CN208605166U - 一种可钻投球压裂桥塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可钻投球压裂桥塞，属石油井下工具技术领域。它由中心管、上接头、引鞋、上卡瓦、下卡瓦、上外胶筒、中心胶筒和下外胶筒构成，中心管的一端螺纹安装有引鞋，中心管的另一端装有剪切套筒；剪切套筒一侧装有卡瓦挡环；卡瓦挡环一侧的中心管上装有上卡瓦，引鞋一侧的中心管上装有下卡瓦。该桥塞的中心胶筒内装有承留环，在承留环的支撑下中心胶筒受迫沿径向位移和变形，使得中心胶筒外壁和外壁和套管内壁紧密接触，封堵上下产层。同时在上、下外胶筒的配合下增大了与套管内壁的接触面，使其与套管内壁的接触更加紧密，由此增强了密封性和密封效果，能满足恶劣工况下的生产要求。

Description

一种可钻投球压裂桥塞

技术领域

本实用新型涉及一种可钻投球压裂桥塞，属石油井下工具技术领域。

背景技术

当前，随着油气田的开发和不可再生资源的不断消耗，非常规油气藏的开发成为未来石油天然气能源重要来源。而非常规油气井的分层压裂开采技术主要采用复合桥塞进行坐封，然后分层压裂改造。现有的桥塞按解封方式可分为可钻式（永久式）桥塞、可回收桥塞和可溶桥塞封。传统的可钻金属桥塞普遍存在钻铣时间长，容易卡钻的缺点，而复合材料制成的桥塞在保证工具零部件强度的前提下，改善了零件的可钻性和耐磨性，并且复合材料桥塞钻铣后产生的钻屑较轻，更容易冲出井筒，可防止卡钻。可钻复合桥塞的这些优点使得其在斜井、水平井的分层压裂、酸化以及封堵水作业中经常被使用。

但是，随着目前非常规油气井的开采深度不断增加，井下产层压力不断升高，开采环境也越来越恶劣，现有可钻桥塞的封堵能力通常难以满足生产要求。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种结构简单，操作方便，能满足恶劣工况下生产要求的可钻投球压裂桥塞。

为实现上述目的，本实用新型通过下述技术方案实现：

一种可钻投球压裂桥塞，它由中心管、上接头、引鞋、上卡瓦、下卡瓦、上外胶筒、中心胶筒和下外胶筒构成，其特征在于：中心管的一端螺纹安装有引鞋，中心管的另一端通过上剪切销钉安装有剪切套筒；剪切套筒上通过剪切垫圈安装有上接头；剪切套筒一侧的中心管上通过下剪切销钉安装有卡瓦挡环；卡瓦挡环一侧的中心管上装有上卡瓦，引鞋一侧的中心管上装有下卡瓦，上卡瓦和下卡瓦之间的中心管上通过承留环装有中心胶筒，中心胶筒一侧的中心管上装有上外胶筒，中心胶筒另一侧的中心管上装有下外胶筒，上外胶筒和下外胶筒分别与中心胶筒接触连接；上外胶筒一侧的中心管上装有上支撑块，上支撑块分别与上外胶筒和上卡瓦接触连接；下外胶筒侧的中心管上装有下支撑块，下支撑块分别与下外胶筒和下卡瓦接触连接。

所述的承留环与中心管之间设置有O型密封圈。

所述的剪切垫圈与剪切套筒的接触面分别为45º坡面，上接头的内壁上设置有凸起，上接头通过凸起与剪切垫圈接触连接。

所述的上卡瓦和下卡瓦分别为分瓣式卡瓦，数量为8瓣，卡瓦沿中心管周向均匀分布，其中上卡瓦通过卡瓦挡环轴向定位，下卡瓦通过引鞋轴向定位。

所述的上支撑块和下支撑块的截面分别为锥形体。上支撑块和下支撑块一端的圆周上均布8个燕尾槽，以对8个卡瓦进行导向，上支撑块和下支撑块一端为倾斜角为20度的锥形，用于支撑外胶筒。

本实用新型的有益效果为：

1.剪切套筒通过剪切销钉与中心管连接，使得坐封工具通过上接头、剪切垫圈、剪切套筒将向上的轴向拉力传递个中心管，中心管带动引鞋卡瓦一齐向上运动推动卡瓦坐封后，坐封工具继续给力使得剪切套筒和中心管相连的剪切销钉剪断，实现工具的丢手。

