CN116122765B - 压裂用机械解体式可溶桥塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采技术领域，是一种压裂用机械解体式可溶桥塞，包括中心轴、上连接体、密封体、锥体、卡瓦、下接头、固定插销和机械解体组件，中心轴外侧由上至下依次套装有上连接体、密封体、锥体、卡瓦和下接头，锥体上部呈上小下大的圆台形，密封体下端位于锥体上端外侧，锥体下部呈上大下小的圆台形，卡瓦上端位于锥体下端外侧。本发明结构合理而紧凑，构思巧妙，通过设置第一复位弹簧，便于压裂结束后滑套上行；通过设置第二复位弹簧，便于顶销到达内插孔位置后，将内插孔内的固定插销向外顶出；通过顶销将内插孔内的固定插销向外顶出，解除固定插销插销对下接头的轴向限位，使下接头解体，具有稳定、易溶解和易解体的特点。

Description

压裂用机械解体式可溶桥塞

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，是一种压裂用机械解体式可溶桥塞。

背景技术

随着全球油气田的开发和能源的不断耗竭，非常规油气将成为未来石油天然气能源的重要接替者。但是由于非常规石油储层具有比重大、杂质多、粘度大以及非常规天然气储层具有低孔、特低渗透的特征，导致这些油气的开采成本较高，但随着常规油气资源的减少和生产成本上升，对非常规油气的开发利用越来越受到重视。针对这类非常规油气藏的开采，可以首先进行储层改造，以有效提高单井产量。目前常用的是压裂等技术。

在石油领域，压裂是指采油或采气过程中，利用水力或高能气体的作用而使油气层形成裂缝的一种方法，压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油气在地下的流动环境，使油气井产量增加，对改善井底流动条件、改善油层流动状况等可起到非常重要的作用。

在压裂过程中，首先向井下投放压裂工具，如桥塞、滑套、分割器等，然后向井中打压，卡瓦将其固定于油气井的某一段中，在高达70MPa的压力下卡瓦嵌在井筒内壁上，橡胶充分压缩,将井段封堵隔离,以便顺利完成压裂作业。在完成压裂后，为了实现井筒的全通径，保证油气的产量，需要将压裂工具拆除。现有常规的拆除方法可包括直接钻除。然而，由于压裂工具留在井内长度较长，数量较多，使得钻除耗时较长，耽误油气井的后期生产。

基于拆除式桥塞，可溶桥塞应运而生，其能够在压裂之后在井下自行完全溶解或降解，形成小的颗粒和碎块，并通过返排工艺将其连同压裂工具返排到地面或者直接推入井底，但是在井下复杂条件下，可溶桥塞溶解效果不理想，在井下沉沙较多的情况下作为溶解液的井液流动不充分，影响溶解进度，特别是在产气层，井下沉沙导致的井液流动不充分甚至会导致井液缺乏，更是影响溶解效果。

发明内容

本发明提供了一种压裂用机械解体式可溶桥塞，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有可溶桥塞溶解效果差的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种压裂用机械解体式可溶桥塞，包括中心轴、上连接体、密封体、锥体、卡瓦、下接头、固定插销和机械解体组件，中心轴外侧由上至下依次套装有上连接体、密封体、锥体、卡瓦和下接头，锥体上部呈上小下大的圆台形，密封体下端位于锥体上端外侧，锥体下部呈上大下小的圆台形，卡瓦上端位于锥体下端外侧，上连接体由多个相互嵌合第一分体组成，密封体由多个相互嵌合第二分体组成，锥体由多个相互嵌合第三分体组成，卡瓦由多个相互嵌合第四分体组成，下接头由多个相互嵌合第五分体组成；对应每个第五分体位置的中心轴外侧均设有内外贯通的内插孔，对应每个内插孔位置的第五分体上均设有内外贯通的外插孔，内插孔内设有外端位于外插孔内的固定插销；机械解体组件包括滑套、解体滑块、顶销、第一复位弹簧和第二复位弹簧，中心轴内设有滑套，滑套上端外侧设有上限位环台，对应上限位环台下方位置的中心轴上部内侧设有下限位环台，上限位环台和下限位环台之间沿圆周间隔设有至少三个第一复位弹簧，对应每个内插孔位置的中心轴内侧均设有解体滑槽，解体滑槽包括弧形滑槽和竖直滑槽，弧形滑槽呈倾斜设置且弧形滑槽下端与竖直滑槽下端连通，内插孔位于竖直滑槽中部，每个弧形滑槽上部均设有外端位于其内的顶销，对应每个顶销位置的滑套上均固定安装有解体滑块，每个解体滑块上均设有开口向外的安装孔，安装孔为内大外小的T形孔，顶销内端均位于对应位置安装孔内，顶销为内大外小的T形杆，顶销内端与解体滑块之间设有第二复位弹簧。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述内插孔可为内小外大的圆台孔，外插孔为内小外大的圆台孔，固定插销为内小外大的圆台形。

