CN202181876U - 可钻式复合桥塞 - Google Patents

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王新忠
薛建军
钱杰
童征
郝忠献
张国文
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Abstract

本实用新型为一种可钻式复合桥塞,该桥塞包括一中心体,在中心体上顺序套设有坐封压环、上卡瓦、上锥体、胶筒、下锥体、下卡瓦和下隔环;胶筒两端分别套设有一组多层保护伞;中心体、坐封压环和下隔环由玻璃纤维增强环氧树脂制成;上卡瓦和下卡瓦由铸铁制成;上锥体和下锥体由酚醛树脂材料制成。该桥塞是利用高强度复合材料制作的,桥塞的结构中除上下卡瓦和外层保护伞为金属材料、胶筒为橡胶材料外,其它零部件均采用复合材料加工制成,用这种独特的材料设计加工的桥塞容易钻铣,磨掉的碎屑轻小,可较容易冲出,能防止卡钻;特别适用于斜井、水平井的分层压裂、酸化、封堵水等工艺作业,尤其是在需要压裂十多段以上的情况下优势更为明显。

Description

可钻式复合桥塞
技术领域
[0001] 本实用新型是关于一种用于油田现场分层测试、分层增产和生产井多层完井的工具,尤其涉及一种用于进行套管完井水平井的分段压裂改造的快速可钻式复合桥塞。
背景技术
[0002] 在油气井测试过程中,为正确评价认识目的层,当遇有多层系地层时,各油气水层的层间存在差异需要进行分层测试,分层进行增产措施,生产井进行多层完井,暂时封层等,都需要使用桥堵分层工具。桥塞是国内外广泛采用的一种油气井层位分隔装置,它的作用同水泥塞的作用一样,在油气井分层采油过程中起隔离作用。
[0003] 我国近几年新增探明油气储量中,低渗透非常规油气资源达到70%,已成为油气田开发的主战场;未来我国油气产量中低渗透所占比例还将持续增大,油气产量稳产、增产将更多地依靠低渗透非常规油气资源。开发动用非常规油气资源必须依靠水力压裂、酸压等储层改造工艺技术,其中采用桥塞多层多段压裂技术是应用非常普遍的一项技术;井下工具是这些储层改造技术发展的关键。
[0004] 目前油田普遍使用的金属桥塞存在易卡、钻铣困难、钻铣耗时长(封堵层段越多, 所需钻铣时间越长)、返排困难、可靠性低等缺点。
[0005] 中国专利公告号为CN ^90585Y提供的是一种两用挤注型可钻式桥塞。是一种为油井油层堵水设计的能在同一根油管柱上连续进行冲砂洗井及挤注水泥浆作业的两用挤注型可钻式桥塞。其特点是在桥塞中心孔上设计了滑套,冲砂洗井时,滑套内孔是通的,直接就可以冲洗作业;挤注堵剂时,投钢球将滑套内孔封闭,使桥塞完成坐封后憋掉滑套,露出出液孔进行挤注水泥浆。
[0006] 中国专利公告号为CN ^76318Υ提供的是一种可取可钻高于桥塞,其包括芯轴、 中心管、双向锚定装置、密封组件、上下双锁定装置和解锁装置。该实用新型的特点是现场坐封、打捞、解封,在打捞解封不掉的情况下可通过钻磨解封。其适用于油田勘探、开发中油气井的封堵底水、选层酸压与上返试油等管柱工艺措施中。
[0007] 中国专利公告号CN ^33099Υ提供了一种高压可钻桥塞,上接头与中心管螺纹连接的环形空腔内副活塞锁压锁块,由副活塞剪钉锁接主活塞,主活塞与上锥体、上锥体和卡瓦与芯轴螺纹锁接,由卡瓦剪钉固定卡瓦,拉力棒上端和中心管活动绞接、下端与芯轴螺纹连接,在芯轴台肩挂接由下锥体剪钉固定下锥体,下接的胶筒上、下端挤压护罩、下接的下压环与芯轴螺纹连接,上锥体内侧凹槽内装锁簧锁接芯轴,卡瓦外表面为环带齿、内表面为螺纹。该桥塞适用于油井选层压裂、封堵底水及制作人工井底的承灰塞。
[0008] 以上专利中所述的桥塞都是金属桥塞,结构复杂,作业过程中影响环节多;虽都可
钻,但有的不能完全钻掉,有的可钻除,但非常费时,钻掉每个桥塞一般需要四个小时以上,
故只适用于油田勘探、开发中油气井的封堵底水、选层酸压与上返试油,不适用于多段压 m农。
[0009] 由此,本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践,提出一种可钻式复合桥塞,以克服现有技术的缺陷。 实用新型内容
[0010] 本实用新型的目的在于提供一种适于套管完井水平井分段压裂改造的可钻式复合桥塞,该复合桥塞结构简单、容易钻除,可以大大节省钻除多段压裂中每段桥塞的时间, 可极大提高作业效率,降低作业成本。
