CN108412475A - 一种压裂桥塞 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压裂桥塞，包括锥体，在锥体外从上至下依次套装有胶筒组件、卡瓦、滑环，在锥体的下端沿周向设有多个滑槽，所述滑环与轴向施力机构通过剪切件连接，所述剪切件安设在滑槽内，使滑环在轴向施力机构的带动下能沿锥体轴向滑动。本发明的桥塞结构可满足用可钻材料或可溶材料加工制作，相比常规桥的长度更短、通径更大、结构更简单，也更有利于减少钻磨或溶解时间；另外，通过卡瓦外表面的硬质表层与套管内壁接触产生摩擦力来实现锚定，与金属卡瓦、陶瓷及硬质卡瓦粒相比，减少了对套管的伤害。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，特别是涉及一种在油气井压裂措施作业中使用的压裂桥塞。
背景技术
大多数油气井需要实施分段压裂措施后才能见到较好的产能，压裂桥塞作为分段压裂措施的关键工具之一发挥着重要的作用。目前，油气井分段压裂措施普遍使用的压裂桥塞主要包括两种：可钻桥塞和可溶桥塞。前者需要通过后期实施钻磨作业进行桥塞清除，而后者只需使井筒介质满足一定的温度和矿化度要求，桥塞即可在规定的时间内自动溶解，无需实施钻磨作业即可达到清除桥塞的目的。不论哪种桥塞，长度短、通径大都能够缩短桥塞的钻磨或溶解时间，有利于提高油气井生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种结构简单、长度短、通径大，能够缩短桥塞钻磨或溶解时间，提供油气井作业效率的压裂桥塞。
本发明所采用的技术方案为：一种压裂桥塞，其特征在于：包括锥体，在锥体外从上至下依次套装有胶筒组件、卡瓦、滑环，在锥体的下端沿周向设有多个滑槽，所述滑环与轴向施力机构通过剪切件连接，所述剪切件安设在滑槽内，使滑环在轴向施力机构的带动下能沿锥体轴向滑动。
按上述技术方案，所述卡瓦包括卡瓦本体和设置在卡瓦本体的硬质表层。
按上述技术方案，在卡瓦本体的外表面为多个连续相连的锯齿面或球弧形面，硬质表层附着在卡瓦本体的外表面，在卡瓦本体的内圆锥面设有多个轴向切割槽。
按上述技术方案，在锥体内部设有内锥面，能与密封球相配形成密封，在锥体的下端部沿周向间隔设有有多个弧形柱，相邻弧形柱之间形成滑槽，所述滑环套装在弧形柱上，并能随轴向施力机构沿弧形柱周向滑动。
按上述技术方案，所述轴向施力机构为拉杆，所述拉杆与坐封工具相连接，启动坐封工具产生的推力作用在锥体的上端面，坐封工具产生的拉力通过拉杆作用于滑环，滑环沿锥体2的弧形柱轴向移动并推动卡瓦移动。
按上述技术方案，还包括护套，所述护套套装在滑环外，所述护套通过定位件固定在锥体的下端部。
按上述技术方案，滑环的下端设有多个U形槽，护套的上端通过台阶与卡瓦限位，下端通过安设在U形槽处的定位件限位，其中定位件与锥体相固连。
按上述技术方案，在护套的外周设有多个用于安装剪切件的安装孔，所述剪切件通过滑槽连接轴向施力机构和滑环。
按上述技术方案，所述硬质表层的厚度为0.5-1.5㎜。
