CN105507849B - 一种压裂用自移除桥塞 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压裂用自移除桥塞，至少包括从下到上套设在中心管上的底座、卡瓦、支撑筒、胶筒、球座，还包括球座上放置的压裂封堵球，其中所述卡瓦套设在支撑筒的下部，所述支撑筒是分体的，上部为上支撑筒，下部为下支撑筒，所述下支撑筒的下端呈锥形，所述下支撑筒与所述上支撑筒之间连接有第二爆炸装置,该第二爆炸装置设置在卡瓦上方，解决了现有技术中由于桥塞零部件较多、结构复杂，存在钻磨困难、钻磨周期长的风险，且无论是连续油管钻磨桥塞还是常规油管钻磨桥塞，成本均较高；且在敏感地层中钻磨桥塞，由于钻磨工作液的使用，可能导致储层伤害的技术问题，操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及油气田直井和定向井压裂井下分层工具技术领域，特别涉及一种压裂用自移除桥塞。
背景技术
致密油气是一种重要的非常规石油天然气资源，但存在单层产量低的显著特征。为了实现致密油气的效益开采，在加强储层识别和优选井位的基础上，需要同时动用纵向上的多个储层，从而提高单井产量，延长气井生产周期，最终实现致密油气的高效开发。
目前，在直井和定向井的压裂技术中，存在一种使用桥塞进行分层压裂的方式，桥塞通过电缆下到预定位置后由坐封工具进行坐封，坐封完成后对目的层进行压裂施工，该目的层施工结束后下入另一级桥塞，对上一目的层进行封堵，完成下一目的层的压裂施工。在各级压裂施工完成后，通过钻磨桥塞或等封堵压裂球溶解后，才能下入生产管柱进行生产。
然而，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
桥塞零部件较多、结构复杂，存在钻磨困难、钻磨周期长的风险，而且无论是连续油管钻磨桥塞还是常规油管钻磨桥塞，成本均较高；在敏感地层中钻磨桥塞，由于钻磨工作液的使用，可能导致储层伤害。另外，可溶压裂球的性能会影响到可溶压裂球在井筒中的溶解，甚至出现溶解后的粘稠物无法排出井筒，造成无法排液的情况，且采用"可溶压裂球+桥塞"的油气井，存在井筒完整性差的确定，无法满足后期测试、修井和二次改造等作业。
发明内容
为了克服现有技术中由于桥塞零部件较多、结构复杂，存在钻磨困难、钻磨周期长的风险的问题，本发明提供一种压裂用自移除桥塞，本发明结构简单，操作方法简便，具有良好的封堵效果，能够节约钻磨桥塞成本，规避可溶压裂球不溶解的风险且能够更好地保护储层。
本发明采用的技术方案为：
一种压裂用自移除桥塞，至少包括从下到上套设在中心管上的底座、卡瓦、支撑筒、胶筒、球座，还包括球座上放置的压裂封堵球，其中所述卡瓦套设在支撑筒的下部，所述支撑筒是分体的，上部为上支撑筒，下部为下支撑筒，所述下支撑筒的下端呈锥形，所述下支撑筒与所述上支撑筒之间连接有第二爆炸装置,该第二爆炸装置设置在卡瓦上方，第二爆炸装置是一个中心带有通孔环形密封腔，该通孔用于中心管穿过；
所述上支撑筒的上端呈锥形，该上支撑筒顶端连接有第一爆炸装置，该第一爆炸装置的外径与所述胶筒内径对应配合，第一爆炸装置是一个中心带有通孔环形密封腔，该通孔用于中心管穿过，所述第一爆炸装置与第二爆炸装置结构相同，第一爆炸装置与第二爆炸装置内均放有爆炸元件。
所述爆炸元件是由延时继电器、电池、炸药和电雷管组成，延时继电器、电池和电雷管形成一个回路，电雷管插入炸药中。
所述爆炸元件为定时炸弹。
所述底座侧面开设有多个销钉孔。
