CN209040801U - 一种混合桥塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种混合桥塞，用于临时封堵油气井筒，包括芯轴和胶筒，胶筒滑动套设在芯轴的外表面中部位置上，芯轴的外表面位于胶筒的一端依次套设有第一锥体套筒和第一卡瓦座限位结构，芯轴的一端设置有第一接头；芯轴的外表面位于胶筒的另一端依次套设有第二锥体套筒和推环，芯轴的另一端设置有第二接头；芯轴包括第一芯轴和第二芯轴，第二芯轴与第一接头抵接，第二芯轴的长度小于或等于混合桥塞的座封行程，第二芯轴和第一接头为可溶材料制作而成。在油气井生产之前，将井筒内全部桥塞钻除之后，第二芯轴和第一接头就会直接溶解掉，几乎没有残留物在井底。

Description

一种混合桥塞

技术领域

本实用新型涉及在油气井压裂分段改造临时堵塞套管内径用到的一种井下工具技术领域，特别是一种混合桥塞。

背景技术

在油气井分段压裂改造作业中，通常会用到复合桥塞或铸铁桥塞作为分段的工具。这两种桥塞各有优势，如复合桥塞，其具有钻磨速度快的特点，在压裂作业结束之后，必须通过连续油管快速钻磨掉这些复合桥塞，形成全通径的井眼。

对于传统的桥塞，桥塞的两端设置有第一接头和第二接头，在第一接头和第二接头上设置有相互啮合结构，在油气井中多个桥塞的钻磨中，上一个桥塞的第一接头会脱落至下一个桥塞的第二接头上；由于相互啮合结构，确保上一个桥塞的第一接头被完全钻磨掉；但是对于油气井中最后一个桥塞，第一接头或直接脱落至油气井底并残留在井底。

同时，当桥塞的卡瓦被钻磨完后，桥塞的芯轴失去了卡瓦的限位，后段芯轴也会脱落至井底。

上述的第一接头和后段芯轴残留在井底，严重影响油气井生产。

实用新型内容

本实用新型提供一种混合桥塞，以解决现有桥塞在改造过程中有大量残留物在井底的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种混合桥塞，用于临时封堵油气井筒，包括中空的芯轴和胶筒，所述胶筒滑动套设在所述芯轴的外表面中部位置上，所述芯轴的外表面位于所述胶筒的一端依次套设有第一锥体套筒和第一卡瓦座限位结构，所述芯轴的一端套设有第一接头；所述芯轴的外表面位于所述胶筒的另一端依次套设有第二锥体套筒和推环，所述芯轴的另一端套设有第二接头；所述芯轴、所述第一锥体套筒、所述第一卡瓦座限位结构、所述推环、所述第二锥体套筒、所述第一接头和所述第二接头都为复合材料制作而成；所述芯轴包括相互抵接的第一芯轴和第二芯轴，所述第二芯轴与所述第一接头抵接，当所述混合桥塞完成座封时，所述第二芯轴位于所述卡瓦的外侧所述第二芯轴的长度小于或等于所述混合桥塞的座封行程，所述第二芯轴和所述第一接头为可溶材料制作而成。

本实用新型的有益效果是：将桥塞设置为两段式结构，所述第二芯轴的长度小于或等于所述混合桥塞的座封行程；也就是说，当座封完成后，第二芯轴位于卡瓦行程之外，就是第二芯轴露出卡瓦之外。同时，由于所述第二芯轴和所述第一接头为可溶材料制作而成，这样在油气井需要生产之前，钻磨掉井筒内所有桥塞，第二芯轴和所述第一接头就会直接溶解掉，几乎没有残留物在井底。再有，桥塞设置为两段式结构，所述第二芯轴的长度小于或等于所述混合桥塞的座封行程；在桥塞座封完成时，卡瓦的夹持力是作用在第一芯轴上的，由于第一芯轴是不可溶材料，确保了桥塞的可靠性。

