CN208792974U - 一种双卡瓦、可钻除、可溶桥塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，涉及石油勘探技术领域，解决了现有技术中存在的水平井远端或超长水平井中，可钻式桥塞的钻磨效率低，不容易钻磨以及现有技术中的可钻式桥塞密封性不可靠的技术问题。该桥塞包括中心管，所述中心管的上、下两端分别设有挡塞组件和引鞋，且引鞋与挡塞组件上分别设有能相互咬合的咬合结构；所述中心管的外侧从上到下依次套设有导环、上卡瓦、锁环、上锥体、密封组件、下锥体和下卡瓦。本实用新型用于石油勘探中。

Description

一种双卡瓦、可钻除、可溶桥塞

技术领域

本实用新型涉及石油勘探技术领域，尤其是涉及一种双卡瓦、可钻除、可溶桥塞。

背景技术

随着石油勘探开发的不断深入，低渗透、低孔隙度等非常规油气藏不断增多，常规直井已经无法满足开发要求，水平井逐渐成为提高油田勘探开发综合效益的必要手段。水平井具有泄油面积大、单井产量高、穿透度大、储量动用程度高、可以有效避开障碍物和环境恶劣地带等优点，在石油工业的科研和实践中成为人们关注的焦点。

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。

现有技术中的可钻式桥塞，在压裂结束后需要下钻具钻磨；并且现有技术中的可钻式桥塞的密封性不太可靠，并不能保证完全密封、无泄漏。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

1、在现有技术中，水平井远端或超长水平井中，可钻式桥塞的钻磨效率低，不容易钻磨。

2、现有技术中的可钻式桥塞的密封性不可靠。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，以解决现有技术中存在的水平井远端或超长水平井中，可钻式桥塞的钻磨效率低，不容易钻磨以及现有技术中的可钻式桥塞密封性不可靠的技术问题。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：

本实用新型提供的一种双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，包括中心管，所述中心管的上、下两端分别设有挡塞组件和引鞋，且引鞋与挡塞组件上分别设有能相互咬合的咬合结构；所述中心管的外侧从上到下依次套设有导环、上卡瓦、锁环、上锥体、密封组件、下锥体和下卡瓦；其中，

所述锁环和中心管间设有单向锁定结构一，所述上锥体与锁环间设有单向锁定结构二，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长度方向且朝向挡塞组件方向；

所述上锥体、下锥体分别与上卡瓦、下卡瓦相匹配；

所述下卡瓦的下端与引鞋紧邻；

所述密封组件包括从上到下依次套设在中心管外侧的三个胶筒；

所述中心管、挡塞组件、引鞋、导环、上卡瓦、锁环、上锥体、密封组件、下锥体和下卡瓦均由可溶解材质制成；

当坐封完成后，所述上卡瓦和下卡瓦均锚定在井筒套管内壁；所述密封组件紧贴在井筒套管内壁。

可选的或优选的，三个胶筒为从上到下依次套设在中心管外侧的边胶筒一、中间胶筒和边胶筒二；所述中间胶筒和边胶筒二间还设有套设在中心管外侧的隔环。

可选的或优选的，所述中间胶筒的内侧还设有套设在中心管外侧的胶筒内环；所述胶筒内环与中心管间还套设有O型密封圈。

可选的或优选的，所述密封组件还包括分别套设在边胶筒一、边胶筒二外侧的背环一、背环二。

可选的或优选的，所述中间胶筒的上、下两端均具有缩颈结构一，所述边胶筒一、隔环在与中间胶筒接触的一端分别设有与中间胶筒两端缩颈结构一相匹配的扩口结构一；

所述隔环的另一端具有缩颈结构二，所述边胶筒二在与隔环接触的一端设有与隔环上缩颈结构二相匹配的扩口结构二；

所述边胶筒一、边胶筒二分别在其与背环一、背环二接触的一端设有缩颈结构三，所述背环一、背环二分别在其与边胶筒一、边胶筒二接触的一侧设有与缩颈结构三相匹配的扩口结构三。

