一种双向承压压裂用可溶桥塞的制作方法

1.本实用新型涉及油田井下直井或水平井分段压裂技术领域，特别是涉及一种双向承压压裂用可溶桥塞。


背景技术：

2.近年来，可溶桥塞分段压裂技术作为页岩气藏开发领域的一项新兴技术，在压裂时可提供稳定的层间封堵，压裂施工后，可溶桥塞在地层环境下与井筒内液体发生化学反应，溶解后随返排液排出井筒，从而保证井筒全通径，为后期生产测试提供有利条件。但受到现有技术、可溶材料、产品结构及井下工况的多种因素制约，市场上可溶桥塞的结构还不是很多，一般是单卡瓦承上压研究的较多，结构相对较为简单；而有些井况要求桥塞能双向承受高压，并在高矿化度井液中还能充分溶解，比如吐哈油田、新疆油田等一些特殊区块工况的井筒，这就给可溶桥塞的结构设计与制造提出了更为苛刻的要求。市场上的类似桥塞在应用时用户反应不是很理想，为此研究开发一种能双向承受高压的可溶桥塞满足用户需求。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种双向承压压裂用可溶桥塞，采用的承压环，可在胶筒机构变形坐封后，保护在胶筒机构的上下两侧，承受外部的压力，密封可承受70mpa的高压，整体结构简单，能够满足中深井的各种封堵压裂作业。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双向承压压裂用可溶桥塞，包括中心管，中心管的中间位置套设有胶筒机构；中心管上在胶筒机构的上下两侧分别套设有锚定机构；所述中心管上位于上侧的锚定机构的上方套设有推环机构；所述推环机构用于接收坐封动作的推力，并使锚定机构与中心管外侧的套管锚定，还使胶筒机构变形而对中心管与其外侧的套管之间密封；所述胶筒机构与锚定机构之间还设置有承压环；所述承压环用于在胶筒机构封堵后承受外部压力而保护胶筒机构。
5.进一步地，所述承压环由外环和内环组合而成；所述外环的外边缘沿圆周均匀分布有多个径向的第一开缝；所述内环的外边缘也沿圆周均匀分布有多个径向的第二开缝；所述第二开缝与第一开缝交错配合，用于胶筒机构密封后，外环和内环共同承受外部压力。
6.进一步地，所述胶筒机构包括主胶筒和分别套在主胶筒上下两端的副胶筒；所述主胶筒与副胶筒之间锥面配合；所述内环套在副胶筒远离主胶筒的一端，且内环与副胶筒之间也为锥面配合。
7.进一步地，所述锚定机构包括锥体、套在锥体一端的卡瓦；所述卡瓦与锥体之间为锥面配合，所述锥体的另一端与外环靠近锥体一侧的端面配合。
8.进一步地，所述卡瓦的外侧壁上嵌设有多个合金块；所述合金块用于实现卡瓦与中心管外侧的套管的锚定。
9.进一步地，所述合金块的外端向上或向下倾斜；上侧锚定机构的合金块的倾斜方
向与下侧锚定机构的合金块的倾斜方向相反，使上侧锚定机构和下侧锚定机构提供双向锚定。
10.进一步地，所述锥体与中心管之间通过剪销固定；所述剪销用于避免提前坐封，并在坐封时被坐封动作的推力剪断，而使锥体可沿中心管移动
11.进一步地，所述推环机构包括推环；所述推环的下端面作用于上侧的锚定机构的上端面；所述推环与中心管之间通过坐封剪钉固定；所述坐封剪钉用于避免提前坐封，并在坐封时被坐封动作的推力剪断，而使推环可沿中心管移动。
12.进一步地，所述中心管上还套设有锁环；所述推环的靠下的位置套在锁环的外侧；所述锁环的内表面设置有内锁齿；所述中心管的外壁还设置有外锁齿；所述外锁齿与内锁齿配合，用于在锚定机构锚定、胶筒机构坐封之后，锁环与中心管锁定，避免胶筒机构回弹。
13.进一步地，所述中心管的底端还套设有导向底座；所述导向底座与中心管固定；下侧的锚定机构的下端面作用于导向底座的上端面；中心管的顶端开孔内还设置有锥面；所述锥面用于作为密封面与可溶球配合封堵中心管内的通道；所述中心管的顶端还连接有适配接头；所述中心管与适配接头通过中心管侧壁的释放剪钉连接；所述适配接头用于与坐封工具连接。
14.本实用新型的有益效果：本实用新型的一种双向承压压裂用可溶桥塞，通过承压环，在胶筒机构变形坐封后，保护在胶筒机构的上下两侧，承受外部的压力，可实现高压密封；采用合金块向上或向下倾斜的设计方式，使锚定机构的卡瓦在常规的撑在套管内壁的功能之外，还增加了锚定机构在上下方向的承受力，上下两侧的锚定机构的合金块的配合，实现了双向锚定，提高了卡瓦的锚定稳固度；坐封剪钉、上下两个剪销在不同压力级进行前断，使桥塞在入井时不会提前坐封；增加的锁环以及中心管外壁的外锁齿的配合，可在坐封后，保持坐封时的各移动部件的锁定状态，避免坐封失效；中心管顶端开孔内的锥面构成可溶球的密封面，可与可溶球密封配合，确保桥塞上层段的压裂作业；中心管内的通道可以在可溶球溶解后作为生产通道，用于压裂后直接生产；整体结构简单，密封可承受70mpa的高压，能够满足中深井的各种封堵压裂作业。
附图说明
15.图1为实施例的一种双向承压压裂用可溶桥塞的结构示意图；
16.图2为图1的a部分的中心管的局部放大示意图
17.图3为实施例的一种双向承压压裂用可溶桥塞的承压环的主视的结构示意图；
