CN109763784A - 分瓣桥塞液压坐封工具及其坐封方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种分瓣桥塞液压坐封工具及其坐封方法，该工具包括：接头；连接套，其一端与所述接头固定连接；中心杆，其一端与所述连接套的另一端连接，所述中心杆上设有中心孔和旁通孔；液缸，其一端活动套接在所述连接套外，所述液缸的一端固定连接有活塞，所述活塞位于所述中心杆与所述液缸之间；坐封套，其一端连接所述活塞，且所述坐封套上设有连通环空的循环孔，坐封前所述循环孔与所述中心杆的旁通孔连通；分瓣桥塞支撑套，其连接所述坐封套的另一端；以及外接分瓣桥塞的分瓣桥塞支撑骨架，其固定连接在所述中心杆的另一端。该工具结构简单、安全可靠，可有效保证分瓣桥塞施工效率。

Description

分瓣桥塞液压坐封工具及其坐封方法

技术领域

本发明涉及油田井下工具技术领域，具体涉及一种分瓣桥塞液压坐封工具及其坐封方法。

背景技术

在进行致密油气藏开发时，现有技术采用桥塞分段压裂，但桥塞分段压裂施工作业后需要钻除，以实现井筒内部的全通径，保证后期的求产及二次改造。

但桥塞分段压裂钻除作业面临着很大的难题，如难钻、钻屑不易返出、破坏套管、带压作业等，导致整体作业井控风险大、周期长、费用高。另外，对于井深4500m及以上、水平段长2000m或以上的深层页岩气井，存在连续油管施工难度大、钻塞甚至无法进行的问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了分瓣桥塞压裂技术，并配合分瓣桥塞压裂技术提供了实现分瓣桥塞压裂的分瓣桥塞液压坐封工具，该工具具有结构简单、安全可靠的优点，可有效保证分瓣桥塞施工效率。

为实现以上发明目的，本发明提出了一种具有以下结构的分瓣桥塞液压坐封工具，该工具包括：

接头；

连接套，其一端与所述接头固定连接；

中心杆，其一端与所述连接套的另一端连接，所述中心杆上设有中心孔和旁通孔；

液缸，其一端活动套接在所述连接套外，所述液缸的一端固定连接有活塞，所述活塞位于所述中心杆与所述液缸之间，油液可从所述中心孔进入液缸与活塞之间的间隙并推动所述活塞运动；

坐封套，其一端连接所述活塞，且所述坐封套上设有连通环空的循环孔，坐封前所述循环孔与所述中心杆的旁通孔连通；

分瓣桥塞支撑套，其连接所述坐封套的另一端；以及

外接分瓣桥塞的分瓣桥塞支撑骨架，其固定连接在所述中心杆的另一端。

在本发明中，通过活塞推动分瓣桥塞支撑套向分瓣桥塞移动，使得分瓣桥塞形成坐封，在由于分瓣桥塞是分瓣结构，相对容易实现井筒内的全通径，不会破坏套管，坐封套上设置的循环孔也使得不会出现带压作业的问题。而且零部件少、结构简单、安全可靠，可有效保证分瓣桥塞施工效率。

在一种实施方案中，投球憋压时流体从所述中心杆的中心孔进入所述液缸并推动液缸与活塞向靠近所述分瓣桥塞支撑骨架的方向运动，阻断所述循环孔与所述中心杆的旁通孔之间的通道，推动所述分瓣桥塞支撑套向分瓣桥塞移动形成坐封。也就是可实现，投球憋压后分瓣桥塞的自动坐封。

在一种实施方案中，所述活塞为中部外表面设有卡接凸起或卡环的空心柱状，所述活塞通过紧固件经所述卡接凸起或卡环与所述液缸固定连接，所述活塞靠近液缸的一端的内外表面均设有密封件。活塞与液缸连接处不会出现凸出于液缸外表面的凸出，使得坐封过程中，不会增加其它的作用力或阻碍。活塞的移动工作面上密封件的设置则保证了工具内外不会因泄漏等问题出现窜压。

在一种实施方案中，所述活塞靠近坐封套一端的外表面设有连接凹槽，所述坐封套的一端卡接在所述连接凹槽上并与所述活塞经紧固件固定连接。保证活塞与坐封套之间的连接可靠、传力稳定。

