CN110173232A - 一种投掷型可溶桥塞以及配合桥塞使用的固井滑套 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种投掷型可溶桥塞以及配合桥塞使用的固井滑套，涉及石油勘探技术领域，解决了现有技术中桥塞需要后期钻除以及固井滑套易砂卡的的技术问题。它包括上接头和下接头，所述上接头的外侧还套设有密封组件；所述下接头的外侧从上到下依次套设有泵送皮碗一和引鞋；还包括止退组件，所述止退组件的两端分别与上接头、下接头连接。本发明用于石油勘探中。

Description

一种投掷型可溶桥塞以及配合桥塞使用的固井滑套

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，尤其是涉及一种投掷型可溶桥塞以及配合桥塞使用的固井滑套。

背景技术

随着国内油田进入开发中后期，储层薄、低压、低渗、高含水、储采失衡等问题日益凸现，这些薄差油气田的油层分散、层间跨距无序，普通压裂技术已无法满足高效开采的需求。近年来，压裂桥塞以及固井滑套压裂工艺成为解决这一问题的核心方法。

目前广泛使用桥塞分簇射孔联作-分段压裂技术，该技术具有有具有一趟管柱作业、不受分段限制、工具管柱结构简单、井筒畅通等优点。作为分段压裂的重要工具之一，桥塞应用日益广泛。目前，常规桥塞包括可钻式桥塞、大通径桥塞等；可钻式桥塞在压裂结束后需要下钻具钻磨；在水平井远端或超长水平井中，钻磨效率低。

套管固井滑套分段压裂是一种新兴的储层改造技术，其工艺原理是：根据油气藏产层情况，确定压裂滑套安放位置后，按照确定的深度将多个针对不同产层的压裂滑套与套管一趟下入井内，然后实施常规固井，通过特定方式逐级打开各层滑套，进行产层压裂。该技术采用固井压裂滑套，配合液压或机械式开关工具，可用于低渗油气藏，薄油层，页岩气，煤层气等非常规油气藏的增产改造，也可作为油气井生产时分层开采、封堵底水的有效手段，但是常规固井滑套存在通径小、易砂卡、开启方式有风险等问题。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

1、现有技术中的桥塞需要后期钻除的技术问题；

2、现有技术中的固井滑套存在易砂卡的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种投掷型可溶桥塞以及配合桥塞使用的固井滑套，以解决现有技术中存在的桥塞需要后期钻除以及固井滑套易砂卡的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种投掷型可溶桥塞，包括上接头和下接头；所述上接头的外侧还套设有密封组件；所述下接头的外侧从上到下依次套设有泵送皮碗一和引鞋；

还包括止退组件；所述止退组件包括止退环和止退背圈；所述止退环套设在上接头上，且止退环与上接头间设有单向锁定结构一，所述止退环和止退背圈间设有单向锁定结构二；所述下接头套设在止退背圈外侧；所述单向锁定结构一和单向锁定结构二的锁定方向均为沿着中心管的轴向方向且远离引鞋的方向；所述止退背圈的内侧设有与上接头相适应的坐封凸台；

所述引鞋的外侧周向设置有数个套接凸耳，且相邻套接凸耳间具有间隙一，所述套接凸耳的下端具有引导尖部一；

所述上接头、下接头、密封组件、泵送皮碗一、引鞋和止退组件均由可溶解材质制成。

可选的或优选的，所述套接凸耳的上部设有套接部一，所述套接部一沿其下端到上端的方向宽度逐渐增加。

可选的或优选的，所述套接部一的两个侧边缘与竖直方向的夹角为5° -6°。

可选的或优选的，所述止退背圈的外侧从上到下依次还套设有皮碗背环和泵送皮碗二；所述泵送皮碗二的下端与下接头的上端相接；且所述泵送皮碗二下端与下接头上端的相接处外侧套设有皮碗保护环。

