CN108716379A - 一种大通径可溶桥塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气井井下工具技术领域，具体公开了一种大通径可溶桥塞，包括压裂球、锥体、卡瓦和引鞋，所述锥体的下端连接卡瓦的上端，所述卡瓦的下端连接引鞋的上端，所述锥体与卡瓦的连接处设有密封组件，所述压裂球与锥体的上端密封连接；所述锥体的上端设有剪切销钉孔；所述引鞋的下端内表面设有凹槽，本发明的上的各部件被直接或间接固定在坐封适配器上，有效防止了桥塞在入井时出现意外提前坐封，且该桥塞内部没有芯轴，其结构的独特性使内通径得到了最大限度的增加，比常规可溶桥塞的内通径大85%左右，极大的降低了桥塞在完全溶解消失前，内通道被堵塞的可能性。

Description

一种大通径可溶桥塞

技术领域

本发明涉及油气井井下工具技术领域，尤其涉及一种大通径可溶桥塞。

背景技术

在油气井压裂增产技术领域，下入复合材料桥塞进行封堵压裂是被普遍采用的一种方法。复合材料桥塞在钻除后，可实现全井筒通径，有利于后期的修井作业，但由于材料性能的限制，存在以下局限：1.复合材料桥塞在压裂作业完成后需要钻除，增加了后期的作业费用，增加了作业风险；2.钻除复合材料桥塞一般通过连续油管下入磨铣工具实现，当油气井水平段过长时，不能有效地施加钻压以钻除桥塞，所以复合桥塞可下入水平段的深度有所限制；3.复合材料桥塞由于桥塞材料机械强度不高，内径比较小，在压裂后放喷返排时，会产生比较大的截流压差。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种无需钻除、有效防止提前坐封、比常规可溶桥塞的内通径大85%左右的大通径可溶桥塞。

为了解决上述技术问题，本发明提供的具体方案如下：一种大通径可溶桥塞，包括压裂球、锥体、卡瓦和引鞋，所述锥体的下端连接卡瓦的上端，所述卡瓦的下端连接引鞋的上端，所述锥体与卡瓦的连接处设有密封组件，所述压裂球与锥体的上端密封连接；所述锥体的上端设有剪切销钉孔；所述引鞋的下端内表面设有凹槽。

其中，压裂球、锥体、卡瓦和引鞋采用可溶镁铝合金材质，密封组件采用可溶橡胶材质，在完成油气田井下压裂作业后，桥塞可在清水、活性水、压裂液、地层水中自行溶解，实现全井筒通径，免除了常规压裂桥塞在压裂作业完成后需要的连续油管钻除桥塞作业，节省了施工费用及避免了常规桥塞钻除作业中的风险。

优选的，所述卡瓦的下端内表面上设有内螺纹，在引鞋的上端外表面上设有外螺纹，卡瓦上的内螺纹和引鞋上的外螺纹匹配连接，使卡瓦与引鞋连接坚固，防止桥塞在入井时提前坐封，提高使用稳定性。

优选的，所述密封组件依次包括密封环、第一密封支撑环和第二密封支撑环，所述第一密封支撑环上设有第一缺口，所述第二密封支撑环上设有第二缺口，所述第一缺口和第二缺口之间相互错开180度设置，起到保护密封环、防止密封环在承受高压差时被挤出的作用。

优选的，所述锥体的下端内表面设有倒角，起到引导坐封适配器取出的作用。

优选的，所述引鞋上设有过流孔，过流孔能够防止在压裂后放喷返排时先前层段的压裂球上返堵塞返排通道，保证返排通道通畅。

优选的，所述锥体的外表面锥面与轴线方向所成的角度范围是5-10度；所述密封环内表面为与轴线方向所成角度范围5-10度的锥面，锥体的外表面锥面与轴线方向所成的角度与密封环内表面设置的锥面角度一致，密封效果好。