在一种实施方案中，所述中心杆的一端设置有台肩，所述中心杆的台肩与所述连接套的另一端设置的台肩配合并固定连接。保证坐封套与中心杆之间的连接可靠，同时连接处的外表面不会出现凸出，液缸在跟随活塞移动过程中液缸的内表面不易出现磨损。

在一种实施方案中，所述中心杆的投球端设有用于憋压球憋压的球座，所述球座为V型口结构。V型口结构保证投球憋压时的密封性。

在一种实施方案中，所述分瓣桥塞支撑骨架外连接有与分瓣桥塞配合的桥塞桥座，所述桥塞桥座采用可溶解材料制作成，所述桥塞球座在压裂施工完成后降解。桥塞桥座在压裂施工完成后降解可实现免钻除。

另一方面，本发明还提出了一种分瓣桥塞液压坐封方法，其采用如上所述的工具，并包括以下步骤：

所述工具配合分瓣桥塞进行管串下入，然后开泵建立循环，冲洗井筒；

投入憋压球，将所述憋压球泵送至所述工具的球座位置后开泵憋压；

压力推动活塞和分瓣桥塞支撑套运动进行坐封；

完成坐封后，泄压停泵。

进一步地，所述桥塞球座为分瓣式结构，包括四瓣分瓣球座，四瓣分瓣球座分为两组，各分瓣球座之间有导向肋，球座中间有传压杆，下部有分瓣桥塞支撑骨架，在初始状态下，两组分瓣球座之间有一定距离，坐封过程中两组分瓣球座沿导向肋爬行，最终四瓣球座组合为一个整体。

进一步地，所述方法还包括：

将定位内套预制在套管内，完成管柱的下入；

采用连续油管或电缆配合坐封工具将桥塞球座送入至目的层定位内套上端10-20m左右；

进行液压或者点火坐封；

继续下放管串至预制内套处，将桥塞球座座在内套上；

上提送入管串完成射孔作业后起出管串，投入可溶憋压球进行压裂施工作业；

完成施工后桥塞球座与憋压球逐步降解，实现井筒的全通径。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明中采用分瓣桥塞液压坐封工具配合分瓣桥塞实现分瓣压裂，克服了现有分段压裂中出现的难钻、钻屑不易返出、破坏套管、带压作业等问题。尤其是施工后桥塞球座与憋压球可逐步降解，无须钻除作业即可实现井筒的全通径。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了本发明的分瓣桥塞液压坐封工具的其中一个实施例；

图2显示了图1中的分瓣桥塞液压坐封工具坐封时的结构示意图。

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绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

发明人在发明过程中注意到，在进行致密油气藏开发的桥塞分段压裂施工作业后的钻除过程中，钻除作业面临着很大的难题，如难钻、钻屑不易返出、破坏套管、带压作业等，整体作业井控风险大、周期长、费用高。同时，对于深层页岩气井(井深4500m以上，水平段长2000m以上)，存在连续油管施工难度大、钻塞甚至无法进行的问题。

针对以上问题，提出一种分瓣桥塞压裂技术。分瓣桥塞压裂技术的工艺原理为：将定位内套预制在套管内，完成管柱的下入；采用连续油管或电缆配合坐封工具将球座送入至目的层定位内套上端10-20m左右，进行液压或者点火坐封。继续下放管串至预制内套处，将球座座在内套上，上提送入管串完成射孔作业后起出管串，投入可溶憋压球进行压裂施工作业。

采用分瓣桥塞压裂技术进行致密油气藏开发时，需要提供一种专用的液压坐封工具。本发明的实施例提出了一种分瓣桥塞液压坐封工具，下面进行说明。

图1显示了本发明的分瓣桥塞液压坐封工具的其中一种实施例。在该实施例中，该分瓣桥塞液压坐封工具处于未坐封状态。该分瓣桥塞液压坐封工具主要包括：接头2、液缸3、连接套4、密封圈5、中心杆6、活塞7、坐封套8、分瓣桥塞支撑套9、分瓣桥塞支撑骨架10。其中，连接套4的一端通过螺纹和紧固件与接头2固定连接，连接套4的另一端固定连接中心杆6。中心杆6的一端与连接套4的一端固定连接，中心杆6的另一端连接分瓣桥塞支撑骨架10。中心杆6内设有中心孔11和旁通孔12。中心杆6和连接套4的外表面连接有液缸3。液缸3的一端活动套接在连接套4外表面，液缸3的另一端内固定连接活塞7。换句话说，活塞7连接在中心杆6与液缸3之间。

