复合材料制速钻桥塞制造技术

本发明专利技术公开了一种复合材料制速钻桥塞，属于油气田开采技术领域，包括采用环氧玻璃纤维复合材料制得的轴杆，轴杆底端外表面处设有端轴，轴杆顶端的轴心处安装堵头，堵头与轴杆通过密封圈密封，第一卡瓦座和第二卡瓦座固定在轴杆上，密封环安装在第一卡瓦座和第二卡瓦座之间，密封环与第一卡瓦座、第二卡瓦座之间均设有过渡瓦，第一卡瓦座与用金属材料制得的第一卡瓦一端连接，第一卡瓦另一端与推环连接；第二卡瓦座与用金属材料制得的第二卡瓦一端连接，第二卡瓦另一端与端轴连接。本发明专利技术解决了现有技术中钻碎桥塞时易出现打、卡钻，桥塞碎片返排困难，施工效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油气田开采
，涉及一种复合材料制速钻桥塞。
技术介绍
目前，国内油气田在大规模开采之后，富油区已经很少甚至枯竭，留下大量低渗透油区没有大规模开采，主要原因是产油量低，入不敷出。近年来，采用水力压裂技术进行页岩气开采和低渗透油区的二次开发，桥塞的使用量大大增加，因为其属于易耗品，只能使用一次，所以用量巨大。目前国内主要使用的金属材质的桥塞，已使用超过半个世纪，为我国石油生产做出了巨大贡献，但也存在不少问题。1.卡、打钻。当采用压裂技术进行油气开采时，桥塞坐封完毕，压裂作业段完成之后，便要把桥塞钻掉，实现井筒畅通。此时要采用钻取的方法，将桥塞从上到下，逐步钻成碎片。在钻取过程中时常出现钻头卡住，甚至被打掉的事故，直接导致停工停产，钻头返修及更换都非常麻烦。2.返排困难。钻成碎片的桥塞由于在井下，必须将其清理出去，但金属碎片密度大，钻屑大小不一，返排困难，需大压力和大量液体才能见效，投入较大。3.效率低。金属材质桥塞由于金属的硬度较大，卡瓦部分整体在60HRC，一般钻头很难将其打碎，因此钻取时间长，平均时间在15小时左右。针对金属桥塞存在的问题，开发出了复合材料桥塞。该款桥塞不仅针对性的解决了金属桥塞的存在的问题，而且通过改进，使其优势更加明显。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复合材料制速钻桥塞，解决了现有技术中钻碎桥塞时易出现打、卡钻，桥塞碎片返排困难，施工效率低的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种复合材料制速钻桥塞，其特征在于，包括采用环氧玻璃纤维复合材料制得的轴杆，轴杆底端外表面处设有端轴，在轴杆底端端面设有销杆，轴杆顶端的轴心处安装堵头，堵头与轴杆通过密封圈密封，第一卡瓦座和第二卡瓦座固定在轴杆上，密封环安装在第一卡瓦座和第二卡瓦座之间，密封环与第一卡瓦座、第二卡瓦座之间均设有过渡瓦，第一卡瓦座与用金属材料制得的第一卡瓦一端连接，第一卡瓦另一端与推环连接，推环固定在轴杆上；第二卡瓦座与用金属材料制得的第二卡
瓦一端连接，第二卡瓦另一端与端轴连接。本专利技术的特征还在于，进一步的，轴杆耐温≥150℃，耐压≥70Mpa。进一步的，第一卡瓦和第二卡瓦表面作硬化处理，硬度为60HRC，第一卡瓦和第二卡瓦对油管内表面卡深在1.2mm以内。进一步的，轴杆的长度为622.5mm、外径为75mm、内径为25mm。进一步的，端轴的外径为112mm。进一步的，密封圈的尺寸为25×2.65mm。进一步的，第一卡瓦座和第二卡瓦座均通过4个紧定螺钉固定在轴杆上。本专利技术的有益效果是，一种复合材料制速钻桥塞具有以下优点：1.选材考究。选用高强度玻璃纤维和环氧树脂为主料，优选树脂配方，独特固化体系，使材料本身耐温≥150℃，耐压≥70Mpa，具有全部无金属、高强度、高剪切模量、易加工等特点。2.返排表现极佳。复合材料制速钻桥塞钻取完之后，其碎屑浮于表面，在返排时极为容易，包括其他杂质，井下杂物含量低，不仅不会对油质造成污染，而且在后期的采油中不会伤害抽油杆等工具，表现极佳。返排无需大压力及大量液体注入，节约效果明显。3.施工效率大幅度提高。环氧玻璃纤维复合材料的硬度值较低，小钻压下便可轻易钻掉。整个桥塞的钻取时间缩短至一个小时之内，大大提高生产效率。采用复合材料速钻桥塞之后，卡钻、打钻等事故大幅度减小，现场可进行进行大规模压裂作业，整个作业过程在卡瓦坐封、钻取阶段节约大量时间，使整个压裂作业时间大幅度缩短，极大的提高了生产效率。本专利技术适合大排量注入，桥塞与射孔联作，带压作业，施工快捷，井筒隔离可靠；桥塞易钻可排，留下全通径井筒；套管固井完井，受井眼稳定性影响相对较小；压裂段数不受限制；工具风险相对较小，施工砂堵井筒易处理。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是图1中A-A剖面图。图3是图1中B-B剖面图。图中，1.轴杆，2.推环，3.第一卡瓦，4.第一卡瓦座，5.过渡瓦，6.第二卡瓦座，7.第
