具有可降解材料的易鉆卡瓦的制作方法
【專利摘要】一種用于橋塞的卡瓦部件，包括內(nèi)主體部分和硬化的彈性徑向外接觸部分，其中，內(nèi)主體部分基本上由可溶解的材料制成，該可溶解材料響應(yīng)于溶劑而可基本溶解。外接觸部分包括多個起到管子應(yīng)力集中凹槽作用的開口。內(nèi)主體部分由鎂粉末制成。
【專利說明】具有可降解材料的易鉆卡瓦
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及橋塞卡瓦結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]橋塞用于在液流孔中形成封堵裝置。通常，橋塞具有帶卡瓦部件的塞體?？ㄍ卟考蛇x擇性地徑向朝外移動以咬合周圍的管件。美國專利N0.6，167，963號(其被授予專利權(quán)給McMahan等)中公開了一種類型的橋塞。該美國專利的專利權(quán)人為本申請的 申請人:，該美國專利引入文中作為參考。
[0003]通常，橋塞在被固定之后需要被去除掉，通常在橋塞中進行磨銑操作來實現(xiàn)這種去除。不幸的是，在大部分傳統(tǒng)的橋塞結(jié)構(gòu)中進行磨銑會留下大碎片，這些大碎片難以從液流孔中被循環(huán)帶出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種用于橋塞的結(jié)構(gòu)，其中，橋塞的卡瓦部件包括內(nèi)主體部分和硬化的彈性徑向外接觸部分，該內(nèi)主體部分基本上由可降解材料制成，該材料響應(yīng)于溶劑而可溶解。在所述的一些實施例中，外接觸部分基本上由硬質(zhì)材料(如，鑄鐵)制成，該外接觸部分被成型為可咬合周圍的管件。在所述的一些實施例中，外接觸部分從卡瓦部件的上端向卡瓦部件的下端伸展。另外，在所述的一些實施例中，外接觸部分包括多個開口，它們起到管子應(yīng)力集中凹槽的作用。
[0005]在所述的一些實施例中，內(nèi)主體部分基本上由可響應(yīng)于溶劑而溶解的材料制成。在一個當前的實施例中，形成內(nèi)主體部分的可溶解材料包括鎂粉。當可溶解材料是鎂粉時，溶劑可以是氯化鉀(KCl)。
[0006]如上所述，卡瓦牙被澆注在周圍的模制件中以形成滑環(huán)，滑環(huán)然后被設(shè)置到橋塞的固定錐上。在所述的一些實施例中，模制件是酚醛樹脂材料，其為卡瓦部件提供薄片覆蓋件，保護可溶解材料以免過早溶解。
[0007]操作中，橋塞被設(shè)置到液流孔中，然后被固定。當需要從液流孔中去除掉橋塞時，使用銑削工具。在通過銑削方式去除掉橋塞的過程中，銑削工具使滑環(huán)模制件破裂，從而使形成所述內(nèi)主體部分的可溶解材料暴露在含有溶劑的井筒流體中。溶劑溶解掉所述內(nèi)主體部分，留下卡瓦部件的外接觸部分。由于開口貫穿外接觸部分布置，從而這種結(jié)構(gòu)有助于通過銑削裝置的操作將外接觸部分碎裂成更小部件。外接觸部分或其一些部分、以及橋塞的其他部件可通過回流流體從井筒中被循環(huán)出去。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面將結(jié)合附圖詳細描述優(yōu)選實施例，為了透徹理解本發(fā)明，請參照下面的詳細描述內(nèi)容。附圖中的類似標記表示圖中的相似或類似元件，附圖如下:
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的示例性橋塞裝置的等軸測試圖；[0010]圖2是與圖1所示的橋塞裝置結(jié)合使用的示例性卡瓦部件的等軸測試圖；
[0011]圖3是圖2所示的卡瓦部件的示例性外接觸部分的等軸測試圖；
[0012]圖4是圖2所示的卡瓦部件的示例性內(nèi)主體部分的等軸測試圖；
[0013]圖5是根據(jù)本發(fā)明的卡瓦部件的示例性外接觸部分的替換實施例的等軸測試圖；
[0014]圖6是示例性滑環(huán)的等軸測試圖，該滑環(huán)組合有根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的卡瓦部件；
[0015]圖7是四分之一側(cè)部截面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的示例性橋塞固定在周圍管件內(nèi)的狀態(tài)；
[0016]圖8是四分之一側(cè)部截面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性橋塞從周圍管件中被磨銑掉的狀態(tài)。
【具體實施方式】
[0017]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的示例性橋塞裝置10。請注意，文中使用的術(shù)語“橋塞”廣泛地表示一類可使用徑向移動的卡瓦部件以被機械地固定在液流孔中的裝置，包括閉鎖裝置、堵塞裝置和錨固裝置。橋塞裝置10包括大體上為圓柱形的固定錐12。固定錐12的徑向外表面14包括多個成一定角度的斜面16，它們被導(dǎo)向部18分隔開。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的卡瓦部件20位于每個斜面16上。