可选的或优选的，所述中心管的上端外侧还设有锁环失效保护结构。

可选的或优选的，所述锁环失效保护结构为设置在中心管外侧上端的凸台。

可选的或优选的，所述上卡瓦和下卡瓦的外壁上均设有卡瓦粒。

可选的或优选的，所述引鞋中心孔的内径小于中心管的内径；且在引鞋中心孔的两侧开设有进液孔，该进液孔与中心管相通。

可选的或优选的，所述挡塞组件为投球式挡塞组件、球笼式挡塞组件或堵塞式挡塞组件。

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：

(1)本实用新型提供的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，其密封是采用胶筒单独锁定的方式进行密封，具体来说，密封组件包括从上到下依次套设在中心管外侧的三个胶筒，多个胶筒相互作用密封，可以增加可钻式桥塞的密封性的可靠性，且能通过锁环和中心管间设有单向锁定结构一，使三个胶筒一直处于压缩状态，与中心管的移动无关，具有稳定可靠的密封性；

(2)本实用新型提供的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，由于所述中心管、挡塞组件、引鞋、导环、上卡瓦、锁环、上锥体、密封组件、下锥体和下卡瓦均由可溶解材质制成，在完成压裂后，本实用新型提供的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞会在一定时间内自动分解，减少钻磨；

(3)本实用新型提供的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，在分段压裂结束后，是多个桥塞首尾相连，由于引鞋与挡塞组件上分别设有能相互咬合的咬合结构，由于该咬合结构的设计，可以保证钻除时上部桥塞的下端与下部桥塞的上端咬合，可以防止钻除时桥塞随钻头同心转动，提高钻磨的效率，所以，本实用新型提供的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，即使在溶解环境不佳的情况下，也能很容易钻除。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1中A部的放大示意图；

图3是本实用新型实施例中密封组件的结构示意图；

图4本实用新型实施例中遇到较大物体时的使用状态示意图；

图5是本实用新型实施例中锁环正常时压裂过程桥塞形态示意图；

图6是本实用新型实施例中锁环失效时压裂过程桥塞形态示意图；

图7是本实用新型实施例中投球式挡塞组件的结构示意图；

图8是本实用新型实施例另一实施方式中球笼式挡塞组件的结构示意图；

图9是本实用新型实施例另一实施方式中堵塞式挡塞组件的结构示意图；

图10是本实用新型实施例中咬合结构一的结构示意图；

图11是本实用新型实施例中咬合结构二的结构示意图；

图12是本实用新型实施例中咬合结构一和咬合结构二相互咬合时的使用状态示意图。

图中：1、中心管；101、双斜面结构；1011、端部；2、导环；3、上卡瓦；4、锁环；5、上锥体；6、凸台；7、密封组件；701、边胶筒一；702、中间胶筒；703、边胶筒二；704、隔环；705、胶筒内环；706、O型密封圈；707、背环一；708、背环二；8、下锥体；9、下卡瓦；10、引鞋；1001、中心孔；1002、十字凹槽结构；11、挡塞组件；12、脱手销钉；13、卡瓦粒；14、井筒套管；15、进液孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1-图12所示：

本实用新型提供了一种双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，包括中心管1，所述中心管1的上、下两端分别设有挡塞组件11和引鞋10，且引鞋10的末端与中心管1的上端分别设有能相互咬合的咬合结构；所述中心管1的外侧从上到下依次套设有导环2、上卡瓦3、锁环4、上锥体5、密封组件7、下锥体8和下卡瓦9；其中，

所述锁环4和中心管1间设有单向锁定结构一，所述上锥体5与锁环4间设有单向锁定结构二，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1的长度方向且朝向挡塞组件11方向；