进一步，所述第一接头的长度为所述芯轴长度的1/5至1/6之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：常规桥塞由于为了匹配两个接头之间啮合，设置了啮合结构，整个第一接头长度会达到芯轴长度的1/4至1/5，桥塞较为笨重。采用可溶材料的第一接头，其硬度较高，不需要设置很长就可以达到桥塞的强度要求，减小了桥塞的重量和长度，提高了桥塞的便利性。

进一步，所述芯轴上套设有第二卡瓦座限位结构，所述第二卡瓦座限位结构位于所述第二锥体套筒和所述推环之间；第二卡瓦座限位结构和第一卡瓦座限位结构上设置有限位卡瓦。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用双限位卡瓦结构简单，限位可靠、稳定。

进一步，所述第一接头内设置有丢手环，所述丢手环与所述第一接头螺纹连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过单独设置丢手环，便于桥塞座封的操作，提高座封的可靠性。

进一笔，所述丢手环为可溶材料制作而成。

采用上述进一步方案的有益效果是：丢手环也为可溶材，进一步确保桥塞部件不会残留在井底中。

进一步，所述第二芯轴的径向上设置有通孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：在产品实际使用过程中，会有多个桥塞一起使用，压裂施工过程中，桥塞中的芯轴的一端会通过密封球来密封芯轴内径，返排时当下部桥塞的密封球返排到该桥塞坐封位置的时候，密封球会与下接头短节底部接触，但不会堵塞通孔，返排时井液仍然有流动通道。

进一步，所述旁通孔为多个。

采用上述进一步方案的有益效果是：多个通孔避免了其中一个孔堵塞而影响到井液返排。

进一步，多个所述通孔均布在所述第二芯轴的周向上。

采用上述进一步方案的有益效果是：通孔的均布设置确保在桥塞四周液体流动的顺畅性。

进一步，所述第一接头的端头为平面结构。

采用上述进一步方案的有益效果是：常规桥塞由于为了匹配两个接头之间啮合，设置了啮合结构。采用可溶材料的第一接头不用设置啮合结构，减小了桥塞的重量和长度，提高了桥塞的便利性。

进一步，所述第一芯轴的外表面粗糙度Ra小于6.3。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用可溶材料的第一接头的表面光滑度较高，摩擦系数较小，座封过程较为方便。

进一步，所述第二接头的另一端设置有互锁结构。

采用上述进一步方案的有益效果是：第二接头的另一端设置有互锁结构，便于和常规桥塞匹配，实现以常规桥塞整体适配和使用，提高了产品的使用范围和通用性。

附图说明

图1是本实用新型实施例剖面结构示意图，

图2是本实用新型实施例座封后的剖面结构示意图，

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、第二接头，2、芯轴，21、第一芯轴，22、第二芯轴，3、推环，4、第二卡瓦座限位结构，5、限位卡瓦，6、第二锥体套筒，7、胶筒，8、第一锥体套筒，9、第一卡瓦座限位结构，10、第一接头，，11、丢手环，12、互锁结构，13、油气井筒，14、压裂球

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型的一个实施例的混合桥塞的剖面示意图参见图1，用于临时封堵油气井筒，包括中空的芯轴2和胶筒7，胶筒7滑动套设在芯轴2的外表面中部位置上，芯轴2的外表面位于胶筒7的一端依次套设有第一锥体套筒8和第一卡瓦座限位结构9，芯轴2的一端套设有第一接头10；芯轴2的外表面位于胶筒7的另一端依次套设有第二锥体套筒6和推环3，芯轴2的另一端套设有第二接头1；芯轴2、第一锥体套筒8、第一卡瓦座限位结构9、推环3、第二锥体套筒6、第一接头10和第二接头1都为复合材料制作而成；芯轴2包括相互抵接的第一芯轴21和第二芯轴22，第二芯轴22与第一接头10抵接，第二芯轴22的长度小于或等于混合桥塞的座封行程，当混合桥塞完成座封时，第二芯轴22位于卡瓦9的外侧。第二芯轴22和第一接头10为可溶材料制作而成。芯轴2上套设有第二卡瓦座限位结构4，第二卡瓦座限位结构4位于第二锥体套筒6和推环3之间；第二卡瓦座限位结构4和第一卡瓦座限位结构9上设置有限位卡瓦5。