[0018]在優(yōu)選實施例中，卡瓦部件20被澆注在周圍的模制件21中，如圖6最清楚所示。在一些具體實施例中，模制件21由酚醛樹脂制成，其被澆注成帶有外殼23的圓環(huán)結(jié)構(gòu)。每個外殼23包圍一個卡瓦部件20。模制件21形成滑環(huán)，如圖1所示，滑環(huán)設(shè)置在固定錐12上以形成橋塞10。
[0019]卡瓦部件20可在固定錐12的斜面16上在縮回的非固定位置(如圖1所示)和固定位置之間移動，即，卡瓦部件20在斜面16上以現(xiàn)有公知的方式相對于固定錐12徑向朝外移動。在固定位置上，橋塞10的卡瓦部件20接合周圍的管件。
[0020]參照圖2和3可更清楚理解卡瓦部件20的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，卡瓦部件20具有卡瓦體，卡瓦體包括徑向內(nèi)主體部分22和外接觸部分24。內(nèi)主體部分22由響應(yīng)于溶劑而可基本溶解的材料制成。在本實施例中，內(nèi)主體部分22由鎂基復(fù)合粉末壓塊制成。圖4示出了與其他元件脫離開的內(nèi)主體部分22。內(nèi)主體部分22基本上為楔形。內(nèi)主體部分22在高溫高壓下被壓實制成。之后，通過公知的機械過程對該部分進行整形。
[0021]在可溶解材料是鎂基復(fù)合粉末壓塊的情況下，溶劑可包括通常用于油井或氣井中的各種鹽溶液或酸性物質(zhì)。鹽溶液包括氯化鉀(KCl)、氯化鈉(NaCl)和氯化鈣/溴化鈣(Ca2Cl/CaBr2),但不局限于此。酸性物質(zhì)包括氯化氫、乙酸和甲酸,但不局限于此。在一些具體實施例中，溶劑為包含大約2%至大約5%的氯化鉀(KCl)的溶液。在特別優(yōu)選的具體實施例中，溶劑是包含大約3%的氯化鉀(KCl)的溶液。
[0022]另外，在本發(fā)明的實施例中，內(nèi)主體部分22完全被形成模制件21的酚醛樹脂材料覆蓋。如圖1所示，外接觸部分24的接觸面26可在外殼23的外側(cè)徑向伸展。該酚醛樹脂材料起到分隔層的作用，用于使形成內(nèi)主體部分22的可溶解材料與周圍流體分離，周圍流體中可能含有能溶解所述內(nèi)主體部分22的多種制劑中的一種制劑。
[0023]圖3示出了與內(nèi)主體部分22脫離開的外接觸部分24。該外接觸部分的接觸面26優(yōu)選包括成階梯狀的搭接部28，所述搭接部形成在所述接觸面上以與周圍管件咬合。[0024]另外，優(yōu)選貫穿外接觸部分24形成開口 30。開口 30會使外接觸部分24的結(jié)構(gòu)上形成薄弱點。從而，所述開口起到管子應(yīng)力集中凹槽的作用，有助于外接觸部分24在通過鉆孔操作去除掉橋塞10的過程中碎裂。圖5示出了外接觸部分的替換實施例，該外接觸部分24’的結(jié)構(gòu)類似于外接觸部分24。但是，開口 30’為細長狹槽的結(jié)構(gòu)形式。
[0025]外接觸部分24 (或24’)優(yōu)選從卡瓦部件20的上端32向下端34伸展。外接觸部分24(或24’)優(yōu)選通過使用合適的粘結(jié)劑粘附到內(nèi)主體部分22上。
[0026]操作中，橋塞裝置10被置入液流孔中，然后以本領(lǐng)域公知的方式從非固定位置移動到固定位置上。卡瓦部件20的外接觸部分24(或24’)以接合方式接觸周圍的管件。
[0027]如果需要將橋塞裝置10從液流孔中去除掉，本領(lǐng)域公知類型的鉆孔或銑削裝置接觸橋塞10，然后通過研磨作用破壞橋塞。圖7示出了橋塞裝置10已經(jīng)固定在周圍管件36中以使卡瓦部件20 (示出一個卡瓦部件)的搭接部28以接合接觸的方式被固定到管件36的內(nèi)表面38中。銑削工具40被設(shè)置在管件36內(nèi)，在液流孔44中在箭頭42的方向上移動以與橋塞裝置10的上端46接觸。如圖8所示，銑削工具40然后接合橋塞裝置10的上端46，開始銑削掉該上端。之后，磨損掉固定錐12。當銑削工具40接觸卡瓦部件20時，形成滑環(huán)模制件21的酚醛樹脂材料被銑削，如圖所示，從而將內(nèi)主體部分22暴露到液流孔44內(nèi)的流體中。溶劑存在于液流孔44內(nèi)的流體中，起到將內(nèi)主體部分22溶解在井筒流體中的作用。請注意，溶液中的氯化鉀通常存在于傳統(tǒng)鉆井液中。另外，銑削工具40將銑削掉外接觸部分24，由于開口 30貫穿外接觸部分24的布置結(jié)構(gòu)，因此，會使外接觸部分24斷裂成更小部件?？ㄍ卟考?0的卡瓦牙式結(jié)構(gòu)將會使橋塞裝置10迅速地從液流孔44中被去除掉。另外，橋塞裝置10的一些部件可更容易地從液流孔44中循環(huán)出來。
