CN105201450B - 一种桥塞 - Google Patents

Abstract

一种桥塞，其包括具有大通径中心孔的接头组件；与所述接头组件中的所述大通径中心孔相连通的中心管单元；其中，在所述大通径中心孔的内部设置有用以降低所述桥塞在泵送中的排量的挡塞组件。所述桥塞具有在下放过程中具有减少遇卡问题的优点以及在被泵送入井的过程中减少泵送的液流排量的优点以及在放喷过程中减少节流压差问题的优点以及压裂后可直接放喷缩短了放喷时间的优点。

Description

一种桥塞

技术领域

本发明涉及油气开发技术领域，尤其涉及一种桥塞。

背景技术

目前在油气开发过程中，经常采用桥塞在油气开发现场进行施工。现有技术中的桥塞主要由上接头、中心管、上下卡瓦、密封部分以及下接头组成。具有这种结构的桥塞在水平井套管内应用时，由于井筒处于水平状态，则需要通过泵送方式将桥塞送到井底。在泵送桥塞的过程中，泵送液流会从桥塞的中心管中喷出，使其冲不到套管下部的沉砂。因此，桥塞会受到沉砂的阻碍容易导致该桥塞在下放的过程中发生遇卡事故。此外，在桥塞坐封和压裂施工以后进行放喷的过程中，井下地层返吐砂或桥塞下部的密封球受地层产生的流体的推动。由于接头中心孔的孔径以及中心管的孔径设计的较小。因此，容易堵塞桥塞的中心孔通道，进而影响了测试数据的准确性。

现有技术中的桥塞内部设置了一个中心通孔，并且孔径设计的较小，因此，当桥塞在放喷过程中很容易产生堵塞的问题，需钻除桥塞才能进行测试求产，增大了经济成本。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种桥塞，其包括具有大通径中心孔的接头组件；与所述接头组件中的所述大通径中心孔相连通的中心管单元；其中，在所述大通径中心孔的内部设置有用以降低所述桥塞在泵送中的排量的挡塞组件。

较佳的，所述接头组件沿周向均匀设置有至少两个与所述大通径中心孔连通的周向孔。

较佳的，所述大通径中心孔与所述挡塞组件的外径为过盈配合。

较佳的，所述中心管单元的外围套设有用以封隔所述桥塞的胶筒组件。

较佳的，所述胶筒组件的外围套设有用以增加该胶筒组件强度的记忆合金组件。

较佳的，所述大通径中心孔的中心轴线与所述中心管单元的内部中心孔的中心轴线相重合。

较佳的，所述周向孔的中心轴线与所述大通径中心孔的中心轴线之间形成夹角，所述夹角的范围为55度至75度。

较佳的，所述周向孔的直径小于所述中心管单元中的所述内部中心孔的内径，所述周向孔的直径为12毫米至20毫米。

较佳的，所述周向孔的孔数为偶数个，该周向孔的孔数与所述接头组件的外径大小成正比。

较佳的，所述周向孔的截面积总和为所述中心管单元中的所述内部中心孔的截面积的0.8至1.5倍。

根据本发明，本发明中的桥塞，通过在其接头组件的周向均匀设置了至少两个周向孔，并且使得该该周向孔的中心轴线和该接头组件中的大通径中心孔的中心轴线形成夹角。并将该夹角设为55度到75度。因此，在该桥塞被泵送进入水平井套管组件中时，能够有效地冲走该桥塞周围的吐砂，并且该桥塞组件时刻保持了在该水平井套管组件中处于居中的位置，进而有效地防止了该桥塞在被泵送入井时发生遇卡的问题。

通过对设置在中心管单元上的胶筒组件的外径，套设记忆合金组件。进而，来增加该胶筒组件的强度，并且使得该记忆合金组件能够在高温高压的环境下，实现对桥塞在水平井套管组件中的封隔，并且使得密封良好。

通过在接头组件的内部设置挡塞组件，进而有效地减少泵送进该桥塞中的液流排量，大大的节约了成本。并通过该挡塞组件施加在该桥塞上的作用力，进而将该桥塞顺利泵送到水平井套管组件的指定位置。又由于在放喷的过程中，因放喷的液流能够将挡塞组件从所述接头组件中推出。进而桥塞的内径变大，桥塞内部的节流压差减小，可无需磨铣该桥塞而直接进行放喷，大大的缩短了放喷时间。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。在图中：

图1为本发明桥塞的整体结构剖视图；

图2为本发明桥塞的内置阻挡塞的下接头开设周向孔的局部放大剖视图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，其为本发明桥塞的整体结构剖视图。如图所示，所述桥塞100包括接头组件1。接头组件1的中心加工为大通径中心孔11。其中，在大通径中心孔11的内部设置有挡塞组件13，用以降低所述桥塞100在泵送中的排量。其中，大通径中心孔11与挡塞组件13的外径为过盈配合。

