双级密封式金属可溶桥塞的制作方法

1.本发明涉及石油、天然气钻采压裂用井下工具领域，具体的是一种双级密封式金属可溶桥塞。


背景技术：

2.为了增加石油采收率，提高油田生产效率，分层注采、多级分段压裂是特殊油层开发的有效手段之一。通常压裂时，采用桥塞密封井下套管，隔离目的层段。而可溶桥塞是一种新型的页岩气压裂用分层分段改造工具，压裂完成后依靠井筒温度及一定的矿化度液体环境即可实现桥塞本体完全溶解，确保井筒全通径生产，具有综合成本低、投产时间短、降低作业风险以及可实现二次改造的优点。
3.经多年发展，桥塞从铸铁可钻桥塞、复合可钻桥塞发展到可溶桥塞；而目前常见的可溶桥塞多数是通过可溶橡胶筒受挤压弹性变形，实现井下套管的密封及层间封隔。可溶桥塞的金属部件在井下一定温度、矿化度条件下，能够得到较好的溶解，最终成粉末状或细小颗粒状溶解残余物，而可溶胶筒则主要是降解成块状残余物，不仅溶解速度慢、周期长，随着下入桥塞数量的增多，溶解残余物的堆积，影响返排生产，通常需要进行钻磨通井作业，增加成本。此外，随着非常规油气藏的深入开发，对可溶桥塞的整体性能指标及压力、温度等级均具有了更高的要求，不断向耐高温、高压、快溶、残余物少等方向发展。而可溶橡胶在高温条件下的耐受性、密封稳定性等方面存在一定的不足。


技术实现要素：

4.为了解决上述可溶桥塞中橡胶容易老化的问题，本发明提供了一种双级密封式金属可溶桥塞，所述双级密封式金属可溶桥塞采用可溶的金属密封环，适用于高温、高压、高矿化度等工况，实现了桥塞的快速溶解，残留物少，保证非常规油气井的快速投产，降低施工周期和经济成本。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种双级密封式金属可溶桥塞，包括内外套设的芯轴和锥体，锥体的外表面含有上下设置的上锥面段和下锥面段，上锥面段的顶端朝上底端朝下，上锥面段外套设有上下设置的上锁紧块组环和上金属密封环，下锥面段的顶端朝下底端朝上，下锥面段外套设有上下设置的下金属密封环和锚定块组环，芯轴的下端连接有丢手接头，锚定块组环与丢手接头上下连接，当上锁紧块组环相对于芯轴向下移动的过程中，锥体也能够相对于芯轴向下移动，上锁紧块组环、上金属密封环、下金属密封环和锚定块组环均能够径向扩张。
7.本发明的有益效果是：所述双级密封式耐高温高压全金属可溶桥塞，通过采用对称分布的楔入式金属密封环与支撑环，构成双级密封结构，能够增大有效密封面积，提高全金属可溶桥塞的密封承压可靠性和稳定性；并结合金属密封环表面耐高温耐腐蚀涂层，提升其井底复杂工况适应性和有效密封承压工作时间，保障压裂作业的平稳施工；且该全金属可溶桥塞的整体结构简单、新颖；具有通经大、耐高压、密封承压稳定性强，溶解快、残余
物少等技术特点；在分段压裂施工后即可快速溶解，实现通井、投产，降低施工周期和经济成本。
附图说明
8.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
9.图1是本发明所述双级密封式金属可溶桥塞的示意图。
10.图2是本发明所述双级密封式金属可溶桥塞的坐封锚定工作状态示意图。
11.图3是芯轴的示意图。
12.图4是锥体的示意图。
13.图5是推环的示意图。
14.图6是上锁紧块的示意图。
15.图7是第一支撑环的示意图。
16.图8是锚定块组环的示意图。
17.附图标记说明如下：
18.1、推筒；2、芯轴；3、限位螺钉；4、推环；5、外箍环；6、上锁紧块组环；7、锚定齿；8、限位箍环；9、上金属密封环；10、第一支撑环；11、第二支撑环；12、锥体；13、锚定块组环；14、丢手接头；15、下金属密封环；16、套管；17、可溶球；