优选的，所述卡瓦外表面设镶有齿粒，所述齿粒轴向与卡瓦轴向所成角度范围是75-80度，起到把桥塞锚定在套管上的作用。

优选的，所述齿粒为合金或陶瓷齿粒，其中，陶瓷采用高强度陶瓷。

优选的，所述齿粒突出卡瓦的高度小于密封环突出卡瓦的高度，使桥塞在坐封时，密封环先膨胀贴到套管壁，然后卡瓦才锚定到套管上，使密封环在锥体与套管间是受挤压的，保证密封效果。

优选的，所述卡瓦上端设有第一开口槽，卡瓦下端设有第二开口槽，所述第一开口槽和第二开口槽均匀间隔设置在卡瓦上，起到桥塞在坐封时，卡瓦均匀张开的作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、本发明在完成压裂作业后，桥塞在井内自行溶解消失，实现全井筒通径，由于无需钻除，降低了作业费用，并消除了由于钻除作业所带来的作业风险；

2、本发明的大通径可溶桥塞，由于可以自行溶解无需钻除，可以不受连续油管下入水平段深度的限制，使得更长水平段的分段压裂增产得以实现，提高了油气采收率；

3、本发明的大通径可溶桥塞，以极少的零件数量实现了桥塞的封堵功能，省去了普通可溶桥塞中所必须的芯轴零件，由于结构的独特性，其内径比比常规可溶桥塞的内通径大85%左右，由于其大内径，更好地促进了压裂后的返排，使油气田可以更快投产；

4、锥体上端设有剪切销钉孔，可通过剪切销钉配合固定到坐封适配器的调整螺帽上，引鞋的下端内表面凹槽与坐封适配器上的棘爪牢靠固定，因此大通径可溶桥塞上的各部件被直接或间接固定在坐封适配器上，有效防止了桥塞在入井时出现意外提前坐封。

附图说明

图1为本发明的总装图；

图2为第一密封支撑环和第二密封支撑环的结构示意图；

图3为卡瓦结构示意图；

图4为坐封适配器结构示意图；

图5为本发明连接入井示意图；

其中，1为压裂球；2为锥体；21为剪切销钉孔；22为倒角；3为卡瓦；31为齿粒；32为第一开口槽；33为第二开口槽；4为引鞋；41为凹槽；42为过流孔；5为密封组件；51为密封环；52为第一密封支撑环；53为第二密封支撑环；521为第一缺口；531为第二缺口；6为坐封适配器；61为推筒；62为连接器；63为拉杆；64为调整螺帽；65为脱手剪切螺钉；66为棘爪；7为坐封工具。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

请参照图1-图3，本实施例提供了一种大通径可溶桥塞，包括压裂球、锥体、卡瓦和引鞋，锥体的下端连接卡瓦的上端，卡瓦的下端连接引鞋的上端，锥体与卡瓦的连接处设有密封组件，压裂球与锥体的上端密封连接；锥体的上端设有剪切销钉孔；引鞋的下端内表面设有凹槽，其中，压裂球、锥体、卡瓦和引鞋采用可溶镁铝合金材质，密封组件采用可溶橡胶材质，在完成油气田井下压裂作业后，桥塞可在清水、活性水、压裂液、地层水中自行溶解，实现全井筒通径，免除了常规压裂桥塞在压裂作业完成后需要的连续油管钻除桥塞作业，节省了施工费用及避免了常规桥塞钻除作业中的风险。

在具体使用过程中，在地面上先把该大通径可溶桥塞与坐封适配器、坐封工具连接好，锥体上端设有剪切销钉孔，可通过剪切销钉配合固定到坐封适配器的调整螺帽上，引鞋的下端内表面凹槽与坐封适配器上的棘爪牢靠固定，因此大通径可溶桥塞上的各部件被直接或间接固定在坐封适配器上，有效防止了桥塞在入井时出现意外提前坐封，且该桥塞内部没有芯轴，其结构的独特性使内通径得到了最大限度的增加，比常规可溶桥塞的内通径大85%左右，极大的降低了桥塞在完全溶解消失前，内通道被堵塞的可能性。