所述桥塞100还包括与接头组件1中的大通径中心孔11相连通的中心管单元2。

中心管单元2包括中心管组件21。在一个优选的实施例中，所述中心管组件21的内部中心孔211的内径尺寸小于或者等于大通径中心孔11的内径尺寸。

所述中心管单元2的外围套设有用以封隔所述桥塞100的胶筒组件22，胶筒组件22的外围套设有可以增加该胶筒组件22强度的记忆合金组件221。胶筒组件22由设置在该胶筒组件22两端的卡瓦组件进行轴向限定。

在一个优选的实施例中，由于桥塞100水平设置在水平井套管组件3中，中心管单元2外围套设的该记忆合金组件221，不仅能起到增加该胶筒组件22强度的作用，并且由于该记忆合金组件221还能在高温高压的情况下很好地进行塑性变形，从而可以起到封隔桥塞100在水平井套管组件3的中位置，实现良好的密封作用。

接头组件1上的大通径中心孔11的中心轴线与中心管组件21上的内部中心孔211的中心轴线相重合，当液流流过桥塞100的内部空间时，会准确地流经内部中心孔211，并在内部中心孔211和周向孔12的交汇处，分别沿着周向孔12以及大通径中心孔11流出，有效的避免了液流堵塞桥塞100的问题。

在一个优选的实施例中，沿所述接头组件1的周向均匀设置至少两个周向孔12。其中，所述周向孔12与设置在所述接头组件1的内部的大通径中心孔11相连通。

在一个优选的实施例中，大通径中心孔11的孔径等于中心管单元2中的内部中心孔211的内径，可以有效防止流经桥塞100的液流在内部中心孔211处发生堵塞的问题。

在一个优选的实施例中，桥塞100的内通径尺寸随着水平井套管组件3的内径尺寸的增大而增大。比如当水平井套管组件3的内径尺寸设为5.5寸时，所述大通径中心孔11的尺寸范围为50毫米(mm)到60毫米(mm)。当水平井套管组件3的内径尺寸设为7寸时，所述大通径中心孔11的尺寸范围为70毫米(mm)到80毫米(mm)。

所述桥塞100还包括卡瓦组件以及上接头部分组件。由于这些结构都是本领域的技术人员所熟知的。因此，在本发明中不再赘述。

根据本发明，当所述桥塞100纵向被下放到垂直放置的套管的井底而将进入水平井套管组件3中时，需要凭借流经中心管单元2内部的水流的冲击力，而使得所述桥塞100在水平井套管组件3中前进。当将桥塞100被送入到水平井套管组件3中的指定位置时，由专用桥塞坐封工具对该所述桥塞100进行坐封。所述坐封具体为：通过分别对设置在所述胶筒组件22两端的所述卡瓦组件，实施沿所述中心管单元2的轴向力，进而使所述胶筒组件22进行压缩。因此，所述胶筒组件22会因为在中心管单元2的纵向产生变形，而将该胶筒组件22与所述水平井套管组件3之间的间隙封隔。并且，由于记忆合金组件221套设在该胶筒组件22的外径位置。因此，在高温高压的环境下，该记忆合金组件221不仅保护了胶筒组件22的强度，并且使得桥塞100与水平井套管组件3之间的密封性更良好。因此，当桥塞100被封隔后，将已经发生变形的井筒组件22作为分界处，从而将水平井套管组件3的内部分隔成密封的两部分。此后，通过对中心管单元2上部的套管进行射孔，并将所述套管与地层连通，并将该中心管单元2的端部通过由地面上下放的球体，而将其端部堵住。然后，从地面沿着垂直井套管向井筒注入液体。在液流的压力的作用下，会将射孔地层压开裂缝，由此进行压裂施工。

请参阅图2，其为本发明复合桥塞的下接头开设周向孔的局部放大剖视图。如图所示，在一个优选的实施例中，当桥塞100(见图1)被泵送进入水平井套管组件3(见图1)中时，需要借助流经该桥塞100内部液流的冲击力，来推动桥塞100的在水平井套管组件3中的移动。由于在所述接头组件1中设置了挡塞组件13。该挡塞组件13能有效的阻止大量的液流流进该桥塞100中。因此，有效地减少了泵送进该桥塞100中的液流排量。又由于挡塞组件13对流进桥塞100中的液流施加阻力，进而，该力反作用于该桥塞100，促使该桥塞100在水平井套管组件3中前进。

在一个优选的实施例中，所述接头组件1沿周向均匀设置有至少两个周向孔12，所述周向孔12的内部空间分别与大通径中心孔11和中心管单元2中的内部中心孔211(见图1)的内部空间相连通。此外，所述周向孔12的中心轴线与所述大通径中心孔11的中心轴线之间形成夹角。

在一个优选的实施例中，经过大量的实验以及有限元计算得出，所述夹角的最优范围为55度至75度。若所述夹角为90度，则所述周向孔12将垂直对准所述水平井套管组件3。因此，起不到冲洗桥塞100外部土砂的作用。进而导致桥塞100将在水平井套管组件3中可能会发生遇卡问题。因此，无法顺利的完成桥塞100的下放过程。若所述夹角过小，则沿水平井套管组件3的轴向水平分力较大，进而影响投球式快钻桥塞的下放。因此，也无法顺利完成桥塞100的下放过程。