19.201、第一大径段；202、第二大径段；203、第一小径段；204、第二小径段；205、环形锥状外过渡段；
20.401、外小径段；402、外大径段；403、环形凹槽；404、下导向筋；
21.601、上锁紧块；602、上导向槽；
22.1001、u形槽；
23.1201、上锥面段；1202、下锥面段；1203、环形锥状坐封面；
24.1301、锚定块；1302、下导向槽；
25.1401、上导向筋。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
27.一种双级密封式金属可溶桥塞，包括内外套设的芯轴2和锥体12，锥体12的外表面含有上下设置的上锥面段1201和下锥面段1202，上锥面段1201和下锥面段1202均为圆锥形面，上锥面段1201的顶端朝上底端朝下(即上锥面段1201的上端外径小于下端外径)，上锥面段1201外套设有上下设置的上锁紧块组环6和上金属密封环9，下锥面段1202的顶端朝下底端朝上(即下锥面段1202的下端外径小于上端外径)，下锥面段1202外套设有上下设置的下金属密封环15和锚定块组环13，芯轴2的下端连接有丢手接头14，锚定块组环13与丢手接头14上下连接，当上锁紧块组环6相对于芯轴2向下移动的过程中，锥体12也能够相对于芯轴2向下移动，上锁紧块组环6、上金属密封环9、下金属密封环15和锚定块组环13均能够径向扩张，如图1至图8所示。
28.所述双级密封式金属可溶桥塞还包括用于桥塞坐封的试配组件：推筒1和限位螺钉3，推筒1与推环4通过限位螺钉3连接。其中，上金属密封环9和下金属密封环15对称安装在锥体12的上下两端外，形成组合式双级金属密封结构，所述双级密封式金属可溶桥塞的各部件依次轴向安装在锥体12的两端，相互配合；且整体安装在芯轴2上，通过丢手接头14的内螺纹与芯轴2下端的外螺纹连接，实现轴向的定位和锁紧。
29.在本实施例中，芯轴2为直立的管状结构，芯轴2的外表面含有从上向下依次设置的第一大径段201、第二大径段202、第一小径段203和第二小径段204，第一大径段201的外径、第二大径段202的外径、第一小径段203的外径和第二小径段204的外径依次减小，锥体12为直立的筒形结构，上锥面段1201与下锥面段1202上下对称且互为镜像，如图3所示。
30.在本实施例中，芯轴2的轴线和锥体12的轴线重合，芯轴2的上端位于锥体12的上端外，芯轴2的下端位于锥体12的下端外，第一大径段201内设有内螺纹，锥体12主要套设于第一小径段203外，第二大径段202和第一小径段203之间设有环形锥状外过渡段205，锥体12的上端内设有环形锥状坐封面1203，环形锥状坐封面1203为圆锥面，环形锥状坐封面1203的顶端朝下底端朝上，环形锥状外过渡段205与环形锥状坐封面1203匹配抵接，第二小径段204套设于丢手接头14内，第二小径段204与丢手接头14内外螺纹连接，第二小径段204的外螺纹能够剪断丢手接头14的内螺纹。
31.芯轴2采用合金结构钢材料制成，芯轴2内设有台阶形通孔，第一大径段201内设有内螺纹可以与标准坐封工具连接。芯轴2与丢手接头14螺纹连接实现轴向的定位和锁紧；在桥塞坐封时，传递轴向载荷并剪切丢手接头14的内螺纹，实现桥塞的丢手坐封。锥体12内设有内孔通，锥体12的上端内设有环形锥状坐封面1203用于桥塞在井下工作过程中，可溶球17贴紧时封堵桥塞的中心孔，建立密封，如图1至图4所示。
32.在本实施例中，所述双级密封式金属可溶桥塞还包括推环4，推环4套设于芯轴2外，推环4与上锁紧块组环6上下连接，推环4的外表面含有上下设置的外小径段401和外大径段402，外小径段401的下部设有环形凹槽403，推环4的下端面为下锥形面，所述下锥形面的顶端朝下底端朝上，推环4的下端面上设有多条下导向筋404，多条下导向筋404沿推环4的周向间隔排列，下导向筋404沿推环4的直径方向延伸，如图5所示。