本发明所取得的有益效果为：本发明的桥塞结构可满足用可钻材料或可溶材料加工制作，相比常规桥的长度更短、通径更大、结构更简单，也更有利于减少钻磨或溶解时间；另外，通过卡瓦外表面的硬质表层与套管内壁接触产生摩擦力来实现锚定，与金属卡瓦、陶瓷及硬质卡瓦粒相比，减少了对套管的伤害。本发明解决了常规金属卡瓦、陶瓷及硬质合金卡瓦粒不易返出地面的问题；本发明的卡瓦本体溶解后仅剩下厚度为0.5-1.5mm的硬质表层，钻磨或溶解后产生的硬质表层碎块不会影响油气井生产。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2为拉杆与滑环的典型连接示意图。
图3为卡瓦本体与硬质表层结合示意图。
图4为卡瓦本体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例提供了一种压裂桥塞，包括锥体2，在锥体2外从上至下依次套装有胶筒组件3、卡瓦4、滑环5，在锥体上端内部设有内锥面，能与密封球1相配形成密封，锥体上位于内锥面的下方设置内径一致的圆形内孔。锥体2的上端外壁为圆锥形，在锥体2的下端部沿周向间隔设有多个弧形柱2-1，相邻弧形柱2-1之间形成滑槽，所述滑环5套装在弧形柱形成的外环上(即锥体2的下端)，滑环5与轴向施力机构通过剪切件连接，所述剪切件径向安设在滑槽内，使滑环5在轴向施力机构的带动下能沿锥体2轴向滑动。本实施例中，桥塞的通经尺寸范围在55-65㎜，长度范围在350-500mm，相比常规桥的长度更短、通径更大、结构更简单，也更有利于减少钻磨或溶解时间。
此实施例中，为了保护滑环5在下井的过程中不损坏，还设置有护套6，所述护套6套装在滑环5外，所述护套6通过定位件固定在锥体的下端部。
如图2所示，滑环5下端设置有多个螺纹孔5-1和多个U型槽5-2，护套的上端通过台阶与卡瓦限位，下端通过安设在U形槽处5-2的定位件限位，其中定位件为螺钉，螺钉与锥体的弧形柱2-1的下端部相固连。
另外，在护套6的外周设有多个用于安装剪切件的腰圆型安装孔6-1，其中，剪切件为其剪切销钉，桥塞的剪切销钉可通过长圆通孔6-1安装在滑环5的螺纹孔5-1上，将滑环5与轴向施力机构8连接。
如图3、4所示，卡瓦4由卡瓦本体4-1和硬质表层4-2构成，在卡瓦本体4-1的中部设有圆锥形内孔，所述卡瓦本体的下端设有通径一致圆形孔，圆形孔与圆锥形孔相连通卡瓦，卡瓦本体上端的锥形内孔与锥体的锥形外壁相套接，下端圆形内孔与锥体下端的弧形柱形成的外环相接触。本体4-1外表面有多个连续相连的锯齿或弧形面，用于增加与硬质表层4-2的接触面积，硬质表层4-2通过特殊的加工工艺附着在卡瓦本体4-1上，所述硬质表层的厚度为0.5-1.5㎜。如图3所示；根据卡瓦破裂值要求，卡瓦本体4-1的内圆锥面设置有多个均匀分布的轴向切割槽。
本实施例中，所述轴向施力机构为拉杆8，所述拉杆8与坐封工具(图中省略)相连接，启动坐封工具产生的推力作用在锥体的上端面，坐封工具产生的拉力通过拉杆作用于滑环，滑环沿锥体2的弧形柱轴向移动并推动卡瓦移动。
本发明的压裂桥塞按图1所示在地面完成组装，将拉杆8从本发明的压裂桥塞上端(锥体2)内部插入。桥塞的丢手剪切销钉从护套6的长圆通孔6-1安装在滑环5的螺纹孔5-1上，将滑环5与拉杆8连接。