根据本发明，周向孔12的孔数取决于接头组件1外径的大小，具体是成正比例关系。在一个优选的实施例中，周向孔12的孔数可设为偶数并沿着接头组件1的周向均匀设置。具体地周向孔12的孔数最优个数可为2个、4个、6个或8个。若周向孔12的孔数设为奇数并且不是均匀设置，则当液流沿着周向孔12射出时，桥塞100将在水平井套管组件3中偏向水平井套管组件3内壁的某一侧，无法保证居中，进而会发生遇卡问题。若周向孔12的孔数设为偶数并且均匀设置，则液流沿着周向孔12射出时，桥塞100将在水平井套管组件3前进的过程中不偏向水平井套管组件3内壁的任何一侧，保证了居中。进而有效的避免了遇卡问题、大大降低了桥塞100与水平井套管组件3之间的摩擦力，进而有利于桥塞100泵送入井。

在一个优选的实施例中，所述周向孔12的直径小于所述中心管单元2(见图1)的内部中心孔直径。所述周向孔12的直径具体为12毫米(mm)至20毫米(mm)。周向孔12的截面积总和为中心管单元2的内部中心孔的截面积的0.8至1.5倍。若周向孔12的截面积过大，则当液流流过该周向孔12的截面积时，液流的流速会大大的降低。因此，当液流射出时，会由于冲击力的大大减小而无法冲洗桥塞100与水平井套管组件3之间的土砂。进而，桥塞100可能会发生遇卡问题。若周向孔12的截面积过小，则当液流流过该周向孔12的截面积时，液流的流速会大大的增大。因此，当液流射出时，冲击力会大大的增加，进而，可能会对桥塞100造成损坏，增大了经济成本。

在一个优选的实施例中，当桥塞100完成坐封以及完成压裂施工后进行放喷时，设置在接头组件1中的挡塞组件13在放喷的液流冲击下，将该挡塞组件13冲出该接头组件1。由此，该接头组件13的大通径中心孔11的尺寸增大，桥塞100中的内部孔径变大。即大通径中心孔11的孔径尺寸以及中心管单元2的内部中心孔211的孔径尺寸变大。从而导致桥塞100内部的节流压差减小。进而，无需对该桥塞100进行磨铣便可在压裂施工后进行放喷。这样不仅减少了钻塞对压裂段的污染，并且大大的缩短了放喷时间。注入到桥塞100中的液流会分别沿着接头前置中心孔2以及周向均匀设置的周向孔12流出。若当接头组件1中的大通径中心孔11发生堵塞时，液流会通过周向孔12流出。若部分周向孔12发生堵塞时，则液流会通过接头组件1中的大通径中心孔11以及其它周向孔12流出。由此可见，本发明中的桥塞100在放喷过程中，有效的消除了液流堵塞桥塞100的问题以及减少节流压差的问题。

根据本发明，由于桥塞100只是对接头组件1以及对设置在中心管单元2上的胶筒组件21作了改进，而并未对其它结构做出改进。因此，桥塞100与现有技术中的桥塞坐封工具具有相容性，不影响与桥塞坐封工具的连接。因此，不需要对桥塞坐封工具进行改进，节约了额外的经济成本。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种桥塞，其包括：

具有大通径中心孔的接头组件；

与所述接头组件中的所述大通径中心孔相连通的中心管单元；

其中，在所述大通径中心孔的内部设置有降低所述桥塞在泵送中的排量的挡塞组件，所述挡塞组件在放喷的过程中，随放喷的液流从所述接头组件中被推出。

2.根据权利要求1所述的桥塞，其特征在于，所述接头组件沿周向均匀设置有至少两个与所述大通径中心孔连通的周向孔。

3.根据权利要求2所述的桥塞，其特征在于，所述大通径中心孔与所述挡塞组件的外径为过盈配合。

4.根据权利要求3所述的桥塞，其特征在于，所述中心管单元的外围套设有用以封隔所述桥塞的胶筒组件。

5.根据权利要求4所述的桥塞，其特征在于，所述胶筒组件的外围套设有用以增加该胶筒组件强度的记忆合金组件。

6.根据权利要求2所述的桥塞，其特征在于，所述大通径中心孔的中心轴线与所述中心管单元的内部中心孔的中心轴线相重合。

7.根据权利要求2所述的桥塞，其特征在于，所述周向孔的中心轴线与所述大通径中心孔的中心轴线之间形成夹角，所述夹角的范围为55度至75度。

8.根据权利要求6所述的桥塞，其特征在于，所述周向孔的直径小于所述中心管单元中的所述内部中心孔的内径，所述周向孔的直径为12毫米至20毫米。

9.根据权利要求8所述的桥塞，其特征在于，所述周向孔的孔数为偶数个，该周向孔的孔数与所述接头组件的外径大小成正比。

10.根据权利要求6或权利要求8或权利要求9所述的桥塞，其特征在于，所述周向孔的截面积总和为所述中心管单元中的所述内部中心孔的截面积的0.8至1.5倍。