33.推环4呈圆环状，推环4采用合金结构钢或不锈钢材料制成；推环4的内孔与芯轴2间隙配合，推环4上的环形凹槽403用于安装限位螺钉3，实现轴向定位。推环4的下端设有若干的下导向筋404，且下导向筋404设计成一定的倾斜角度，下导向筋404的数量和倾斜角度与上锁紧块601的数量及上端面的倾斜角度相同。
34.在本实施例中，上锁紧块组环6含有多个上锁紧块601，上锁紧块601的材质为可溶合金材料，上锁紧块601呈楔形块状，多个上锁紧块601沿锥体12的周向排列，上锁紧块601的上端面内设有上导向槽602，上锁紧块601的上端面与推环4的下端面匹配抵接，上导向槽602与下导向筋404一一对应地匹配插接，上锁紧块601的内表面与上锥面段1201匹配抵接，上锁紧块601的外表面设有至少一个锚定齿7，上锁紧块组环6外套设有外箍环5，上锁紧块组环6的下端连接有限位箍环8，限位箍环8套设于上锥面段1201外，外箍环5和限位箍环8的材质均为可溶合金材料，如图6所示。
35.上锁紧块601采用低强度可溶镁合金材料制成，上锁紧块601的内表面与锥体12配合，上锁紧块601的内表面的锥面角度与锥体12的上锥面段1201的外锥面角度相同，下导向
筋404起导向作用，上锁紧块601的外表面设有一定斜角的圆孔，用于镶嵌锚定齿7。上锁紧块601采用多块均布的方式在圆周上组合成圆环状的上锁紧块组环6，并通过外箍环5和限位箍环8进行定位。
36.上锁紧块组环6中上锁紧块601块数则需要根据桥塞的外径尺寸决定，上锁紧块601块数可以是6块-12块，例如采用的10块式结构；上锁紧块601主要作用是在轴向力作用下，沿锥体12向下滑动且径向扩张，逐渐撑开上金属密封环9、第一支撑环10和第二支撑环11，直到贴紧套管16的内壁，锚定齿7初始咬入套管16内壁，锁定位置和上金属密封环9的状态。
37.外箍环5和限位箍环8均采用高延伸率的可溶镁合金制成；主要用于箍紧圆周均布的若干上锁紧块601；限位箍环8还起到缓冲作用，避免上锁紧块601在扩张过程中损伤上金属密封环9。锚定齿7呈圆柱形，通常可以采用高强度或高强度的合金钢或陶瓷材料制成；主要用于桥塞坐封后，锚定齿7咬入套管16内壁，是桥塞稳固锚定的关键部件之一。
38.在本实施例中，上金属密封环9的断面呈楔形，上金属密封环9的材质为可溶合金材料，上金属密封环9的内表面与上锥面段1201匹配抵接，上金属密封环9的内表面设有多道内凹槽，上金属密封环9的外表面设有多道外凹槽，所述多道内凹槽和多道外凹槽均沿锥体12的轴线间隔排列。
39.在本实施例中，上金属密封环9与下金属密封环15上下对称且互为镜像，所述内凹槽的断面为v形，所述v形的开口朝向锥体12，所述外凹槽的断面为矩形，上金属密封环9和下金属密封环15的材料延伸率≥20％，上金属密封环9和下金属密封环15的表面均设有高温抗腐蚀涂层，以确保楔形密封环在井底高温高压环境下的稳定性。
40.上金属密封环9和下金属密封环15均与锥体12匹配连接，所述多道内凹槽和多道外凹槽主要用于改善其整体的延展变形能力；上金属密封环9和下金属密封环15可以在轴向力的作用下沿锥体12的圆锥面扩径变形；最终楔入锥体12与套管16内壁之间的环空中，形成密封；上金属密封环9和下金属密封环15作为全金属可溶桥塞的关键部件，通常采用延伸率较高的可溶镁合金材料制成；上金属密封环9和下金属密封环15构成双级密封式结构，增大有效密封面积，提高全金属可溶桥塞的密封承压可靠性和稳定性；上金属密封环9和下金属密封环15的结构完全相同。
