CN106285557A - 一种桥塞 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桥塞，属于管道作业设备领域。所述桥塞包括：中心杆、下接头、座封部和压裂球，中心杆和压裂球在预设溶液中均可解离；中心杆内部设有液体通道，由中心杆的一端至另一端依次为中心杆的第一段、中心杆的第二段和中心杆的第三段，座封部和下接头依次套在中心杆的第三段外部。本发明通过压裂球与球座配合封堵中心杆内部的液体通道，通过座封部封堵中心杆与套管之间的间隙，从而实现封层。且中心杆和压裂球在预设溶液中均可解离，当封层施工结束后，向套管内注入预设溶液，使中心杆和压裂球发生解离而溶在井筒内，从而使与中心杆固定连接的下接头失去连接而落入井筒内，中心杆和下接头的施加在座封部上的作用力释放，从而实现解封。
Description
技术领域
本发明涉及管道作业设备领域，特别涉及一种桥塞。
背景技术
在采油采气作业中，由于油气井不同层段油层的性质差别较大，导致不同层段油井的渗透率差别较大。为了提高渗透率低的层段油井的渗透率，需要对渗透率低的层段进行压裂酸化作业，以提高油气井的渗透率。
为了实现对某一层段进行压裂酸化且避免压裂酸化作业过程中压裂液对其他层段造成影响，需要对油气井进行封层，将需要进行压裂酸化作业的层段与位于其下方的层段分隔开，故需要设计一种用于油气井封层的装置。
发明内容
为了实现对油气井进行封层，本发明实施例提供了一种桥塞。所述技术方案如下：
一种桥塞，所述桥塞包括：中心杆、下接头、座封部和压裂球，所述中心杆和所述压裂球在预设溶液中均可解离；
所述中心杆内部设有液体通道，由所述中心杆的一端至另一端依次为中心杆的第一段、中心杆的第二段和中心杆的第三段，所述中心杆的第一段设有内螺纹，所述中心杆的第二段形成球座，且所述中心杆的第一段和所述中心杆的第二段的连接处的外壁上设有豁口；
所述座封部和所述下接头依次套在所述中心杆的第三段外部，所述座封部与所述中心杆间隙配合，所述下接头位于所述中心杆的端部且与所述中心杆固定连接；
座封过程，通过所述压裂球与所述球座配合封堵所述中心杆内部的液体通道，通过所述座封部封堵所述中心杆与套管之间的间隙。
进一步地，所述座封部包括：上卡瓦、上椎体、密封件、下椎体和下卡瓦；
所述上卡瓦、所述上椎体、所述密封件、所述下椎体和所述下卡瓦依次套在所述中心杆的第三段外部，且位于所述中心杆的第二段与所述下接头之间，所述上卡瓦位于所述中心杆的第三段上靠近所述中心杆的第二段的一端，所述上卡瓦、所述上椎体、所述密封件、所述下椎体、所述下卡瓦均与所述中心杆的第三段间隙配合；
座封过程，所述密封件向外扩张，密封所述中心杆与所述套管之间的间隙。
进一步地，所述下接头和所述座封部在所述预设溶液内可解离。
进一步地，所述中心杆、所述下接头、所述压裂球、所述上卡瓦、所述上椎体、所述下锥体和所述下卡瓦的材料均为金属基复合材料，且所述金属基复合材料包括如下重量百分比的组分：
90～93份的镁、7～8份的铝、1～2份的钛、0.5～0.8份的铬及1～3份的酸性弱电解质。
具体地，所述酸性弱电解质为碳酸。
进一步地，所述座封部还包括上护肩和下护肩，所述上护肩和所述下护肩分别套在所述中心杆的第三段外部，且所述上护肩和所述下护肩分置在所述密封件的两侧；
通过所述上护肩和所述下护肩保护所述密封件。
具体地，所述上护肩、所述密封体和所述下护肩的材料均为在所述预设溶液内可解离的橡胶。
