CN204476347U - 可降解桥塞、定时滑套以及分段压裂管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可降解桥塞、定时滑套以及分段压裂管柱，涉及石油开采技术领域。解决了现有技术存在施工工艺复杂的技术问题。该可降解桥塞包括丢手接头、支撑结构以及坐封部件，坐封部件在外部挤压力与支撑结构的挤压下会沿丢手接头的径向方向移动或变形至预定的锚定位置；坐封部件的至少部分构件或至少部分区域形成可降解桥塞的定时消失部。该定时滑套包括接头部、外筒以及定时消失部，外筒上设置有安装通孔；定时消失部填充或遮挡安装通孔。该分段压裂管柱包括套管还包括本实用新型提供的可降解桥塞和/或本实用新型提供的定时滑套。本实用新型用于简化地层压裂作业以及油气开采作业的工艺和成本。

Description

可降解桥塞、定时滑套以及分段压裂管柱

技术领域

本实用新型涉及油田勘探开发技术领域，尤其涉及一种可降解桥塞、定时滑套以及分段压裂管柱。

背景技术

在油田的勘探开发过程中，由于油、气、水井的产层因分层试油、分层段压裂(简称：分段压裂)或分层段试采等技术需要，必须采取一种临时性封堵工艺，把当前的生产层封堵掉，切断生产层在井筒内的流动通道，以便于对其它产层实施工艺措施，待工艺完成后，再解除临时封堵，建立生产层与井筒的流动通道，实现对油气井的采油气生产。

桥塞封堵是目前最经济有效的井筒封堵工艺，也是在井筒作业、措施改造和试油试采技术中应用范围较广的工艺方法，困此，成为油田在勘探与开发生产过程中应用最广的工艺之一。但是，本申请人发现：现有技术至少存在以下技术问题：

一是中途坐封问题影响正常使用：不论是国外的产品和国内的产品，由于桥塞送入工具与桥塞丢手设置的自由运动态势，在桥塞送入过程中容易出现中途坐封问题，一旦出现中途坐封问题，就需要进行回收或钻除处理，影响工期和成本；

二是在回收或钻塞成本高、难度大、容易造成井下复杂：钻塞过程中受井筒内条件的限制(如沉砂、落物、井壁结垢等)，使得钻塞难度加大，需要进行其它工艺提前处理井筒，造成了施工成本增加，严重的还会导致井筒复杂情况出现，影响油气井的正常生产；同时，在钻塞过程中，不论是可钻桥塞还是复合材料易钻桥塞，一方面桥塞本身钻除需要地面动力系统，施工成本高，同时桥塞自身的卡瓦采用高强度材质制造，钻磨性能极差，成为钻塞的最大难点，卡瓦块还容易形成钻塞管柱遇卡问题，使整个钻塞工艺的成本大幅度上升。

三是井筒内采用多级桥塞封堵时，下落的桥塞和碎块沉积于下级桥塞上，钻除的难度进一步增大。

目前，油气井分层段压裂需要使用压裂管柱，处于增产的目的，通常都以套管为压裂管柱实施地层的分段压裂。

不论是那种套管压裂管柱，均存在着在压裂施工时或投产生产时井筒与地层需要建立连通的通道，对于套管完成的井眼，这些通道的形成主要是通过打开压裂喷砂滑套的侧喷砂孔或对套管进行射孔来实现，而井筒最未端的连通通道，一般采取压差式滑套或套管射孔方式实现。这种建立连通通道的套管压裂管柱都存在着一定的缺陷。以射孔为完井方式的分段压裂管柱，射孔作业工艺复杂，作业成本高，特别是水平井进行射孔作业的难度更大；同时，套管在射孔成孔过程中，由于受到高温高压聚能核的冲击，孔眼周边的不规则变形损坏，使套管的强度降低，经过长时间的生产后，容易导致射孔段套管损坏。采用压差滑套或控制滑套的管柱，地层与井筒的连通通道只有喷砂孔一个位置，井筒内的泄油气面积小，生产过程中近井带不完善导致的压降较大，直接影响到油气井的产能。

实用新型内容

本实用新型的其中一个目的是提出一种可降解桥塞、定时滑套以及分段压裂管柱，解决了现有技术存在施工工艺复杂的技术问题。本实用新型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(成本低、施工工艺简单、可降解桥塞强度高、承压能力强等)详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型实施例提供的可降解桥塞，包括丢手接头、支撑结构以及坐封部件，其中：

所述丢手接头上存在沿所述丢手接头的轴向方向贯穿所述丢手接头的桥塞内部流体通道；

所述支撑结构固定设置在所述丢手接头上，所述坐封部件套设在所述丢手接头上且抵压在所述支撑结构上；

所述坐封部件在外部挤压力与所述支撑结构的挤压下会沿所述丢手接头的径向方向移动或变形至预定的锚定位置；

所述坐封部件的至少部分构件或至少部分区域形成所述可降解桥塞的定时消失部，所述定时消失部为可降解或可溶解材料制成，所述定时消失部降解或溶解后，所述定时消失部降解或溶解前所在的位置形成至少沿所述丢手接头的径向方向或轴向方向与所述桥塞内部流体通道以及所述可降解桥塞的外部相连通的流体通道。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述坐封部件包括复合卡瓦块、卡瓦体、变径支撑环以及弹性密封筒，其中：

所述复合卡瓦块包括锚定部以及卡环，所述锚定部包括基座以及与所述基座固定连接的锚牙；卡环套设在所述基座以及所述丢手接头之外；所述锚牙可以具有轴向1000KN以上高强度锚定特性。所述锚牙在高压锚后能够依靠锚定力释放后而分散破碎。