上述上连接体可由两个相互嵌合第一分体组成，位于左部的第一分体为第一左半环体，位于右部的第一分体为第一右半环体，第一左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第一V形豁口，对应每个第一V形豁口位置的第一右半环体前部左侧均设有位于第一V形豁口内的第一V形块，第一左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第一T形豁口，对应每个第一T形豁口位置的第一右半环体后部左侧均设有位于第一T形豁口内的第一T形块；密封体由两个相互嵌合第二分体组成，位于左部的第二分体为第二左半环体，位于右部的第二分体为第二右半环体，第二左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第二V形豁口，对应每个第二V形豁口位置的第二右半环体前部左侧均设有位于第二V形豁口内的第二V形块，第二左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第二T形豁口，对应每个第二T形豁口位置的第二右半环体后部左侧均设有位于第二T形豁口内的第二T形块；锥体由两个相互嵌合第三分体组成，位于左部的第三分体为第三左半环体，位于右部的第三分体为第三右半环体，第三左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第三V形豁口，对应每个第三V形豁口位置的第三右半环体前部左侧均设有位于第三V形豁口内的第三V形块，第三左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第三T形豁口，对应每个第三T形豁口位置的第三右半环体后部左侧均设有位于第三T形豁口内的第三T形块；卡瓦由两个相互嵌合第四分体组成，位于左部的第四分体为第四左半环体，位于右部的第四分体为第四右半环体，第四左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第四V形豁口，对应每个第四V形豁口位置的第四右半环体前部左侧均设有位于第四V形豁口内的第四V形块，第四左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第四T形豁口，对应每个第四T形豁口位置的第四右半环体后部左侧均设有位于第四T形豁口内的第四T形块；下接头由两个相互嵌合第五分体组成，位于左部的第五分体为第五左半环体，位于右部的第五分体为第五右半环体，第五左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第五V形豁口，对应每个第五V形豁口位置的第五右半环体前部左侧均设有位于第五V形豁口内的第五V形块，第五左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第五T形豁口，对应每个第五T形豁口位置的第五右半环体后部左侧均设有位于第五T形豁口内的第五T形块。

上述上连接体下侧可设有第一限位齿，密封体上侧设有与第一限位齿相啮合的第二限位齿，密封体下侧设有第三限位齿，锥体上侧设有与第三限位齿相啮合的第四限位齿，锥体下侧设有第五限位齿，卡瓦上侧设有与第五限位齿相啮合的第六限位齿，卡瓦下侧设有第七限位齿，下接头上侧设有与第七限位齿相啮合的第八限位齿。

本发明结构合理而紧凑，构思巧妙，通过设置第一复位弹簧，便于压裂结束后滑套上行；通过设置第二复位弹簧，便于顶销到达内插孔位置后，将内插孔内的固定插销向外顶出；通过在内插孔和外插孔内设置固定插销，对下接头轴向限位；通过顶销将内插孔内的固定插销向外顶出，解除固定插销插销对下接头的轴向限位，使下接头解体，具有稳定、易溶解和易解体的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1在使用状态下的主视剖视结构示意图。