二卡瓦，8.端轴，9.堵头，10.密封圈，11.紧定螺钉，12.密封环，13.销杆。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。复合材料制速钻桥塞的结构，如图1-3所示，轴杆1的长度为622.5mm、外径为75mm、内径为25mm，轴杆1底端外表面处设有端轴8，端轴8的外径为112mm，靠近斜端面处设有销杆13，轴杆1顶端的轴心内安装堵头9，堵头9与轴杆1通过密封圈10密封，密封圈10的尺寸为25×2.65mm；第一卡瓦座4和第二卡瓦座6分别通过4个紧定螺钉11固定在轴杆1上，密封环12安装在第一卡瓦座4和第二卡瓦座6之间，密封环12与第一卡瓦座4、第二卡瓦座6之间均设有过渡瓦5，第一卡瓦座4与第一卡瓦3一端连接，第一卡瓦3另一端与推环2连接，推环2固定在轴杆1上；第二卡瓦座6与第二卡瓦7一端连接，第二卡瓦7另一端与端轴8连接。为提升整体桥塞钻取速度和安全坐封，销钉选用碳纤维材质和金属材质。第一卡瓦3及第二卡瓦7采用铸铁材料，第一卡瓦3及第二卡瓦7表面作硬化处理，硬度为60HRC，对油管内表面卡深仅1.2mm以内；在结构上也进行了优化，便于钻磨以后碎屑小型化。胶筒除了本身功能需要之外，硬度值也有所提高，目的也是便于钻磨以后碎屑小型化，易于返排。压裂球要求圆整度高，密封效果好，采用金属可溶性球。轴杆1选用高强度玻璃纤维和环氧树脂为主料，优选树脂配方，独特固化体系，使材料本身耐温≥150℃，耐压≥70Mpa，具有全部无金属、高强度、高剪切模量、易加工等特点。复合材料制速钻桥塞钻取完之后，其碎屑浮于表面，在返排时极为容易，包括其他杂质，井下杂物含量低，不仅不会对油质造成污染，而且在后期的采油中不会伤害抽油杆等工具，返排无需大压力及大量液体注入，节约效果明显。环氧玻璃纤维复合材料的硬度值较低，小钻压下便可轻易钻掉。整个桥塞的钻取时间缩短至一个小时之内，大大提高生产效率。采用复合材料速钻桥塞之后，卡钻、打钻等事故大幅度减小，现场可进行大规模压裂作业，整个作业过程在卡瓦坐封、钻取阶段节约大量的时间，使整个压裂作业时间大幅度缩短，极大的提高了生产效率。本专利技术的工作原理：用连续油管或电缆将丢手、射孔枪(或喷砂射孔工具)、桥塞工具串送到水平井施工段位置，然后经过坐封桥塞、射孔、加砂压裂，如此重复，可以实现对水平井无限多
段的增产改造。施工完成后，下连续油管钻开所有桥塞，放喷排液。本专利技术适合套管完井，不受增产改造级数限制。该速转桥塞的工作过程：1.井筒准备；2.第一段射孔；3.第一段压裂；4.下入桥塞、射孔联作管串；5.坐封桥塞，预定位置射孔；6.第二段压裂；7.同样方式，完成其余段的桥塞封隔、射孔、压裂。8.采用连续油管钻除桥塞，排液、生产。该速转桥塞的工作特点：1.适用井眼尺寸3.5\，4\，4.5\，5\，5.5\等套管完井；2.封隔器耐温：204.4℃；3.承受工作压差：70MPa。4.卡瓦高强度，钻磨时易破碎设计；5.小钻压下即可完成钻塞作业，钻开时碎屑少，更易返出。本专利技术以玻璃纤维和环氧树脂为主料，增润剂、消泡剂为辅料生产出来的复合材料，具有全部无金属、高强度、高剪切模量、易加工等特点。复合材料制速钻桥塞应用于陆地油井，气井，页岩气。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料制速钻桥塞，其特征在于，包括采用环氧玻璃纤维复合材料制得的轴杆(1)，轴杆(1)底端外表面处设有端轴(8)，在轴杆(1)底端端面设有销杆(13)，轴杆(1)顶端的轴心处安装堵头(9)，堵头(9)与轴杆(1)通过密封圈(10)密封，第一卡瓦座(4)和第二卡瓦座(6)固定在轴杆(1)上，密封环(12)安装在第一卡瓦座(4)和第二卡瓦座(6)之间，密封环(12)与第一卡瓦座(4)、第二卡瓦座(6)之间均设有过渡瓦(5)，第一卡瓦座(4)与用金属材料制得的第一卡瓦(3)一端连接，第一卡瓦(3)另一端与推环(2)连接，推环(2)固定在轴杆(1)上；第二卡瓦座(6)与用金属材料制得的第二卡瓦(7)一端连接，第二卡瓦(7)另一端与端轴(8)连接。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料制速钻桥塞，其特征在于，包括采用环氧玻璃纤维复合材料制得的轴杆(1)，轴杆(1)底端外表面处设有端轴(8)，在轴杆(1)底端端面设有销杆(13)，轴杆(1)顶端的轴心处安装堵头(9)，堵头(9)与轴杆(1)通过密封圈(10)密封，第一卡瓦座(4)和第二卡瓦座(6)固定在轴杆(1)上，密封环(12)安装在第一卡瓦座(4)和第二卡瓦座(6)之间，密封环(12)与第一卡瓦座(4)、第二卡瓦座(6)之间均设有过渡瓦(5)，第一卡瓦座(4)与用金属材料制得的第一卡瓦(3)一端连接，第一卡瓦(3)另一端与推环(2)连接，推环(2)固定在轴杆(1)上；第二卡瓦座(6)与用金属材料制得的第二卡瓦(7)一端连接，第二卡瓦(7)另一端与端轴(8)连接。2.根据权利要求1所述的一种复合材料制速钻桥塞，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭振华，
申请(专利权)人：陕西艾瑞斯新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61