另外，坐封套8的一端连接活塞7，坐封套8上设有连通环空的通孔13，在坐封前通孔13与中心杆6的旁通孔12连通。分瓣桥塞支撑套9连接在坐封套8的另一端，分瓣桥塞支撑骨架10连接中心杆6的另一端。

在一个实施例中，憋压时流体从中心杆6的中心孔11进入液缸3推动液缸3与活塞7向靠近分瓣桥塞支撑骨架10的方向运动，阻断通孔13与中心杆的旁通孔12之间的通道，推动分瓣桥塞支撑套9向分瓣桥塞移动进行坐封。

在一个实施中，接头2与连接套4采用螺纹连接并以密封圈进行密封，连接套4与中心杆6采用螺纹连接。中心杆6的旁通孔12可用于平衡坐封工具内外压力，防止提前坐封，且下入过程中可进行管内循环。中心杆6的左侧有球座14，可用于憋压球1的承压，液缸3与活塞7采用螺纹连接，液缸3与活塞7分别与连接套4、中心杆6配合，在坐封过程中提供推力。

在一个实施例中，如图1和图2所示，活塞7为中部外表面设有卡接凸起或卡环的空心柱状。活塞7通过紧固件经卡接凸起或卡环与液缸3固定连接，连接时保证液缸3的外表面无凸起。为了保证良好的密封性能，活塞7靠近液缸3的一端的内外表面均设有密封件5。

在一个实施例中，为了保证连接和作用力传递的稳定性，活塞7靠近坐封套8一端的外表面设有连接凹槽，坐封套8的一端卡接在该连接凹槽上并与活塞7经紧固件固定连接。

在一个实施例中，中心杆6的一端(图1为左端)设置有台肩，中心杆6的台肩与连接套4的另一端(图1为连接套4的右端)设置的台肩配合并固定连接。液缸3的内表面与连接套4的外表面为滑动配合，因而为了减少液缸3内表面的磨损，中心杆6与连接套4之间的连接处没有朝向液缸3内表面的凸起。

在一个实施例中，坐封套8与分瓣桥塞支撑套9采用螺钉联接，且分瓣桥塞支撑套9可在坐封套8上自由转动，方便组装。活塞7与坐封套8采用螺纹连接，为保护分瓣桥塞，坐封套8外径要大于或等于分瓣桥塞最大外径。此外，坐封套8上设有数个循环孔13，可保证坐封工具正常循环。

在一个实施例中，中心杆6的投球端设有用于憋压球1憋压的球座14，球座14为V型口结构，参考图1和图2所示，球座14设在中心杆6的左端。在一个实施例中，如图1所示，中心杆6的右端连接分瓣桥塞支撑骨架10，中心杆6与分瓣桥塞支撑骨架10采用螺纹连接，分瓣桥塞支撑骨架10外接与分瓣桥塞配合的桥塞桥座(即图1右侧连接桥塞桥座)。优选桥塞桥座采用可溶解材料制作成，桥塞球座在压裂施工完成后逐步降解。

在一个实施例中，该液压坐封工具配套有憋压球1，憋压球1可根据现场使用油管或套管内径进行调整，一般情况下憋压球1的直径要比油管内径小，比如5-1/2”套管内径为121mm，憋压球1的尺寸为99mm左右，憋压球采用可溶材料，承压需要根据现场承压级别选择，一般≥70Mpa。

在本发明中，连接部位优选采用紧定螺钉进行紧定，防止该液压坐封工具转动导致提前丢手。

另一方面，本发明还公开了上述分瓣桥塞液压坐封工具的使用方法(或称为坐封方法)，使用该分瓣桥塞液压坐封工具配合分瓣桥塞进行坐封时工作原理如下：配合分瓣桥塞进行管串下入，完成下入后开泵建立循环，冲洗井筒；之后投入憋压球1，将憋压球1泵送至该液压坐封工具的球座14位置；开泵憋压，压力通过中心杆6的中心孔11传导至中心杆6和活塞7之间的空隙，推动活塞7运动，最终推动分瓣桥塞支撑套9运动进行坐封；完成坐封后，泄压停泵。

