CN105804715B - 一种页岩气井压裂使用的憋压球 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气井压裂使用的憋压球，包括一个空心金属球，所述空心金属球的内部中心处设置有一个同心的实心金属球，所述实心金属球表面通过均匀分布的若干金属杆连接至空心金属球内表面。本发明通过若干从空心金属球内表面向内伸出的，长度相等、均匀分布的金属杆，将实心金属球固定于其中心位置，以实现憋压球不易变形同时易于磨铣的目的。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气勘探开发领域，具体地说涉及一种页岩气井压裂使用的憋压球。
背景技术
在页岩油气、低渗透储层的定向井、水平井压裂增产工艺过程中，经常使用多级滑套分段压裂技术。投球式压裂滑套作为分段压裂技术中的关键工件，依靠井口依次投入直径由小到大的憋压球，依次将各段滑套打开，再进行后续压裂施工。待全部产层压裂结束后，憋压球在地层压力作用下返排出井口，若返排不畅，则下入钻具将球座及憋压球共同钻掉，以便于后期油气井生产。现有的憋压球分为实心和空心两种结构。其中，实心憋压球结构稳定不易变形，然而在无法返排出井口，需要磨铣时，由于其实心结构，磨铣速度缓慢，导致施工周期延长，增加施工成本与风险；而空心的憋压球虽然易于磨铣，但其在井内高压状态下容易变形，存在无法憋压的风险。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提出了一种页岩气井压裂使用的憋压球，以实现憋压球不易变形同时易于磨铣的目的。
本发明通过下述技术方案实现：
一种页岩气井压裂使用的憋压球，包括一个空心金属球，所述空心金属球的内部中心处设置有一个同心的实心金属球，所述实心金属球表面通过均匀分布的若干金属杆连接至空心金属球内表面。针对现有的实心憋压球难于磨铣，容易导致施工周期延长，增加施工成本与风险；而空心憋压球在井内高压状态下容易变形，存在无法憋压的风险，本发明提出了一种页岩气井压裂使用的憋压球，包括了一个大的空心金属球和一个小的实心金属球，所述实心金属球位于空心金属球内部中心位置，由若干从空心金属球内表面向内伸出的，长度相等、均匀分布的金属杆将实心金属球固定于其中心位置。所述金属杆用于支撑、分散空心金属球所受到的外部压力，并将其传递至实心金属球，由实心金属球的实心结构进行承载，以确保憋压球的承压能力，防止其轻易的变形失效。同时，由于两个金属球之间的空间用金属杆连接，相较于完全实心的憋压球，具有良好的可钻性，易于磨铣，从而避免了磨铣速度过慢导致的施工周期延长的风险，以实现憋压球不易变形同时易于磨铣的目的。
优选的，所述金属杆不少于12根。所述金属杆沿球面均匀分布，若其数量过少，则会导致对外部的空心金属球的支撑作用过低，不利于保证憋压球的强度。因此设置其数量至少12根，以便对外部的空心金属球各方位进行全面的支撑，以提高其强度。
优选的，所述空心金属球、实心金属球、金属杆均由铜或铝制成。即将本发明憋压球中的所有部件均使用金属铜或铝制作。铜和铝均具有良好的强度与延展性，有利于确保憋压球的抗压能力。同时，铜和铝都是研磨性良好的金属，均具有较高的可钻性，有利于尽快完成磨铣作业，从而降低工期，减少工程成本与风险。
优选的，所述实心金属球的直径为1~2cm。若实心金属球体积过大，会导致磨铣至实心金属球时磨铣困难。因此将其直径控制在1~2cm之间，不会占用太长的磨铣时间；同时，由于钻完井施工中，基于井下安全考虑，套管与送入钻具间的环空间隙不可能小于2cm，因此若遇到难以彻底磨铣的特殊情况，直径在2cm以内的球体也能通过套管与送入钻具间的环空强行返出至井口，从而消除对后续生产作业可能带来的不利影响。