41.在本实施例中，上金属密封环9的下端连接有上下层叠连接的第一支撑环10和第二支撑环11，第一支撑环10和第二支撑环11均套设于上锥面段1201外，第一支撑环10和第二支撑环11的材质均为可溶合金材料，第一支撑环10的内表面和第二支撑环11的内表面均设有u形槽1001，用于促进其较好的断裂成c型，第一支撑环10的u形槽1001与第二支撑环11的u形槽1001沿锥体12的周向对称分布，如图7所示。
42.第一支撑环10和第二支撑环11整体均为环状结构，第一支撑环10和第二支撑环11均采用高强度可溶镁合金制成，第一支撑环10和第二支撑环11均与锥体12匹配连接，第一支撑环10和第二支撑环11两者贴合，构成支撑环组件，且第一支撑环10的u形槽1001与第二支撑环11的u形槽1001保持180
°
对称位置分布，可以更好的起到对上金属密封环9的支撑保护作用，保持上金属密封环9在承压时的完整性，避免其受压变形；最终影响桥塞的密封性能。其中，锥体12的上端设有第一支撑环10和第二支撑环11构成的支撑环组件，而锥体12的下端仅设有第一支撑环10，即下金属密封环15的上端外仅连接有第一支撑环10，第一支撑
环10匹配的套设于下锥面段1202外。上锥面段1201外套设第二支撑环11与下锥面段1202外套设第一支撑环10上下间隔设置。
43.在本实施例中，丢手接头14呈环形结构，丢手接头14的材质为可溶合金材料，丢手接头14套设于芯轴2的下端外，丢手接头14的上端面为上锥形面，所述上锥形面的顶端朝上底端朝下，丢手接头14的上端面上设有多条上导向筋1401，多条上导向筋1401沿丢手接头14的周向间隔排列，上导向筋1401沿丢手接头14的直径方向延伸。
44.丢手接头14的内孔设有螺纹，用于与芯轴2螺纹连接，丢手接头14的上端面上设有多条上导向筋1401用于对锚定块1301的支撑和导向作用，丢手接头14的下端设有倒角(锥面)起导向作用；丢手接头14的内螺纹类型可以选择矩形螺纹、梯形螺纹、普通螺纹等；而丢手接头14的内螺纹连接长度直接决定着桥塞实际坐封的丢手力，其作为关键参数，需要通过螺纹剪切力计算得到或有限次实验获得。
45.在本实施例中，锚定块组环13含有多个锚定块1301，锚定块1301的材质为可溶合金材料，锚定块1301呈楔形块状，多个锚定块1301沿锥体12的周向排列，锚定块1301的下端面内设有下导向槽1302，锚定块1301的下端面与丢手接头14的上端面匹配抵接，下导向槽1302与上导向筋1401一一对应地匹配插接，锚定块1301的内表面与下锥面段1202匹配抵接，锚定块1301的外表面设有多个锚定齿7，多个锚定齿7沿锥体12的轴向间隔排列，锚定块组环13外套设有外箍环5，锚定块组环13的下端连接有限位箍环8，限位箍环8套设于下锥面段1202外，外箍环5和限位箍环8的材质均为可溶合金材料，如图8所示。
46.锚定块1301采用高强度耐高温可溶镁合金制成，锚定块1301的下端面内设有下导向槽1302，用于与丢手接头14的上导向筋1401配合，起支撑和导向作用。锚定块组环13的下端面为锥面是用于为锚定块1301提供更大的径向分力，有助于桥塞在坐封时，受轴向力作用下锚定齿7更好的咬入套管16内壁。
47.锚定块1301外圆设有三个一定斜角的圆孔，用于镶嵌三个锚定齿7；锚定块1301采用多块均布的方式在圆周上组合成圆环状的锚定块组环13，并通过外箍环5和限位箍环8进行定位；形成一个完整的锚定体。
48.锚定块组环13中锚定块1301的块数则需要根据桥塞的外径尺寸决定，可以是6块-12块，例如采用的10块式结构，其主要作用是在轴向力作用下，沿锥体12的滑动且径向扩张，逐渐撑开下金属密封环15和第一支撑环10，最终贴紧套管16内壁，锚定齿7初始咬入套管16内壁，锁定坐封位置和下金属密封环15的状态；实现桥塞丢手坐封后，在套管16内指定位置的初始锚定。