所述上锥体5、下锥体分别与上卡瓦3、下卡瓦9相匹配；

所述下卡瓦9的下端与引鞋10紧邻；

所述密封组件7包括从上到下依次套设在中心管1外侧的三个胶筒；

所述中心管1、挡塞组件11、引鞋10、导环2、上卡瓦3、锁环4、上锥体5、密封组件7、下锥体8和下卡瓦9均由可溶解材质制成；

当坐封完成后，所述上卡瓦3和下卡瓦9均锚定在井筒套管14内壁；所述密封组件7紧贴在井筒套管14内壁。

具体的，所述单向锁定结构一为设置在锁环4和中心管1接触面上相互配合的单向锁定螺纹一；所述单向锁定结构二为设置在上锥体5与锁环4接触面上相互配合的单向锁定螺纹二；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1的长度方向且朝向挡塞组件11方向(即为可以阻止锁环4向挡塞组件11的方向移动)。

具体的，所述咬合结构包括设置在引鞋10的末端的咬合结构一和设置在中心管1的上端的咬合结构二，其具体的结构为：所述咬合结构一为开设在引鞋10末端的十字凹槽结构1002，所述咬合结构二为设置在中心管1上端的双斜面结构101，所述双斜面结构101的中部具有两个凸起的端部1011，且引鞋10中心孔1001的内径d大于中心管1双斜面结构101处的内径e，所述双斜面结构101与十字凹槽结构1002在钻除时，由于d大于e，且双斜面结构101中部两个凸起的端部1011可以卡在十字凹槽结构1002内，不能发生相对转动，所以咬合结构一和咬合结构二会呈现相互咬合的状态，防止钻除时桥塞与钻除工具同心转动。

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：

(1)本实用新型提供的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，其密封是采用胶筒单独锁定的方式进行密封，具体来说，密封组件7包括从上到下依次套设在中心管1外侧的三个胶筒，多个胶筒相互作用密封，可以增加可钻式桥塞的密封性的可靠性，且能通过锁环4和中心管1间设有单向锁定结构一，使三个胶筒一直处于压缩状态，与中心管1的移动无关，具有稳定可靠的密封性；

(2)本实用新型提供的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，由于所述中心管1、挡塞组件11、引鞋10、导环2、上卡瓦3、锁环4、上锥体5、密封组件7、下锥体8和下卡瓦9均由可溶解材质制成，在完成压裂后，本实用新型提供的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞会在一定时间内自动分解，减少钻磨；

(3)本实用新型提供的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，在分段压裂结束后，是多个桥塞首尾相连，由于引鞋10与挡塞组件11上分别设有能相互咬合的咬合结构，由于该咬合结构的设计，在溶解环境不佳的情况下，需要进行桥塞钻除时，可以保证钻除时上部桥塞的下端与下部桥塞的上端咬合，可以防止钻除时桥塞随钻头同心转动，提高钻磨的效率，所以，本实用新型提供的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，即使在溶解环境不佳的情况下，也能很容易钻除。

作为可选的实施方式，所述密封组件7包括从上到下依次套设在中心管1外侧的边胶筒一701、中间胶筒702和边胶筒二703。所述中间胶筒702和边胶筒二703间还设有套设在中心管外侧的隔环704。

作为可选的实施方式，所述中间胶筒702的内侧还设有套设在中心管1外侧的胶筒内环705；所述胶筒内环705与中心管1间还套设有O型密封圈706。胶筒内环705和O型密封圈706的设计，可以进一步增强密封的可靠性。

作为可选的实施方式，所述密封组件7还包括分别套设在边胶筒一701、边胶筒二703外侧的背环一707、背环二708。同样的，背环一707和背环二708的设计，可以进一步增强密封的可靠性。

作为可选的实施方式，所述密封组件7还包括分别设置在背环一701和边胶筒一701间以及设置在背环二708和边胶筒二703间的两个隔环704；同样的，前述两个隔环704的设计，可以进一步增强密封的可靠性。