具体地，所述预设溶液为氯离子的体积浓度为1.2％～3.5％的酸性溶液。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明通过压裂球与球座配合封堵中心杆内部的液体通道，通过座封部封堵中心杆与套管之间的间隙，从而实现封层。且中心杆和压裂球在预设溶液中均可解离，当封层施工结束后，向套管内注入预设溶液，使中心杆和压裂球发生解离而溶在井筒内，从而使与中心杆固定连接的下接头失去连接而落入井筒内，中心杆和下接头的施加在座封部上的作用力释放，使座封部也落入井筒内，从而实现解封。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的桥塞的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的中心杆的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的上卡瓦的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的上椎体的结构示意图。
其中：
1中心杆，11中心杆的第一段，12球座，13中心杆的第三段，14台阶，15豁口，
2上卡瓦，21开口，
3上椎体，
4上护肩，
5密封件，
6下护肩，
7下椎体，
8下卡瓦，
9下接头，
10液体通道，
A座封部。
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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供的桥塞，可用于分层试油、分层压裂酸化、分层防砂、分层注水、分层生产、封闭水层、封闭干层和封闭废弃层等作业。
如图1所示，本发明实施例提供了一种桥塞，该桥塞包括：中心杆1、下接头9、座封部A和压裂球(图中未示出)，其中，中心杆1和压裂球(图中未示出)在预设溶液中均可解离；
中心杆1内部设有液体通道10，由中心杆1的一端至另一端依次为中心杆的第一段11、中心杆的第二段(参见图1或图2中12)和中心杆的第三段13，中心杆的第一段11设有内螺纹，中心杆的第二段(参见图1或图2中12)形成球座12，且中心杆的第一段11和中心杆的第二段(参见图1或图2中12)的连接处的外壁上设有豁口15；
座封部A和下接头9依次套在中心杆的第三段13外部，且座封部A与中心杆1间隙配合，下接头9位于中心杆1的端部且与中心杆1固定连接；
座封过程，通过压裂球(图中未示出)与球座12配合封堵中心杆1内部的液体通道10，通过座封部A封堵中心杆1与套管之间的间隙。
本发明的工作原理为：
座封过程，使用下入工具将本发明下入到套管内预定位置，下入座封工具，坐封工具作用在座封部A上。上提下入工具，中心杆1随着下入工具上行，中心杆1上行过程中带动下接头9上行，下接头9和座封工具从两侧挤压座封部A，使座封部A封堵中心杆1和套管之间的间隙，座封部A对下接头9产生向下的作用力，下接头9和下入工具分别从两侧拉中心杆1，由于中心杆的第一段11和中心杆的第二段(参见图1或图2中12)的连接处设有豁口15，中心杆1在豁口15处的壁厚为整个中心杆1上壁厚最薄的位置，当下接头9和下入工具对中心杆1的拉力达到一定值时，中心杆1从豁口15处断裂，实现下入工具丢手，使球座12漏出，下入压裂球(图中未示出)，压裂球(图中未示出)座封到球座12上，即可封堵中心杆1内部的液体通道10。其中，本发明上方的层段即为施工目的层段。
解封过程：待施工目的层段的施工结束后，向套管内注入预设溶液，使中心杆1和压裂球(图中未示出)发生解离而溶在井筒内，座封部A受到的作用力释放，座封部A和下接头9落入井筒内。
本发明通过压裂球(图中未示出)与球座12配合封堵中心杆1内部的液体通道10，通过座封部A封堵中心杆1与套管之间的间隙，从而实现封层。且中心杆1和压裂球(图中未示出)在预设溶液中均可解离，当封层施工结束后，向套管内注入预设溶液，使中心杆1和压裂球(图中未示出)发生解离而溶在井筒内，从而使与中心杆1固定连接的下接头9失去连接而落入井筒内，中心杆1和下接头9施加在座封部A上的作用力释放，使座封部A也落入井筒内，从而实现解封。
