组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥塞.pdf

本发明涉及一种组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥塞，该桥塞包括包括芯轴，依次套装于芯轴上的上推环、上卡瓦、上卡瓦导锥、组合密封结构、下卡瓦导锥、下卡瓦和下限位体，下限位体与芯轴固定连接，且上推环、上卡瓦、上卡瓦导锥、组合密封结构、下卡瓦导锥、下卡瓦以及下限位体均为耐高温复合材料制备。本发明的有益效果为：桥塞复合材料部件均采用耐高温复合材料制备，在高温下下力学性能不会发生明显下降，保证桥塞的可靠性。其独特的材料设计容易钻铣，磨掉的碎屑轻小，较易循环返出，防止卡钻。另外由于复合材料密度小、质量轻，特别适用于斜井、水平井的分层压裂、封堵等作业，克服了金属桥塞易卡、钻铣困难等缺点。

1.  一种组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥塞，其特征在于， 包括芯轴，依次套装于所述芯轴上的上推环、上卡瓦、上卡瓦导锥、组合密封 结构、下卡瓦导锥、下卡瓦和下限位体，其中，所述下限位体与所述芯轴固定 连接，且所述上推环、上卡瓦、上卡瓦导锥、组合密封结构、下卡瓦导锥、下 卡瓦以及下限位体均为耐高温复合材料制备。

2.  根据权利要求1所述的组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥 塞，其特征在于，所述组合密封结构包括依次套装于所述芯轴上的上副胶筒、 主胶筒、下副胶筒，分别包裹于所述上副胶筒和下副胶筒的上护环和下护环， 分别与所述上护环和下护环相顶抵的上锥环和下锥环，分别贴合在所述上锥环 和下锥环上的上扩张环和下扩张环。

3.  根据权利要求2所述的组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥 塞，其特征在于，所述上护环和所述下护环为聚四氯乙烯材料制作而成的护环。

4.  根据权利要求2所述的组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥 塞，其特征在于，所述上护环和下护环均为圆筒结构，且在圆筒结构的一端开 设有多个槽，在所述上护环和所述下护环分别套装于所述上副胶筒和下副胶筒 时，所述上护环和所述下护环的槽壁扩张，使得所述上护环和所述下护环分别 贴合套在所述上副胶筒和所述下副胶筒上。

5.  根据权利要求4所述的组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥 塞，其特征在于，所述槽的宽度在1-2mm。

6.  根据权利要求4所述的组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥 塞，其特征在于，所述上锥环和所述下锥环均为聚四氟乙烯制成的锥环。

7.  根据权利要求4所述的组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥 塞，其特征在于，所述上副胶筒、主胶筒和下副胶筒均为橡胶材料制成的胶筒， 且所述上副胶筒和下副胶筒的硬度大于所述主胶筒的硬度。

8.  根据权利要求1-7任一项所述的组合密封结构的耐高温高压快速可钻复 合材料桥塞，其特征在于，还包括套装于所述芯轴一端并与所述上推环相抵的 锁环。

9.  根据权利要求8所述的组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥 塞，其特征在于，所述芯轴上设置有锯齿形防退槽，所述锁环的上下两端分别 顶抵在所述锯齿形防退槽和所述上推环的内锥面。

