定位作用。

2.此外，密封机构的设置还能够防止桥塞本体在座封后外界的气体污物等进入到桥塞本体内，保证可溶桥塞的使用性能。

3.由于中心孔一内设有与可溶球配合实现对中心孔一封闭效果的可溶球支撑台，在压裂时起到封堵桥塞中心孔的作用，坐封完成之后，适配器与可溶桥塞脱离，回收适配器出井之后投入可溶球，泵送其到达球座后与可溶球支撑台抵接，可溶球实现了对中心孔一上端口的密封，可溶球由金属可溶材质制成，能够与桥塞本体一起实现短时间的完全溶解，且整体结构设计简单，体积小，中心孔的孔径大，溶解状态理想，在压后放喷时不会堵塞井筒，加快了油气井进入正常生产的进度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中适配器的结构示意图；

图3是本发明安装完成之后的入井状态结构示意图。

图中：引头1；卡瓦2；挤压端2.1；锥形挤压腔2.2；球座3；可溶球4；中心孔一5；可溶球支撑台6；密封机构7；推筒8；适配器9；内密封圈10；外密封圈11；中心孔二12；内凸环13；外凸台14；下锥形面15；锥形内孔16；环状凸起17；锚定齿粒18；过流槽19；拉力杆20；连接孔21；锥形面22；防滑纹23；剪切螺套24。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1：

如图1至图3所示，本实施例提供一种金属密封可溶桥塞，包括引头1、卡瓦2、球座3和可溶球4，卡瓦2包括与引头1抵紧的挤压端2.1和与球座3外壁紧配合的锥形挤压腔2.2，引头1、卡瓦2和球座3依次紧配合形成桥塞本体，球座3内部与卡瓦2内部连通形成中心孔一5，中心孔一5内设有与可溶球4配合实现对中心孔一5封闭效果的可溶球支撑台6；球座3上还套设有密封机构7，密封机构7的下端与卡瓦2的上端抵接，密封机构7起到在桥塞坐封完成后密封球座3与井内套管之间环空的作用。

由于球座3的外壁与卡瓦2的锥形挤压腔2.2紧配合，球座3在推筒8推动下向下移动，球座3下移时球座3外壁同时挤压涨紧密封机构7和卡瓦2，密封机构7与套管内壁接触并挤压卡瓦2，卡瓦2与套管内壁抵紧，可溶桥塞坐封完成。

密封机构7的设置还能够防止桥塞本体在座封后外界的气体污物等进入到桥塞本体内。

由于中心孔一5内设有与可溶球4配合实现对中心孔一5封闭效果的可溶球支撑台6，在压裂时起到封堵桥塞中心孔的作用，坐封完成之后，适配器9与可溶桥塞脱离，回收适配器9出井之后投入可溶球4，泵送其到达球座3后与可溶球支撑台6抵接，可溶球4实现了对中心孔一5上端口的密封，可溶球4由金属可溶材质制成，能够与桥塞本体一起实现短时间的完全溶解，且整体结构设计简单，体积小，中心孔的孔径大，溶解状态理想，在压后放喷时不会堵塞井筒，加快了油气井进入正常生产的进度。

具体的，中心孔一5的轴线与桥塞本体的轴线一致，可溶球4的直径大于可溶球支撑台6最下端的孔径，可溶球4的上端高出于球座3的上端。

实施例2：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化限定。

为了实现更好的密封效果，密封机构7的内外壁分别设有内密封圈10和外密封圈11，起到二重密封作用，密封可靠性高，密封机构7上端的内壁和外壁上分别设有环形槽，内密封圈10与外密封圈11内嵌于对应的环形槽内。

具体的，密封机构7的内外壁上均设有防滑纹，内密封圈10和外密封圈11均设于密封机构7上端的内外壁。

内密封圈10和外密封圈11的材质为可溶橡胶或常规不可溶橡胶。

实施例3：

本实施例是在上述实施例2的基础上进行优化限定。

引头1内部的中心孔二12与中心孔一5连通且二者的轴线一致，中心孔二12内设有方便与适配器9可拆卸式固定连接的卡位件。

具体的，引头1的上端设有内凸环13和外凸台14，内凸环13的外径小于外凸台14的外径，内凸环13由外凸台14靠近中心孔二12的内边沿位置垂直向上延伸形成，卡瓦2的挤压端2.1与外凸台14抵紧，挤压端2.1的外径小于外凸台14的外径，内凸环13位于中心孔一5内，中心孔一5的最小内径大于中心孔二12的最大内径，外凸台的下端面为由上至下逐渐缩小的下锥形面15，引头1下端的外径等于下锥形面15下端的外径。