49.锚定块1301的结构与上锁紧块601结构相似，主要是区别是长度增加，锚定齿7增多，下端锥面角度增大，即锚定块1301在图1上下方向的长度大于上锁紧块601的长度，锚定块1301上锚定齿7的数量大于上锁紧块601上锚定齿7的数量。锚定块组环13的下端面对应的圆锥形的顶角大于上锁紧块组环6的上端面对应的圆锥形的顶角。
50.所述双级密封式金属可溶桥塞还包括可溶球17和推筒1，可溶球17呈球状，可溶球17采用速溶材料制成，可溶球17直径取决于锥体12的内通径大小；桥塞在井下坐封后，可溶球17最终贴紧锥体12的环形锥状坐封面1203，起封堵内孔的作用。推筒1呈薄壁圆筒状，推筒1的下端与推环4的上侧贴紧，推筒1的下端设有圆周均布的4个螺钉孔，用以安装限位螺钉3；推筒1的上端可以与桥塞入井下放时的标准坐封工具(外工具)连接，其传递轴向载荷
的作用。
51.下面介绍所述双级密封式金属可溶桥塞的工作过程。
52.由于所述双级密封式金属可溶桥塞在井下坐封锚定并承压的工作过程是先通过桥塞下放的工具串上的标准坐封工具提供一定的坐封力将桥塞丢手，并坐封在套管16内的指定位置，锚定块组环13径向扩张贴紧套管16内壁，而锚定齿7则咬入套管16内壁形成初始锚定；进而在压裂施工过程中，随着井筒内的压力持续升高，此时锚定齿7进一步的咬入套管内壁，保持桥塞的锚定状态趋于稳定，具体如下：
53.1、所述双级密封式金属可溶桥塞的丢手坐封
54.如图1所示，而芯轴2的上端和推筒1的上端分别与标准坐封工具的内工具和外工具通过螺纹连接，并通过调节螺纹旋合的距离，使推筒1轴向压紧推环4的上端面，确保桥塞的推环4与丢手接头14之间的各部件紧密配合；随后上紧推筒1下端的4个限位螺钉3，确保推筒1和推环4不会脱离。
55.当坐封工具工作时，外工具能够提供给推筒1轴向向下的推力，在推筒1向下轴向移动的同时，在推环4和丢手接头14的共同作用下，锥体12两端的上锁紧块组环6、限位箍环8、上金属密封环9、第一支撑环10、第二支撑环11和锚定块组环13均相应产生沿锥面扩张的趋势，且在锥体12的锥面的作用下，轴向力有一部分转换为径向力，当轴向推力达到一定值时，上锁紧块组环6和锚定块组环13外圆凹槽内的外箍环5相继断裂，随后则加速扩张，直到分别贴紧套管16内壁，锁定桥塞的坐封位置。桥塞锁定后，再进一步的，在坐封工具提供的轴向力作用下，芯轴2受到的轴向压力将丢手接头14的内螺纹瞬间剪断，完成桥塞的丢手坐封。完成丢手坐封后，推筒1、推环4和芯轴2随坐封工具(内工具)被提出井口，可重复使用。
56.2、所述双级密封式金属可溶桥塞的密封承压
57.如图2所示，所述双级密封式金属可溶桥塞在井下指定位置完成初始锚定和坐封，各部件完成锁定后；根据压裂施工工艺要求，从井口投放可溶球17，并将可溶球持续泵送至井底桥塞的锥体12上端的环形锥状坐封面1203处，完成坐球，封堵桥塞的内孔；实现套管内井筒的整体封堵。进而在压裂施工过程中，随着井筒内的压力持续升高，锚定齿7进一步的咬入套管内壁，实现桥塞的稳固锚定；且进一步压实金属密封环，且在内、外和锚定块的支撑保护作用下，金属密封环在理论上属于越压越紧的状态；从而建立井筒内的有效密封，完成一定时间的承压、压裂施工作业。
58.3、所述双级密封式金属可溶桥塞的快速溶解
59.在完成压裂施工作业后，桥塞在井底一定温度、矿化度条件下，可自行快速溶解；桥塞本体各部件随着溶解时间会从套管内壁脱离；最终完全溶解成细小粉末状残余物。且井底温度、矿化度越高，溶解速度越快；完全溶解的时间越短。所述双级密封式金属可溶桥塞的组成部件的材料均可以采用现有材料，可溶的含义为可以溶解于水。