如图1所示，座封部A包括：上卡瓦2、上椎体3、密封件5、下椎体7和下卡瓦8；
上卡瓦2、上椎体3、密封件5、下椎体7和下卡瓦8依次套在中心杆的第三段13外部，且位于中心杆的第二段(参见图1或图2中12)与下接头9之间，上卡瓦2位于中心杆的第三段13上靠近中心杆的第二段(参见图1或图2中12)的一端，上卡瓦2、上椎体3、密封件5、下椎体7、下卡瓦8均与中心杆的第三段13间隙配合；
座封过程，密封件5向外扩张，密封中心杆1与套管之间的间隙。
如图2所示，中心杆的第二段(参见图1或图2中的球座12)和中心杆的第三段13连接处的外壁上形成台阶14，且中心杆的第二段(参见图1或图2中12)的外径大于中心杆的第三段13的外径，从而通过台阶14对上卡瓦2轴向限位，中心杆的第三段13的下端设置外螺纹，下接头9上端设置内螺纹，中心杆的第三段13和下接头9之间通过螺纹连接，通过下接头9对下卡瓦8轴向限位。
其中，中心杆的第三段13靠近中心杆的第二段(参见图1或图2中12)的一端的内径小于其另一端的内径，在避免座封过程中压裂球(图中未示出)落入井筒内的基础上，为预设溶液提供较大的流通通道，加快中心杆1和压裂球(图中未示出)的解离速度。
其中，压裂球(图中未示出)的横截面可以为圆形或椭圆形，通过压裂球(图中未示出)与中心杆的第二段(参见图1或图2中12)形成的球座12配合，封堵中心杆1内部的液体通道。
如图3所示，上卡瓦2为管体，上卡瓦2的一端外壁上设有开口21，且由上卡瓦2上不设开口21的一端至其另一端的壁厚逐渐减小，下卡瓦8和上卡瓦2的结构相同，设置方向相反。
如图4所示，上椎体3为横截面为类梯形的结构，下椎体7的结构与上椎体3相同，设置方向相反。
如图1所示，上卡瓦2和下卡瓦8分别通过其设置开口21的一端对应地和上椎体3及下椎体7配合，上椎体3伸入上卡瓦2的开口端，下椎体7伸入下卡瓦8的开口端。
使用时，下入工具拉动中心杆1上行，从而带动下接头9推动下卡瓦8上行，座封工具推动上卡瓦2下行，上卡瓦2和下卡瓦8分别推动上椎体3和下椎体7挤压密封件5，从而使得密封件5体积膨胀。当坐封工具和下入工具上的作用力达到一定值，如五万牛顿时，上卡瓦2和下卡瓦8分别被上椎体3和下椎体7撑破，破裂的上卡瓦2的一端顶在台阶14上，另一端与套管锚固。同理，破裂的下卡瓦8的一端顶在下接头9上，另一端与套管锚固。此时，密封件5被压缩到横截面积最大的状态，封堵套管和中心杆1之间的间隙。在上卡瓦2和下卡瓦8的支撑作用力下，本发明被固定在套管内，继续上提下入工具，中心杆1由豁口15处拉断，实现下入工具丢手，向中心杆1内投入压裂球(图中未示出)，压裂球(图中未示出)与球座12配合封堵中心杆1内部的液体通道10。
其中，下接头9和座封部A在预设溶液内也可解离，且中心杆1、下接头9、压裂球(图中未示出)、上卡瓦2、上椎体3、下椎体7和下卡瓦8的材料均为金属基复合材料，且该金属基复合材料包括如下重量百分比的组分：90～93份的镁、7～8份的铝、1～2份的钛、0.5～0.8份的铬及1～3份的酸性弱电解质。其中，先将90～93份的镁、7～8份的铝、1～2份的钛、0.5～0.8份的铬融合，再附加1～3份的酸性弱电解质以得到本发明实施例中的金属基复合材料，且该金属基复合材料还可采用纤维进行增强，确保座封过程中本发明的强度。通过下接头9和座封部A在预设溶液内也可解离，避免下接头9和座封部A落入井筒内而需要打捞，减少施工工序，加快施工进度。
其中，酸性弱电解质为碳酸。