所述卡瓦体与所述基座之间设置有斜面滑行结构，所述斜面滑行结构包括设置在所述基座上的第一斜面以及设置在所述卡瓦体上的第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面相接触，且所述基座在挤压力的作用下能使所述第一斜面在所述第二斜面上滑动并滑动至使所述锚牙移动至预定的锚定位置；

所述变径支撑环的刚性大于所述弹性密封筒，所述弹性密封筒承受所述变径支撑环的挤压时会沿所述丢手接头的径向方向发生弹性变形以移动至预定的锚定位置；

所述弹性密封筒以及所述基座形成所述可降解桥塞的所述定时消失部。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述复合卡瓦块包括上复合卡瓦块与下复合卡瓦块，所述卡瓦体包括上卡瓦体与下卡瓦体，所述变径支撑环包括上变径支撑环以及下变径支撑环，其中：

所述弹性密封筒介于所述上变径支撑环以及下变径支撑环两者之间；

所述上变径支撑环与所述下变径支撑环介于所述上卡瓦体与所述下卡瓦体之间；

所述上卡瓦体与所述下卡瓦体介于所述上复合卡瓦块与所述下复合卡瓦块之间；

所述上卡瓦体与所述上复合卡瓦块的基座之间以及所述下卡瓦体与所述下复合卡瓦块之间均设置有所述斜面滑行结构。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述坐封部件还包括挤压环，所述挤压环套设在所述丢手接头上且抵压在所述上复合卡瓦块上。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述丢手接头的所述桥塞内部流体通道的压裂液进口设置有单流阀。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述支撑结构包括锁紧接头，所述锁紧接头为环状且其与所述丢手接头的外壁之间螺纹连接。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述丢手接头上设置所述桥塞内部流体通道的压裂液进口的一端与连接短节通过连接剪销相连接，其中：

所述连接短节上设置有送塞工具心轴可拆卸连接部，所述连接短节能通过所述送塞工具心轴可拆卸连接部与送塞工具的心轴形成可拆卸连接；所述送塞工具的外筒抵压在所述坐封部件上且能对所述坐封部件施加所述外部挤压力，所述外部挤压力挤压所述坐封部件使所述坐封部件移动或变形至预定的锚定位置时所述连接剪销被剪断。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述丢手接头和/或支撑结构上还设置有与所述桥塞内部流体通道相连通的防堵通道，所述防堵通道沿所述丢手接头的径向方向贯穿所述丢手接头和/或所述支撑结构。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述丢手接头以及所述锁定接头各自的底端均具有防堵塞十字开口(防堵塞十字开口可以形成所述防堵通道)。防堵塞十字开口在平面堵塞时可以保持侧流道通畅。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述可降解或可溶解材料为水溶性材料；和/或，

所述水溶性材料包括铝、钛以及水溶分散元素合成，所述水溶性材料的最大抗压强度达500Mpa MPa-650MPa。根据其配方与分散元素含量，能够改变水溶时间与强度，具体配方根据所述水溶性材料的用途进行调配，分散元素具体配方与加量本案不细化提示。

本实用新型实施例提供的定时滑套，包括接头部、筒体以及定时消失部，其中：

所述筒体的内壁形成滑套内部流体通道，所述筒体上设置有贯穿所述筒体的壁体且与所述滑套内部流体通道相连通的安装通孔；

所述定时消失部填充或遮挡所述安装通孔，且所述定时消失部为可降解或可溶解材料制成；

所述接头部设置在所述筒体轴向方向上的两端，且所述筒体通过所述接头部与套管或固井环相连接。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述接头部上设置有螺纹连接部位，且所述接头部通过所述螺纹连接部位与所述套管或所述固井环形成螺纹连接。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述定时消失部嵌于所述安装通孔内且与所述安装通孔之间螺纹连接，或者，所述定时消失部为筒状，所述定时消失部套设在所述筒体之外或嵌于所述筒体的内壁上，所述定时消失部遮挡所述安装通孔。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述安装通孔的数目为至少两个，每个所述安装通孔的轴心线的延长线与所述筒体的中轴线相交且相垂直。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，在所述筒体的周向方向上相邻的两个所述安装通孔的轴心线之间的夹角为60°或90°，在所述筒体的轴向方向上相邻的两排所述安装通孔交错分布。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述定时消失部上还设置有盲孔。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述可降解或可溶解材料为水溶性材料；和/或，

所述水溶性材料包括铝、钛以及水溶分散元素合成，所述水溶性材料的最大抗压强度达500Mpa-650MPa。根据其配方与分散元素含量，能够改变水溶时间与强度，具体配方根据所述水溶性材料的用途进行调配。。

本实用新型实施例提供的分段压裂管柱，包括套管，还包括至少一个本实用新型任一技术方案提供的可降解桥塞和/或至少一个本实用新型任一技术方案提供的定时滑套，所述套管内设置有套管内部流体通道；其中：

所述坐封部件移动或变形至预定的锚定位置时，所述坐封部件抵压在所述套管的内壁以坐封在所述套管内并封闭下游的所述套管内部流体通道；

所述定时滑套与所述套管固定连接，且所述定时滑套内的所述滑套内部流体通道与所述套管内部流体通道相连通。

本实用新型实施例提供的地层分段压裂方法，包括以下步骤：

步骤A、将本实用新型实施例提供的分段压裂管柱的所述套管以及所述定时滑套下入油气井中；

步骤B、待一个所述定时滑套的所述定时消失部降解或溶解后，使压裂液通过所述定时滑套的所述安装通孔对第一层地层进行压裂；

步骤C、利用送塞工具以及流体(优选为压裂液)将本实用新型实施例提供的所述分段压裂管柱的第一个所述可降解桥塞下入所述套管中，待所述可降解桥塞到达坐封位置时利用所述送塞工具的心轴对所述可降解桥塞的所述丢手接头以及所述支撑结构施加拉力，利用所述送塞工具的外筒对所述坐封部件施加外部挤压力，使所述坐封部件移动或变形至预定的锚定位置并坐封在所述套管内以封闭下游的所述套管内部流体通道；