如图4所示，为本实施例中使用的坐封适配器6，包括有推筒61、连接器62、拉杆63、调整螺帽64、脱手剪切螺钉65和棘爪66，本实施例的大通径可溶桥塞在送入及坐封时需配套使用坐封适配器，如图5所示，为大通径可溶桥塞的连接入井示意图，从上往下依次连接有坐封工具7、坐封适配器6和大通径可溶桥塞。

为了使卡瓦与引鞋连接坚固，防止桥塞在入井时提前坐封，提高使用稳定性，本实施例的卡瓦的下端内表面上设有内螺纹，引鞋的上端外表面上设有外螺纹，卡瓦上的内螺纹和引鞋上的外螺纹匹配连接，使卡瓦与引鞋的连接稳定。

密封组件依次包括密封环、第一密封支撑环和第二密封支撑环，第一密封支撑环上设有第一缺口，第二密封支撑环上设有第二缺口，第一缺口和第二缺口之间相互错开180度设置，起到保护密封环、防止密封环在承受高压差时被挤出的作用。

锥体的下端内表面设有倒角，便于引导坐封适配器取出，引鞋上设有过流孔，引鞋的下端内表面设有凹槽，过流孔能够防止在压裂后放喷返排时先前层段的压裂球上返堵塞返排通道，保证返排通道通畅，坐封适配器卡紧到凹槽中，起到固定及坐封时提供拉力的作用。

锥体的外表面锥面与轴线方向所成的角度范围是5-10度；所述密封环内表面为与轴线方向所成角度范围5-10度的锥面，锥体的外表面锥面与轴线方向所成的角度与密封环内表面设置的锥面角度一致，密封效果好，本实施例中锥体的外表面锥面与轴线方向所成的角度与密封环内表面设置的锥面角度均为5度，该角度使锥体在往下移动时，较有利于密封环膨胀，使第一密封支撑环和第二密封支撑环张开，以及使卡瓦张开。

卡瓦外表面设镶有齿粒，齿粒轴向与卡瓦轴向所成角度范围是75-80度，起到把桥塞锚定在套管上的作用，本实施例中，齿粒轴向与卡瓦轴向所成角度为75度，更角度更加便于把桥塞锚定在套管上，其中，齿粒采用材质为合金或高强度陶瓷，能够起到更好的锚定作用。

其中，齿粒突出卡瓦的高度小于密封环突出卡瓦的高度，使桥塞在坐封时，密封环先膨胀贴到套管壁，然后卡瓦才锚定到套管上，使密封环在锥体与套管间是受挤压的，保证密封效果。

卡瓦上端设有第一开口槽，卡瓦下端设有第二开口槽，第一开口槽和第二开口槽均匀间隔设置在卡瓦上，起到桥塞在坐封时，卡瓦均匀张开的作用，齿粒均匀排布在第一开口槽和第二开口槽之间。

在分段压裂作业的第一段射孔压裂完成后，下入大通径可溶桥塞工具串，大通径可溶桥塞具有防止意外提前坐封功能，锥体通过剪切销钉固定到坐封适配器的调整螺帽上，引鞋通过内表面凹槽跟坐封适配器上的棘爪牢靠固定，卡瓦与引鞋通过螺纹连接固定，所以大通径可溶桥塞上的零件被直接或间接固定在坐封适配器上，防止了大通径可溶桥塞在入井时出现意外提前坐封。工具串下入到设计深度后，通过电缆点火或者液压启动坐封，坐封工具产生推力推动坐封适配器推筒往下移动，从而推动锥体往下移动，由于锥体上为5度锥面，锥体往下移动使密封环膨胀、使密封支撑环张开、使卡瓦张开，当密封环完全贴合套管内壁且有一定挤压、卡瓦锚定到了套管内壁上后，大通径可溶桥塞坐封坐挂完成，此时锥体已经跟卡瓦牢固地楔合到一起，不能继续往下移动。

