CN215169884U - 一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞 - Google Patents

Abstract

一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞，该桥塞包括推筒本体、拉杆组件、膨胀胶筒、保护碗、中心管、活动式卡瓦导向槽、卡瓦箍环、陶瓷卡瓦齿、开放式卡瓦组合体、坐封销钉、镂空引鞋；其中推筒本体与中心管上部相连，拉杆组件悬挂安装有活动式卡瓦导向槽、开放式卡瓦组合体以及镂空引鞋，膨胀胶筒两侧设置有保护碗。桥塞金属部分均进行了氧化预处理，本体除膨胀胶筒、保护碗、开放式卡瓦组合体、陶瓷卡瓦齿、镂空引鞋外，其他外表面又在氧化膜层上均匀喷涂可降解高分子聚酯材料涂层。该桥塞尺寸短、成本低，短尺寸的设计能在泵送射孔环节极大减小摩阻，复合材料和可溶金属的设计能在节约成本的同时优化井下溶解效率，确保整体压裂施工安全、高效。

Description

一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞

技术领域

本实用新型涉及致密储层油气开发领域，属于井下压裂配套设备技术领域，具体涉及一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞。

背景技术

泥灰岩为非常规储层较为致密，具有自生自储的非常规碳酸盐岩气藏特征，其相关工程开发方案与页岩气类似，同样需要在水平井前提下执行酸化、压裂等储层改造工艺。近两年来，大庆油田在合川-潼南地区潼探1井、华涞1井等多个探井的茅口组泥灰岩储层中获得了工业气流。

合理的钻井轨迹有效穿越有利储层箱体，并延伸一定长度的水平段才能获得较高的产能，采用桥塞射孔联座可以一趟完成桥塞坐封和地层射孔，工艺成熟、成本可控。投入市场的桥塞主要有复合材料的可钻桥塞、可溶解金属的可溶桥塞和常规合金可捞式桥塞。可钻桥塞和可捞式桥塞需要运用连续油管携带摩鞋或者打捞工具进行通道打开，增加了现场工作量，延缓了投产时效。可溶桥塞成本较高，溶解速度和封堵时间受地层水矿化度、井温、尺寸等多方向控制，选型失误或地层温度过高都会导致影响压裂效果。

现场工况下会出现复杂井眼轨迹下的工具串磨阻大，不易通过。桥塞质量轻、外径小而不易泵送。所以大外径、短尺寸、多重材料结合的设计能在成本最优的前提下满足复杂的泵送工况。

实用新型内容

本实用新型目的在于依托页岩气压裂成熟技术解决泥灰岩储层压裂过程中工程困难，提供一种适应性更强、成本更省的一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞，本体为空心圆柱体结构，各构件进行贴合安装，包括推筒本体，所述推筒本体与中心管上部相连；所述中心管设置在拉杆组件外侧；所述拉杆组件上依次悬挂安装有活动式卡瓦导向槽、开放式卡瓦组合体以及镂空引鞋；所述中心管上部外侧2/3部分紧密套装有膨胀胶筒，且膨胀胶筒两侧设置有保护碗；所述中心管下部1/3部分安装有活动式卡瓦导向槽，并预设有防转螺钉进行定位和紧固；所述镂空引鞋安装在拉杆组件最底部，所述开放式卡瓦组合体悬挂安装在镂空引鞋与活动式卡瓦导向槽之间；所述镂空引鞋设置有与拉杆组件相连的坐封销钉；所述活动式卡瓦导向槽为外锥面设计，开放式卡瓦组合体为内锥面设计，开放式卡瓦组合体分为多瓣，活动式卡瓦导向槽的数量和形式上与开放式卡瓦组合体内锥面匹配；当推筒本体受到一定向下推力后，坐封销钉被剪断，迫使开放式卡瓦组合体依据活动式卡瓦导向槽斜面轨迹向上运动，并沿径向张开完成坐卡，其特征在于：

推筒本体与拉杆组件采用合金钢材料，防转螺钉、坐封销钉采用粉末金属材料，开放式卡瓦组合体外表面喷涂有1.5mm厚的耐磨抗蚀聚合陶瓷材料，镂空引鞋采用ABS高强度复合材料，膨胀胶筒、保护碗采用热塑性聚氨酯弹性体材料，中心管、活动式卡瓦导向槽、开放式卡瓦组合体采用可溶金属材料；

所述可溶金属材料为镁铝合金、镁镍合金、镁铜合金、铝铜合金等材料中至少一种，且表面进行了氧化预处理形成1-60μm的氧化膜，并又在氧化膜层上均匀喷涂5-50μm的可降解高分子聚酯材料涂层；