步骤D、利用射孔枪在所述套管上预定的压裂位置射出压裂通孔，通过压裂液由压裂液从所述压裂通孔流出后对第二层地层进行压裂；或者，待位置高度高于第一个所述可降解桥塞的第二个所述定时滑套的定时消失部降解或溶解后使压裂液通过第二个所述定时滑套的安装通孔对第二层地层进行压裂。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述的地层分段压裂方法还包括以下步骤：

步骤E：重复实施所述步骤C以及步骤D，直至压裂作业完成。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，在所述步骤A之前还包括步骤A0：

根据压裂施工各个阶段耗费的时间，确定用于压裂不同地层的所述定时滑套的所述定时消失部的彻底降解或溶解的时间，并根据该时间将位于不同的所述定时滑套上的所述定时消失部的体积和/或形状设计不同。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述的地层分段压裂方法还包括以下步骤：

步骤F：待所述可降解桥塞的所述定时消失部降解或溶解后，利用所述定时滑套的所述安装通孔和所述滑套内部流体通道、利用所述可降解桥塞的所述桥塞内部流体通道以及所述坐封部件与所述套管内壁两者之间的间隙获取被压裂的地层中流出的油气。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

由于本实用新型实施例提供的可降解桥塞、定时滑套各自均存在定时消失部，定时消失部为可降解或可溶解材料制成，故而可以在一定时间段后降解或溶解，当可降解桥塞的定时消失部降解或溶解之后，其原位置自动形成了流体通道，可以允许油气通过以实现油气的传输，当定时滑套的定时消失部降解或溶解之后，其原位置的安装通孔自动形成了流体通道，既可以允许压裂液通过以实现对地层的压裂，也可以允许油气通过以实现油气的传输，与现有技术相比，本实用新型省去了射孔、钻塞以及压差滑套等步骤，无需应用修井机或连续油管车等大型设备把桥塞从井筒内打捞出来或钻除掉建立生产通道，其它工艺施工完毕后桥塞能够自动的降解分散溶于水井，故而克服了现有技术提供的桥塞封堵方法所存在的诸多缺陷，操作难度大为降低，耗费的成本也更少，所以施工工艺更为简单、方便，解决了现有技术存在施工工艺复杂的技术问题。

此外，本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案可以产生的其他技术效果见下文阐述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所提供的可降解桥塞的示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的可降解桥塞坐封在套管内时的示意图；

图3为本实用新型实施例的一种实施方式所提供的定时滑套的示意图；

图4为图3所示定时滑套剖开后的立体示意图；

图5为图4中A部分的放大示意图；

图6为本实用新型实施例的一种实施方式所提供的定时滑套的示意图；

图7为图6所示的定时滑套的剖视示意图；

图8为图6所示定时滑套剖开后的立体示意图；

图9为应用本实用新型实施例提供的分段压裂管柱下入一种油气井内实施地层分段压裂时，油气井内的分段压裂管柱的示意图；

图10为应用本实用新型实施例提供的分段压裂管柱下入另一种油气井内实施地层分段压裂时，油气井内的分段压裂管柱的一张示意图；

图11为图10所示应用本实用新型实施例提供的分段压裂管柱下入油气井内实施地层分段压裂时，油气井内的分段压裂管柱的另一张示意图；

附图标记：1、单流阀；2、丢手接头；3、挤压环；4、上复合卡瓦块；48、定时消失部；5、卡环；6、上卡瓦体；7、上变径支撑环；8、弹性密封筒；9、下变径支撑环；10、下卡瓦体；11、下复合卡瓦块；12、支撑结构；13、定时滑套；131、接头部；132、筒体；133、定时消失部；134、上螺纹接头；135、下螺纹接头；136、滑套内部流体通道；14、电缆；141、电缆头；15、射孔枪；16、套管；160、套管内部流体通道；17、地层以及水泥环所在位置；18、压裂液喷出位置；19、连接短节；191、连接剪销；192、短节通孔；20、桥塞内部流体通道；201、送塞工具(包括桥塞释放器)的心轴；202、送塞工具的外筒；212、防堵通道；23、固井环。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图11以及文字内容理解本实用新型的内容以及本实用新型与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本实用新型的一些可选实施例的方式，对本实用新型的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本实用新型提供的任一技术手段进行替换或将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本实用新型实施例提供了一种施工工艺简单、使用方便、成本低廉、可降解桥塞强度高以及承压能力强的可降解桥塞、定时滑套、分段压裂管柱及地层分段压裂方法。

下面结合图1～图11对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1～图11所示，本实用新型实施例所提供的可降解桥塞，包括丢手接头2、支撑结构(优选为锁紧接头)12以及坐封部件，其中：

丢手接头2上存在沿丢手接头2的轴向方向(也可以理解为长度方向)贯穿丢手接头2的桥塞内部流体通道20。

支撑结构12固定设置在丢手接头2上，坐封部件套设在丢手接头2上且抵压在支撑结构12上。

坐封部件在外部挤压力与支撑结构12的挤压下会沿丢手接头2的径向方向移动或变形至预定的锚定位置。

坐封部件的至少部分构件或至少部分区域形成可降解桥塞的定时消失部48，定时消失部48为可降解或可溶解材料制成，定时消失部48降解或溶解后，定时消失部48降解或溶解前所在的位置形成至少沿丢手接头2的径向方向或轴向方向与桥塞内部流体通道20以及可降解桥塞的外部相连通的流体通道。