实施例4

本实施例是在上述实施例3的基础上进行优化限定。

可溶球支撑台6包括设于中心孔一5内的锥形内孔16，锥形内孔16上端的孔径大于下端的孔径，锥形内孔16下端的孔径小于可溶球4的直径，但不限于锥形内孔16，也可采用具有一定弧度的孔，实现与可溶球4配合达到密封的效果。

实施例5

本实施例是在上述实施例1-4中任一项实施例的基础上进行优化限定。

为了方便对适配器9进行安装以及之后能够通过拉力方便快捷的实现适配器9与桥塞本体的脱离，卡位件包括设于中心孔二12内的环状凸起17，能够起到与适配器9连接固定并在一定力的作用下达到剪切脱开的效果。

具体的，环状凸起17位于中心孔二12的中部位置，能够更好的实现卡位效果。

实施例6

本实施例是在上述实施例5的基础上进行优化限定。

卡瓦2外壁上设有为了增加与套管之间摩擦力的锚定齿粒18，锚定齿粒18的材质为氧化锆陶瓷，陶瓷材料摩擦系数大，可以有效提高卡瓦2外表面的摩擦力，从而使得桥塞达到良好的轴向定位效果。

实施例7

本实施例是在上述实施例6的基础上进行优化限定。

引头1的下端设有防止堵塞的过流槽19，防止在放喷返排时前面层段的桥塞可溶球4上返堵塞过流通道。

实施例8

本实施例是在上述实施例7的基础上进行优化限定。

球座3内还设有用于与拉力杆20的连接端连接的连接孔21，连接孔21的孔径与锥形内孔16上端的孔径一致。

实施例9

本实施例是在上述实施例8的基础上进行优化限定。

为了保证球座3与卡瓦2之间的紧配合效果，球座3的外壁为锥形面22且球座3的外径由上至下逐渐缩小，锥形挤压腔2.2的内径由上至下逐渐缩小，锥形面22与锥形挤压腔2.2紧配合，锥形面22与桥塞本体的轴线之间的夹角为7°。

实施例10

本实施例是在上述实施例9的基础上进行优化限定。

为了保证密封机构7与球座3之间的紧配合效果，密封机构7的内壁与锥形面22的斜度相配合，即密封机构7的内壁与桥塞本体的轴线之间的夹角也为7°。

具体的，密封机构7为金属密封机构7且金属密封机构7的内外壁均设有防滑纹23，防滑纹23的设置能够增大密封机构7与球座3之间、密封机构7与套管之间的摩擦力，保护结构稳定性的同时也能达到更好的轴向定位效果。

操作过程：

金属密封可溶桥塞与井下动力坐封工件的连接需要配套使用适配器9，适配器9主要零件有推筒8、转换接头、调整螺套、拉力杆20和剪切螺套24。

本技术方案在具体实施过程中，入井前先把金属密封可溶桥塞跟适配器9及井下坐封工具连接好。

可溶桥塞下入到预定深度后，通过电缆点火或液压启动坐封，坐封工具产生推力推动坐封适配器9推筒8下移，从而推动球座3下移，球座3下移时球座3的外壁同时挤压涨紧密封机构7和卡瓦2，密封机构7与套管内壁接触并挤压卡瓦2，卡瓦2上的锚定齿粒18咬合到套管的内壁，可溶桥塞坐封完成。

金属密封可溶桥塞挤压坐封完成后，坐封工具的输出力继续升高，输出力通过转换接头、拉力杆20及剪切螺套24，最终作用在中心孔二12内的环状凸起17上，当输出力达到环状凸起17的剪切极限，环状凸起17被剪切，从而拉力杆20从桥塞中抽出，适配器9与可溶桥塞之间实现脱离，回收适配器9出井。

投入可溶球4，泵送至其到达球座3后与锥形内孔16的孔壁抵紧，实现对中心孔一5上端的密封，从而密封可溶桥塞以上层段以进行压裂作业。

压裂作业完成后，进行放喷返排，由于金属密封可溶桥塞采用金属密封结构，消除了容易出现溶解不完全问题的可溶胶筒，且内径大，桥塞整体可以短时间内完全溶解，加快油气井进入正常生产的进度。

金属密封可溶桥塞可在清水、返排液、地层水等中溶解，可满足低温及高温溶解要求，桥塞溶解后，井筒达到全通径，提高后期进行各种操作的可能性。

本技术方案提供的金属密封可溶桥塞，应用于油气井压裂增产作业领域，可有效的提高压裂作业效率及消除井筒堵塞的风险，且结构紧凑，提高了可溶桥塞的性能稳定性。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。