60.为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行表述，如无特别说明，其中的方位词“上”表示图1的上侧的方向，本发明采用了阅读者或使用者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。
61.以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术
方案、实施例与实施例之间均可以自由组合使用。

技术特征：
1.一种双级密封式金属可溶桥塞，其特征在于，所述双级密封式金属可溶桥塞包括内外套设的芯轴(2)和锥体(12)，锥体(12)的外表面含有上下设置的上锥面段(1201)和下锥面段(1202)，上锥面段(1201)的顶端朝上底端朝下，上锥面段(1201)外套设有上下设置的上锁紧块组环(6)和上金属密封环(9)，下锥面段(1202)的顶端朝下底端朝上，下锥面段(1202)外套设有上下设置的下金属密封环(15)和锚定块组环(13)，芯轴(2)的下端连接有丢手接头(14)，锚定块组环(13)与丢手接头(14)上下连接，当上锁紧块组环(6)相对于芯轴(2)向下移动的过程中，锥体(12)也能够相对于芯轴(2)向下移动，上锁紧块组环(6)、上金属密封环(9)、下金属密封环(15)和锚定块组环(13)均能够径向扩张。2.根据权利要求1所述的双级密封式金属可溶桥塞，其特征在于，芯轴(2)为直立的管状结构，芯轴(2)的外表面含有从上向下依次设置的第一大径段(201)、第二大径段(202)、第一小径段(203)和第二小径段(204)，第一大径段(201)的外径、第二大径段(202)的外径、第一小径段(203)的外径和第二小径段(204)的外径依次减小，锥体(12)为直立的筒形结构，上锥面段(1201)与下锥面段(1202)上下对称且互为镜像。3.根据权利要求2所述的双级密封式金属可溶桥塞，其特征在于，第一大径段(201)内设有内螺纹，锥体(12)套设于第一小径段(203)外，第二大径段(202)和第一小径段(203)之间设有环形锥状外过渡段(205)，锥体(12)的上端内设有环形锥状坐封面(1203)，环形锥状外过渡段(205)与环形锥状坐封面(1203)匹配抵接，第二小径段(204)与丢手接头(14)内外螺纹连接，第二小径段(204)的外螺纹能够剪断丢手接头(14)的内螺纹。4.根据权利要求1所述的双级密封式金属可溶桥塞，其特征在于，所述双级密封式金属可溶桥塞还包括推环(4)，推环(4)套设于芯轴(2)外，推环(4)与上锁紧块组环(6)上下连接，推环(4)的外表面含有上下设置的外小径段(401)和外大径段(402)，外小径段(401)的下部设有环形凹槽(403)，推环(4)的下端面为下锥形面，所述下锥形面的顶端朝下底端朝上，推环(4)的下端面上设有多条下导向筋(404)，多条下导向筋(404)沿推环(4)的周向间隔排列，下导向筋(404)沿推环(4)的直径方向延伸。5.根据权利要求4所述的双级密封式金属可溶桥塞，其特征在于，上锁紧块组环(6)含有多个上锁紧块(601)，上锁紧块(601)的材质为可溶合金材料，上锁紧块(601)呈楔形块状，多个上锁紧块(601)沿锥体(12)的周向排列，上锁紧块(601)的上端面内设有上导向槽(602)，上锁紧块(601)的上端面与推环(4)的下端面匹配抵接，上导向槽(602)与下导向筋(404)一一对应地匹配插接，上锁紧块(601)的内表面与上锥面段(1201)匹配抵接，上锁紧块(601)的外表面设有至少一个锚定齿(7)，上锁紧块组环(6)外套设有外箍环(5)，上锁紧块组环(6)的下端连接有限位箍环(8)，限位箍环(8)套设于上锥面段(1201)外，外箍环(5)和限位箍环(8)的材质均为可溶合金材料。