由于本实用新型实施例提供的可降解桥塞存在定时消失部48，定时消失部48为可降解或可溶解材料制成，故而可以在一定时间段后降解或溶解，当可降解桥塞的定时消失部48降解或溶解之后，其原位置自动形成了流体通道，可以允许油气通过以实现油气的传输，与现有技术相比，本实用新型省去了射孔、钻塞等步骤，无需应用修井机或连续油管车等大型设备把桥塞从井筒内打捞出来或钻除掉建立生产通道，其它工艺施工完毕后桥塞能够自动的降解分散溶于水井，故而克服了现有技术提供的桥塞封堵方法所存在的诸多缺陷，操作难度大为降低，耗费的成本也更少，所以施工工艺更为简单、方便。

作为优选或可选地实施方式，坐封部件包括复合卡瓦块、卡瓦体、变径支撑环以及弹性密封筒(优选为胶筒)8，其中：

复合卡瓦块包括锚定部以及卡环5，锚定部包括基座以及与基座固定连接的锚牙。卡环5套设在基座以及丢手接头2之外。所述锚牙可以具有轴向1000KN以上高强度锚定特性。锚牙在高压锚后能够在(依靠)锚定力释放后而分散破碎。

卡瓦体与基座之间设置有斜面滑行结构，斜面滑行结构包括设置在基座上的第一斜面以及设置在卡瓦体上的第二斜面，第一斜面与第二斜面相接触，且基座在挤压力的作用下能使第一斜面在第二斜面上滑动并滑动至使锚牙移动至预定的锚定位置。

变径支撑环的刚性大于弹性密封筒8，弹性密封筒8承受变径支撑环的挤压时会沿丢手接头2的径向方向发生弹性变形以移动至预定的锚定位置。弹性密封筒8以及基座形成可降解桥塞的定时消失部48。

采用斜面滑行结构可以利用第一斜面相对于第二斜面的滑行，使基座以及基座上的锚牙在丢手接头2的径向方向上逐渐接近套管16的内壁，最后卡在套管16的内壁上以实现坐封部件与丢手接头2的锚定，防止坐封部件在套管16内沿丢手接头2的轴向方向滑动。弹性密封筒8在挤压作用下发生弹性变形后会抵压在套管16的内壁以实现坐封部件的可靠坐封。

作为优选或可选地实施方式，复合卡瓦块包括上复合卡瓦块4与下复合卡瓦块11，卡瓦体包括上卡瓦体6与下卡瓦体10，变径支撑环包括上变径支撑环7以及下变径支撑环9，其中：上、下仅用于表示相对位置关系，当将本实用新型横放(轴向方向与水平面相平行时)上、下也可以理解为左、右或前、后。

弹性密封筒8介于上变径支撑环7以及下变径支撑环9两者之间。

上变径支撑环7与下变径支撑环9介于上卡瓦体6与下卡瓦体10之间。

上卡瓦体6与下卡瓦体10介于上复合卡瓦块4与下复合卡瓦块11之间。

上卡瓦体6与上复合卡瓦块4的基座之间以及下卡瓦体10与下复合卡瓦块11之间均设置有斜面滑行结构。

上述结构中坐封部件的锚牙对套管16各处施加的锚定力比较均匀。弹性密封筒8的上端与下端承受的挤压力也比较均匀，有利于弹性密封筒8可靠、稳定的坐封在套管16内。

作为优选或可选地实施方式，坐封部件还包括挤压环3，挤压环3套设在丢手接头2上且抵压在上复合卡瓦块4上。挤压环3有利于外部挤压力均匀的传递至上复合卡瓦块4上，对上复合卡瓦块4上具有保护作用。

作为优选或可选地实施方式，丢手接头2上设置有上台阶，挤压环3的上部与上台阶相抵接，挤压环3的下部与上复合卡瓦块4相抵接。该结构可以将坐封部件从下往上套接、安装在丢手接头2上，安装更方便，密封效果更为理想。

作为优选或可选地实施方式，丢手接头2的桥塞内部流体通道20的压裂液进口设置有单流阀(或理解为单向阀)1。单流阀1一方面可以避免用于压裂桥塞上游地层的压裂液从桥塞内部流体通道20往下游(本文中下游指沿背离油气井井口的方向)泄露，另一方面可以允许桥塞下游已经压裂的地层中涌出的油气通过以实现对油气的开采。

作为优选或可选地实施方式，支撑结构12包括锁紧接头，锁紧接头为环状且其与丢手接头2的外壁之间螺纹连接。螺纹连接具有结构紧凑、拆装效率较高的优点。

作为优选或可选地实施方式，丢手接头2上设置桥塞内部流体通道20的压裂液进口的一端与连接短节19通过连接剪销191相连接，其中：连接短节19上设置有送塞工具(送塞工具包括桥塞释放器)心轴可拆卸连接部，连接短节19能通过送塞工具心轴可拆卸连接部与送塞工具的心轴201形成可拆卸连接。送塞工具的外筒202抵压在坐封部件上且能对坐封部件施加外部挤压力，外部挤压力挤压坐封部件使坐封部件移动或变形至预定的锚定位置时连接剪销191被剪断。

连接短节19的设置大大方便了丢手接头2与送塞工具的连接。可以利用送塞工具心轴201通过连接短节19对丢手接头2施加拉力，利用送塞工具的外筒202对坐封部件施加外部挤压力以实现坐封作业。坐封作业完成后，连接剪销191被剪断，连接短节19与送塞工具会脱离丢手接头2，送塞工具脱离丢手接头2后将送塞工具拉出套管16，接着可以注入压裂液对地层实施压裂。