可选的或优选的，所述皮碗保护环的下端套设在泵送皮碗一上端的外侧，所述引鞋套设在泵送皮碗一下端的外侧；所述皮碗背环的下端套设在泵送皮碗二上端的外侧。

可选的或优选的，所述密封组件包括从上到下依次套设在上接头外侧的胶筒、内背环、外背环总成；其中，

所述外背环总成与内背环、止退组件的接触面均为斜面；当外背环总成受力挤压时，外背环总成会向上接头的径向挤压，且外背环总成会沿着所述斜面滑出。

可选的或优选的，所述密封组件还包括套设在上接头外侧的胶筒内环，所述胶筒内环设于胶筒的内侧。

可选的或优选的，所述止退背圈的下端与下接头的上端螺纹连接，所述止退背圈的上端与上接头的下端通过剪切销钉连接，且所述止退背圈在与上接头的连接侧设有O型密封圈。

可选的或优选的，所述皮碗背环、泵送皮碗二和O型密封圈均由可溶解材质制成。

本发明提供的一种固井滑套，包括外套和内套，所述内套的内径与上述的投掷型可溶桥塞的外径相匹配；所述内套的内壁上设有导向体；

所述导向体包括周向设置的多个套接内凸起，相邻套接内凸起间具有间隙二，所述套接内凸起的形状与数量均与上述投掷型可溶桥塞上的套接凸耳形状与数量相匹配，所述套接内凸起的上端具有引导尖部二；

当上述投掷型可溶桥塞套接在内套内时，套接内凸起均插设在两个相邻套接凸耳间的间隙一内。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

(1)本发明提供的投掷型可溶桥塞，由于所述上接头、下接头、密封组件、泵送皮碗一、引鞋和止退组件均由可溶解材质制成，在压裂完成后，本发明中的投掷型桥塞可以自行溶解，溶解后可以很好的实现了极大通径，同时免钻除，免打捞，降低了前期设备以及后期钻磨成本，方便后期作业工具的下入；可以实现一趟管柱完成全部压裂的改造工艺，解决了需要后期钻除的技术问题。

(2)本发明提供的固井滑套，在压裂施工的过程中，外套可以有效地防止了固井过程中水泥对打压孔的堵塞，降低了砂砾进入固井滑套内部的风险，解决了固井滑套易砂卡的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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1的立体结构示意图；

图2是本发明实施例1的剖视图；

图3是本发明实施例2的剖视图；

图4是图3中A部的放大示意图；

图5是本发明实施例2中内套的内部结构示意图；

图6是本发明实施例1和实施例2的使用状态示意图；

图7是本发明实施例2中内套的分级示意图；

图8是本发明实施例1和实施例2中导向体与套接凸耳的套接互锁示意图。

图中：1、上接头；2、下接头；3、泵送皮碗一；4、引鞋；5、止退环；6、止退背圈；7、坐封凸台；8、皮碗背环；9、泵送皮碗二；10、皮碗保护环；11、胶筒；12、凹陷；13、内背环；14、背环一；15、背环二；16、胶筒内环；17、 O型密封圈；18、剪切销钉；19、凸起；20、单向锁定螺纹一；21、单向锁定螺纹二；22、外套；23、内套；24、导向体；25、套接内凸起；26、间隙一； 27、间隙二；28、引导尖部一；29、引导尖部二；30、截流面一；31、截流面二；32、截流面三；33、套接凸耳；34、球；35、套接部一；36、套接部二；37、长孔；38、接头一；39、接头二；40、C型止退结构。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。如图1-图8所示：

实施例1：

本发明提供了本发明提供的一种投掷型可溶桥塞，包括上接头1和下接头 2；所述上接头1的外侧还套设有密封组件；所述下接头2的外侧从上到下依次套设有泵送皮碗一3和引鞋4；

还包括止退组件，所述止退组件的两端分别与上接头1、下接头2连接；所述止退组件包括止退环5和止退背圈6；所述止退环5套设在上接头1上，且止退环5与上接头1间设有单向锁定结构一，所述止退环5和止退背圈6间设有单向锁定结构二；所述下接头2套设在止退背圈6外侧；所述单向锁定结构一和单向锁定结构二的锁定方向均为沿着中心管的轴向方向且远离引鞋4的方向；所述止退背圈6的内侧设有与上接头1相适应的坐封凸台7；