所述胶筒是由内部为铝芯外部包裹橡胶皮制成。
所述卡瓦为陶瓷材料。
所述胶筒的外径小于球座的外径。
所述底座的外径大于卡瓦的外径。
所述球座靠近坐封推筒的一端设置有与压裂封堵球契合的曲面凹槽。
本发明的有益效果：
本发明结构简单，操作方法简便，具有良好的封堵效果，能够节约钻磨桥塞成本，规避可溶压裂球不溶解的风险且能够更好地保护储层。经本发明桥塞及压裂封堵球封堵已改造层位后，即可对下一目的层进行压裂施工，完成该目的层的压裂施工后，可以继续下入另一级桥塞，实现对已压裂目的层的封堵。以此类推，当完成所有目的层的压裂施工后，无需钻磨桥塞或等待可溶压裂球的溶解即可完成压后排液和油气井的后续生产。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明压裂用自移除桥塞的结构示意图。
图2是爆炸装置结构示意图。
附图标记说明：1、中心管；2、坐封推筒；3、球座；3A、曲面凹槽；4、胶筒；5A、第一爆炸装置；5B、第二爆炸装置；6、支撑筒；6A、上支撑筒；6B、下支撑筒；7、卡瓦；8、底座；9、剪切销钉；10、销钉孔；11、延时继电器；12、电池；13、电雷管；14、炸药。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有技术中由于桥塞零部件较多、结构复杂，存在钻磨困难、钻磨周期长的风险的问题，本发明提供如图1、图2所示的一种压裂用自移除桥塞，本发明结构简单，操作方法简便，具有良好的封堵效果，能够节约钻磨桥塞成本，规避可溶压裂球不溶解的风险且能够更好地保护储层。
如图1所示，一种压裂用自移除桥塞，至少包括从下到上套设在中心管1上的底座8、卡瓦7、支撑筒6、胶筒4、球座3，还包括球座3上放置的压裂封堵球，其中所述卡瓦7套设在支撑筒6的下部， 其特征在于：所述支撑筒6是分体的，上部为上支撑筒6A，下部为下支撑筒6B，所述下支撑筒6B的下端呈锥形，所述下支撑筒6B与所述上支撑筒6A之间连接有第二爆炸装置5B,该第二爆炸装置5B设置在卡瓦7上方，第二爆炸装置5B是一个中心带有通孔环形密封腔，该通孔用于中心管1穿过；
所述上支撑筒6A的上端呈锥形，该上支撑筒6A顶端连接有第一爆炸装置5A，该第一爆炸装置5A的外径与所述胶筒4内径对应配合，第一爆炸装置5A是一个中心带有通孔环形密封腔，该通孔用于中心管1穿过，所述第一爆炸装置5A与第二爆炸装置5B结构相同，第一爆炸装置5A与第二爆炸装置5B内均放有爆炸元件。
本实施例提供的这种压裂用自移除桥塞，参见附图1，本发明实施例提供了一种压裂用自移除桥塞，适用于采用中心管1及坐封推筒2下入、坐封后对油气层进行封堵，该桥塞包括球座3，胶筒4，第一爆炸装置5A、上支撑筒6A、第二爆炸装置5B和下支撑筒6B、卡瓦7，底座8及压裂封堵球。中心管1的一端和坐封工具坐封推筒2连接，球座3、胶筒4、支撑筒6、卡瓦7及底座8依次套装在中心管1上，球座3的另一端与胶筒4的上端紧贴在一起，胶筒4下端内侧与第一爆炸装置5A紧贴在一起，上支撑筒6A的上端呈锥形，下支撑筒6B呈锥形，第一爆炸装置5A的下端、上支撑筒6A的下端和第二爆炸装置5B的下端分别设计为螺纹的公扣，上支撑筒6A的上端、第二爆炸装置5B的上端和下支撑筒6B的上端分别设计为螺纹的母扣，第一爆炸装置5A与上支撑筒6A、上支撑筒6A与第二爆炸装置5B、第二爆炸装置5B与下支撑筒6B分别通过螺纹连接在一起，在下支撑筒6B外是卡瓦7。卡瓦下端与底座8紧贴在一起。底座8通过剪切销钉9与中心管1固定在一起,使得在桥塞下入过程中,球座3、胶筒4、支撑筒6、卡瓦7及底座8两两不能发生相对位移。