附图3为附图2在A处的局部放大结构示意图。

附图4为附图1中上连接体的主视结构示意图。

附图5为附图1中上连接体的后视结构示意图。

附图6为附图1中解体滑槽的结构示意图。

附图中的编码分别为：1为中心轴，2为第一左半环体，3为第一右半环体，4为密封体，5为锥体，6为卡瓦，7为下接头，8为固定插销，9为滑套，10为解体滑块，11为顶销，12为第一复位弹簧，13为第二复位弹簧，14为第一V形豁口，15为第一V形块，16为第一T形豁口，17为第一T形块，18为上限位环台，19为下限位环台，20为第一限位齿，21为内插孔，22为外插孔，23为弧形滑槽，24为竖直滑槽。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1至6所示，该压裂用机械解体式可溶桥塞包括中心轴1、上连接体、密封体4、锥体5、卡瓦6、下接头7、固定插销8和机械解体组件，中心轴1外侧由上至下依次套装有上连接体、密封体4、锥体5、卡瓦6和下接头7，锥体5上部呈上小下大的圆台形，密封体4下端位于锥体5上端外侧，锥体5下部呈上大下小的圆台形，卡瓦6上端位于锥体5下端外侧，上连接体由多个相互嵌合第一分体组成，密封体4由多个相互嵌合第二分体组成，锥体5由多个相互嵌合第三分体组成，卡瓦6由多个相互嵌合第四分体组成，下接头7由多个相互嵌合第五分体组成；对应每个第五分体位置的中心轴1外侧均设有内外贯通的内插孔21，对应每个内插孔21位置的第五分体上均设有内外贯通的外插孔22，内插孔21内设有外端位于外插孔22内的固定插销8；机械解体组件包括滑套9、解体滑块10、顶销11、第一复位弹簧12和第二复位弹簧13，中心轴1内设有滑套9，滑套9上端外侧设有上限位环台18，对应上限位环台18下方位置的中心轴1上部内侧设有下限位环台19，上限位环台18和下限位环台19之间沿圆周间隔设有至少三个第一复位弹簧12，对应每个内插孔21位置的中心轴1内侧均设有解体滑槽，解体滑槽包括弧形滑槽23和竖直滑槽24，弧形滑槽23呈倾斜设置且弧形滑槽23下端与竖直滑槽24下端连通，内插孔21位于竖直滑槽24中部，每个弧形滑槽23上部均设有外端位于其内的顶销11，对应每个顶销11位置的滑套9上均固定安装有解体滑块10，每个解体滑块10上均设有开口向外的安装孔，安装孔为内大外小的T形孔，顶销11内端均位于对应位置安装孔内，顶销11为内大外小的T形杆，顶销11内端与解体滑块10之间设有第二复位弹簧13。在使用过程中，进行压裂作业时，压裂球落至中心轴1内滑套9上端并压缩第一复位弹簧12，滑套9相对于中心轴1下行过程中，顶销11沿着弧形滑槽23向下移动直至进入竖直滑槽24下端，压裂作业结束后，在第一复位弹簧12回复力的作用下，滑套9相对于中心轴1上行，此时顶销11沿着竖直滑槽24向上移动，直至顶销11到达内插孔21位置，而后在第二复位弹簧13回复力的作用下，顶销11将内插孔21内的固定插销8向外顶出，被顶出内插孔21的固定插销8无法再对下接头7轴向限位，从而下接头7及其上各分体部件先后解体，散落至井底充分溶解，有效解决现有可溶桥塞溶解效果差的问题。根据需求，中心轴1、上连接体、密封体4、锥体5、卡瓦6、下接头7和固定插销8均为可溶材料。

可根据实际需要，对上述压裂用机械解体式可溶桥塞作进一步优化或/和改进：

如附图1至6所示，内插孔21为内小外大的圆台孔，外插孔22为内小外大的圆台孔，固定插销8为内小外大的圆台形。在使用过程中，通过设置圆台孔，便于顶销11向外顶出部分固定插销8后，固定插销8从内插孔21及外插孔22内脱落，使下接头7及其上各部件解体。

