一種可溶橋塞的製作方法
2023-04-26 10:59:26
本實用新型涉及一種橋塞，特別是一種可溶橋塞，屬於壓裂施工工具技術領域。
背景技術：
隨著社會的高速發展，能源的需求量不斷增加，常規油氣資源正在不斷減少，非常規油氣資源將被大量開採，此外目前探明的非常規油氣資源非常豐富，主要是一些緻密的頁巖氣、頁巖油以及煤層氣等。但非常規油氣資源面臨著低滲透甚至超低滲透率等開發難題，如何提高低滲透油氣藏的採收率逐漸成為國內外油氣開發領域急需解決的問題。目前廣泛使用電纜複合橋塞分簇射孔聯作—分段壓裂工藝壓裂改造技術，該技術具有安全快捷、佔井時間短、不受壓裂分級層數等限制的特點。但施工作業過後，需要下工具進行鑽除，因此增加了施工周期。在鑽除作業時還有卡鑽、磨損套管以及大深度井作業困難等問題。
技術實現要素：
本實用新型的發明目的在於：針對上述存在的問題，提供一種可溶的橋塞，該橋塞無需採用鑽磨工藝，以縮短施工周期，減少因為鑽磨等工序帶來的進行鑽除，實現簡化壓裂工藝、降低完井成本，節約完井時間。
本實用新型採用的技術方案如下：
一種可溶橋塞，包括中心管，所述中心管的一端套設隔環，另一端設置防撞環，所述隔環通過位於其外端的中心管上的限位結構限位，防撞環與中心管固定連接；在中心管的隔環至防撞環間，依次套設第一卡瓦組、第一錐體、第一護腕、膠筒、第二護腕、第二錐體和第二卡瓦組，所述第一卡瓦組和第二卡瓦組是由若干塊分布於中心管圓周的卡瓦組成，所述卡瓦上設置有卡瓦齒；所述中心管、隔環、第一錐體、第一護腕、第二護腕、第二錐體、卡瓦和防撞環均採用可溶金屬製成，膠筒採用可溶複合橡膠製成，卡瓦齒採用陶瓷製成。整體結構中，利用坐封工具對橋塞的隔環、卡瓦、膠筒施加力，使卡瓦張開卡於套管內壁，膠筒受擠壓後膨脹並貼緊套管形成密封，由此投球封堵橋塞中心管內孔後在井底實現分層，最終完成壓裂施工。
進一步的，所述第一卡瓦組由8塊卡瓦組成，所述第二卡瓦組由8塊卡瓦組成。
進一步的，所述卡瓦上設置有4個卡瓦齒。
進一步的，所述卡瓦設置有2個卡瓦圈裝配槽，卡瓦通過位於卡瓦圈裝配槽內的卡瓦圈裝配於中心管。
進一步的，所述卡瓦的內壁具有與所對應第一錐體、第二錐體的錐形面相適配的面進行裝配。
進一步的，所述第一錐體、第二錐體的圓周均設置有與其上卡瓦數量對應的導向槽，卡瓦裝配於導向槽位置。
進一步的，所述防撞環與中心管間通過螺紋固定連接。
進一步的，所述防撞環的尾部還設置有釋放環。
進一步的，所述防撞環與釋放環間通過螺紋裝配連接。
進一步的，所述釋放環的尾部設置有用於與丟手螺杆連接的螺紋。
進一步的，所述橋塞的表面塗裝有用於控制溶解時間的膜。
綜上所述，由於採用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是：