进一步的，所述空心金属球与实心金属球之间充填满了金属粉末。即在所述空心金属球内的空心部分紧密的充填金属粉末，能够使得空心金属球得到完整全面的支撑，确保其承压能力，避免其轻易变形。同时，由于充填物是粉末状，因此在磨铣憋压球时，在磨开空心金属球的壳体后，粉末状材料不会对磨铣造成任何干扰，在钻头或磨鞋等工具的喷嘴的水利冲击下，粉末状金属轻易即会被冲散，从而实现在不影响本发明易于磨铣的优点的情况下，进一步提高其承压能力。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种页岩气井压裂使用的憋压球，通过若干从空心金属球内表面向内伸出的，长度相等、均匀分布的金属杆，将实心金属球固定于其中心位置，从而支撑、分散空心金属球所受到的外部压力，并将其传递至实心金属球，由实心金属球的实心结构进行承载，防止其轻易的变形失效；同时，由于两个金属球之间的空间用金属杆连接，相较于完全实心的憋压球，具有良好的可钻性，易于磨铣，从而避免了磨铣速度过慢导致的施工周期延长的风险，以实现憋压球不易变形同时易于磨铣的目的。
2、本发明一种页岩气井压裂使用的憋压球，在所述空心金属球与实心金属球之间充填满了金属粉末。使得空心金属球得到完整全面的支撑，确保其承压能力，避免其轻易变形。同时，由于充填物是粉末状，因此在磨铣憋压球时，在磨开空心金属球的壳体后，粉末状材料不会对磨铣造成任何干扰，在钻头或磨鞋等工具的喷嘴的水利冲击下，粉末状金属轻易即会被冲散，从而实现在不影响本发明易于磨铣的优点的情况下，进一步提高其承压能力。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一个具体实施例过憋压球球体中点的剖视图；
图2为本发明另一个具体实施例过憋压球球体中点的剖视图；
其中：1-空心金属球，2-实心金属球，3-金属杆，4-金属粉末。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1所示的一种页岩气井压裂使用的憋压球，包括一个空心金属球1，所述空心金属球1的内部中心处设置有一个同心的实心金属球2，所述实心金属球2表面通过均匀分布的24根金属杆3连接至空心金属球1内表面。所述空心金属球1、实心金属球2、金属杆3均金属铜制成；所述实心金属球2的直径为1.5cm。本实施例包括了一个大的空心金属球1和一个小的实心金属球2，所述实心金属球2位于空心金属球1内部中心位置，由若干从空心金属球1内表面向内伸出的，长度相等、均匀分布的金属杆3将实心金属球2固定于其中心位置。所述金属杆3用于支撑、分散空心金属球1所受到的外部压力，并将其传递至实心金属球2，由实心金属球2的实心结构进行承载，以确保憋压球的承压能力，防止其轻易的变形失效。同时，由于两个金属球之间的空间用金属杆3连接，相较于完全实心的憋压球，具有良好的可钻性，易于磨铣，从而避免了磨铣速度过慢导致的施工周期延长的风险，以实现憋压球不易变形同时易于磨铣的目的。
实施例2：
如图2所示的一种页岩气井压裂使用的憋压球，在实施例1的基础上，所述空心金属球1与实心金属球2之间充填满了金属粉末4。本实施例中，在所述空心金属球1内的空心部分紧密的充填金属粉末，能够使得空心金属球1得到完整全面的支撑，确保其承压能力，避免其轻易变形。同时，由于充填物是粉末状，因此在磨铣憋压球时，在磨开空心金属球1的壳体后，粉末状材料不会对磨铣造成任何干扰，在钻头或磨鞋等工具的喷嘴的水利冲击下，粉末状金属轻易即会被冲散，从而实现在不影响本发明易于磨铣的优点的情况下，进一步提高其承压能力。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种页岩气井压裂使用的憋压球，包括一个空心金属球(1)，其特征在于：所述空心金属球(1)的内部中心处设置有一个同心的实心金属球(2)，所述实心金属球(2)表面通过均匀分布的若干金属杆(3)连接至空心金属球(1)内表面；所述金属杆(3)不少于12根；所述空心金属球(1)、实心金属球(2)、金属杆(3)均由铜或铝制成；所述实心金属球(2)的直径为1～2cm；所述空心金属球(1)与实心金属球(2)之间充填满了金属粉末(4)。
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