如图1所示，在本发明实施例中，座封部A还包括上护肩4和下护肩6，上护肩4和下护肩6分别套在中心杆的第三段13外部，且上护肩4和下护肩6分置在密封件5的两侧，防止在密封件5扩张的过程中上椎体3和下椎体7的棱角破坏密封件5，从而通过上护肩4和下护肩6保护密封件5。
其中，上护肩4、密封件5和下护肩6的材料均为在预设溶液内可解离的橡胶，使得解封过程中上护肩4、密封件5和下护肩6溶在井筒内，避免对上护肩4、密封件5和下护肩6进行打捞，减少施工工序，加快施工进度。
在本实施例中，预设溶液为氯离子的体积浓度为1.2％～3.5％的酸性溶液，桥塞解离的温度在90℃～100℃之间。根据井况的实际情况及要求清除桥塞的时间要求，可调整预设溶液的成分或改变反应环境，加快桥塞解离的速度。
当然，本领域技术人员可知，在压裂酸化施工中，地层返排液中含有氯离子，且返排液呈酸性，该地层返排液可使得中心杆1、下接头9、座封部A和压裂球(图中未示出)发生解离，也即在压裂酸化施工中，地层返排液可作为预设溶液，从而避免配置预设溶液，节约施工成本。当然，本领域技术人员可以理解，中心杆1、下接头9、压裂球(图中未示出)、上卡瓦2、上椎体3、下椎体7、下卡瓦8和密封件5不能与压裂液发生反应。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种桥塞，其特征在于，所述桥塞包括：中心杆、下接头、座封部和压裂球，所述中心杆和所述压裂球在预设溶液中均可解离；
所述中心杆内部设有液体通道，由所述中心杆的一端至另一端依次为中心杆的第一段、中心杆的第二段和中心杆的第三段，所述中心杆的第一段设有内螺纹，所述中心杆的第二段形成球座，且所述中心杆的第一段和所述中心杆的第二段的连接处的外壁上设有豁口；
所述座封部和所述下接头依次套在所述中心杆的第三段外部，所述座封部与所述中心杆间隙配合，所述下接头位于所述中心杆的端部且与所述中心杆固定连接；
座封过程，通过所述压裂球与所述球座配合封堵所述中心杆内部的液体通道，通过所述座封部封堵所述中心杆与套管之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的桥塞，其特征在于，所述座封部包括：上卡瓦、上椎体、密封件、下椎体和下卡瓦；
所述上卡瓦、所述上椎体、所述密封件、所述下椎体和所述下卡瓦依次套在所述中心杆的第三段外部，且位于所述中心杆的第二段与所述下接头之间，所述上卡瓦位于所述中心杆的第三段上靠近所述中心杆的第二段的一端，所述上卡瓦、所述上椎体、所述密封件、所述下椎体、所述下卡瓦均与所述中心杆的第三段间隙配合；
座封过程，所述密封件向外扩张，密封所述中心杆与所述套管之间的间隙。
3.根据权利要求2所述的桥塞，其特征在于，所述下接头和所述座封部在所述预设溶液内可解离。
4.根据权利要求3所述的桥塞，其特征在于，所述中心杆、所述下接头、所述压裂球、所述上卡瓦、所述上椎体、所述下锥体和所述下卡瓦的材料均为金属基复合材料，且所述金属基复合材料包括如下重量百分比的组分：
90～93份的镁、7～8份的铝、1～2份的钛、0.5～0.8份的铬及1～3份的酸性弱电解质。
5.根据权利要求4所述的桥塞，其特征在于，所述酸性弱电解质为碳酸。
6.根据权利要求2所述的桥塞，其特征在于，所述座封部还包括上护肩和下护肩，所述上护肩和所述下护肩分别套在所述中心杆的第三段外部，且所述上护肩和所述下护肩分置在所述密封件的两侧；
通过所述上护肩和所述下护肩保护所述密封件。
7.根据权利要求6所述的桥塞，其特征在于，所述上护肩、所述密封体和所述下护肩的材料均为在所述预设溶液内可解离的橡胶。
8.根据权利要求1-7任一项权利要求所述的桥塞，其特征在于，所述预设溶液为氯离子的体积浓度为1.2％～3.5％的酸性溶液。
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