坐封过程中，套设在中心管1上端的坐封推筒2推动球座3、胶筒4、第一爆炸装置5A、上支撑筒6A、第二爆炸装置5B和下支撑筒6B沿中心管1滑动向下移动，下支撑筒6B撑开卡瓦7锚定桥塞；同时，上支撑筒6A挤压胶筒4膨胀封堵已压裂层；底座8在支撑筒6的作用下沿中心管1滑动向下移动，剪断连接底座8与中心管1的剪切销钉9实现附件与桥塞本体的分离。压裂施工结束后，第一爆炸装置5A和第二爆炸装置5B被引爆，卡瓦7、胶筒4被炸成碎片和碎屑，桥塞各组成部件落入井底，实现桥塞的自动移除。不用钻磨桥塞或等待可溶球溶解即可实现排液和油气井后续生产。同时，本发明降低了成本，避免了钻磨桥塞工序对储层的伤害。
本实施例提供的压裂用自移除桥塞结构简单，操作方法简便，具有良好的封堵效果，能够节约钻磨桥塞成本，规避可溶压裂球不溶解的风险且能够更好地保护储层。
经桥塞及压裂封堵球封堵已改造层位后，即可对下一目的层进行压裂施工，完成该目的层的压裂施工后，可以继续下入另一级桥塞，实现对已压裂目的层的封堵。以此类推，当完成所有目的层的压裂施工后，无需钻磨桥塞或等待可溶压裂球的溶解即可完成压后排液和油气井的后续生产。
实施例2：
基于实施例1的基础上，本实施例中所述爆炸元件是由延时继电器11、电池12、炸药14和电雷管13组成，延时继电器11、电池12和电雷管13形成一个回路，电雷管13插入炸药14中。
所述爆炸元件为定时炸弹。
如图2所示，该爆炸元件是由延时继电器11、电池12和电雷管13形成一个回路，电雷管13插入炸药14中。
第一爆炸装置5A和第二爆炸装置5B其内部结构一致，均是由延时继电器11、电池12和电雷管13形成的一个回路。当达到在延时继电器11上设置的时间后，由延时继电器11、电池12和电雷管13形成回路被联通，电雷管13被点燃，随即引爆炸药14。
其中爆炸元件还可以为定时炸弹，常用于建筑拆除爆破，开矿挖山中。
中心管1的外径，即桥塞的内径，可以根据压裂施工对桥塞强度的要求进行变径。即，当桥塞需要承受较大的压力时，中心管1的外径，即桥塞的内径可以较小；相反地，当桥塞只需承受较小的压力时，中心管1的外径，即桥塞的内径可以较大。由于压裂施工结束后，桥塞将被炸成碎片或碎屑，中心管1外径的大小，即桥塞内径的大小并不影响压后排液和油气井后续生产。
进一步地，炸药14的用量根据中心管1外径、套管内径和套管强度计算确定。即，在充分考虑套管强度的情况下，当套管尺寸一定时，中心管1外径越小，胶筒4、卡瓦7等组成部件的厚度越大，需要的炸药用量越大。计算炸药的用量时，应综合考虑中心管1外径、套管内径和套管强度三个因素。
实施例3：
基于上式两个实施例的基础上，本实施例中，所述底座8侧面开设有多个销钉孔10。设置多个销钉孔10便于按需求安装不同数量的剪切销钉，按照安装的剪切销钉的数量设置中心管1丢手的剪切力。
所述胶筒4是由内部为铝芯外部包裹橡胶皮制成。
所述卡瓦7为陶瓷材料。
桥塞的组成部件应满足桥塞有足够的强度，保证封堵效果；同时，桥塞的胶筒4、卡瓦7应该有足够的脆性，在引爆第一爆炸装置5A和第二爆炸装置5B后，桥塞的胶筒4、卡瓦7能够被炸成碎片或碎屑。本实施例中桥塞的胶筒4由橡胶皮包裹在铝的外部制成，卡瓦7应由陶瓷组成。
所述球座3靠近坐封推筒2的一端设置有与压裂封堵球契合的曲面凹槽3A。
胶筒4的外径小于球座3的外径，避免桥塞下入过程中，胶筒与套管壁摩擦损坏。