作为优选或可选地实施方式，连接短节19上还设置有朝向送塞工具的外筒202的短节通孔192。由短节通孔192输出的压裂液可以确保送塞工具的外筒202与连接短节19存在一定间隙以减少送塞工具的外筒202沿丢手接头2的轴向方向对坐封部件施加外部挤压力的过程中与连接短节19摩擦、碰撞。

作为优选或可选地实施方式，丢手接头2和/或支撑结构12上还设置有与桥塞内部流体通道20相连通的防堵通道212，防堵通道212沿丢手接头2的径向方向贯穿丢手接头2和/或支撑结构12。防堵通道212可以避免泥沙堵塞丢手接头2的下端口而导致油气无法排出，故而有利于地层内涌入套管16油气的输出。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述丢手接头以及所述锁定接头各自的底端均具有防堵塞十字开口(防堵塞十字开口可以形成所述防堵通道)。防堵塞十字开口在平面堵塞时可以保持侧流道通畅。

作为优选或可选地实施方式，可降解或可溶解材料为水溶性材料。水溶性材料可以溶解在压裂液内，无需注入专门的溶解流体，溶解成本低，速度快。

水溶性材料包括铝、钛以及水溶分散元素合成，最大抗压强度达500Mpa-650MPa。根据其配方与分散元素含量，能够改变水溶时间与强度，具体配方根据所述水溶性材料的用途进行调配。

本实用新型实施例提供的定时滑套13，包括接头部131、筒体132以及定时消失部(或称：定时器)133，其中：

筒体132的内壁形成滑套内部流体通道136，筒体132上设置有贯穿筒体132的壁体且与滑套内部流体通道136相连通的安装通孔。

定时消失部133填充或遮挡安装通孔，且定时消失部133为可降解或可溶解材料制成。

接头部131设置在筒体132轴向方向上的两端，且筒体132通过接头部131与套管16或固井环23相连接。

当定时滑套13的定时消失部133降解或溶解之后，其原位置的安装通孔自动形成了流体通道，既可以允许压裂液通过以实现对地层的压裂，也可以允许油气通过以实现油气的传输，与现有技术相比，本实用新型省去了射孔、钻塞以及压差滑套等步骤，无需应用修井机或连续油管车等大型设备，操作难度大为降低，耗费的成本也更少，所以施工工艺更为简单、方便。

作为优选或可选地实施方式，接头部131上设置有螺纹连接部位，且接头部131通过螺纹连接部位与套管16或固井环23形成螺纹连接。螺纹连接具有结构紧凑，便于拆装的优点。

作为优选或可选地实施方式，定时消失部133如图3、图4和图5所示嵌于安装通孔内且与安装通孔之间螺纹连接，或者，

定时消失部133为如图6、图7和图8所示筒状，定时消失部133套设在筒体132之外或嵌于筒体132的内壁上，定时消失部133遮挡安装通孔。定时消失部133优选为与筒体132之间还设置有密封圈与密封槽形成的液密封结构。

上述结构不仅可以在压裂作业前实现对安装通孔的封堵以避免固井水泥从安装通孔涌入而堵塞滑套内部流体通道136，而且可以在压裂作业时打开安装通孔以有利于压裂液实施压裂作业，在油气开采作业时打开安装通孔以有利于油气的进入。

作为优选或可选地实施方式，安装通孔的数目为至少两个，每个安装通孔的轴心线的延长线与筒体132的中轴线相交且相垂直。上述结构有利于减少压裂液以及油气的流动损失，提高流动速度。

作为优选或可选地实施方式，在筒体132的周向方向上相邻的两个安装通孔的轴心线之间的夹角为60°或90°，在筒体132的轴向方向上相邻的两排安装通孔交错分布。

上述结构的安装通孔可以使压裂液以及油气从多个不同的角度速度较为均一的流入或流出筒体132，而且安装通孔不易堵塞，有利于定时滑套13的平稳、可靠、持久作业。

作为优选或可选地实施方式，定时消失部133上还设置有盲孔。可以通过设置盲孔深度和盲孔内径的方式改变定时消失部133的体积与结构进而设置定时消失部133降解或溶解的时间。

作为优选或可选地实施方式，可降解或可溶解材料为水溶性材料。水溶性材料可以溶解在压裂液内，无需注入专门的溶解流体，溶解成本低，速度快。

水溶性材料包括铝、钛以及水溶分散元素合成，最大抗压强度可达500Mpa-650MPa。根据其配方与分散元素含量，能够改变水溶时间与强度，具体配方根据所述水溶性材料的用途进行调配。

本实用新型实施例提供的分段压裂管柱，包括套管16，还包括至少一个本实用新型任一技术方案提供的可降解桥塞和/或至少一个本实用新型任一技术方案提供的定时滑套13，套管16内设置有套管内部流体通道160。其中：坐封部件移动或变形至预定的锚定位置时，坐封部件抵压在套管16的内壁以坐封在套管16内并封闭下游的套管内部流体通道160。

定时滑套13与套管16固定连接，且定时滑套13内的滑套内部流体通道136与套管内部流体通道160相连通。

本实用新型提供的可降解桥塞以及定时滑套13具有前文所述优点，适宜应用于分段压裂管柱内实现对地层的分段压裂以及油气的开采。

本实用新型实施例提供的地层分段压裂方法，包括以下步骤：

步骤A、将本实用新型实施例提供的分段压裂管柱的套管16以及定时滑套13下入油气井中。

步骤B、待一个定时滑套13的定时消失部133降解或溶解后，使压裂液通过定时滑套13的安装通孔对第一层地层进行压裂。

步骤C、利用送塞工具以及流体(优选为压裂液)将本实用新型实施例提供的分段压裂管柱的第一个可降解桥塞下入套管16中，待可降解桥塞到达坐封位置时利用送塞工具的心轴201对可降解桥塞的丢手接头2以及支撑结构12施加拉力，利用送塞工具的外筒202对坐封部件施加外部挤压力，使坐封部件移动或变形至预定的锚定位置并坐封在套管16内以封闭下游的套管内部流体通道160。