[0011] 本实用新型的目的是这样实现的,一种可钻式复合桥塞,该复合桥塞包括有一中心体,在该中心体上顺序套设有坐封压环、上卡瓦、上锥体、胶筒、下锥体、下卡瓦和下隔环; 所述胶筒上下两端分别套设有一组多层保护伞;所述中心体、坐封压环和下隔环由玻璃纤维增强环氧树脂制成;所述上卡瓦和下卡瓦由铸铁制成;所述上锥体和下锥体由酚醛树脂材料制成。
[0012] 在本实用新型的一较佳实施方式中,所述每组保护伞由三层朝胶筒方向包覆的碗状保护伞构成;每组保护伞中的内层保护伞由聚四氟乙烯材料制成,中层和外层保护伞由黄铜片冲压制成。
[0013] 在本实用新型的一较佳实施方式中,所述上卡瓦和下卡瓦为外侧具有多道环形齿的圆环结构,圆环一端的侧壁上沿轴向均布有多条透槽;所述上卡瓦的内壁向下形成渐扩的锥形面并与上锥体上端外侧的锥形面接触配合;所述下卡瓦的内壁向上形成渐扩的锥形面并与下锥体下端外侧的锥形面接触配合。
[0014] 在本实用新型的一较佳实施方式中,所述中心体为一实心轴,其上端设有一定位轴肩,下端设有一限位环槽;所述坐封压环的上端抵靠在所述轴肩上,所述下隔环由两个半圆环体固定粘接构成,该下隔环设置在该限位环槽中。
[0015] 在本实用新型的一较佳实施方式中,该下隔环下部嵌套一泵入环;该泵入环由橡胶材料制成。
[0016] 在本实用新型的一较佳实施方式中,所述胶筒由橡胶制成。
[0017] 由上所述,本实用新型的可钻式复合桥塞是利用高强度复合材料制作的,本桥塞的结构中除上下卡瓦和外层保护伞为金属材料、胶筒为橡胶材料外,其它零部件均采用复合材料加工制成,用这种独特的材料设计加工的桥塞容易钻铣,磨掉的碎屑轻小,可较容易冲出,能防止卡钻;特别适用于斜井、水平井的分层压裂、酸化、封堵水等工艺作业,尤其是在需要压裂十多段以上的情况下优势更为明显。
附图说明
[0018] 以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释,并不限定本实用新型的范围。其中:
[0019] 图1 :为本实用新型可钻式复合桥塞的结构示意图。
[0020] 图2 :为图1中A处局部放大示意图。
[0021] 图3 :为本实用新型可钻式复合桥塞与作封工具连接的结构示意图。 具体实施方式
[0022] 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明
4本实用新型的具体实施方式。
[0023] 如图1、图2所示,本实用新型提出一种可钻式复合桥塞100,该复合桥塞100包括有一中心体1,在该中心体1上顺序套设有坐封压环2、上卡瓦3、上锥体4、胶筒5、下锥体 6、下卡瓦7和下隔环8 ;所述胶筒5上下两端分别套设有一组多层保护伞9 ;所述中心体1、 坐封压环2和下隔环8是由玻璃纤维增强环氧树脂制成的,这种材料具有非常高的抗拉强度和较好的层间剪切强度;所述上卡瓦3和下卡瓦7是由铸铁材料制成并经热处理;所述上锥体4和下锥体6是由酚醛树脂材料制成的;所述胶筒5是由橡胶材料制成的。在本实施方式中,如图2所示,所述每组保护伞9由三层朝胶筒5方向包覆的中间有孔的碗状保护伞91、92和93构成;每组保护伞中的内层保护伞91是保护胶筒5免受破坏的,内层保护伞 91是由聚四氟乙烯材料制成的,中层保护伞92和外层保护伞93是由黄铜片冲压制成的。
[0024] 由上所述,本实用新型的可钻式复合桥塞是利用高强度复合材料制作的,本桥塞的结构中除上下卡瓦和外层保护伞为金属材料、胶筒为橡胶材料外,其它零部件均采用复合材料加工制成,用这种独特的材料设计加工的桥塞容易钻铣,磨掉的碎屑轻小,可较容易冲出,能防止卡钻;特别适用于斜井、水平井的分层压裂、酸化、封堵水等工艺作业,尤其是在需要压裂十多段以上的情况下优势更为明显。
[0025] 在本实施方式中,如图1所示,所述中心体1为一实心轴,其上端设有一定位轴肩 11,下端设有一限位环槽12 ;所述坐封压环2的上端抵靠在所述轴肩11上,所述下隔环8由两个半圆环体固定粘接构成,该下隔环8设置在该限位环槽12中。该下隔环8下部嵌套一泵入环10 ;该泵入环10是由橡胶材料制成的。
