CN106437615A - 一种可溶桥塞 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于石油、天然气开采的可溶桥塞，包括芯轴，可溶球，固定安装在芯轴底部的导鞋，套装在芯轴上的密封系统、锚定系统以及推环；密封系统包括胶桶，安装在胶桶两端的结构相同的上椎体和下椎体以及保护圈总成；锚定系统包括结构相同且成镜像对称安装在上椎体和下椎体外锥面的上卡瓦总成和下卡瓦总成；上、下卡瓦总成均包括卡瓦单体、卡装在卡瓦单体上的卡瓦箍环；卡瓦单体的外壁上至少嵌装有一颗陶瓷颗粒，陶瓷颗粒的外表面高出卡瓦单体的外壁，陶瓷颗粒的高出部成斜面结构，斜面的最低点与卡瓦单体的外壁平齐或者低于卡瓦单体的外壁。由于采用可溶金属材料和/或可降解技术，和传统的压裂桥塞相比，省去了磨铣作业，节省了作业时间，更好的保护了油气层。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，特别是涉及一种压裂操作之后，无需钻铣，自动解封降解的可溶桥塞。
背景技术
在近年油气探明储量中，低渗透储量所占比例上升速度在逐年加大。低渗透油气藏渗透率、孔隙度低，非均质性强，绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方见产能，压裂增产技术在低渗透油气藏开发中的作用日益明显。
自1947年美国Kansas的Houghton油田成功进行世界第一口井压裂试验以来，经过60多年的发展，压裂技术从工艺、压裂材料到压裂设备都得到快速的发展，已成为提高单井产量及改善油气田开发效果的重要手段。
在油气田开采过程中，压裂技术的应用比较广泛，作用不容小视，它为油田实现稳产、高产的目标起到了良好的支持。压裂技术的提高有效地起到了沟通与连接蓄油空间与渗流通道的作用。
现在国内外油气田多采用复合桥塞或者大通径桥塞，这样的工艺后期需要进行磨铣作业，磨铣的过程中会用到更多的液体，对地层会产生二次污染，并且磨铣的过程会造成时间和费用的消耗，采用可溶桥塞可以很好的避免这些问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种在压裂结束后的一定时间内会分解掉，省去了磨铣作业，节省了作业时间，保护了油气层、固定牢靠、成本低廉、装配方便可溶桥塞，
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种可溶桥塞，包括芯轴，可溶球，固定安装在芯轴底部的导鞋，套装在芯轴上的密封系统、锚定系统以及推环；芯轴、可溶球、导鞋、密封系统、锚定系统以及推环均采用溶剂可溶解和/或降解的材质制成；
其特征在于：所述密封系统包括胶桶，安装在胶桶两端的结构相同的上椎体和下椎体以及保护圈总成；所述保护圈总成包括分瓣式内保护圈、分瓣式外保护圈以及保护圈箍环，所述内保护圈的外锥面和外保护圈的内锥面配合，并且内保护圈和外保护圈交错配装，所述保护圈箍环套装在内保护圈和外保护圈的保护圈箍环槽内，所述内保护圈和外保护圈之间设有防偏移定位构件；
所述锚定系统包括结构相同且成镜像对称安装在上椎体和下椎体外锥面的上卡瓦总成和下卡瓦总成；所述上、下卡瓦总成均包括卡瓦单体、卡装在卡瓦单体上的卡瓦箍环；所述卡瓦单体的外壁上至少嵌装有一颗陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的外表面高出卡瓦单体的外壁，陶瓷颗粒的高出部成斜面结构，斜面的最低点与卡瓦单体的外壁平齐或者低于卡瓦单体的外壁。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述卡瓦单体的外壁沿径向方向设有陶瓷颗粒嵌装孔，所述陶瓷颗粒嵌装孔内嵌装陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的上端面为斜面结构。
所述卡瓦单体的外壁沿与径向方向成8～25°夹角的陶瓷颗粒嵌装孔，所述陶瓷颗粒嵌装孔内嵌装陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的上端面为平面结构。
所述导鞋的外圆周方向至少设有一圈陶瓷颗粒嵌装孔，陶瓷颗粒嵌装孔沿导鞋的径向方向设置。
所述的胶桶内壁中间位置设有截面为弧形的易变形薄弱槽。
所述防偏移定位构件包括内保护圈上边缘的两端设置的L型定位缺口，外保护圈上设置定位凸起；分瓣式内保护圈配装后的L型定位缺口形成一个定位槽口，所述外保护圈的定位凸起插装在上述的定位槽口内；或者，内保护圈上设有定位凸起，外保护圈上设有L型定位缺口；分瓣式外保护圈配装后的L型定位缺口形成一个定位槽口，所述内保护圈的定位凸起插装在上述的定位槽口内。