2.中心胶筒内装有承留环，使得坐封时上下压力挤压中心胶筒时，避免了中心胶筒只沿轴向变形而起不了封堵作用。在承留环的支撑下中心胶筒受迫沿径向位移和变形，使得中心胶筒外壁和外壁和套管内壁紧密接触，封堵上下产层。

3.承留环上开有密封槽，密封槽内装有O型密封圈，确保了中心管外壁和承留环接触面的轴向密封。

4.上、下外胶筒均增大了与套管内壁的接触面，增强了密封性，且支撑块移动挤压上、下外胶筒时，会产生径向压力作用于上、下外胶筒，使上、下外胶筒均外壁与套管内壁的接触更加紧密，密封效果增强。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1中的A处放大结构示意图；

图3为本实用新型的支撑块的立体图；

图4为本实用新型的卡瓦的立体图；

图5为本实用新型的上接头的立体图。

图中：1、压裂球；2、剪切套筒；3、上接头；4、上剪切销钉；5、中心管；6、剪切垫圈；7、下剪切销钉；8、卡瓦挡环；9、卡瓦套环；10、上卡瓦；11、上支撑块；12、上外胶筒；13、中心胶筒；14、承留环；15、O型密封圈；16、下外胶筒；17、下支撑块；18、下卡瓦；19、引鞋；20、凸起，21、燕尾槽。

具体实施方式

该可钻投球压裂桥塞由中心管5、上接头3、引鞋19、上卡瓦10、下卡瓦18、上外胶筒12、中心胶筒13和下外胶筒14构成，中心管5的一端螺纹安装有引鞋19，中心管5的另一端通过上剪切销钉4安装有剪切套筒2；剪切套筒2上通过剪切垫圈安6装有上接头3；剪切垫圈6与剪切套筒2的接触面分别为45º坡面，上接头3的内壁上设置有凸起20，上接头通过凸起与剪切垫圈6接触连接。

剪切套筒2一侧的中心管5上通过下剪切销钉7安装有卡瓦挡环8；卡瓦挡环8一侧的中心管5上装有上卡瓦10，引鞋19一侧的中心管5上装有下卡瓦18，上卡瓦10和下卡瓦18分别为分瓣式卡瓦，数量为8瓣，上卡瓦10和下卡瓦18沿中心管5周向均匀分布，其中上卡瓦10通过卡瓦挡环8轴向定位，下卡瓦18通过引鞋19轴向定位。

上卡瓦10和下卡瓦18之间的中心管5上通过承留环14装有中心胶筒13，承留环14与中心管5之间设置有O型密封圈15。中心胶筒13一侧的中心管5上装有上外胶筒12，中心胶筒13另一侧的中心管5上装有下外胶筒16，上外胶筒13和下外胶筒16分别与中心胶筒13接触连接。中心胶筒13上安装有承留环14的目的，以确保中心胶筒13被挤压时径向延伸，承留环14上开有密封槽，密封槽内装有O型密封圈15，以确保该桥塞的密封性。上外胶筒13一侧的中心管5上装有上支撑块11，上支撑块11分别与上外胶筒12和上卡瓦10接触连接；下外胶筒16一侧的中心管5上装有下支撑块17，下支撑块17分别与下外胶筒16和下卡瓦18接触连接。该桥塞的上支撑块11和下支撑块17的截面分别为锥形体。上支撑块11和下支撑块17一端的圆周上均布8个燕尾槽21，燕尾槽21呈周向设置，以在工作时对8个卡瓦进行导向，上支撑块11和下支撑块17另一端为倾斜角为20度的锥形，用于支撑所接触的外胶筒。上卡瓦10和下卡瓦18上分别设置有卡瓦套环9，以保证在非工作状态时卡瓦呈收缩状态。

该桥塞的中心管5、下剪切销钉7、卡瓦挡环8、卡瓦套环9、上支撑块11、承留环、下支撑块17、引鞋19均采用碳纤维复合材料；上外胶筒12、中心胶筒、O型密封圈15、下外胶筒16均采用丁晴橡胶。