[0028]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能意識到，文中所述的示例性結(jié)構(gòu)和實施例可以進行許多改進和改變，本發(fā)明僅由下面的權(quán)利要求書及其等同形式界定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于橋塞裝置的卡瓦部件，其包括: 內(nèi)主體部分，其基本上由可溶解材料制成，該可溶解材料響應(yīng)于溶劑可基本溶解；以及外接觸部分，該外接觸部分接觸所述內(nèi)主體部分并由合適材料制成，該合適材料可使外接觸部分以接合方式接觸橋塞裝置周圍的管件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的卡瓦部件，其中，可溶解材料包括鎂基復(fù)合粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的卡瓦部件，其中，溶劑選自基本上由氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、溴化鈣、氯化氫、乙酸和甲酸所構(gòu)成的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的卡瓦部件,其中，內(nèi)主體部分被包圍在一薄片材料中以預(yù)防內(nèi)主體部分過早溶解。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的卡瓦部件,其中，內(nèi)主體部分和外接觸部分通過粘結(jié)劑相互粘結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的卡瓦部件，還包括多個貫穿所述外接觸部分而形成的開口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的卡瓦部件，其中，開口的形狀為圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的卡瓦部件，其中，開口為細長狹槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的卡瓦部件，其中，內(nèi)主體部分具有第一軸向端、和與第一軸向端相對的第二軸向端，其中，外接觸部分從第一軸向端朝第二軸向端伸展。
10.一種橋塞裝置，其用于形成液流孔內(nèi)的封堵裝置，該橋塞裝置包括: 固定錐； 卡瓦部件，其可選擇性地能夠相對于固定錐在非固定位置和固定位置之間徑向移動，該卡瓦部件包括: 內(nèi)主體部分，該內(nèi)主體部分基本上由可溶解材料制成，該可溶解材料響應(yīng)于溶劑而可基本溶解；以及 外接觸部分，該外接觸部分接觸內(nèi)主體部分并由合適材料制成，該合適材料可使所述外接觸部分以接合方式接觸橋塞裝置周圍的管件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的橋塞裝置，其中，內(nèi)主體部分被包圍在一薄片材料中以預(yù)防內(nèi)主體部分過早溶解。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的橋塞裝置，其中，可溶解材料包括鎂基復(fù)合粉末。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的橋塞裝置，其中，溶劑選自基本上由氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、溴化鈣、氯化氫、乙酸和甲酸所構(gòu)成的組。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的橋塞裝置，其中，內(nèi)主體部分和外接觸部分通過粘結(jié)劑相互粘結(jié)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的橋塞裝置,其中，內(nèi)主體部分具有第一軸向端、和與第一軸向端相對的第二軸向端，其中，外接觸部分從第一軸向端朝第二軸向端伸展。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的橋塞裝置，還包括多個貫穿外接觸部分而形成的開口。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的橋塞裝置，其中，開口的形狀為圓形。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的橋塞裝置，其中，開口為細長狹槽。
19.一種用于從液流孔中去除掉固定在液流孔中的橋塞的方法，包括以下步驟: a)使橋塞的頂部分接合銑削工具，該橋塞具有: 固定錐； 卡瓦部件，其可選擇性地能夠相對于固定錐在非固定位置和固定位置之間徑向移動，該卡瓦部件包括: 內(nèi)主體部分，該內(nèi)主體部分基本上由可溶解材料制成，該可溶解材料響應(yīng)于溶劑而可基本溶解； 外接觸部分，該外接觸部分接觸內(nèi)主體部分并由合適材料制成，該合適材料可使外接觸部分以接合方式接觸橋塞裝置周圍的管件； 環(huán)繞所述內(nèi)主體部分的模制件； b)銑削掉一部分模制件以使內(nèi)主體部分至少局部暴露在液流孔中；以及 c)使溶劑流入液流孔中以溶解所述內(nèi)主體部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中，所述外接觸部分具有多個開口，所述多個開口貫穿外接觸部分以產(chǎn)生薄弱位置；該方法還包括步驟: 用銑削工具使外接觸部分破裂成更小部件。
【文檔編號】E21B19/02GK103547766SQ201280024179
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月19日
【發(fā)明者】R·應(yīng)清·許, 徐志躍 申請人:貝克休斯公司