所述引鞋4的外侧周向设置有数个套接凸耳33，且相邻套接凸耳33间具有间隙一26，所述套接凸耳33的下端具有引导尖部一28；

所述上接头1、下接头2、密封组件、泵送皮碗一3、引鞋4和止退组件均由可溶解材质制成。

本发明提供的投掷型可溶桥塞，由于所述上接头1、下接头2、密封组件、泵送皮碗一3、引鞋4和止退组件均由可溶解材质制成，在压裂完成后，本发明中的投掷型桥塞可以自行溶解，溶解后可以很好的实现了极大通径，同时免钻除，免打捞，降低了前期设备以及后期钻磨成本，方便后期作业工具的下入；可以实现一趟管柱完成全部压裂的改造工艺，解决了需要后期钻除的技术问题。

作为可选的实施方式，所述套接凸耳33的上部设有套接部一35，所述套接部一35沿其下端到上端的方向宽度逐渐增加。

作为可选的实施方式，所述套接部一35的两个侧边缘与竖直方向的夹角a 为5°-6°。

作为可选的实施方式，所述止退背圈6的外侧从上到下依次还套设有皮碗背环8和泵送皮碗二9；所述泵送皮碗二9的下端与下接头2的上端相接；且所述泵送皮碗二9下端与下接头2上端的相接处外侧套设有皮碗保护环10。

作为可选的实施方式，所述皮碗保护环10的下端套设在泵送皮碗一3上端的外侧，所述引鞋4套设在泵送皮碗一3下端的外侧。

作为可选的实施方式，所述皮碗背环8的下端套设在泵送皮碗二9上端的外侧。

作为可选的实施方式，所述密封组件包括从上到下依次套设在上接头1外侧的胶筒11、内背环13、外背环总成；其中，

所述外背环总成与内背环13、止退组件的接触面均为斜面；当外背环总成受力挤压时，外背环总成会向上接头1的径向挤压，且外背环总成会沿着所述斜面滑出。

作为可选的实施方式，所述外背环总成包括对称设置的背环一14和背环二 15，所述背环一14和背环二15活动连接。

作为可选的实施方式，所述密封组件还包括套设在上接头1外侧的胶筒内环16，所述胶筒内环16设于胶筒11的内侧。

作为可选的实施方式，所述止退背圈6的下端与下接头2的上端螺纹连接，所述止退背圈6的上端与上接头1的下端通过剪切销钉18连接，且所述止退背圈6在与上接头1的连接侧设有O型密封圈17。

作为可选的实施方式，所述胶筒11的上、下两端均设有凹陷12，所述上接头1和内背环13上分别设有与凹陷12相匹配的凸起19。

作为可选的实施方式，所述单向锁定结构一为设置在止退环5和上接头1 接触面上相互配合的单向锁定螺纹一20；所述单向锁定结构二为设置在止退环 5与止退背圈6接触面上相互配合的单向锁定螺纹二21。

作为可选的实施方式，所述套接凸耳33的材质为高强度钢，在泵送过程中可以起到很好的耐磨及防冲撞作用。

在本实施例中，所述上接头1、下接头2、泵送皮碗一3、引鞋4和止退组件均由天津市玛特瑞科技有限公司售卖的可溶镁合金材料制成，该可溶镁合金材料具体的性能参数如下表1所示；当然，可溶镁合金材料也可以是其他厂家生产的可溶镁合金材料，只要能够满足下表1的性能参数即可。

所述密封组件由可溶解聚氨酯橡胶制成，聚氨酯橡胶分子中含有大量对水敏感，可以水解成分子量小的分子。宏观表现为，密封组件先期溶胀，弹性降低，然后松散降解成微小颗粒。

表1可溶镁合金材料性能参数表

性能项目	检测方法及标准	标准值
			密度		1.8-1.83g/cm<sup>3</sup>
拉伸强度	GB/T 228.1-2010	≥300MPa
			拉伸永久变形	GB/T 228.1-2010	≥5％
拉伸屈服强度	GB/T 228.1-2010	≥200MPa
			硬度HB	GB/T 231.1-2009	≥85

实施例2：

本发明提供的一种滑套，包括外套22和内套23，所述外套22上设有长孔 37用于压裂，所述外套22内沿其长度方向依次设有接头一38、内套23、接头二39，所述内套23的内径与与上述实施例1中所述的投掷型可溶桥塞的外径相匹配；所述内套23的内壁上设有导向体24；