如附图1至6所示，上连接体由两个相互嵌合第一分体组成，位于左部的第一分体为第一左半环体2，位于右部的第一分体为第一右半环体3，第一左半环体2前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第一V形豁口14，对应每个第一V形豁口14位置的第一右半环体3前部左侧均设有位于第一V形豁口14内的第一V形块15，第一左半环体2后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第一T形豁口16，对应每个第一T形豁口16位置的第一右半环体3后部左侧均设有位于第一T形豁口16内的第一T形块17；密封体4由两个相互嵌合第二分体组成，位于左部的第二分体为第二左半环体，位于右部的第二分体为第二右半环体，第二左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第二V形豁口，对应每个第二V形豁口位置的第二右半环体前部左侧均设有位于第二V形豁口内的第二V形块，第二左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第二T形豁口，对应每个第二T形豁口位置的第二右半环体后部左侧均设有位于第二T形豁口内的第二T形块；锥体5由两个相互嵌合第三分体组成，位于左部的第三分体为第三左半环体，位于右部的第三分体为第三右半环体，第三左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第三V形豁口，对应每个第三V形豁口位置的第三右半环体前部左侧均设有位于第三V形豁口内的第三V形块，第三左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第三T形豁口，对应每个第三T形豁口位置的第三右半环体后部左侧均设有位于第三T形豁口内的第三T形块；卡瓦6由两个相互嵌合第四分体组成，位于左部的第四分体为第四左半环体，位于右部的第四分体为第四右半环体，第四左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第四V形豁口，对应每个第四V形豁口位置的第四右半环体前部左侧均设有位于第四V形豁口内的第四V形块，第四左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第四T形豁口，对应每个第四T形豁口位置的第四右半环体后部左侧均设有位于第四T形豁口内的第四T形块；下接头7由两个相互嵌合第五分体组成，位于左部的第五分体为第五左半环体，位于右部的第五分体为第五右半环体，第五左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第五V形豁口，对应每个第五V形豁口位置的第五右半环体前部左侧均设有位于第五V形豁口内的第五V形块，第五左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第五T形豁口，对应每个第五T形豁口位置的第五右半环体后部左侧均设有位于第五T形豁口内的第五T形块。在使用过程中，通过这样的设置，便于密封体4和卡瓦6径向向外扩张，完成压裂作业时的座封座挂；另一方面，便于各个半环体件解体。

如附图1至6所示，上连接体下侧设有第一限位齿20，密封体4上侧设有与第一限位齿20相啮合的第二限位齿，密封体4下侧设有第三限位齿，锥体5上侧设有与第三限位齿相啮合的第四限位齿，锥体5下侧设有第五限位齿，卡瓦6上侧设有与第五限位齿相啮合的第六限位齿，卡瓦6下侧设有第七限位齿，下接头7上侧设有与第七限位齿相啮合的第八限位齿。在使用过程中，通过这样的设置，避免上连接体、密封体4、锥体5、卡瓦6和下接头7相对于中心轴1旋转，增强压裂作业时的稳定性。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (3)