1、通過本可溶橋塞設計，中心管、隔環、第一錐體、第一護腕、第二護腕、第二錐體、卡瓦和防撞環均可在井底工況下自然溶解，膠筒採用可溶橡膠製作，在井底工況下也可自然溶解，卡瓦上的卡瓦齒在施工承壓後，碎裂成粉末或碎屑，橋塞本體溶解後，卡瓦齒分解在井底溶液中，最後隨返排液一併從井底返排到地面，因此該橋塞施工作業後無需採用鑽除工藝及井筒碎屑打撈清理作業，能縮短施工周期，實現簡化壓裂工藝、降低完井成本，節約完井時間，同時該橋塞可在不帶壓情況下安裝採氣井口及下入完井管柱完成水平井壓裂試氣完井作業，極大縮短了施工周期、降低了工藝複雜程度、消減了井控安全風險；
2、兩個錐體上與卡瓦的接觸處設置有導向槽，導向槽的兩邊形成限位臺階，能有效保證卡瓦坐封時在錐體上的運動軌跡沿導向槽，最終保證卡瓦齒嵌入套管內部；
3、本橋塞的丟手方式為釋放環丟手，釋放環通過防撞環尾部的螺紋與橋塞連接，釋放環用於連接坐封工具丟手螺杆，丟手螺杆與釋放環間通過螺紋連接，使得丟手力大小可以通過釋放環尾部的螺紋圈數設置來控制，當坐封時，丟手螺杆上提力大於釋放環上螺紋所能承受強度時，螺紋破壞，實現丟手，丟手結構及丟手過程簡單可靠、可控性好，且能極大簡化橋塞本體設計；
4、本橋塞的表面塗裝有用於控制溶解時間的膜，使得可根據不同的施工工藝需求，通過調整膜層的溶解時間達到對可溶橋塞的溶解時間的控制，克服了傳統可溶橋塞溶解時間固定的問題。
附圖說明
圖1是本實用新型可溶橋塞的結構示意圖；
圖2是本實用新型圖1可溶橋塞具有釋放環的結構示意圖。
圖中標記：1-中心管、2-隔環、3-第一錐體、4-第一護腕、5-膠筒、6-第二護腕、7-第二錐體、8-卡瓦、9-卡瓦齒、10-防撞環、11-導向槽、12-卡瓦圈裝配槽、13-釋放環、14-螺紋。
具體實施方式
下面結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
本實施例的可溶橋塞，其結構如圖1所示，包括中心管1，中心管1的一端套設隔環2，另一端設置防撞環10，隔環2通過位於其外端的中心管上的限位結構限位，防撞環10與中心管1固定連接；在中心管1的隔環2至防撞環10間，依次套設第一卡瓦組、第一錐體3、第一護腕4、膠筒5、第二護腕6、第二錐體7和第二卡瓦組，第一卡瓦組和第二卡瓦組是由若干塊分布於中心管1圓周的卡瓦8組成，卡瓦8上設置有卡瓦齒9；中心管1、隔環2、第一錐體3、第一護腕4、第二護腕6、第二錐體7、卡瓦8和防撞環10均採用可溶金屬製成，膠筒5採用可溶複合橡膠製成，卡瓦齒9採用陶瓷製成。在本實施方式中，中心管上的限位結構是位於隔環2外的臺階結構，使得隔環2無法繼續向中心管的端部繼續移動。
在具體的實施方式中，第一卡瓦組由8塊卡瓦8組成，第二卡瓦組由8塊卡瓦8組成，以保證讓瓦組的可靠和效率。卡瓦8的兩端各設置有1個卡瓦圈裝配槽12，共2個卡瓦圈裝配槽12，卡瓦8是通過位於卡瓦圈裝配槽12內的卡瓦圈裝配於中心管1，使限制其在裝配後的軸向移動，卡瓦圈雖未在圖中示意出，但不會對本領域技術人員造成理解上的困惑。另外，每個卡瓦8上設置有4個卡瓦齒9，呈2*2排列，使得整個環周上形成兩圈卡瓦齒。
在具體實施中，卡瓦8的內壁具有與所對應第一錐體3、第二錐體7的錐形面相適配的面，以進行裝配，裝配後如圖1所示。