步骤D、步骤D包括步骤D1以及步骤D2，其中：

步骤D1：利用射孔枪15在套管16上预定的压裂位置射出压裂通孔，通过压裂液由压裂液从压裂通孔流出后对第二层地层进行压裂。或者，

步骤D2：待位置高度高于第一个可降解桥塞的第二个定时滑套13的定时消失部133降解或溶解后使压裂液通过第二个定时滑套13的安装通孔对第二层地层进行压裂。

上述方法可以实现对第一层地层与第二层地层的压裂。

作为优选或可选地实施方式，的地层分段压裂方法还包括以下步骤：步骤E：重复实施步骤C以及步骤D，直至压裂作业完成。

当需要压裂多层地层时，可以重复实施步骤C以及步骤D直至压裂作业完成。

作为优选或可选地实施方式，在步骤A之前还包括步骤A0：

根据压裂施工各个阶段耗费的时间，确定用于压裂不同地层的定时滑套13的定时消失部133的彻底降解或溶解的时间，并根据该时间将位于不同的定时滑套13上的定时消失部133的体积和/或形状设计不同。当采用步骤A、B、C、D2时需要多个定时滑套13以实现对不同地层的压裂，由于高度不同的地层压裂的时间先后存在区别，所以需要确保用于压裂不同高度的地层的定时滑套13在不同的时间段开启。

本实用新型优选为在定时滑套13的定时消失部133上开设不同深度和内径的盲孔以实现对定时消失部133溶解时间的控制，当然，也可以设置不同厚度尺寸的定时消失部133以实现对定时消失部133溶解时间的控制。

作为优选或可选地实施方式，的地层分段压裂方法还包括以下步骤：步骤F：待可降解桥塞的定时消失部133降解或溶解后，利用定时滑套13的安装通孔和滑套内部流体通道136、利用可降解桥塞的桥塞内部流体通道20以及坐封部件与套管16内壁两者之间的间隙获取被压裂的地层中流出的油气。步骤F可以实现对油气的开采。

下文结合附图1～图11集中阐述本实用新型提供的优选技术方案：

本实用新型实施例提供的高强度水解定时滑套压裂管柱，由套管分段压裂管柱和高强度水解桥塞封堵管柱两部分构成。

套管分段压裂管柱由套管16、高强度水解定时滑套13组成，高强度水解桥塞封堵管柱，包括电缆14、电缆头141、射孔枪15、电缆送塞工具20、高强度水解桥塞。

油气井完钻后下入套管完井时，根据分段压裂段数和各段施工总时间，设置高强度水解定时滑套13开启时间。固井时，由于高强度水解定时滑套没有开启，固井水泥按传统方式顶替至设计位置，高强度水解定时滑套将按设置的时间开启，将井筒内与地层间建立连通通道，地面根据各开启时间，进行分段压裂施工作业。

高强度水解桥塞封堵管柱，当分段的第一段压裂施工完成后，将高强度水解桥塞封堵管柱下入井筒内设计封堵位置，点火燃爆火药柱使其送塞工具活塞产生推动力，高强度水解桥塞46坐封封堵井筒中，达到临时封堵井筒目的；

拖动射孔枪15到射孔位置射孔、实施压裂施工，压裂完成后依据上述方法再次进行封堵、射孔、压裂至全部层段压裂完成。

高强度水解定时滑套压裂管柱，在油气井分段压裂施工全部结束后，油气井投入生产状态，井筒内部坐封的全部高强度水解桥塞将经过一定的降解时间，自动降解分散溶解于井筒内水中。

由于本实用新型可以实现对油气井定时开启流体通道、临时封堵操作、分段压裂施工及施工后高强度水解桥塞自然降解，克服了钻塞及压差滑套等存在的缺陷，且实施的连通通道、封堵效果完全满足于高压施工的抗压需要和油气生产需要，采用本实用新型提供的高强度水解桥塞对油气井进行临时封堵后的解除方式，与现有技术提供的桥塞封堵方法相比，无需应用修井机或连续油管车等大型设备，把桥塞从井筒内打捞出来或钻除掉建立生产通道，其它工艺施工完毕后桥塞能够自动的降解分散溶于水井，故而克服了现有技术提供的桥塞封堵方法所存在的诸多缺陷，操作难度大为降低，耗费的成本也更少。

本实用新型实施例提供的高强度可水解桥塞包括丢手接头1、单流阀2、挤压环3、上复合卡瓦块4、卡环5、上卡瓦体6、上复式变径支撑环7、弹性密封筒(优选为胶筒)8、下变径支撑环9、下复合卡瓦10、下卡瓦体10、锁定接头12以及桥塞内部流体通道20，其中：

丢手接头1内部设置有单流阀2，单流阀2为锥体结构组件，设置于丢手接头1顶部内流道处，依靠阀外锥面和丢手接头1顶部内锥面控制流道的向上流向开启与向下流向关闭。

丢手接头1顶部由丢手锁销21将其与连接短节19连接，丢手接头1呈筒状且连接短节19的筒壁上设置有锁销孔和安装的锁销；丢手短节丢手方式依赖于连接短节承拉力后剪断锁销使两者脱离连接状态。挤压环3呈筒状套装于丢手接头1上台阶与上复合卡瓦块4之间，筒体上有定位剪销孔和安装定位剪销进行固定；