在本实施例中复合材料是指：纤维复合材料，夹层复合材料，细粒复合材料，混杂复合材料等本技术领域内常用的材料。

在本实施例中可溶材料是指：可溶镁铝合金，聚羟基乙酸(PGA)等本技术领域内常用的材料。

该桥塞的工作原理为：该混合桥塞配合坐封适配器一起与坐封工具连接后入井，即坐封适配器与丢手环适配连接，到达设计坐封深度以后，通过触发坐封工具使其产生一定的推力，推动推环3向下移动，胶筒7将会受到挤压并产生弹性形变并与套管内壁接触形成初始密封；当推力大于第一、第二卡瓦座限位结构4的破裂力以后，卡瓦座限位结构将会破裂，并沿着第一、第二锥体套筒6的锥面移动，直到限位卡瓦5与油气井筒内壁紧密锚定；当坐封工具提供的推力持续增加，直到大于坐封适配器的剪切销钉剪切力以后，坐封、丢手环与坐封适配器脱落，桥塞留在设计坐封深度，然后完成射孔作业并回收坐封工具，在井口投入对应尺寸的可溶压裂球。在直井段可溶压裂球可在重力作用下落到混合桥塞的芯轴2顶部的球座上，在水平井段可通过注入液体推动可溶压裂球落到混合桥塞芯轴2顶部的球座上。当压裂球落到球座上之后，持续通过压裂泵车泵注压裂液体向球施加压力可实现球与球座的密封，于是这些压裂液体会通过套管上的射孔孔眼进入地层，开始压裂地层，当设计支撑剂总量全部泵入地层，则完成压裂施工，重复上述步骤直到所有层位改造结束。

在桥塞技术领域中，座封行程就是卡瓦相对于芯轴移动的距离，也就是卡瓦移动后，芯轴露出卡瓦的长度。

将本实施例中的混合桥塞设在整个井下最后一个的位置上，当座封完成后，第二芯轴位于卡瓦行程之外，如图2所示；桥塞留在油气井筒13内设计坐封深度，然后完成射孔作业并回收坐封工具，在井口投入对应尺寸的可溶压裂球14，然后推动芯轴移动，使得第二芯轴22完全位于第一卡瓦座限位结构9之外。同时，由于第二芯轴22和第一接头10为可溶材料制作而成，这样在油气井需要二次改造的时候，第二芯轴22和第一接头就会直接溶解掉，几乎没有残留物在井底。再有，桥塞设置为两段式结构，第二芯轴22的长度小于或等于混合桥塞的座封行程；在桥塞座封完成时，卡瓦的夹持力是作用在第一芯轴上的，由于第一芯轴是不可溶材料，确保了桥塞的可靠性。

在本实施例中，第一接头10的长度为芯轴2长度的1/5。

常规桥塞由于为了匹配两个接头之间啮合，设置了啮合结构，整个第一接头长度会达到芯轴长度的1/4至1/5，桥塞较为笨重。采用可溶材料的第一接头，其硬度较高，不需要设置很长就可以达到桥塞的强度要求，减小了桥塞的重量和长度，提高了桥塞的便利性。