所述推环和卡瓦总成、上下锥体与外保护圈、下卡瓦总成与导鞋的配合端面均为楔形配合面。
楔形配合面的角度为3～15°。
本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用上述技术方案，采用了可溶材料和/或可降解的橡胶，从而节省了后期作业中液体的费用，工具费用，节省了作业时间，更好的保护了地层，防止地层二次污染，可以达到现有复合桥塞或大通径桥塞起到分层压裂的效果，同时在压裂结束后的一定时间内会分解溶解掉，省去了磨铣作业，不仅节省了作业时间，也更好的保护了油气层。另外，采用镶嵌陶瓷颗粒来实现与外套咬合固定和传统的桥塞相比具有固定牢靠、成本低廉、装配方便等优点，本发明除可降解的胶桶外，其它零配件可以为可溶解合金或高强度可降解的高分子材料制成。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A-A剖视图；
图3是本发明立体图；
图4是本发明坐封状态结构示意图；
图5是本发明坐封后与套管配合状态结构示意图；
图6是上卡瓦总成结构示意图；
图7是卡瓦单体结构示意图；
图8是卡瓦单体立体结构示意图；
图9是图7中B-B剖视图；
图10是陶瓷颗粒嵌装结构示意图；
图11是另一种卡瓦单体结构示意图；
图12是图11的卡瓦单体镶嵌陶瓷颗粒结构示意图；
图13是保护圈总成结构示意图；
图14是外保护圈结构示意图；
图15是内保护圈结构示意图。
图中：1、芯轴；2、可溶球；3、导鞋；3-1、陶瓷颗粒嵌装孔；4、密封系统；4-1、胶桶；4-10、薄弱槽；4-2、上椎体；4-3、下椎体；4-4、保护圈总成；4-40、内保护圈；4-41、外保护圈；4-42、保护圈箍环；4-43、L型定位缺口；4-44、定位凸起；4-45、定位槽口；5、锚定系统；5-1、上卡瓦总成；5-2、下卡瓦总成；5-10、卡瓦单体；5-11、卡瓦箍环；5-12、陶瓷颗粒；5-13、陶瓷颗粒嵌装孔；6、推环；7、套管；A、楔形配合面。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1至图6，一种可溶桥塞，包括芯轴1，可溶球2，固定安装在芯轴底部的导鞋3，套装在芯轴上的密封系统4、锚定系统5以及推环6，上述的芯轴为中空结构或者实心结构；芯轴1、可溶球2、导鞋3、密封系统4、锚定系统5以及推环6均采用溶剂可溶解和/或降解的材质制成；具体来说本发明除可降解的胶桶外，其它零配件可以为可溶解合金或高强度可降解的高分子材料制成，例如铝、镁合金。从而节省了后期作业中液体的费用，工具费用，省去了磨铣作业，节省了作业时间。
所述密封系统4包括胶桶4-1，安装在胶桶两端的结构相同的上椎体4-2和下椎体4-3以及保护圈总成4-4；所述保护圈总成包括分瓣式内保护圈4-40、分瓣式外保护圈4-41以及保护圈箍环4-42，请参阅图13至图15，所述内保护圈的内锥面和外保护圈的外锥面配合，并且内保护圈和外保护圈交错配装，所述内保护圈和外保护圈之间设有防偏移定位构件4-5；防偏移定位构件有效防止在坐封过程中分瓣式内保护圈4-40、分瓣式外保护圈4-41发生错位，导致胶桶从相邻的瓣体缝隙内挤出或者说在相邻的瓣体缝隙不均匀，从而导致坐封失效。
所述锚定系统5包括结构相同且成镜像对称安装在上椎体和下椎体外锥面的上卡瓦总成5-1和下卡瓦总成5-2；所述上、下卡瓦总成均包括卡瓦单体5-10、卡装在卡瓦单体上的卡瓦箍环5-11；所述卡瓦单体的外壁上至少嵌装有一颗陶瓷颗粒5-12，所述陶瓷颗粒的外表面高出卡瓦单体的外壁，陶瓷颗粒的高出部成斜面结构，上下卡瓦总成的斜面结构成镜像对称，斜面的最低点与卡瓦单体的外壁平齐或者低于卡瓦单体的外壁。在实际坐封时，斜面的最低点位于施压方向；这样随着推环的下压，逐渐实现坐封，在下压过程中卡瓦箍环和保护圈箍环逐个断裂，胶桶向外变形实现密封，镶嵌的卡瓦上的陶瓷颗粒逐渐咬合在套管7的内壁，这样桥塞在套管内就形成一个上下均布不可逆的坐封结构。
请参阅图7至图10；上述结构中所述卡瓦单体5-10的外壁沿径向方向设有陶瓷颗粒嵌装孔5-13，所述陶瓷颗粒嵌装孔内嵌装陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的上端面为斜面结构。
上述结构中所述卡瓦单体5-10还可以采用如下结构，如图11和图12，即在所述卡瓦单体5-10的外壁沿与径向方向成8～25°夹角的陶瓷颗粒嵌装孔5-13，所述陶瓷颗粒嵌装孔内嵌装陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的上端面为平面结构。
所述导鞋3的外圆周方向至少设有一圈陶瓷颗粒嵌装孔3-1，陶瓷颗粒嵌装孔沿导鞋的径向方向设置。