挤压环3受到外部挤压力时，剪断筒体上的定位剪销向下运动，继而推动下部的上复式卡瓦块向下运动。

上复合卡瓦块4呈弧线块状结构，采用高强度降解材料基座和高强度陶瓷锚牙复合构建，底面呈斜面，上复合卡瓦块4由外侧的卡环5固定。上复合卡瓦块4受到向下推力时，上复合卡瓦块4底斜面与上卡瓦体6斜面形成滑动扩展力向外扩展，使上复合卡瓦块4的锚牙扩展锚定。上卡瓦体6设置在上复合卡瓦下部，呈斜面向上的锥体结构；上卡瓦体下端外园处设置有25度倒角斜面，与上复式变径支撑环7紧密配合，形成对复式变径支撑环7的支撑力。

上变径支撑环套(优选为复式变径支撑环套)7设置于上卡瓦体6下方，呈多层片状交错结构，外园呈向下30度斜面，紧贴于弹性密封筒8上部。上复式变径支撑环7受到推力时挤压变径扩展，变径后外园侧的上部支撑于上卡瓦体倒角斜面上，复式结构使变径扩展后形成无缝隙金属托盘支撑胶筒。

弹性密封筒8呈筒状结构设置于上下复式变径支撑环之间。弹性密封筒8与上下复式变径支撑环共同构成高抗压密封系统，受到挤压式压缩扩展切断流体通道。由可降解橡胶构建的胶筒，能够降解溶于水中。

下变径支撑环(优选为复式变径支撑环)9设置于弹性密封筒8下方，呈多层片状交错结构，外园呈向上30度斜面，紧贴于弹性密封筒8下部。下变径支撑环9受到推力时挤压变径扩展，变径后外园侧的下部支撑于下卡瓦体10倒角斜面上，复式结构使变径扩展后形成无缝隙金属托盘支撑胶筒。

下卡瓦体10设置在下变径支撑环9下端，呈斜面向下的锥体结构；下卡瓦体10上端外园处设置有25度倒角斜面，与下变径支撑环9紧密配合，形成对复式变径支撑环9的支撑力。

下复合卡瓦块11呈弧线块状结构，采用高强度降解材料基座和高强度陶瓷锚牙复合构建，底面呈斜面，下复合卡瓦块11由外侧的卡环5固定。下复合卡瓦块11受到向下推力时，下复合卡瓦块11底斜面与下卡瓦体斜面形成滑动扩展力向外扩展，使下复合卡瓦块11锚牙扩展锚定。

支撑结构12优选为锁紧接头，其设置于下端，与丢手接头1螺纹连接在一起。锁紧接头12固定与承受锚定件的载荷。锁紧接头12设置于下端，与丢手接头1螺纹连接在一起后在下端面上开有弧形或方形导流通道13，该通道可以是一条或多条。高强度可水解桥塞安装到位后钻销钉孔，将各零件与丢手接头1用一个或多个直径3mm销钉可靠固定；

高强度可降解桥塞各零部件均采用高强度配方生成的高强度可水解材料制造，设计满足降解后最小残留物要求。

高强度可降解材料是一种水解性的合成材料，外观呈合金钢金属色，无味无毒，降解时不产生有毒有害物质和气体，制成的桥塞能够满足高达120MPa以下压力的压裂施工要求。

高强度可水解桥塞的工作机理如下：送塞时，送塞工具的心轴24与连接短节连接，外筒下部顶死至挤压环位置，当送至设计位置时，通过地面打液压或点燃电缆送塞工具药柱时，液力或高能气体推动送塞工具外筒23下行，给高强度可降解桥塞的挤压环施加一个向下的推力，挤压环推动上复合卡瓦块下行，并通过上卡瓦体、上复式变径支撑环、胶筒、下复式变径支撑环的动力传递，同步推动下卡瓦体下行，迫使上复合卡瓦块和下复合卡瓦块向外扩展锚定于套管，挤压胶筒扩展后密封套管的流道；送塞工具外筒23继续下行时，桥塞的上下复合卡瓦块已经锚定后，运动受到限制，当推力达到连接短节19上的连接剪销191剪切力时，连接剪销191被剪断，连接短节19与高强度可降解桥塞分离丢手，完成对井筒流道的封堵和送塞工具与高强度可降解桥塞间的丢手，导流通道13设置在桥塞底部端面，该设计在流程过程中是至关重要的。

本实用新型提供的高强度可水解定时滑套，解决压裂需要射孔的问题。固井时高强度可水解定时滑套随套管固定在压裂的位置上，进行压裂时之前，堵在高强度可水解定时滑套开孔内的定时材料会降解消失，自动给压裂留出压裂孔道。

本实用新型提供的高强度可水解定时滑套包括上螺纹接头134、外筒132、下螺纹接头135以及定时消失部(或称：定时器)133组成。

上螺纹接头32、下螺纹接头33设有API标准套管螺纹和锥管螺纹，目的是提供与套管连接接口。

外筒32设置有多个开孔，定时器设置于外筒开孔位置即安装通孔内，螺纹连接于外筒孔内，开孔在外筒布局方式按压裂要求分布，定时器34采用高强度可水解材料制作，定时器采用不同降解时间配比的材料控制水解开孔时间，内盲孔也是定时核心，不同的盲孔结构与深度降解开孔的时间不同。

高强度可水解定时滑套的工作机理：下入套管完井时，根据计划施工总时间，设置为高强度可水解定时滑套的开启时间，固井时，由于高强度可水解定时滑套没有开启，固井水泥按传统方式顶替至设计位置，固井及其它准备工作完成后，高强度可水解定时滑套将按设置的开启时间开启，将井筒内与地层间建立连通通道，

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (16)