组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥塞
技术领域
本发明涉及石油天然气开采工具的技术领域，尤其涉及到一种组合密封结 构的耐高温高压快速可钻复合材料桥塞。
背景技术
在石油勘探开发过程中，封层是分层注水、分层试油、分层压裂酸化、分 层生产及封闭水层、封闭干层和封闭废弃层等的一项非常重要的作业工序。根 据不同的作业目的需要对相关产层进行临时性或永久性封堵，可以准确地评价 产层特性，科学、合理地制定和实施开发方案桥塞封层技术已经成为油田进行 薄差油层改造的一项有效技术。生产井进行多层完井，暂时隔层等，都需要使 用桥堵分层工具，如桥塞等。但目前常用的金属桥塞存在易卡、钻铣困难等缺 点，特别是用于斜井、水平井的分层压裂、封堵等工艺，由于受其特殊井身结 构的影响，这类井在解除金属桥塞桥堵进行磨铣时，存在易卡、铣钻困难、耗 时、可靠性低等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥 塞，以解决现有技术的上述不足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
本发明提供了一种组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料桥塞，该 桥塞包括芯轴，依次套装于所述芯轴上的上推环、上卡瓦、上卡瓦导锥、组合 密封结构、下卡瓦导锥、下卡瓦和下限位体，其中，所述下限位体与所述芯轴 固定连接，且所述上推环、上卡瓦、上卡瓦导锥、组合密封结构、下卡瓦导锥、 下卡瓦以及下限位体均为耐高温复合材料制备。
优选的，所述组合密封结构包括依次套装于所述芯轴上的上副胶筒、主胶 筒、下副胶筒，分别包裹于所述上副胶筒和下副胶筒的上护环和下护环，分别 与所述上护环和下护环相顶抵的上锥环和下锥环，分别贴合在所述上锥环和下 锥环上的上扩张环和下扩张环。
优选的，所述上护环和所述下护环为聚四氯乙烯材料制作而成的护环。
优选的，所述上护环和下护环均为圆筒结构，且在圆筒结构的一端开设有 多个槽，在所述上护环和所述下护环分别套装于所述上副胶筒和下副胶筒时， 所述上护环和所述下护环的槽壁扩张，使得所述上护环和所述下护环分别贴合 套在所述上副胶筒和所述下副胶筒上。
优选的，所述槽的宽度在1-2mm。
优选的，所述上锥环和所述下锥环均为聚四氟乙烯制成的锥环。
优选的，所述上副胶筒、主胶筒和下副胶筒均为橡胶材料制成的胶筒，且 所述上副胶筒和下副胶筒的硬度大于所述主胶筒的硬度。
优选的，还包括套装于所述芯轴一端并与所述上推环相抵的锁环。
优选的，所述芯轴上设置有锯齿形防退槽，所述锁环的上下两端分别顶抵 在所述锯齿形防退槽和所述上推环的内锥面。
本发明的有益效果为：桥塞复合材料部件均采用耐高温复合材料制备，在 150℃温度下力学性能不会发生明显下降，保证桥塞的可靠性。其独特的材料设 计容易钻铣，磨掉的碎屑轻小，较易循环返出，防止卡钻。另外由于复合材料 密度小、质量轻，在水平井中可以用电缆传输，以水力泵送方式快速送到井底 坐封，特别适用于斜井、水平井的分层压裂、封堵等作业，克服了金属桥塞易 卡、钻铣困难等缺点。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明实施例所述的组合密封结构的耐高温高压快速可钻复合材料 桥塞的结构示意图；
图2为本发明锁环的结构示意图；
图3为本发明上推环的结构示意图；
图4为本发明上卡瓦的结构示意图；
图5为本发明上卡瓦导锥的结构示意图；
图6为本发明扩上张环的结构示意图；
图7为本发明的上锥环结构示意图；
图8为本发明的上护环结构示意图。
图中：
1-芯轴       2-锁环        3-上推环     4-上卡瓦
5-上卡瓦导锥 6-上扩张环    7-上锥环      8-上护环
9-上副胶筒   10-主胶筒     11-下副胶筒   12-下护环
13-下锥环    14-下扩张环   15-下卡瓦导锥 16-下卡瓦
17-下限位体  18-固定剪钉