所述开放式卡瓦组合体下部以螺纹连接方式钩挂着镂空引鞋，螺纹连接为热缩连接。

进一步的，所述拉杆组件为尺寸递减式阶梯轴式结构，沿递减方向总共有五个部分，第一部分为空心结构且内部设置有螺纹，第二部分为锥形，其余部分为圆柱形；第一部分与第五部分的外圆周面上开设有孔，且第一部分孔洞设置有螺纹。

进一步的，活动式卡瓦导向槽在锁紧环、中心管的连接下布设在中心管的第四、五部分；活动式卡瓦导向槽内圆面上部设置有内螺纹，锁紧环以螺纹连接的方式设置在活动式卡瓦导向槽内部，锁紧环采用丁腈胶材料。

进一步的，在开放式卡瓦组合体与活动式卡瓦导向槽连接部位，在开放式卡瓦组合体外檐设置有卡瓦箍环，所述卡瓦箍环采用丁腈胶材料。

进一步的，每瓣开放式卡瓦组合体从上至下均匀设置有三组35°倾斜安装的陶瓷卡瓦齿，所述陶瓷卡瓦齿为氧化锆陶瓷材料。

本实用新型的有益效果是：

采用ABS材质镂空引鞋能在质量最大化的同时节约可溶金属成本投入，并对卡瓦底部进行良好支撑，由于材料用量较小，可以实现快速钻磨或免钻磨。1.5mm耐磨抗蚀聚合陶瓷材料喷涂能与氧化锆陶瓷卡瓦齿良好配合确保卡瓦座卡牢固。可溶金属表面1-60μm氧化膜配合5-50μm可降解高分子聚酯材料涂层能在材料本体上进行成本优化，提高桥塞整体的抗温，抗腐蚀能力，使桥塞溶解速度初期慢，待保护涂层和氧化膜消耗殆尽后开始快速溶解。

本实用新型通过材质优化与组合性使用，实现泵送工况更稳定和溶解过程更可控；防转螺钉配合简易锁紧机构在卡瓦材料优化的前提下实现了单卡瓦式桥塞更加完备的锁紧。ABS材质镂空引鞋与可溶材料的结合性运用能在桥塞较短的前提下保证自重，确保泵送过程的更加顺利。同时坐封后的脱离设计使得可溶金属部分与液体的接触面更大，溶解更为彻底。

附图说明

图1是本实用新型的泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞的剖面图。

图2是本实用新型的泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞拉杆组件的剖面图。

其中：推筒本体1、拉杆组件2、螺钉孔3、定位锁紧螺栓4、锥垫5、密封圈6、膨胀胶筒7、保护碗8、中心管9、防转螺钉10、锁紧环11、活动式卡瓦导向槽12、卡瓦箍环13、陶瓷卡瓦齿14、开放式卡瓦组合体15、坐封销钉16、镂空引鞋17；

201-第一部分，202-第二部分，203-第三部分，204-第四部分，205-第五部分。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型的上述内容作进一步的详细描述。

如图1所示，一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞，本体为空心圆柱体结构，各构件进行贴合安装，包括推筒本体1，所述推筒本体1与中心管9上部相连；所述中心管9设置在拉杆组件2外侧；所述拉杆组件2上依次悬挂安装有活动式卡瓦导向槽12、开放式卡瓦组合体15以及镂空引鞋17；所述中心管9上部外侧2/3部分紧密套装有膨胀胶筒7，且膨胀胶筒7两侧设置有保护碗8；所述中心管9下部1/3部分安装有活动式卡瓦导向槽12，并预设有防转螺钉10进行定位和紧固；所述镂空引鞋17安装在拉杆组件2最底部，所述开放式卡瓦组合体15悬挂安装在镂空引鞋17与活动式卡瓦导向槽12之间；所述镂空引鞋17设置有与拉杆组件2相连的坐封销钉16；所述活动式卡瓦导向槽12为外锥面设计，开放式卡瓦组合体15为内锥面设计，开放式卡瓦组合体15分为多瓣，活动式卡瓦导向槽的数量和形式上与开放式卡瓦组合体内锥面匹配。

当推筒本体1受到一定向下推力后，坐封销钉16被剪断，迫使开放式卡瓦组合体15依据活动式卡瓦导向槽12斜面轨迹向上运动，并沿径向张开完成坐卡。

如图2所示，拉杆组件为尺寸递减式阶梯轴式结构，总共五部分。第一部分201为空心结构且内部设置有螺纹，第二部分202为锥形，第一部分与第五部分的外圆周面上开设有孔，且第一部分孔洞设置有螺纹。尺寸递减式阶梯轴式结构，长度尺寸依据图2所示第五部分205＞第四部分204＞第三部分203＞第一部分201＞第二部分202。

所述活动式卡瓦导向槽12为外锥面设计，以桥塞本体圆心为参照均匀加工布设，数量和形式上与开放式卡瓦组合体内锥面匹配。活动式卡瓦导向槽内圆面上部设置有内螺纹，并加工有连通螺纹的防转钻螺钉孔。活动式卡瓦导向槽在锁紧环、中心管的连接下布设在中心管的第四、五部分。锁紧环以螺纹连接的方式设置在活动式卡瓦导向槽内部。

所述开放式卡瓦组合体15下部以螺纹连接方式钩挂着镂空引鞋，由于镂空引鞋为复合材料，螺纹连接为热缩连接。开放式卡瓦组合体分为八瓣，且右端面与活动式卡瓦导向槽斜锥面配合。开放式卡瓦组合体与活动式卡瓦导向槽连接部位，开放式卡瓦组合体外檐设置有卡瓦箍环，每瓣开放式卡瓦组合体从上至下均匀设置有三组35°倾斜安装的陶瓷卡瓦齿。

开放式卡瓦组合体分为八瓣，定位锁紧螺栓、防转螺钉、坐封销钉均为六颗。

镂空引鞋17安装至拉杆组件2第五部分最下端，以螺纹连接方式与开放式卡瓦组合体15匹配安装。镂空引鞋17前端面经铣削处理后具备空心圆台特征，前端面与本体衔接部位均进行了倒圆角处理，确保光滑平整。外圆柱面均匀开设有连通中心孔的坐封销钉孔，并由坐封销钉16插入销钉孔进行固定连接至拉杆组件2最下部。

推筒本体1与拉杆组件2采用合金钢材料，防转螺钉10、坐封销钉16采用粉末金属材料，开放式卡瓦组合体15外表面喷涂有1.5mm厚的耐磨抗蚀聚合陶瓷材料，镂空引鞋17采用ABS高强度复合材料，膨胀胶筒7、保护碗8采用热塑性聚氨酯弹性体材料，中心管9、活动式卡瓦导向槽12、开放式卡瓦组合体15采用可溶金属材料。

所述可溶材料为镁铝合金、镁镍合金、镁铜合金、铝铜合金等材料中至少一种，且表面进行了氧化预处理形成1-60μm的氧化膜，并又在氧化膜层上均匀喷涂5-50μm的可降解高分子聚酯材料涂层。

本实用新型提供的桥塞尺寸短、成本低，材料为复合材料和可溶金属，能适应泥灰岩储层压裂中高泵压、井眼情况复杂的工况要求，短尺寸的设计能在泵送射孔环节极大减小摩阻，复合材料和可溶金属的设计能在节约成本的同时优化井下溶解效率，确保整体压裂施工安全、高效。

以下为该泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞的一个具体实施例：

一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞包括推筒本体1、拉杆组件2、螺钉孔3、定位锁紧螺栓4、锥垫5、密封圈6、膨胀胶筒7、保护碗8、中心管9、防转螺钉10、锁紧环11、活动式卡瓦导向槽12、卡瓦箍环13、陶瓷卡瓦齿14、开放式卡瓦组合体15、坐封销钉16、镂空引鞋17。

上述泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞金属本体采用镁铝合金、镁镍合金、镁铜合金、铝铜合金等材料中至少一种制成，其材料强度为290MPa。

所述可溶金属材料表面进行了氧化预处理形成1-60μm的氧化膜，并又在氧化膜层上均匀喷涂5-50μm的可降解高分子聚酯材料涂层。

所述镂空引鞋17为ABS高强度复合材料。以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)+聚碳酸酯(PC)+玻璃纤维(GF)为主原料，苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)和环氧树脂(E-poxyresin)为界面相容剂。依据不同井温要求进行配比调和，能适应井底抗冲击、耐高温的工况要求。

所述卡瓦组合体外表面喷涂有1.5mm耐磨抗蚀聚合陶瓷材料，陶瓷卡瓦齿14为氧化锆陶瓷材料，硬度大于J55、H40、K55、N80、L80、P110、Q125等材质的常规套管。

所述定位锁紧螺栓4、防转螺钉10、坐封销钉16为粉末金属材料，强度高、脆性大，坐封后均断裂。但不可溶解。

本实用新型的一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞的使用方法，步骤流程如下：

步骤1.将拉杆组件2插入桥塞本体，依次安装镂空引鞋的坐封销钉16、拉杆组件第三部分的定位锁紧螺栓4，并检查锁紧环11、卡瓦箍环13、密封圈6完整性。在将安装检查完毕带有拉杆组件的桥塞与坐封工具相连，表面涂抹保护润滑油脂后送入井下。

步骤2.运用压裂设备小排量向套管内泵入清水，推动桥塞到预定位置，通过电信号触发推筒中的火药，激发液压装置释放20t作用力，瞬间挤压作用下剪断圆柱截面上六颗坐封销钉16，并驱动开放式卡瓦组合体15向上运动并在锥面诱导下张开，耐磨抗蚀聚合陶瓷材料涂层与陶瓷卡瓦齿14共同作用紧密咬合套管内壁，中心管9带动膨胀胶筒7压缩膨胀，并贴合至套管内壁完成坐封。

步骤3.完成坐封后由于销钉被剪断，运用电缆拉出拉杆组件2，并投入φ68可溶球泵送至预定位置实现封隔上下段井筒的目的。

综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本实用新型的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本实用新型的范围之内。

Claims (5)

1.一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞，本体为空心圆柱体结构，各构件进行贴合安装，包括推筒本体(1)，所述推筒本体(1)与中心管(9)上部相连；所述中心管(9)设置在拉杆组件(2)外侧；所述拉杆组件(2)上依次悬挂安装有活动式卡瓦导向槽(12)、开放式卡瓦组合体(15)以及镂空引鞋(17)；所述中心管(9)上部外侧2/3部分紧密套装有膨胀胶筒(7)，且膨胀胶筒(7)两侧设置有保护碗(8)；所述中心管(9)下部1/3部分安装有活动式卡瓦导向槽(12)，并预设有防转螺钉(10)进行定位和紧固；所述镂空引鞋(17)安装在拉杆组件(2)最底部，所述开放式卡瓦组合体(15)悬挂安装在镂空引鞋(17)与活动式卡瓦导向槽(12)之间；所述镂空引鞋(17)设置有与拉杆组件(2)相连的坐封销钉(16)；所述活动式卡瓦导向槽(12)为外锥面设计，开放式卡瓦组合体(15)为内锥面设计，开放式卡瓦组合体(15)分为多瓣，活动式卡瓦导向槽的数量和形式上与开放式卡瓦组合体内锥面匹配；当推筒本体(1)受到一定向下推力后，坐封销钉(16)被剪断，迫使开放式卡瓦组合体(15)依据活动式卡瓦导向槽(12)斜面轨迹向上运动，并沿径向张开完成坐卡，其特征在于：

推筒本体(1)与拉杆组件(2)采用合金钢材料，防转螺钉(10)、坐封销钉(16)采用粉末金属材料，开放式卡瓦组合体(15)外表面喷涂有1.5mm厚的耐磨抗蚀聚合陶瓷材料，镂空引鞋(17)采用ABS高强度复合材料，膨胀胶筒(7)、保护碗(8)采用热塑性聚氨酯弹性体材料，中心管(9)、活动式卡瓦导向槽(12)、开放式卡瓦组合体(15)采用可溶金属材料；

所述可溶金属材料为镁铝合金、镁镍合金、镁铜合金、铝铜合金材料中的一种，且表面进行了氧化预处理形成1-60μm的氧化膜，并又在氧化膜层上均匀喷涂5-50μm的可降解高分子聚酯材料涂层；

所述开放式卡瓦组合体(15)下部以螺纹连接方式钩挂着镂空引鞋(17)，螺纹连接为热缩连接。

2.根据权利要求1所述的一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞，其特征在于，所述拉杆组件(2)为尺寸递减式阶梯轴式结构，沿递减方向总共有五个部分，第一部分为空心结构且内部设置有螺纹，第二部分为锥形，其余部分为圆柱形；第一部分与第五部分的外圆周面上开设有孔，且第一部分孔洞设置有螺纹。

3.根据权利要求2所述的一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞，其特征在于，活动式卡瓦导向槽(12)在锁紧环(11)、中心管(9)的连接下布设在中心管(9)的第四、五部分；活动式卡瓦导向槽(12)内圆面上部设置有内螺纹，锁紧环(11)以螺纹连接的方式设置在活动式卡瓦导向槽(12)内部，锁紧环(11)采用丁腈胶材料。

4.根据权利要求1所述的一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞，其特征在于，在开放式卡瓦组合体(15)与活动式卡瓦导向槽(12)连接部位，在开放式卡瓦组合体(15)外檐设置有卡瓦箍环(13)，所述卡瓦箍环(13)采用丁腈胶材料。

5.根据权利要求4所述的一种泥灰岩储层压裂专用镀膜短桥塞，其特征在于，每瓣开放式卡瓦组合体(15)从上至下均匀设置有三组35°倾斜安装的陶瓷卡瓦齿(14)，所述陶瓷卡瓦齿为氧化锆陶瓷材料。

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