在本实施例中，丢手环11为可溶材料制作而成；这样丢手环也会被溶解掉，桥塞部件不会残留在井底中。

在本实施例中，第二芯轴22的径向上设置有多个通孔，多个通孔均布在第二芯轴22的周向上。

在产品实际使用过程中，会有多个桥塞一起使用，压裂施工过程中，桥塞中的芯轴的一端会通过密封球来密封芯轴内径，返排时当下部桥塞的密封球返排到该桥塞坐封位置的时候，密封球会与下接头短节底部接触，但不会堵塞通孔，返排时井液仍然有流动通道；通孔的均布设置确保在桥塞四周液体流动的顺畅性。同时，由于第二芯轴是可溶材料，设置多个通孔，提高了井下浆液也第二芯轴的接触面积，提高了第二芯轴的溶解速度。

在本实施例中，第一接头10的端头为平面结构。

常规桥塞由于为了匹配两个接头之间啮合，设置了啮合结构。采用可溶材料的第一接头不用设置啮合结构，减小了桥塞的重量和长度，提高了桥塞的便利性。

第一芯轴21的外表面粗糙度Ra为3.2。

采用可溶材料的第一接头的表面光滑度较高，摩擦系数较小，座封过程较为方便。

在本实施例中，第二接头1的另一端设置有互锁结构12。

第二接头1的另一端设置有互锁结构，便于和常规桥塞匹配，实现以常规桥塞整体适配和使用，提高了产品的使用范围和通用性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上对本实用新型的混合桥塞进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述。以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种混合桥塞，用于临时封堵油气井筒，其特征在于，包括中空的芯轴(2)和胶筒(7)，所述胶筒(7)滑动套设在所述芯轴(2)的外表面中部位置上，所述芯轴(2)的外表面位于所述胶筒(7)的一端依次套设有第一锥体套筒(8)和第一卡瓦座限位结构(9)，所述芯轴(2)的一端套设有第一接头(10)；所述芯轴(2)的外表面位于所述胶筒(7)的另一端依次套设有第二锥体套筒(6)和推环(3)，所述芯轴(2)的另一端套设有第二接头(1)；所述芯轴(2)、所述第一锥体套筒(8)、所述第一卡瓦座限位结构(9)、所述推环(3)、所述第二锥体套筒(6)、所述第一接头(10)和所述第二接头(1)都为复合材料制作而成；所述芯轴(2)包括相互抵接的第一芯轴(21)和第二芯轴(22)，所述第二芯轴(22)与所述第一接头(10)抵接，所述第二芯轴(22)的长度小于或等于所述混合桥塞的座封行程，当所述混合桥塞完成座封时，所述第二芯轴(22)位于所述卡瓦(9)的外侧，所述第二芯轴(22)和所述第一接头(10)为可溶材料制作而成。

2.根据权利要求1所述的混合桥塞，其特征在于，所述第一接头(10)的长度为所述芯轴(2)长度的1/5至1/6之间。

3.根据权利要求1或2所述的混合桥塞，其特征在于，所述芯轴(2)上套设有第二卡瓦座限位结构(4)，所述第二卡瓦座限位结构(4)位于所述第二锥体套筒(6)和所述推环(3)之间；第二卡瓦座限位结构(4)和第一卡瓦座限位结构(9)上设置有限位卡瓦(5)。

4.根据权利要求3所述的混合桥塞，其特征在于，所述第一接头(10)内设置有丢手环(11)，所述丢手环(11)与所述第一接头(10)螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的混合桥塞，其特征在于，所述丢手环(11)为可溶材料制作而成。

6.根据权利要求1或2所述的混合桥塞，其特征在于，所述第二芯轴(22)的径向上设置有通孔。

7.根据权利要求6所述的混合桥塞，其特征在于，所述通孔为多个。

8.根据权利要求7所述的混合桥塞，其特征在于，多个所述通孔均布在所述第二芯轴(22)的周向上。

9.根据权利要求1或2所述的混合桥塞，其特征在于，所述第一接头(10)的端头为平面结构。

10.根据权利要求1或2所述的混合桥塞，其特征在于，所述第一芯轴(21)的外表面粗糙度Ra小于6.3。