进一步地，底座8的外径大于卡瓦7的外径，避免桥塞下入过程中，卡瓦与套管壁摩擦损坏。
进一步地，针对致密油气储层，通常选用的套管外径为88.9mm、114.3mm、139.7mm。本发明实施例提供的桥塞适用于匹配这三种套管规格。
进一步地，本发明实施例提供的桥塞的工作压力应不超过70MPa，桥塞的工作温度应不超过150℃。
本实施例提供的压裂用自移除桥塞结构简单，操作方法简便，具有良好的封堵效果，能够节约钻磨桥塞成本，规避可溶压裂球不溶解的风险且能够更好地保护储层。
经桥塞及压裂封堵球封堵已改造层位后，即可对下一目的层进行压裂施工，完成该目的层的压裂施工后，可以继续下入另一级桥塞，实现对已压裂目的层的封堵。以此类推，当完成所有目的层的压裂施工后，无需钻磨桥塞或等待可溶压裂球的溶解即可完成压后排液和油气井的后续生产。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (9)
1.一种压裂用自移除桥塞，至少包括从下到上套设在中心管（1）上的底座（8）、卡瓦（7）、支撑筒（6）、胶筒（4）、球座（3），还包括球座（3）上放置的压裂封堵球，其中所述卡瓦（7）套设在支撑筒(6)的下部， 其特征在于：所述支撑筒(6)是分体的，上部为上支撑筒（6A），下部为下支撑筒（6B），所述下支撑筒（6B）的下端呈锥形，所述下支撑筒（6B）与所述上支撑筒（6A）之间连接有第二爆炸装置（5B）,该第二爆炸装置（5B）设置在卡瓦（7）上方，第二爆炸装置（5B）是一个中心带有通孔环形密封腔，该通孔用于中心管（1）穿过；
所述上支撑筒（6A）的上端呈锥形，该上支撑筒（6A）顶端连接有第一爆炸装置（5A），该第一爆炸装置（5A）的外径与所述胶筒（4）内径对应配合，第一爆炸装置（5A）是一个中心带有通孔环形密封腔，该通孔用于中心管（1）穿过，所述第一爆炸装置（5A）与第二爆炸装置（5B）结构相同，第一爆炸装置（5A）与第二爆炸装置（5B）内均放有爆炸元件。
2.根据权利要求1所述的一种压裂用自移除桥塞，其特征在于：所述爆炸元件是由延时继电器（11）、电池（12）、炸药（14）和电雷管（13）组成，延时继电器（11）、电池（12）和电雷管（13）形成一个回路，电雷管（13）插入炸药（14）中。
3.根据权利要求1所述的一种压裂用自移除桥塞，其特征在于：所述爆炸元件为定时炸弹。
4.根据权利要求1所述的一种压裂用自移除桥塞，其特征在于：所述底座（8）侧面开设有多个销钉孔（10）。
5.根据权利要求1所述的一种压裂用自移除桥塞，其特征在于：所述胶筒（4）是由内部为铝芯外部包裹橡胶皮制成。
6.根据权利要求1所述的一种压裂用自移除桥塞，其特征在于：所述卡瓦（7）为陶瓷材料。
7.根据权利要求1所述的一种压裂用自移除桥塞，其特征在于：所述胶筒（4）的外径小于球座（3）的外径。
8.根据权利要求1所述的一种压裂用自移除桥塞，其特征在于：所述底座（8）的外径大于卡瓦（7）的外径。
9.根据权利要求1所述的一种压裂用自移除桥塞，其特征在于：所述球座（3）靠近坐封推筒（2）的一端设置有与压裂封堵球契合的曲面凹槽（3A）。
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| CN105507849A (zh) | 2016-04-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |