1.本发明涉及石油钻探技术领域，尤其与一种卡瓦涂层及其制备方法、卡瓦、可溶桥塞有关。


背景技术：

2.在油田钻探的压裂作业中，需要桥塞实现层间封隔。桥塞一般包括卡瓦、密封胶筒、本体等，通过卡瓦作用于井筒/套管内壁实现桥塞固定，同时利用密封胶筒实现封隔。一般的，多采用可溶性材质进行卡瓦本体的制备，同时在其表面进行涂层处理。目前，现有的卡瓦存在一些问题：1、许多卡瓦在其作用面上成型出阵列的凸起，以便于桥塞在用于封隔时，卡瓦能够很好的作用于套筒内壁，以实现对桥塞的定位，然而这种方式将对套管内壁造成较大损伤；2、随着卡瓦涂层的普及，开始逐步取代设置凸起的方式，并开始研究涂层与凸起等结合的方案，但目前的卡瓦涂层采用多种材料复合进行实现，这就限制了其制备工艺效率以及应用普及程度，部分方案中的涂层材料为混合材料并不易获取，需要通过专门的工艺和配比才能获得，这就增加了制备成本和制备难度，另外，部分涂层甚至不能在与井筒/套管的作用中形成有效的作用力以实现卡瓦对桥塞的固定；3、目前对于卡瓦涂层制备方面的研究，多在局限于涂层材料配方及工艺，而忽略了卡瓦本身的形态特征和表面物理属性，在许多情况下，将影响涂层与卡瓦的附着效果，进而影响实际卡瓦和桥塞的实际应用价值。


技术实现要素：

3.针对上述相关现有技术不足，本发明提供一种卡瓦涂层及其制备方法、卡瓦、可溶桥塞，极大简化涂层制备工艺，并通过对卡瓦本体的预处理，提高涂层制备于卡瓦上后的附着力，制备的卡瓦可有效实现对桥塞的固定，并且咬合中对井筒/套筒的损伤小，利于实施推广。
4.为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：一种卡瓦涂层，包括：涂覆于卡瓦本体表面的粘结剂层；铺设于粘结剂层上的球形氧化硅颗粒和碳素合金钢颗粒混合层，混合比例5:5~8:2；喷涂于球形氧化硅颗粒层表面的氟树脂油漆层；其中，粘结剂层采用环氧树脂粘结剂，厚度0.1mm~0.3mm，混合层中的球形氧化硅颗粒层中的球形氧化硅颗粒粒径0.43mm~0.85mm，抗压强度大于69mpa；碳素合金钢颗粒粒径0.43mm~0.55mm，硬度hrc 58~62。
5.一种卡瓦涂层的制备方法，包括步骤：
对卡瓦本体进行除油处理，将卡瓦本体放入碱性脱脂液中，在60℃~80℃条件下浸泡20min~40min，浸泡中对卡瓦本体进行转动。浸泡完成后，利用棉布对卡瓦本体进行擦拭，清洁卡瓦本体表面，完成除油；进行80℃~100℃烘干；对卡瓦本体表面进行喷砂处理，喷砂粒径为0.4mm~0.6mm；在卡瓦本体表面涂覆环氧树脂粘结剂，形成厚度0.1mm~0.3mm的粘结剂层，并进行40℃~60℃、20min~45min的烘烤，使粘结剂呈半固态状；向卡瓦本体表面喷丸，喷丸颗粒为球形氧化硅颗粒和碳素合金钢颗粒的混合颗粒，混合比例5:5~8:2，混合颗粒作用于粘结剂层，并与粘结剂层粘接，形成球形氧化硅颗粒和碳素合金钢颗粒混合层，进行100℃~120℃、90min~120min的烘烤，使球形氧化硅颗粒粘接牢固，然后冷却至常温；在卡瓦本体表面均匀喷涂氟树脂油漆，在球形氧化硅颗粒和碳素合金钢颗粒混合层表面形成氟树脂油漆层，常温风干或40℃~60℃、20min~45min的烘烤，使氟树脂油漆层固化。
6.一种卡瓦，包括：卡瓦本体，以及形成于卡瓦本体表面的卡瓦涂层，所述卡瓦涂层通过所述的卡瓦涂层的制备方法制成。
7.一种可溶桥塞，包括所述的卡瓦。
8.本发明的有益效果在于：1、本技术提供的卡瓦涂层，结构简单，仅采用了环氧树脂粘结剂、球形氧化硅颗粒、碳素合金钢颗粒以及氟树脂油漆，均为易于获取的材料，极大降低了卡瓦涂层的实施难度，并且降低了卡瓦涂层的制备成本；碳素合金钢颗粒的高硬度可以嵌入套管内壁，增加摩擦、防止滑动，球形氧化硅颗粒作为填充材料，可分散碳素合金钢颗粒，降低碳素合金钢颗粒用量，节约成本；2、相比于现有技术，本技术提供的卡瓦涂层制备方法，仅采用粘结剂来附着球形氧化硅颗粒和碳素合金钢颗粒，并喷涂氟树脂油漆，同时在制备涂层前，对卡瓦本体进行了除油处理、喷砂处理，使得卡瓦本体表面洁净，并在表面呈现磨砂状，以提高卡瓦涂层的附着力；3、本技术的优选实施例通过夹持工装进行除油时候对卡瓦本体的夹持，一方面可以实现批量对卡瓦本体进行除油，同时适用于不同尺寸的卡瓦本体，以及适用于卡瓦本体为片状或为筒状的情况，并且可使相邻两个卡瓦本体错开，避免碰到一起，同时在除油中，可通过转动机构、摆动机构，进行转动和摆动，提高浸泡时候的除油效果，以更好的洁净卡瓦本体表面的油脂，解决了现有技术对卡位本体表面洁净度忽略的缺陷，提高卡瓦涂层的制备效果。
附图说明
9.图1为本技术实施例的卡瓦本体为表面为弧面时卡瓦涂层实例。
10.图2为本技术实施例的卡瓦本体为表面为直面时卡瓦涂层实例。
11.图3为本技术实施例的卡瓦本体为表面为曲面时卡瓦涂层实例。
12.图4为本技术实施例的卡瓦本体为表面为锯齿形面时卡瓦涂层实例。
13.图5为本技术实施例的除油时采用的夹持工装结构示意图。
14.图6为本技术实施例的夹持工装的夹持组件结构示意图。
15.图7为本技术实施例的夹持工装的夹持条与顶块结构示意图。
16.图8为图5中的a部放大视图。
17.图9为本技术实施例的夹持工装的转动机构结构示意图。
18.图10为本技术实施例的夹持工装的摆动机构仰视结构示意图。
19.图11为本技术实施例的夹持工装的摆动机构俯视结构示意图。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.本技术实施例的一个方面提供一种卡瓦涂层及其制备方法，如图1~图4所示，本实例的卡瓦涂层，包括：涂覆于卡瓦本体1表面的粘结剂层2；铺设于粘结剂层2上的球形氧化硅颗粒和碳素合金钢颗粒混合层3；喷涂于混合层3表面的氟树脂油漆层4。
22.其中，粘结剂层2采用环氧树脂粘结剂，厚度0.1mm~0.3mm，混合层3中的球形氧化硅颗粒粒径0.43mm~0.85mm，抗压强度大于69mpa，碳素合金钢颗粒粒径0.43mm~0.55mm，硬度hrc 58~62。球形氧化硅颗粒和碳素合金钢颗粒混合比例5:5~8:2。
23.本实例的卡瓦涂层的制备方法，包括步骤：s100、对卡瓦本体1进行除油处理，将卡瓦本体1放入碱性脱脂液中，在60℃~80℃条件下浸泡20min~40min，浸泡中对卡瓦本体1进行转动；浸泡完成后，利用棉布对卡瓦本体1进行擦拭，清洁卡瓦本体1表面，完成除油。
24.s200、进行80℃~100℃烘干。
25.s300、对卡瓦本体1表面进行喷砂处理，喷砂粒径为0.4mm~0.6mm。
26.s400、在卡瓦本体1表面涂覆环氧树脂粘结剂，形成厚度0.1mm~0.3mm的粘结剂层2，并进行40℃~60℃、20min~45min的烘烤，使粘结剂呈半固态状。
27.s500、向卡瓦本体1表面喷丸，喷丸颗粒为球形氧化硅颗粒和碳素合金钢颗粒的混合颗粒，混合比例5:5~8:2，混合颗粒作用于粘结剂层2，并与粘结剂层2粘接，形成球形氧化硅颗粒和碳素合金钢颗粒混合层3，进行100℃~120℃、90min~120min的烘烤，使球形氧化硅颗粒粘接牢固，然后冷却至常温。
28.s600、在卡瓦本体1表面均匀喷涂氟树脂油漆，在球形氧化硅颗粒和碳素合金钢颗粒混合层3表面形成氟树脂油漆层4，常温风干或40℃~60℃、20min~45min的烘烤，使氟树脂油漆层4固化。
29.由于卡瓦本体多采用可溶性材质制备，并且在制备完成后，一般其表面均附着有油脂等，这些油脂将对卡瓦涂层的附着造成影响，而现有技术均忽略了这一方面，把重心均焦距到了卡瓦涂层的材料研制方面，不仅造成了卡瓦涂层的不易制备，且实际作用效果不理想，而本实施例的制备方法中，首先引入除油工序，使得对油脂进行去除，然后引入喷砂工艺对卡瓦本体表面进行喷砂，使表面粗化形成磨砂状，通过该两种工序的引入，使得环氧树脂粘结剂的附着能力极大提高。
30.作为本实例的优选实施方式，为了方便进行除油，以及批量进行除油，同时能够适应不同尺寸的片状卡瓦本体，或筒状卡瓦本体，采用如图5~图11所示的夹持工装对卡瓦本体进行夹持。
31.具体的，夹持工装包括：圆盘6、沿圆周阵列于圆盘6的多个夹持组件5、与圆盘6连接的转动机构7、与转动机构7连接的升降该机构8、与升降机构8连接的摆动机构9。
32.具体的，如图6~图7所示，夹持组件5包括一对间隔设置的支撑块52以及分别设于夹持条51，一对夹持条51间隔设置，支撑块52的里侧面凹陷形成有水平设置的滑动槽521，滑动槽521不贯通支撑块52外侧面，支撑块52中部具有滑板513，滑板513滑动配合于滑动槽521。夹持条51之间连接有多个弹簧512。夹持条51上部具有第二斜面511，第二斜面511从夹持条51顶部向外侧向下倾斜。支撑块52连接在通道53底端，通道53顶端连接有夹持顶板56，夹持条51上部位于通道53内，通道内53设有竖向气缸57，竖向气缸57固定于夹持顶板56底部，竖向气缸57活动端连接有顶块54，顶块54底端凹陷形成有作用槽，作用槽两侧壁为第一斜面541，分别用于作用于一对夹持条51的第二斜面511。
33.具体的，如图8所示，圆盘6上沿圆周阵列设有多段径向布置的调节滑槽61，数量与夹持组件5数量匹配，夹持顶板56连接滑动块62，滑动块62滑动配合于调节滑槽61，且滑动块62位于调节滑槽61两侧部分受到圆盘6顶面的支撑，圆盘6上设有转动座63和调节电机65，分别位于调节滑槽61两端，调节电机65的输出轴连接螺杆64一端，螺杆64另一端转动配合于转动座63，滑动块62穿于螺杆64上。每一套调节电机65、转动座63、螺杆64、调节滑槽61、滑动块62对应一个夹持组件5。
34.具体的，如图5、图9所示，转动机构7包括与圆盘6同心且固定于圆盘6顶面的外花键71，外花键71内配合有内花键75，内花键75连接于一竖向设置的转动电机76输出轴，转动电机76固定于一上盘73底面，上盘73连接于升降机构8的活动端，上盘73上设有两段弧形槽731，外花键71上设置的一对弧形限位板72，弧形限位板72分别配合于一段弧形槽731，弧形限位板72顶部连接有限位环74，限位环74设于上盘73顶面，与上盘73接触配合。升降机构8包括升降油缸81，升降油缸81有3个，同步运作，顶部连接于油缸固定板82，活动端连接上盘73。
35.具体的，如图10~图11所示，摆动机构9包括底座91、固定于底座上的转动套92，底座91与油缸固定板82固定连接。转动套92穿于转动轴93上，转动轴93两端设有连接板94，连接板94连接上架95，上架95中部有移动间隙950，上架95两端具有配合槽951，移动间隙950处设有驱动板96，驱动板96中部底面设有齿条961，驱动板9两端配合于配合槽951，转动套92具有圆弧顶面，弧形顶面设有齿部921。齿条961与齿部921啮合。上架95上设有一对间隔相对设置的水平油缸98，水平油缸98活动端均连接于同一受力块97，受力块97固定在驱动板96上。