该可钻投球压裂桥塞的工作原理如下：

该可钻投球压裂桥塞的上接头3与上端坐封工具相连，投入压裂球1，上端坐封工具开始给力，其产生的轴向拉力通过上接头3、剪切垫圈6、剪切套筒2、上剪切销钉4传递给中心管5，而作封工具上的坐封套筒安装时是与卡瓦挡环8的上端面接触的，且坐封工具工作时坐封套筒固定不动，即卡瓦挡环8是固定不动的。工作中，在中心管5轴向力的作用下，连接中心管5和卡瓦挡环8的剪切销钉7被剪断。此时，中心管5继续带动其下端的引鞋19一齐向上移动，开始挤压下卡瓦18，依次推动下支撑块17、下外胶筒16、中心胶筒13、上外胶筒12、上支撑块11、上卡瓦10整体向上移动，这一过程中卡瓦挡环8是固定不动，卡瓦挡环8仅以反作用力作用至上卡瓦10。由此在卡瓦挡环8和引鞋19的上、下挤压力的共同作用下，上外胶筒12和下外胶筒16在支撑块的挤压下均产生径向位移和变形从而封堵套管，中心胶筒13在压力的作用下也产生变形，径向膨胀，封堵套管。中心管5继续向上移动，挤压上卡瓦10和下卡瓦18，则上卡瓦10和下卡瓦18的卡爪伸开，与套管内壁紧紧啮合，当卡瓦与套管配合紧到不可压缩且中心管5的拉力达到一定程度时，剪断连接剪切套筒2和中心管5的6个上剪切销钉4，坐封工具和桥塞分离，实现了工具的丢手。此时卡瓦卡紧，桥塞坐封完成。

该可钻投球压裂桥塞的中心胶筒13内装有承留环14，使得坐封时上下压力挤压中心胶筒13时，避免了中心胶筒13只沿轴向变形而起不了封堵作用。在承留环14的支撑下中心胶筒13受迫沿径向位移和变形，使得中心胶筒13外壁和外壁和套管内壁紧密接触，封堵上下产层。同时在上、下外胶筒的配合下增大了与套管内壁的接触面，使其与套管内壁的接触更加紧密，由此增强了密封性和密封效果，能满足恶劣工况下的生产要求。

Claims (5)

1.一种可钻投球压裂桥塞，它由中心管（5）、上接头（3）、引鞋（19）、上卡瓦（10）、下卡瓦（18）、上外胶筒（12）、中心胶筒（13）和下外胶筒（16）构成，其特征在于：中心管（5）的一端螺纹安装有引鞋（19），中心管（5）的另一端通过上剪切销钉（4）安装有剪切套筒（2）；剪切套筒（2）上通过剪切垫圈（6）安装有上接头（3）；剪切套筒（2）一侧的中心管（5）上通过下剪切销钉（7）安装有卡瓦挡环（8）；卡瓦挡环（8）一侧的中心管（5）上装有上卡瓦（10），引鞋（19）一侧的中心管（5）上装有下卡瓦（18），上卡瓦（10）和下卡瓦（18）之间的中心管（5）上通过承留环（14）装有中心胶筒（13），中心胶筒（13）一侧的中心管（5）上装有上外胶筒（12），中心胶筒（13）另一侧的中心管（5）上装有下外胶筒（16），上外胶筒（12）和下外胶筒（16）分别与中心胶筒（13）接触连接；上外胶筒（12）一侧的中心管（5）上装有上支撑块（11），上支撑块（11）分别与上外胶筒（12）和上卡瓦（10）接触连接；下外胶筒（16）一侧的中心管（5）上装有下支撑块（17），下支撑块（17）分别与下外胶筒（16）和下卡瓦（18）接触连接。

2.根据权利要求1所述的一种可钻投球压裂桥塞，其特征在于：所述的承留环（14）与中心管（5）之间设置有O型密封圈（15）。

3.根据权利要求1所述的一种可钻投球压裂桥塞，其特征在于：所述的剪切垫圈（6）与剪切套筒（2）的接触面分别为45º坡面，上接头（3）的内壁上设置有凸起（20），上接头（3）通过凸起（20）与剪切垫圈（6）接触连接。

4.根据权利要求1所述的一种可钻投球压裂桥塞，其特征在于：所述的上卡瓦（10）和下卡瓦（18）分别为分瓣式卡瓦，数量为8瓣，卡瓦沿中心管（5）周向均匀分布，其中上卡瓦（10）通过卡瓦挡环（8）轴向定位，下卡瓦（18）通过引鞋（19）轴向定位。

5.根据权利要求1所述的一种可钻投球压裂桥塞，其特征在于：所述的上支撑块（11）和下支撑块（17）的截面分别为锥形体，上支撑块（11）和下支撑块（17）一端的圆周上均布8个燕尾槽（21），以对8个卡瓦进行导向，上支撑块（11）和下支撑块（17）一端为倾斜角为20度的锥形，用于支撑外胶筒。