作为可选的实施方式，所述中间胶筒702的上、下两端均具有缩颈结构一，所述边胶筒一701、隔环704在与中间胶筒702接触的一端分别设有与中间胶筒702两端缩颈结构一相匹配的扩口结构一；

所述隔环704的另一端具有缩颈结构二，所述边胶筒二703在与隔环704接触的一端设有与隔环704上缩颈结构二相匹配的扩口结构二；

所述边胶筒一701、边胶筒二703分别在其与背环一707、背环二708接触的一端设有缩颈结构三，所述背环一707、背环二708分别在其与边胶筒一701、边胶筒二703接触的一侧设有与缩颈结构三相匹配的扩口结构三。

作为可选的实施方式，所述密封组件7的材质为可溶解聚氨酯橡胶；可溶解聚氨酯橡胶不止具有可溶解的特性，其还具有橡胶本身的特性，在受力时，会发生弹性形变。

作为可选的实施方式，所述中心管1的上端外侧还设有锁环4失效保护结构。

作为可选的实施方式，所述锁环4失效保护结构为设置在中心管1外侧上端的凸台6。

在压裂的过程中，锁环4失效后，其内部的力会推动导环2、上卡瓦3、锁环4、上锥体5、密封组件7、下锥体8和下卡瓦均向中心管1的上端移动，这时，作为锁环4失效保护结构的凸台6会将导环2固定住，不会让导环2穿出中心管1，同时可继续进行压裂作业，直至压裂完成；所以说，即使锁环4失效，在锁环4失效保护结构的作用下也可实现压裂的目的，保持桥塞的完整性。

作为可选的实施方式，所述上卡瓦3和下卡瓦9的外壁上均设有卡瓦粒13。

卡瓦粒13的作用在于，当坐封完成后，所述上卡瓦3和下卡瓦9均可以通过卡瓦粒13锚定在井筒套管14内壁。

作为可选的实施方式，所述引鞋10中心孔1001的内径小于中心管1的内径；且在引鞋10中心孔1001的两侧开设有进液孔15，该进液孔15与中心管1相通。

将引鞋10中心孔1001的内径d设计成小于中心管1的内径c，可以使能通过引鞋10的物体能快速的通过中心管1，防止返排过程中中心管1内部聚集物体堵塞中心管1的内部通道；在引鞋10中心孔1001的两侧开设有进液孔15，能在桥塞下端(即引鞋10中心孔1001)被较大物体a堵住时提供大流道，使物体能快速的通过进液孔15进入中心管1(如图4所示，液体会从b所示的方向进入进液孔15，然后进入中心管1)，防止返排过程中心管1通道堵塞。

作为可选的实施方式，所述挡塞组件11为投球式挡塞组件11、球笼式挡塞组件11(优选为球笼式挡塞组件11)或堵塞式挡塞组件11。

在本实施例中，所述挡塞组件11为球笼式挡塞组件11。在实际中，根据不同的需求，只需在中心管1的上端做小改动即可实现投球式、球笼式和堵塞式三种形式的转换。

本实用新型中双卡瓦、可钻除、可溶桥塞的工作过程为：

(1)将本实用新型中的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞首先连接火药或液压坐封工具，利用电缆或连续油管将其输送到井筒套管14的指定位置；

(2)通过火药爆破或其他方式启动坐封工具，坐封工具的压力作用在导环2上，导环2推动上卡瓦3及上锥体5向下移动，上锥体5推动锁环4向下移动的同时压缩密封组件7，密封组件7中的背环一707、边胶筒一701、中间胶筒702、边胶筒二703、背环二708和隔环704均被撑开，继而推动下锥体8压缩下卡瓦9，当压力达到一定值时，上卡瓦3及下卡瓦9破裂；