所述导向体24均包括周向设置的多个套接内凸起25，相邻套接内凸起25 间具有间隙二27，所述套接内凸起25的形状与数量均与与上述实施例1中所述投掷型可溶桥塞上的套接凸耳33形状与数量相匹配，所述套接内凸起25的上端具有引导尖部二29；

当与上述实施例1中所述投掷型可溶桥塞套接在内套23内时，每一个套接内凸起25均插设在两个相邻套接凸耳33间的间隙一26内。

作为可选的实施方式，所述内套23与外套22之间设有C型止退结构40。

作为可选的实施方式，所述套接内凸起25的上端为套接部二36，所述套接部二36沿其下端到上端的方向宽度逐渐减小。

作为可选的实施方式，所述套接部二36的两个侧边缘与竖直方向的夹角b 为5°-6°(即与套接部一35相匹配，便于施工)。

作为可选的实施方式，所述导向体24整体为流线型设计，端部倒圆角，可以对固井胶塞起到了很好的保护作用，并且能使胶塞更有效的刮除水泥残余。

本发明中的投掷型可溶桥塞以及固井滑套，在实际的使用中，一个实施例 2中的固井滑套和一个实施例1在的投掷型可溶桥塞配合使用；

由于固井滑套上相邻两组导向体24间的设置距离与上述实施例1中所述投掷型可溶桥塞的长度相适应；且沿着外套22的上端至下端方向，多组导向体 24上的套接内凸起25间的间隙二27由大至小；

在具体的使用中，每一个实施例1中的投掷型可溶桥塞上的套接凸耳33 均分别与对应的一组导向体24的间隙二27相配合；具体的，将套接凸耳33 根据尺寸大小分成了多个等级，多个不同尺寸等级的套接凸耳33有不同等级的导向体24与之相匹配，在前期预制固井滑套时，间隙二27最小的内套23位于固井滑套的最下侧，然后按间隙二27逐渐增大的顺序从下到上依次预制内套 23。

本发明中的投掷型可溶桥塞以及固井滑套的工作过程为：

(1)前期预制桥塞，并在井中预制固井滑套：

桥塞：根据需要预制多个桥塞，按照桥塞的先后投掷顺序，桥塞上的套接凸耳33间的间隙一26由大至小(由于间隙一26由大至小设置，套接凸耳33 根据间隙一26的尺寸大小分成了多个等级)；

固井滑套：根据需要预制多个固井滑套，且沿着外套22的上端至下端方向，多个内套23导向体24上的套接内凸起25间的间隙二27由大至小(由于间隙二27由大至小设置，套接内凸起25根据间隙二27的尺寸大小也分成了多个等级，且每一个桥塞均有一个固井滑套与之相匹配)；

(2)固井滑套需要开启时，从井口依次投入多个本发明实施例1中的投掷型可溶桥塞(投入顺序按照套接凸耳33与间隙二27相匹配的顺序投入)，泵送皮碗一3和泵送皮碗二9均可增加流体对投掷型桥塞的作用力，使投掷型桥塞顺利前行，直至到达预定的投掷位置在与其配合的导向体24上相互作用；

由于套接凸耳33根据尺寸分成了多个等级，多个不同尺寸等级的套接凸耳 33有不同等级的套接内凸起25(导向体24)与之相匹配，在水力泵送作用下，套接凸耳33依次通过上级各导向体24，最终在与其配合的导向体24上相互作用；当到达与其配合的导向体24上时，由于所述套接部一35的两个侧边缘与竖直方向的夹角a为5°-6°，且所述套接部二36的两个侧边缘与竖直方向的夹角b为5°-6°，套接凸耳33与套接内凸起25会相互作用形成互锁，由于形成了互锁，不会因为水力作用而脱开，将保留在井中，可有效的防止后期井内残余。

(3)当投掷型桥塞到达指定位置，继续加大排量，在泵送排量达到一定程度的时，三个截流面(泵送皮碗一3、泵送皮碗二9处的截流面一30、截流面二31以及套接凸耳33与导向体24之间产生的截流面三32)会产生较大的截流压差，投掷型桥塞上的打压球34坐落在上接头1上，剪切销钉18剪断，胶筒11压缩，上背环、下背环撑开，止退环5与上接头1之间形成止退结构，止退环5与止退背环形成止退结构，最后上接头1落在止退背环内部的坐封凸台 7上实现坐封。