1.一种可降解桥塞，其特征在于，包括丢手接头、支撑结构以及坐封部件，其中：

所述丢手接头上存在沿所述丢手接头的轴向方向贯穿所述丢手接头的桥塞内部流体通道；

所述支撑结构固定设置在所述丢手接头上，所述坐封部件套设在所述丢手接头上且抵压在所述支撑结构上；

所述坐封部件在外部挤压力与所述支撑结构的挤压下会沿所述丢手接头的径向方向移动或变形至预定的锚定位置；

所述坐封部件的至少部分构件或至少部分区域形成所述可降解桥塞的定时消失部，所述定时消失部为可降解或可溶解材料制成，所述定时消失部降解或溶解后，所述定时消失部降解或溶解前所在的位置形成至少沿所述丢手接头的径向方向或轴向方向与所述桥塞内部流体通道以及所述可降解桥塞的外部相连通的流体通道。

2.根据权利要求1所述的可降解桥塞，其特征在于，所述坐封部件包括复合卡瓦块、卡瓦体、变径支撑环以及弹性密封筒，其中：

所述复合卡瓦块包括锚定部以及卡环，所述锚定部包括基座以及与所述基座固定连接的锚牙；卡环套设在所述基座以及所述丢手接头之外；所述锚牙在高压锚后能够依靠锚定力释放后而分散破碎；

所述卡瓦体与所述基座之间设置有斜面滑行结构，所述斜面滑行结构包括设置在所述基座上的第一斜面以及设置在所述卡瓦体上的第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面相接触，且所述基座在挤压力的作用下能使所述第一斜面在所述第二斜面上滑动并滑动至使所述锚牙移动至预定的锚定位置；

所述变径支撑环的刚性大于所述弹性密封筒，所述弹性密封筒承受所述变径支撑环的挤压时会沿所述丢手接头的径向方向发生弹性变形以移动至预定的锚定位置；

所述弹性密封筒以及所述基座形成所述可降解桥塞的所述定时消失部。

3.根据权利要求2所述的可降解桥塞，其特征在于，所述复合卡瓦块包括上复合卡瓦块与下复合卡瓦块，所述卡瓦体包括上卡瓦体与下卡瓦体，所述变径支撑环包括上变径支撑环以及下变径支撑环，其中：

所述弹性密封筒介于所述上变径支撑环以及下变径支撑环两者之间；

所述上变径支撑环与所述下变径支撑环介于所述上卡瓦体与所述下卡瓦体之间；

所述上卡瓦体与所述下卡瓦体介于所述上复合卡瓦块与所述下复合卡瓦块之间；

所述上卡瓦体与所述上复合卡瓦块的基座之间以及所述下卡瓦体与所述下复合卡瓦块之间均设置有所述斜面滑行结构。

4.根据权利要求3所述的可降解桥塞，其特征在于，所述坐封部件还包括挤压环，所述挤压环套设在所述丢手接头上且抵压在所述上复合卡瓦块上。

5.根据权利要求1所述的可降解桥塞，其特征在于，所述丢手接头的所述桥塞内部流体通道的压裂液进口设置有单流阀。

6.根据权利要求1所述的可降解桥塞，其特征在于，所述支撑结构包括锁紧接头，所述锁紧接头为环状且其与所述丢手接头的外壁之间螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的可降解桥塞，其特征在于，所述丢手接头上设置所述桥塞内部流体通道的压裂液进口的一端与连接短节通过连接剪销相连接，其中：

所述连接短节上设置有送塞工具心轴可拆卸连接部，所述连接短节能通过所述送塞工具心轴可拆卸连接部与送塞工具的心轴形成可拆卸连接；所述送塞工具的外筒抵压在所述坐封部件上且能对所述坐封部件施加所述外部挤压力，所述外部挤压力挤压所述坐封部件使所述坐封部件移动或变形至预定的锚定位置时所述连接剪销被剪断。

8.根据权利要求1所述的可降解桥塞，其特征在于，所述丢手接头和/或支撑结构上还设置有与所述桥塞内部流体通道相连通的防堵通道，所述防堵通道沿所述丢手接头的径向方向贯穿所述丢手接头和/或所述支撑结构。

9.根据权利要求1－8任一所述的可降解桥塞，其特征在于，所述可降解或可溶解材料为水溶性材料。

10.一种定时滑套，其特征在于，包括接头部、筒体以及定时消失部，其中：

所述筒体的内壁形成滑套内部流体通道，所述筒体上设置有贯穿所述筒体的壁体且与所述滑套内部流体通道相连通的安装通孔；

所述定时消失部填充或遮挡所述安装通孔，且所述定时消失部为可降解或可溶解材料制成；

所述接头部设置在所述筒体轴向方向上的两端，且所述筒体通过所述接头部与套管或固井环相连接。

11.根据权利要求10所述的定时滑套，其特征在于，所述接头部上设置有螺纹连接部位，且所述接头部通过所述螺纹连接部位与所述套管或所述固井环形成螺纹连接。

12.根据权利要求10所述的定时滑套，其特征在于，所述定时消失部嵌于所述安装通孔内且与所述安装通孔之间螺纹连接，或者，所述定时消失部为筒状，所述定时消失部套设在所述筒体之外或嵌于所述筒体的内壁上，所述定时消失部遮挡所述安装通孔。

13.根据权利要求10所述的定时滑套，其特征在于，所述安装通孔的数目为至少两个，每个所述安装通孔的轴心线的延长线与所述筒体的中轴线相交且相垂直。

14.根据权利要求10所述的定时滑套，其特征在于，在所述筒体的周向方向上相邻的两个所述安装通孔的轴心线之间的夹角为60°或90°，在所述筒体的轴向方向上相邻的两排所述安装通孔交错分布。

15.根据权利要求10所述的定时滑套，其特征在于，所述定时消失部上还设置有盲孔。

16.根据权利要求10-15任一所述的定时滑套，其特征在于，所述可降解或可溶解材料为水溶性材料。