36.对卡瓦本体1进行除油处理时采用除油夹持工装进行，包括步骤：s110、将各卡瓦本体1分别夹装于一个夹持组件5上，具体先将卡瓦本体1上部置于一对间隔设置的夹持条51之间，此时夹持条51通过中部设置的滑板513滑动配合于支撑块52的滑动槽521上，且夹持条51上部之间有多个处于压缩状态的弹簧512，通过设置于夹持顶板56的竖向气缸57向下推送顶块54，使顶块54下端的第一斜面541作用于夹持条51上端的第二斜面511，使夹持条51相向运动，直到夹持条51将卡瓦本体1上部夹持。由于各夹持组
件5的夹持顶板56分别连接有滑动块62，滑动块62配合于圆盘6的调节滑槽61内；在对各卡瓦本体1进行夹装前，根据卡瓦本体1的尺寸先进行夹持组件5的位置调节，使相邻两个夹持组件5的位置错开，以使得夹装后的卡瓦本体1之间不会碰到一起，具体通过固定于圆盘6的调节电机65转动其输出轴连接的螺杆64转动，以使穿于螺杆64的滑动块62沿调节滑槽61长度方向移动。对于片状卡瓦本体1可以按照上述方式进行夹装，对于筒状卡瓦本体1，可以根据其筒状的直径，调节夹持组件5沿调节滑槽61的位置，以适配筒状卡瓦本体1，选择其中部分或全部夹持组件5对筒状卡瓦本体1进行夹持，这种情况，筒状卡瓦本体1每次夹装1个。
37.s120、通过升降机构8下降转动机构7以及与转动机构7连接的圆盘6，使沿圆周阵列设于圆盘6的夹持组件5下降，从而将夹持组件5夹持的卡瓦本体1下降并淹没于盛装有碱性脱脂液的浸泡池中，浸泡池的液体温度为60℃~80℃；s130、每浸泡5min后，通过转动机构7转动圆盘6一次，每次转动方向相反，每次转动角度小于80
°
。具体的，通过转动机构7转动圆盘6，是通过转动机构7的转动电机76驱动其输出轴连接的内花键75转动，内花键75带动与其配合的外花键71转动，从而带动与外花键71连接的圆盘6转动，外花键71转动时，外花键71上设置的一对弧形限位板72在上盘73的弧形槽731内移动，每次转动角度以弧形限位板72从弧形槽731一端移动到另一端为限。
38.在浸泡中，每隔5min，通过摆动机构9作用于升降机构8，使升降机构8、转动机构7、圆盘6摆动，从而使夹持组件5夹持的卡瓦本体1摆动，具体是通过设于上架95的一对水平油缸98作用于受力块97，使受力块97带动与其连接的驱动板96沿上架95中部的移动间隙950以及上架95两端的配合槽951移动，从而额通过驱动板96底面的齿条961作用于转动套92圆弧顶面的齿部921，带动转动套92以及支撑转动套92的底座91沿穿于转动套92的转动轴93转动，从而使与底座91连接的转动机构7摆动。
39.s140、转动4~9次后，完成浸泡，通过升降机构8升起转动机构7、圆盘6、夹持组件5，以使卡瓦本体1上升到液面以上，静置滴沥预定时长；s150、取下各卡瓦本体1，利用棉布对卡瓦本体1进行擦拭，清洁卡瓦本体1表面，完成除油。
40.本技术实施例的另一方面，提供一种卡瓦，包括：卡瓦本体1，以及形成于卡瓦本体1表面的卡瓦涂层，所述卡瓦涂层通过前文实施例的卡瓦涂层的制备方法制成。
41.本技术实施例的又一方面，提供一种可溶桥塞，包括前文实施例的卡瓦。
42.以上仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。