(3)当压力达到达脱手销钉12的剪断值时，脱手销钉12剪断，密封组件7中的背环一707、边胶筒一701、中间胶筒702、边胶筒二703、背环二708和隔环704均完全被撑开，密封组件7达到最大压缩量，上卡瓦3及下卡瓦7锚定在井筒套管14内壁，锁环4与中心管1锁定，完成坐封。

(4)电缆上提，带动射孔枪移动，到达指定位置后点火射孔，射孔完成后将射孔枪、坐封工具等工具提出，进行压裂施工，压裂完成后关井，本实用新型中的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞在井内自然溶解(若本实用新型中的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞在溶解环境不佳的情况下，有少部分不能溶解，则可进行钻除)。

在本实施例中，所述中心管1、挡塞组件11、引鞋10、导环2、上卡瓦3、锁环4、上锥体5、下锥体8和下卡瓦9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，该可溶镁合金材料在中等温度60℃～120℃范围内的腐蚀速度分布在0.06～0.5mm/h，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7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7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

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，其特征在于：包括中心管，所述中心管的上、下两端分别设有挡塞组件和引鞋，且引鞋与挡塞组件上分别设有能相互咬合的咬合结构；所述中心管的外侧从上到下依次套设有导环、上卡瓦、锁环、上锥体、密封组件、下锥体和下卡瓦；其中，

所述锁环和中心管间设有单向锁定结构一，所述上锥体与锁环间设有单向锁定结构二，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朝向挡塞组件方向；

所述上锥体、下锥体分别与上卡瓦、下卡瓦相匹配；

所述下卡瓦的下端与引鞋紧邻；

所述密封组件包括从上到下依次套设在中心管外侧的三个胶筒；

所述中心管、挡塞组件、引鞋、导环、上卡瓦、锁环、上锥体、密封组件、下锥体和下卡瓦均由可溶解材质制成；

当坐封完成后，所述上卡瓦和下卡瓦均锚定在井筒套管内壁；所述密封组件紧贴在井筒套管内壁。

2.根据权利要求1所述的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，其特征在于：三个胶筒为从上到下依次套设在中心管外侧的边胶筒一、中间胶筒和边胶筒二；所述中间胶筒和边胶筒二间还设有套设在中心管外侧的隔环。

3.根据权利要求2所述的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，其特征在于：所述中间胶筒的内侧还设有套设在中心管外侧的胶筒内环；所述胶筒内环与中心管间还套设有O型密封圈。

4.根据权利要求3所述的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，其特征在于：所述密封组件还包括分别套设在边胶筒一、边胶筒二外侧的背环一、背环二。

5.根据权利要求4所述的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，其特征在于：所述中间胶筒的上、下两端均具有缩颈结构一，所述边胶筒一、隔环在与中间胶筒接触的一端分别设有与中间胶筒两端缩颈结构一相匹配的扩口结构一；

所述隔环的另一端具有缩颈结构二，所述边胶筒二在与隔环接触的一端设有与隔环上缩颈结构二相匹配的扩口结构二；

所述边胶筒一、边胶筒二分别在其与背环一、背环二接触的一端设有缩颈结构三，所述背环一、背环二分别在其与边胶筒一、边胶筒二接触的一侧设有与缩颈结构三相匹配的扩口结构三。

6.根据权利要求1所述的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，其特征在于：所述中心管的上端外侧还设有锁环失效保护结构。

7.根据权利要求6所述的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，其特征在于：所述锁环失效保护结构为设置在中心管外侧上端的凸台。

8.根据权利要求1所述的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，其特征在于：所述上卡瓦和下卡瓦的外壁上均设有卡瓦粒。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，其特征在于：所述引鞋中心孔的内径小于中心管的内径；且在引鞋中心孔的两侧开设有进液孔，该进液孔与中心管相通。

10.根据权利要求1-8中任意一项所述的双卡瓦、可钻除、可溶桥塞，其特征在于：所述挡塞组件为投球式挡塞组件、球笼式挡塞组件或堵塞式挡塞组件。