(4)继续打压，打开固井滑套的内套23，内套23下移至与下接头2接触位置，露出外套22长孔37实施压裂，且固井滑套的内套23与外套22之间有C型止退结构40，防止内套23上移关闭，压裂完成之后，实施例中所述投掷的投掷型可溶桥塞会逐渐溶解，形成极大通径，由于套接凸耳33为不溶材质，在前期坐封过程中，套接凸耳33与导向体24之间形成自锁，有效地避免了套接凸耳33在为后期施工作业中对下入工具造成的妨碍，提供了极大的方便也节省了人力物力成本；并且，本发明中的投掷型可溶桥塞的下入及坐封只需水力泵送即可，无需动用其他下入工具，可以节省了人力及物力成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种投掷型可溶桥塞，其特征在于：包括上接头和下接头；所述上接头的外侧还套设有密封组件；所述下接头的外侧从上到下依次套设有泵送皮碗一和引鞋；

还包括止退组件；所述止退组件包括止退环和止退背圈；所述止退环套设在上接头上，且止退环与上接头间设有单向锁定结构一，所述止退环和止退背圈间设有单向锁定结构二；所述下接头套设在止退背圈外侧；所述单向锁定结构一和单向锁定结构二的锁定方向均为沿着中心管的轴向方向且远离引鞋的方向；所述止退背圈的内侧设有与上接头相适应的坐封凸台；

所述引鞋的外侧周向设置有数个套接凸耳，且相邻套接凸耳间具有间隙一，所述套接凸耳的下端具有引导尖部一；

所述上接头、下接头、密封组件、泵送皮碗一、引鞋和止退组件均由可溶解材质制成。

2.根据权利要求1所述的投掷型可溶桥塞，其特征在于：所述套接凸耳的上部设有套接部一，所述套接部一沿其下端到上端的方向宽度逐渐增加。

3.根据权利要求2所述的投掷型可溶桥塞，其特征在于：所述套接部一的两个侧边缘与竖直方向的夹角为5°-6°。

4.根据权利要求3所述的投掷型可溶桥塞，其特征在于：所述止退背圈的外侧从上到下依次还套设有皮碗背环和泵送皮碗二；所述泵送皮碗二的下端与下接头的上端相接；且所述泵送皮碗二下端与下接头上端的相接处外侧套设有皮碗保护环。

5.根据权利要求4所述的投掷型可溶桥塞，其特征在于：所述皮碗保护环的下端套设在泵送皮碗一上端的外侧，所述引鞋套设在泵送皮碗一下端的外侧；所述皮碗背环的下端套设在泵送皮碗二上端的外侧。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的投掷型可溶桥塞，其特征在于：所述密封组件包括从上到下依次套设在上接头外侧的胶筒、内背环、外背环总成；其中，

所述外背环总成与内背环、止退组件的接触面均为斜面；当外背环总成受力挤压时，外背环总成会向上接头的径向挤压，且外背环总成会沿着所述斜面滑出。

7.根据权利要求6所述的投掷型可溶桥塞，其特征在于：所述密封组件还包括套设在上接头外侧的胶筒内环，所述胶筒内环设于胶筒的内侧。

8.根据权利要求7所述的投掷型可溶桥塞，其特征在于：所述止退背圈的下端与下接头的上端螺纹连接，所述止退背圈的上端与上接头的下端通过剪切销钉连接，且所述止退背圈在与上接头的连接侧设有O型密封圈。

9.根据权利要求8所述的投掷型可溶桥塞，其特征在于：所述皮碗背环、泵送皮碗二和O型密封圈均由可溶解材质制成。

10.一种固井滑套，其特征在于：包括外套和内套，所述内套的内径与所述权利要求1-9中任意一项所述的投掷型可溶桥塞的外径相匹配；所述内套的内壁上设有导向体；

所述导向体包括周向设置的多个套接内凸起，相邻套接内凸起间具有间隙二，所述套接内凸起的形状与数量均与所述权利要求1-9中任意一项所述投掷型可溶桥塞上的套接凸耳形状与数量相匹配，所述套接内凸起的上端具有引导尖部二；

当权利要求1-9中任意一项所述投掷型可溶桥塞套接在内套内时，套接内凸起均插设在两个相邻套接凸耳间的间隙一内。