另外為了提高卡瓦在運動中導向的準確性，另一實施例中，第一錐體3、第二錐體7的圓周均設置有與其上卡瓦數量對應的導向槽11，卡瓦8裝配於導向槽11位置，導向槽的兩邊形成限位的臺階，能有效保證卡瓦坐封時在錐體上的運動軌跡沿導向槽，最終保證卡瓦齒嵌入套管內部。
在具體實施中，防撞環10與中心管1間是通過螺紋固定連接。
另外，在防撞環10的尾部還設置有用於與釋放環裝配的螺紋，如圖1所示，本實施例中為內螺紋。還進一步的包括釋放環13，釋放環13是通過防撞環10尾部的螺紋與可溶橋塞連接的，如圖2所示。釋放環本身結構作為本領域技術人員設計常識，使得本橋塞的丟手方式為釋放環丟手。但是本實用新型中，釋放環的尾部還設置有用於與丟手螺杆連接的螺紋14，該螺紋為內螺紋，用於連接坐封工具丟手螺杆，與傳統剪釘連接結構不同，丟手螺杆、釋放環間螺紋連接的優勢在於丟手力大小可以通過控制釋放環內螺紋的螺紋圈數設置來控制，當坐封時，丟手螺杆上提力大於釋放環上螺紋所能承受強度時，螺紋破壞，實現丟手，丟手結構及丟手過程簡單可靠、可控性好，且能極大簡化橋塞本體設計。而本實施例中，釋放環13也是採用可溶金屬製成。
在本實用新型中，橋塞（各部件）的表面塗裝有用於控制溶解時間的膜。使得可根據不同的施工工藝需求，通過調整膜層的溶解時間以達到對可溶橋塞的溶解時間的控制，克服了傳統可溶橋塞溶解時間固定的問題。控制溶解時間可通過膜的成分設計控制溶解速度，或者通過膜的厚度設計來控制溶解時間，該膜層材料為有機耐磨防腐塗料，其在高溫、高壓下能溶解，而不受酸、鹼、鹽溶液的影響。
該橋塞工作過程如下：可溶橋塞在使用時首先連接火藥或液壓坐封工具，利用電纜或連續油管將其輸送到井筒預定位置，通過火藥爆破坐封工具產生的壓力作用於上卡瓦，拉力作用於釋放環，通過上下兩個錐體對膠筒施以上壓下拉兩個力，當拉力達到一定值時，釋放環的螺紋斷裂，坐封工具與橋塞脫離，實現丟手。此時上下卡瓦齒均破碎並鑲嵌在套管內壁上，膠筒膨脹並密封，完成坐封。電纜上提，帶動射孔槍移動，到達指定位置後進行點火射孔作業，射孔完成後將射孔槍、坐封工具等工具提出井內，投入可溶球，將球泵送至可溶橋塞球座位置，當可溶球到達指定位置後，進行壓裂施工，壓裂完成後，關井，在此期間內橋塞在井內自然溶解。
本實用新型中，可溶金屬、可溶橡膠作為現有材料，已經在橋塞上得到應用，通過本可溶橋塞設計，中心管、隔環、第一錐體、第一護腕、第二護腕、第二錐體、卡瓦和防撞環均採用鹽溶液下可溶解的金屬製成，可在井底工況下自然溶解。膠筒採用可溶的複合橡膠製作，在井底工況下也可自然溶解。卡瓦上的卡瓦齒在施工承壓後，碎裂成粉末或碎屑，橋塞本體溶解後，卡瓦齒分解在井底溶液中，最後隨返排液一併從井底返排到地面。因此該橋塞施工作業後無需採用鑽除工藝及井筒碎屑打撈清理作業，能縮短施工周期，實現簡化壓裂工藝、降低完井成本，節約完井時間，同時該橋塞可在不帶壓情況下安裝採氣井口及下入完井管柱完成水平井壓裂試氣完井作業，極大縮短了施工周期、降低了工藝複雜程度、消減了井控安全風險。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。