所述的胶桶4-1内壁中间位置设有截面为弧形的易变形薄弱槽4-10。
请参阅图13至图15，所述防偏移定位构件包括内保护圈上边缘的两端设置的L型定位缺口4-43，外保护圈上设置定位凸起4-44；分瓣式内保护圈配装后的L型定位缺口形成一个定位槽口4-45，所述外保护圈的定位凸起插装在上述的定位槽口内；或者，内保护圈上设有定位凸起，外保护圈上设有L型定位缺口；分瓣式外保护圈配装后的L型定位缺口形成一个定位槽口，所述内保护圈的定位凸起插装在上述的定位槽口内。
所述推环和卡瓦总成、上下锥体与外保护圈、下卡瓦总成与导鞋的配合端面均为楔形配合面A，楔形配合面的角度优选为3～15°，这样保证在坐封过程中相邻之间的配合面形成自锁，而且保证坐封的稳定性。
此可溶桥塞采用液压或者点火装置进行坐封，坐封后卡瓦可以防止桥塞上移或者下移，胶桶可以封死环空，投球之后使桥塞上下通道堵死，桥塞可以承受70MPa的压差，坐封完成后，可以对桥塞以上地层进行压裂，等一段时间之后，桥塞上的卡瓦由于发生了溶解，不足以提供支撑力，桥塞变得松动，桥塞开始进入溶解环节，等几天时间过后，整个桥塞的金属会全部溶解完，胶桶发生降解成微小颗粒，最后整个可溶桥塞只剩下不溶的陶瓷颗粒。
采用了可溶材料和/或可降解的橡胶，从而节省了后期作业中液体的费用，工具费用，节省了作业时间，更好的保护了地层，防止地层二次污染，可以达到现有复合桥塞或大通径桥塞起到分层压裂的效果，同时在压裂结束后的一定时间内会分解溶解掉，省去了磨铣作业，不仅节省了作业时间，也更好的保护了油气层。另外，采用镶嵌陶瓷颗粒来实现与外套咬合固定和传统的桥塞相比具有固定牢靠、成本低廉、装配方便等优点。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种可溶桥塞，包括芯轴，可溶球，固定安装在芯轴底部的导鞋，套装在芯轴上的密封系统、锚定系统以及推环；芯轴、可溶球、导鞋、密封系统、锚定系统以及推环均采用溶剂可溶解和/或降解的材质制成；
其特征在于：所述密封系统包括胶桶，安装在胶桶两端的结构相同的上椎体和下椎体以及保护圈总成；所述保护圈总成包括分瓣式内保护圈、分瓣式外保护圈以及保护圈箍环，所述内保护圈的外锥面和外保护圈的内锥面配合，并且内保护圈和外保护圈交错配装，所述保护圈箍环套装在内保护圈和外保护圈的保护圈箍环槽内，所述内保护圈和外保护圈之间设有防偏移定位构件；
所述锚定系统包括结构相同且成镜像对称安装在上椎体和下椎体外锥面的上卡瓦总成和下卡瓦总成；所述上、下卡瓦总成均包括卡瓦单体、卡装在卡瓦单体上的卡瓦箍环；所述卡瓦单体的外壁上至少嵌装有一颗陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的外表面高出卡瓦单体的外壁，陶瓷颗粒的高出部成斜面结构，斜面的最低点与卡瓦单体的外壁平齐或者低于卡瓦单体的外壁。
2.根据权利要求1所述的可溶桥塞，其特征在于：所述卡瓦单体的外壁沿径向方向设有陶瓷颗粒嵌装孔，所述陶瓷颗粒嵌装孔内嵌装陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的上端面为斜面结构。
3.根据权利要求1所述的可溶桥塞，其特征在于：所述卡瓦单体的外壁沿与径向方向成8～25°夹角的陶瓷颗粒嵌装孔，所述陶瓷颗粒嵌装孔内嵌装陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的上端面为平面结构。
4.根据权利要求1所述的可溶桥塞，其特征在于：所述导鞋的外圆周方向至少设有一圈陶瓷颗粒嵌装孔，陶瓷颗粒嵌装孔沿导鞋的径向方向设置。
5.根据权利要求1所述的可溶桥塞，其特征在于：所述的胶桶内壁中间位置设有截面为弧形的易变形薄弱槽。
6.根据权利要求1所述的可溶桥塞，其特征在于：所述防偏移定位构件包括内保护圈上边缘的两端设置的L型定位缺口，外保护圈上设置定位凸起；分瓣式内保护圈配装后的L型定位缺口形成一个定位槽口，所述外保护圈的定位凸起插装在上述的定位槽口内；或者，内保护圈上设有定位凸起，外保护圈上设有L型定位缺口；分瓣式外保护圈配装后的L型定位缺口形成一个定位槽口，所述内保护圈的定位凸起插装在上述的定位槽口内。
7.根据权利要求1所述的可溶桥塞，其特征在于：所述推环和卡瓦总成、上下锥体与外保护圈、下卡瓦总成与导鞋的配合端面均为楔形配合面。
8.根据权利要求7所述的可溶桥塞，其特征在于：楔形配合面的角度为3～15°。
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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