坐封工具与拉杆8上端的螺纹连接，坐封工具的推筒与锥体2的上端面配合。将坐封工具和压裂桥塞一起被下入井内的设定位置，启动坐封工具产生的推力作用于锥体2的上端面，坐封工具产生的拉力通过拉杆8作用于滑环5，滑环5沿锥体2的弧形柱轴向移动并推动卡瓦4移动，卡瓦4在锥体2的径向分力作用下破裂并紧贴套管内壁，胶筒组件3在卡瓦4的推力和锥体2的径向分力共同作用下发生变形，密封锥体2外圆锥面与套管内壁之间的环形空间。当坐封工具产生的坐封力大于滑环5上的丢手剪切销钉的额定剪切值时，丢手剪切销钉被剪断，坐封工具与桥塞分离，桥塞完成坐封。压裂措施前，从地面投入密封球1至桥塞锥体2的内台阶面上形成密封，压裂施工产生的压力将从上至下推动锥体2沿轴向移动，锥体2的外圆锥面产生的径向分力作用于卡瓦4上。由于卡瓦4与锥体2的外锥面被设计有特殊的配合角度，锥度为3-10°。能够使卡瓦4受到的径向分力大于轴向力，导致硬质表层4-2与套管内壁的摩擦力始终大于卡瓦本体4-1受到的轴向力，确保了桥塞在承压过程中始终不会滑移。通过卡瓦与套管内壁形成的摩擦力实现桥塞锚定，一方面避免了卡瓦对套管的伤害，另外一方面也降低了对卡瓦本体材料的性能的要求，采用可钻或可溶材料加工制作，钻磨或溶解后仅剩0.5-2mm厚的硬质表层，解决了常规金属卡瓦、陶瓷及硬质合金卡瓦粒不易返出地面的问题。加之本发明的压裂桥塞的长度短、通径大，进一步缩短了钻磨和溶解耗时，提高了油气井的开发效率。
Claims (10)
1.一种压裂桥塞，其特征在于：包括锥体，在锥体外从上至下依次套装有胶筒组件、卡瓦、滑环，在锥体的下端沿周向设有多个滑槽，所述滑环与轴向施力机构通过剪切件连接，所述剪切件安设在滑槽内，使滑环在轴向施力机构的带动下能沿锥体轴向滑动。
2.根据权利要求1所述的压裂桥塞，其特征在于：所述卡瓦包括卡瓦本体和设置在卡瓦本体的硬质表层。
3.根据权利要求2所述的压裂桥塞，其特征在于：在卡瓦本体的外表面为多个连续相连的锯齿面或球弧形面，硬质表层附着在卡瓦本体的外表面，在卡瓦本体的内圆锥面设有多个轴向切割槽。
4.根据权利要求1或2所述的压裂桥塞，其特征在于：在锥体内部设有内锥面，能与密封球相配形成密封，在锥体的下端部沿周向间隔设有有多个弧形柱，相邻弧形柱之间形成滑槽，所述滑环套装在弧形柱上，并能随轴向施力机构沿弧形柱周向滑动。
5.根据权利要求4所述的压裂桥塞，其特征在于：所述轴向施力机构为拉杆，所述拉杆与坐封工具相连接，启动坐封工具产生的推力作用在锥体的上端面，坐封工具产生的拉力通过拉杆作用于滑环，滑环沿锥体2的弧形柱轴向移动并推动卡瓦移动。
6.根据权利要求1或2所述的压裂桥塞，其特征在于：还包括护套，所述护套套装在滑环外，所述护套通过定位件固定在锥体的下端部。
7.根据权利要求4所述的压裂桥塞，其特征在于：滑环的下端设有多个U形槽，护套的上端通过台阶与卡瓦限位，下端通过安设在U形槽处的定位件限位，其中定位件与锥体相固连。
8.根据权利要求6所述的压裂桥塞，其特征在于：在护套的外周设有多个用于安装剪切件的安装孔，所述剪切件通过滑槽连接轴向施力机构和滑环。
9.根据权利要求2所述的压裂桥塞，其特征在于：所述硬质表层的厚度为0.5-1.5㎜。
10.根据权利要求1或2所述的压裂桥塞，其特征在于：压裂桥塞采用可钻材料或可溶材料加工制作。
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