1.一种压裂用机械解体式可溶桥塞，其特征在于包括中心轴、上连接体、密封体、锥体、卡瓦、下接头、固定插销和机械解体组件，中心轴外侧由上至下依次套装有上连接体、密封体、锥体、卡瓦和下接头，锥体上部呈上小下大的圆台形，密封体下端位于锥体上端外侧，锥体下部呈上大下小的圆台形，卡瓦上端位于锥体下端外侧，上连接体由多个相互嵌合第一分体组成，密封体由多个相互嵌合第二分体组成，锥体由多个相互嵌合第三分体组成，卡瓦由多个相互嵌合第四分体组成，下接头由多个相互嵌合第五分体组成；对应每个第五分体位置的中心轴外侧均设有内外贯通的内插孔，对应每个内插孔位置的第五分体上均设有内外贯通的外插孔，内插孔内设有外端位于外插孔内的固定插销；机械解体组件包括滑套、解体滑块、顶销、第一复位弹簧和第二复位弹簧，中心轴内设有滑套，滑套上端外侧设有上限位环台，对应上限位环台下方位置的中心轴上部内侧设有下限位环台，上限位环台和下限位环台之间沿圆周间隔设有至少三个第一复位弹簧，对应每个内插孔位置的中心轴内侧均设有解体滑槽，解体滑槽包括弧形滑槽和竖直滑槽，弧形滑槽呈倾斜设置且弧形滑槽下端与竖直滑槽下端连通，内插孔位于竖直滑槽中部，每个弧形滑槽上部均设有外端位于其内的顶销，对应每个顶销位置的滑套上均固定安装有解体滑块，每个解体滑块上均设有开口向外的安装孔，安装孔为内大外小的T形孔，顶销内端均位于对应位置安装孔内，顶销为内大外小的T形杆，顶销内端与解体滑块之间设有第二复位弹簧；内插孔为内小外大的圆台孔，外插孔为内小外大的圆台孔，固定插销为内小外大的圆台形。

2.根据权利要求1所述的压裂用机械解体式可溶桥塞，其特征在于上连接体由两个相互嵌合第一分体组成，位于左部的第一分体为第一左半环体，位于右部的第一分体为第一右半环体，第一左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第一V形豁口，对应每个第一V形豁口位置的第一右半环体前部左侧均设有位于第一V形豁口内的第一V形块，第一左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第一T形豁口，对应每个第一T形豁口位置的第一右半环体后部左侧均设有位于第一T形豁口内的第一T形块；密封体由两个相互嵌合第二分体组成，位于左部的第二分体为第二左半环体，位于右部的第二分体为第二右半环体，第二左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第二V形豁口，对应每个第二V形豁口位置的第二右半环体前部左侧均设有位于第二V形豁口内的第二V形块，第二左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第二T形豁口，对应每个第二T形豁口位置的第二右半环体后部左侧均设有位于第二T形豁口内的第二T形块；锥体由两个相互嵌合第三分体组成，位于左部的第三分体为第三左半环体，位于右部的第三分体为第三右半环体，第三左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第三V形豁口，对应每个第三V形豁口位置的第三右半环体前部左侧均设有位于第三V形豁口内的第三V形块，第三左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第三T形豁口，对应每个第三T形豁口位置的第三右半环体后部左侧均设有位于第三T形豁口内的第三T形块；卡瓦由两个相互嵌合第四分体组成，位于左部的第四分体为第四左半环体，位于右部的第四分体为第四右半环体，第四左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第四V形豁口，对应每个第四V形豁口位置的第四右半环体前部左侧均设有位于第四V形豁口内的第四V形块，第四左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第四T形豁口，对应每个第四T形豁口位置的第四右半环体后部左侧均设有位于第四T形豁口内的第四T形块；下接头由两个相互嵌合第五分体组成，位于左部的第五分体为第五左半环体，位于右部的第五分体为第五右半环体，第五左半环体前部右侧由上至下依次设有至少两个开口向右的第五V形豁口，对应每个第五V形豁口位置的第五右半环体前部左侧均设有位于第五V形豁口内的第五V形块，第五左半环体后部右侧由上至下间隔设有至少两个开口向右的第五T形豁口，对应每个第五T形豁口位置的第五右半环体后部左侧均设有位于第五T形豁口内的第五T形块。

3.根据权利要求1或2所述的压裂用机械解体式可溶桥塞，其特征在于上连接体下侧设有第一限位齿，密封体上侧设有与第一限位齿相啮合的第二限位齿，密封体下侧设有第三限位齿，锥体上侧设有与第三限位齿相啮合的第四限位齿，锥体下侧设有第五限位齿，卡瓦上侧设有与第五限位齿相啮合的第六限位齿，卡瓦下侧设有第七限位齿，下接头上侧设有与第七限位齿相啮合的第八限位齿。