[0026] 本实用新型的可钻式复合桥塞,在施工时可采用油管或连续油管投送液压坐封, 也可采用电缆投送火药助推液压坐封;在水平井应用中可采用液力泵送的方式,送入速度更快、作业效率更高。如图3所示,坐封工具101的芯轴为空心轴,套装在所述可钻式复合桥塞的中心体1的上部并将二者用销轴连接,坐封工具的推筒的内径大于中心体1的轴肩 11外径;当用投送坐封工具将桥塞送入井筒预定位置后,根据作业方式不同采用液压打压坐封或电缆火药点火坐封,坐封工具上的推筒向下移动,推动坐封压环2向下移动,坐封压环2推动上卡瓦3、上锥体4向下移动,下卡瓦7、下锥体6受到下隔环8的限位作用,从两端形成对胶筒5和保护伞9的挤压,使胶筒5和保护伞9变形,保证了胶筒受压变形胀开贴紧套管井壁,密封桥塞与套管井壁间的环空;在此过程中卡瓦裂开与套管井壁紧紧啮合,达到封隔目的。
[0027] 当应用于套管完井水平井的分段压裂改造时,采用分段送入坐封桥塞、压裂,之后一起钻掉所有桥塞,因这种桥塞材质轻,桥塞的整体性强度和硬度较金属桥塞低,故钻出用时短,钻铣后的钻屑轻、容易返排,钻屑中不含重金属等对地层有害物质,对储层影响小。
[0028] 在本实施方式中,所述上卡瓦3和下卡瓦7为外侧具有多道环形齿的圆环结构,圆环一端的侧壁上沿轴向均布有多条透槽,当桥塞坐封后上卡瓦3和下卡瓦7裂开,能够贴紧并嵌入到套管井壁中,起到与套管井壁锚定的作用;如图1所示,所述上卡瓦3的内壁向下形成渐扩的锥形面31,该锥形面31与上锥体4上端外侧的锥形面41形成接触配合;所述下卡瓦7的内壁向上形成渐扩的锥形面71,该锥形面71与下锥体6下端外侧的锥形面61 形成接触配合。在桥塞坐封时,上下卡瓦由透槽处裂开,卡瓦齿部嵌入套管井壁时,锥体的酚醛树脂材料具有的弹塑性能保证上下卡瓦与套管楔紧,避免卡瓦因振动而松动。由于卡瓦采用铸铁材料加工,齿部硬度高,可嵌入套管内壁,保证桥塞坐封后承受高压情况下不蠕动、不滑动。
[0029] 橡胶密封胶筒5和多层保护伞9受压后变形密封桥塞与套管井壁间的间隙,保证高压液体不串流,隔绝井筒中桥塞上下空间。胶筒5受两侧来自上下锥体的推力而压缩变形,贴紧套管井壁,胶筒两端的多层保护伞9受胶筒5挤压变形,形成盘子的形状,边沿与套管井壁接触贴合,桥塞承受高压时,主要由多层保护伞支撑胶筒来实现密封。
[0030] 本实用新型的可钻式复合桥塞可应用于分层测试,分层增产措施,生产井多层完井,特别适合应用于套管完井水平井的分段压裂改造。在分层(段)压裂改造作业中,先射开底部要压裂的第一层(段)并压裂,然后坐封一个桥塞,之后射开要压裂的第二层(段) 并压裂,再坐封第二个桥塞,重复射孔、压裂和坐封桥塞,就可进行多层(段)的压裂作业, 待所有层(段)都压裂完成后,下入钻磨工具将所有桥塞全部钻掉即可。
[0031] 以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式,并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改,均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1. 一种可钻式复合桥塞,其特征在于:该复合桥塞包括有一中心体,在该中心体上顺序套设有坐封压环、上卡瓦、上锥体、胶筒、下锥体、下卡瓦和下隔环;所述胶筒上下两端分别套设有一组多层保护伞;所述中心体、坐封压环和下隔环由玻璃纤维增强环氧树脂制成; 所述上卡瓦和下卡瓦由铸铁制成;所述上锥体和下锥体由酚醛树脂材料制成。
2.如权利要求1所述的可钻式复合桥塞,其特征在于:所述每组保护伞由三层朝胶筒方向包覆的碗状保护伞构成;每组保护伞中的内层保护伞由聚四氟乙烯材料制成,中层和外层保护伞由黄铜片冲压制成。
3.如权利要求1所述的可钻式复合桥塞,其特征在于:所述上卡瓦和下卡瓦为外侧具有多道环形齿的圆环结构,圆环一端的侧壁上沿轴向均布有多条透槽;所述上卡瓦的内壁向下形成渐扩的锥形面并与上锥体上端外侧的锥形面接触配合;所述下卡瓦的内壁向上形成渐扩的锥形面并与下锥体下端外侧的锥形面接触配合。
4.如权利要求1所述的可钻式复合桥塞,其特征在于:所述中心体为一实心轴,其上端设有一定位轴肩,下端设有一限位环槽;所述坐封压环的上端抵靠在所述轴肩上,所述下隔环由两个半圆环体固定粘接构成,该下隔环设置在该限位环槽中。
5.如权利要求1所述的可钻式复合桥塞,其特征在于:该下隔环下部嵌套一泵入环;该泵入环由橡胶材料制成。
6.如权利要求1所述的可钻式复合桥塞,其特征在于:所述胶筒由橡胶制成。
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