在一个优选的实施例中，桥塞球座为分瓣式结构，一般共有四瓣，两两对称分为两组。各分瓣球座之间有导向肋，桥塞球座的中间有传压杆6，下部为分瓣桥塞支撑骨架10。在初始状态下，两组分瓣球座保持一定距离，且整体外径相对较小。坐封过程中两组分瓣球座沿导向肋爬行，最终四瓣球座组合为一个整体。

在一个实施例中，采用本发明的液压坐封工具配合分瓣桥塞实现分瓣压裂时，还包括以下步骤：

将定位内套预制在套管内，完成管柱的下入；

采用连续油管或电缆配合坐封工具将桥塞球座送入至目的层定位内套上端10-20m左右；

进行液压或者点火坐封；

继续下放管串至预制内套处，将桥塞球座座在内套上；

上提送入管串完成射孔作业后起出管串，投入可溶憋压球进行压裂施工作业；

完成施工后桥塞球座与憋压球1逐步降解，实现井筒的全通径。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分瓣桥塞液压坐封工具，其特征在于，该工具包括：

接头；

连接套，其一端与所述接头固定连接；

中心杆，其一端与所述连接套的另一端连接，所述中心杆上设有中心孔和旁通孔；

液缸，其一端活动套接在所述连接套外，所述液缸的一端固定连接有活塞，所述活塞位于所述中心杆与所述液缸之间，油液可从所述中心孔进入液缸与活塞之间的间隙并推动所述活塞运动；

坐封套，其一端连接所述活塞，且所述坐封套上设有连通环空的循环孔，坐封前所述循环孔与所述中心杆的旁通孔连通；

分瓣桥塞支撑套，其连接所述坐封套的另一端；以及

外接分瓣桥塞的分瓣桥塞支撑骨架，其固定连接在所述中心杆的另一端。

2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，投球憋压时流体从所述中心杆的中心孔进入所述液缸并推动液缸与活塞向靠近所述分瓣桥塞支撑骨架的方向运动，阻断所述循环孔与所述中心杆的旁通孔之间的通道，推动所述分瓣桥塞支撑套向分瓣桥塞移动形成坐封。

3.根据权利要求1或2所述的工具，其特征在于，所述活塞为中部外表面设有卡接凸起或卡环的空心柱状，所述活塞通过紧固件经所述卡接凸起或卡环与所述液缸固定连接，所述活塞靠近液缸的一端的内外表面均设有密封件。

4.根据权利要求3所述的工具，其特征在于，所述活塞靠近坐封套一端的外表面设有连接凹槽，所述坐封套的一端卡接在所述连接凹槽上并与所述活塞经紧固件固定连接。

5.根据权利要求2或4中任一项所述的工具，其特征在于，所述中心杆的一端设置有台肩，所述中心杆的台肩与所述连接套的另一端设置的台肩配合并固定连接。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的工具，其特征在于，所述中心杆的投球端设有用于憋压球憋压的球座，所述球座为V型口结构。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的工具，其特征在于，所述分瓣桥塞支撑骨架外连接有与分瓣桥塞配合的桥塞桥座，所述桥塞桥座采用可溶解材料制作，所述桥塞球座在压裂施工完成后降解。

8.一种分瓣桥塞液压坐封方法，其特征在于，其采用权利要求1至7中任一项所述的工具，所述方法包括以下步骤：

所述工具配合分瓣桥塞进行管串下入，然后开泵建立循环，冲洗井筒；

投入憋压球，泵送至所述工具的球座位置后开泵憋压；

压力推动活塞和分瓣桥塞支撑套运动进行坐封；

完成坐封后，泄压停泵。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述桥塞球座为分瓣式结构，包括四瓣分瓣球座，四瓣分瓣球座分为两组，各分瓣球座之间有导向肋，球座中间有传压杆，下部有分瓣桥塞支撑骨架，在初始状态下，两组分瓣球座之间有一定距离，坐封过程中两组分瓣球座沿导向肋爬行，最终四瓣球座组合为一个整体。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将定位内套预制在套管内，完成管柱的下入；

采用连续油管或电缆配合坐封工具将桥塞球座送入至目的层定位内套上端10-20m；

进行液压或者点火坐封；

继续下放管串至预制内套处，将桥塞球座座在内套上；

上提送入管串完成射孔作业后起出管串，投入可溶憋压球进行压裂施工作业；

完成施工后桥塞球座与憋压球逐步降解，实现井筒的全通径。