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例的一种组合密封结构的耐高温高压快速可钻复 合材料桥塞，该桥塞包括芯轴1，依次套装于芯轴1上的上推环3、上卡瓦4、 上卡瓦导锥5、组合密封结构、下卡瓦导锥15、下卡瓦16和下限位体17，其 中，下限位体17与芯轴1固定连接，且上推环3、上卡瓦4、上卡瓦导锥5、 组合密封结构、下卡瓦导锥15、下卡瓦16以及下限位体17均为耐高温复合材 料制备。
一并参考图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8，其中的组合密封结构 包括依次套装于芯轴1上的上副胶筒9、主胶筒10、下副胶筒11，分别包裹于 上副胶筒9和下副胶筒11的上护环8和下护环12，分别与上护环8和下护环 12相顶抵的上锥环7和下锥环13，分别贴合在上锥环7和下锥环13上的上扩 张环6和下扩张环14。具体的，上护环8和下护环12为聚四氯乙烯材料制作 而成的护环。且上护环8和下护环12均为圆筒结构，且在圆筒结构的一端开设 有多个槽，每个槽的宽度在1-2mm之间。在上护环8和下护环12分别套装于 上副胶筒9和下副胶筒11时，上护环8和下护环12的槽壁扩张，使得上护环8 和下护环12分别贴合套在上副胶筒9和下副胶筒11上。其中的上锥环7和下 锥环13均为聚四氟乙烯制成的锥环，上副胶筒9、主胶筒10和下副胶筒11均 为橡胶材料制成的胶筒，且上副胶筒9和下副胶筒11的硬度大于主胶筒10的 硬度。
此外，该桥塞还包括套装于芯轴1一端并与上推环3相抵的锁环2。具体 的，芯轴1上设置有锯齿形防退槽，锁环2的上下两端分别顶抵在锯齿形防退 槽和上推环3的内锥面。
具体的，在耐高温高压快速可钻复合材料桥塞的芯轴1上，由上至下依次 连接着锁环2、上推环3、上卡瓦4、上卡瓦导锥5、上扩张环6、上锥环7、上 护环8、上副胶筒9、主胶筒10、下副胶筒11、下护环12、下锥环13、下扩张 环14、下卡瓦导锥15、下卡瓦16、下限位体17；上推环3是活动的，下限位 体17被固定剪钉18固定在芯轴1上。
其中上推环3与上卡瓦4相顶抵，上卡瓦4下内锥面与上卡瓦导锥5的锥 滑槽贴合，上卡瓦导锥5外锥面与上扩张环6内锥面贴合，且上扩张环6内锥 面与上锥环7外锥面贴合，上锥环7与上护环8相顶抵，上护环8包覆在上副 胶筒9锥面上，主胶筒10、下副胶筒11、下护环12、下锥环13、下扩张环14、 下卡瓦导锥15、下卡瓦16依次贴合，下限位体17被固定剪钉18固定在芯轴1 上；
在坐封过程中，推力作用在上推环3上，推动上卡瓦4沿上卡瓦导锥5锥 面滑动，下卡瓦16在力的传递下沿下卡瓦导锥15的锥面滑动；同理在力的传 递下上卡瓦导锥5、下卡瓦导锥15分别推动上扩张环6、下扩张环14的上下槽 张开，随着推力扩张环直径也不断增大，胶筒同时膨胀，上护环8、下护环12 翻转与上扩张环6、下扩张环14贴合，当推力到一定程度时，扩张环和胶筒扩 张到与套管壁贴合，继续加推力，扩张环和胶筒与套管壁紧密贴合，达到良好 的坐封效果。同时卡瓦也张开，硬齿咬合在套管内壁上，整个工具坐封完成。
本发明实施例提供的桥塞的复合材料部件均采用耐高温复合材料制备，在 150℃温度下力学性能不会发生明显下降，保证桥塞的可靠性。其独特的材料设 计容易钻铣，磨掉的碎屑轻小，较易循环返出，防止卡钻。另外由于复合材料 密度小、质量轻，在水平井中可以用电缆传输，以水力泵送方式快速送到井底 坐封，特别适用于斜井、水平井的分层压裂、封堵等作业，克服了金属桥塞易 卡、钻铣困难等缺点。此外，止退机构的设计，使上卡瓦只能下移，从而防止 胶筒受压变形释放弹力而产生的回退情况。组合密封结构的设计，使橡胶受高 压时不会从护环张开的槽挤出，保证了良好的坐封效果。
本发明不局限于上述最佳实施方式，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，凡是具有与本申请 相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。