6.根据权利要求1所述的双级密封式金属可溶桥塞，其特征在于，上金属密封环(9)的断面呈楔形，上金属密封环(9)的材质为可溶合金材料，上金属密封环(9)的内表面与上锥面段(1201)匹配抵接，上金属密封环(9)的内表面设有多道内凹槽，上金属密封环(9)的外表面设有多道外凹槽，所述多道内凹槽和多道外凹槽均沿锥体(12)的轴线间隔排列。7.根据权利要求6所述的双级密封式金属可溶桥塞，其特征在于，上金属密封环(9)与下金属密封环(15)上下对称且互为镜像，所述内凹槽的断面为v形，所述v形的开口朝向锥体(12)，所述外凹槽的断面为矩形，上金属密封环(9)和下金属密封环(15)的材料延伸率≥
20％，上金属密封环(9)和下金属密封环(15)的表面均设有高温抗腐蚀涂层。8.根据权利要求1所述的双级密封式金属可溶桥塞，其特征在于，上金属密封环(9)的下端连接有上下层叠连接的第一支撑环(10)和第二支撑环(11)，第一支撑环(10)和第二支撑环(11)均套设于上锥面段(1201)外，第一支撑环(10)和第二支撑环(11)的材质均为可溶合金材料，第一支撑环(10)的内表面和第二支撑环(11)的内表面均设有u形槽(1001)，第一支撑环(10)的u形槽(1001)与第二支撑环(11)的u形槽(1001)沿锥体(12)的周向对称分布。9.根据权利要求1所述的双级密封式金属可溶桥塞，其特征在于，丢手接头(14)呈环形结构，丢手接头(14)的材质为可溶合金材料，丢手接头(14)套设于芯轴(2)的下端外，丢手接头(14)的上端面为上锥形面，所述上锥形面的顶端朝上底端朝下，丢手接头(14)的上端面上设有多条上导向筋(1401)，多条上导向筋(1401)沿丢手接头(14)的周向间隔排列，上导向筋(1401)沿丢手接头(14)的直径方向延伸。10.根据权利要求9所述的双级密封式金属可溶桥塞，其特征在于，锚定块组环(13)含有多个锚定块(1301)，锚定块(1301)的材质为可溶合金材料，锚定块(1301)呈楔形块状，多个锚定块(1301)沿锥体(12)的周向排列，锚定块(1301)的下端面内设有下导向槽(1302)，锚定块(1301)的下端面与丢手接头(14)的上端面匹配抵接，下导向槽(1302)与上导向筋(1401)一一对应地匹配插接，锚定块(1301)的内表面与下锥面段(1202)匹配抵接，锚定块(1301)的外表面设有多个锚定齿(7)，多个锚定齿(7)沿锥体(12)的轴向间隔排列，锚定块组环(13)外套设有外箍环(5)，锚定块组环(13)的下端连接有限位箍环(8)，限位箍环(8)套设于下锥面段(1202)外，外箍环(5)和限位箍环(8)的材质均为可溶合金材料。

技术总结
本发明公开了一种双级密封式金属可溶桥塞，包括内外套设的芯轴(2)和锥体(12)，锥体(12)的外表面含有上下设置的上锥面段(1201)和下锥面段(1202)，上锥面段(1201)外套设有上下设置的上锁紧块组环(6)和上金属密封环(9)，下锥面段(1202)外套设有上下设置的下金属密封环(15)和锚定块组环(13)，芯轴(2)的下端连接有丢手接头(14)，锚定块组环(13)与丢手接头(14)上下连接。所述双级密封式金属可溶桥塞采用可溶的金属密封环，适用于高温、高压、高矿化度等工况，实现了桥塞的快速溶解，残留物少，保证非常规油气井的快速投产，降低施工周期和经济成本。济成本。济成本。


技术研发人员：张国田 张勇 陈省身 王方明 王兴燕 陈晓军 李兴杰 黄鹏鹏
受保护的技术使用者：中国石油集团工程技术研究院有限公司 北京石油机械有限公司
技术研发日：2022.08.23
技术公布日：2023/7/22