大通径可溶桥塞坐封完成后，坐封工具产生的推力继续升高，当推力升高到脱手剪切螺钉的剪切力时，脱手剪切螺钉被剪切，拉杆往上移动释放棘爪，继而把棘爪从引鞋中拔出，实现适配器与桥塞的脱开，上提工具串一段距离到预定位置进行射孔，然后取出工具串。

投入压裂球，让其自由落体或者泵送到坐封好的桥塞位置以进行压裂作业，此时，压裂球密封了锥体上端，锥体与套管之间环空被密封环密封，实现了上下压裂层段的封隔。

压裂作业完成后，进行放喷返排，由于大通径可溶桥塞的内径大，在返排时对流体产生的截流小，且不容易堵塞，可有效提前油气田的投产时间。

大通径可溶桥塞可在清水、活性水、压裂液、地层水中自行溶解，桥塞溶解后，井筒达到全通径，提高了油气井后期各种作业的可操作性。

综上所述，本发明提供的大通径可溶桥塞，应用于油气井压裂增产作业领域，可有效地降低作业成本及风险，并且由于其结构简单紧凑，易于加工制造，有效地降低了可溶桥塞成本。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种大通径可溶桥塞，包括压裂球（1）、锥体（2）、卡瓦（3）和引鞋（4），其特征在于：所述锥体（2）的下端连接卡瓦（3）的上端，所述卡瓦（3）的下端连接引鞋（4）的上端，所述锥体（2）与卡瓦（3）的连接处设有密封组件（5），所述压裂球（1）与锥体（2）的上端密封连接；所述锥体（2）的上端设有剪切销钉孔（21）；所述引鞋（4）的下端内表面设有凹槽（41）。

2.根据权利要求1所述的大通径可溶桥塞，其特征在于：所述卡瓦（3）的下端内表面上设有内螺纹，在引鞋（4）的上端外表面上设有外螺纹，卡瓦上的内螺纹和引鞋上的外螺纹匹配连接。

3.根据权利要求1所述的大通径可溶桥塞，其特征在于：所述密封组件（5）依次包括密封环（51）、第一密封支撑环（52）和第二密封支撑环（53），所述第一密封支撑环（52）上设有第一缺口（521），所述第二密封支撑环（53）上设有第二缺口（531），所述第一缺口（521）和第二缺口（531）之间相互错开180度设置。

4.根据权利要求1所述的大通径可溶桥塞，其特征在于：所述锥体（2）的下端内表面设有倒角（22）。

5.根据权利要求1所述的大通径可溶桥塞，其特征在于：所述引鞋（4）上设有过流孔（42）。

6.根据权利要求3所述的大通径可溶桥塞，其特征在于：所述锥体（2）的外表面锥面与轴线方向所成的角度范围是5-10度；所述密封环（51）内表面为与轴线方向所成角度范围5-10度的锥面。

7.根据权利要求3所述的大通径可溶桥塞，其特征在于：所述卡瓦（3）外表面设镶有齿粒（31），所述齿粒（31）轴向与卡瓦（3）轴向所成角度范围是75-80度。

8.根据权利要求7所述的大通径可溶桥塞，其特征在于：所述齿粒（31）为合金或陶瓷齿粒。

9.根据权利要求7所述的大通径可溶桥塞，其特征在于：所述齿粒（31）突出卡瓦（3）的高度小于密封环（51）突出卡瓦（3）的高度。

10.根据权利要求1所述的大通径可溶桥塞，其特征在于：所述卡瓦（3）上端设有第一开口槽（32），卡瓦（3）下端设有第二开口槽（33），所述第一开口槽（32）和第二开口槽（33）均匀间隔设置在卡瓦（3）上。