18.图4为实施例的一种双向承压压裂用可溶桥塞的承压环的俯视示意图；
19.图5为实施例的一种双向承压压裂用可溶桥塞的承压环的仰视示意图；
20.图6为实施例的一种双向承压压裂用可溶桥塞与坐封工具配合的结构示意图。
具体实施方式
21.为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。
22.实施例
23.请参照图1至图6所示，本实施例提供了一种双向承压压裂用可溶桥塞，使用在套
管内，包括中心管1，中心管1的中间位置套设有胶筒机构；中心管1上在胶筒机构的上下两侧分别套设有锚定机构；所述中心管1上位于上侧的锚定机构的上方套设有推环机构；所述推环机构用于接收坐封动作的推力，并使锚定机构将可溶桥塞整体与其外侧的套管锚定，还使胶筒机构变形而对可溶桥塞与其外侧的套管之间密封；所述胶筒机构与锚定机构之间还设置有承压环；所述承压环用于在胶筒机构封堵后承受外部压力而保护胶筒机构。
24.再参照图3至图5所示，所述承压环9由外环91和内环92组合而成；所述外环91的外边缘沿圆周均匀分布有多个径向的第一开缝911；所述内环92的外边缘也沿圆周均匀分布有多个径向的第二开缝921；所述第二开缝921与第一开缝911交错配合，胶筒机构密封后，外环和内环共同承受外部压力；承压环9有上下两个，上承压环设置在上侧的锚定机构与胶筒机构之间、下承压环设置在下侧的锚定机构与胶筒机构之间；本实施例中，如图4和图5所示，外环开设有16个第一开缝，内环开设有8个第二开缝；内环的每个开缝分别与外环上最靠近的两个第一开缝之间的区域对应，即第一开缝和第二开缝交错配合；这样的设计，在外环和内环受压通过开缝处而向外侧扩张时，使外环和内环具有延展性的同时，还可共同受力。
25.再参照图1所示，所述胶筒机构包括主胶筒11和分别套在主胶筒11上下两端的副胶筒10；所述主胶筒11与副胶筒10之间锥面配合；所述主胶筒11的上下两端外侧面皆设置为锥面，主胶筒的上下两个端面处为小径端；副胶筒的与主胶筒相配合的一端设置有内凹的锥面；所述内环92套在副胶筒10远离主胶筒的一端，且内环92与副胶筒10之间也为锥面配合；其中副胶筒10与内环92配合的一端的外侧面也设置为锥面，副胶筒10与内环92配合的一端为小径端，内环92的内表面设置为锥面。
26.再参照图1所示，上侧的锚定机构包括上锥体7、套在上锥体7一端的锚定式的上卡瓦6；上卡瓦6与上锥体7(上锥体7顶端为小径端)之间为锥面配合，上锥体7底端面与上承压环的外环91的顶端面配合；下侧的锚定机构包括下锥体13、套在下锥体13一端的锚定式的下卡瓦14；下卡瓦14与下锥体13(下锥体13底端为小径端)之间为锥面配合，下锥体13顶端面与下承压环的外环91的底端面配合；本实施例中，上锥体的锥面斜度和下锥体的锥面斜度可以相同，也可以不同；锥面的斜度优先为20
°
或13
°
；图1和图6中所展示的上锥体和下锥体的斜度不相同，上锥体的斜度为20
°
，下锥体的斜度为13
°
；下锥体13的斜度小于上锥体7的斜度可使下卡瓦14先于上卡瓦6进行锚定。
27.再参照图1所示，所述卡瓦6的外侧壁上嵌设有多个合金块61；所述合金块61用于实现卡瓦6与可溶桥塞外侧的套管的锚定；所述合金块61的外端提供朝上或朝下方向的锚定；上侧锚定机构的合金块61的锚定方向与下侧锚定机构的合金块61的锚定方向相反，使上侧锚定机构和下侧锚定机构提供双向锚定；本实施例中，上侧的锚定机构的合金块61的锚定方向朝上(向上切入可溶桥塞外侧的套管)，用于承受下部压力；下侧的锚定机构的合金块61的锚定方向朝下(向下切入可溶桥塞外侧的套管)，用于承受上部压力。
28.再参照图1所示，所述上锥体7与中心管1之间通过上剪销8固定；所述下锥体13与中心管之间通过下剪销12固定；上下两个剪销用于避免提前坐封，并在坐封时被坐封动作的推力剪断，而使上下两个锥体可沿中心管1移动。
29.再参照图1所示，所述推环机构包括推环4；所述推环4的下端面作用于上侧的锚定机构的上端面；所述推环4与中心管1之间通过坐封剪钉3固定；所述坐封剪钉3用于避免提
前坐封，并在坐封时被坐封动作的推力剪断，而使推环4可沿中心管1移动。
30.再参照图1所示，所述中心管1上还套设有锁环5；所述推环4的靠下的位置套在锁环5的外侧；所述锁环5的内表面设置有内锁齿；所述中心管1的外壁还设置有外锁齿101(如图2所示)；所述外锁齿与内锁齿配合，此配合的方式，使得锁环在不转动时，仅能沿中心管1向下移动，用于在锚定机构锚定、胶筒机构坐封之后，锁环与中心管锁定，避免胶筒机构回弹；配合方式还使得锁环5在转动时，能沿中心管1的外锁齿101处旋转上移，方便装配。
31.再参照图1和图6所示，所述中心管1的底端还套设有导向底座15；所述导向底座15与中心管1固定；下侧的锚定机构的下端面作用于导向底座15的上端面；中心管1的顶端开孔内还设置有锥面17；所述锥面17用于作为密封面与可溶球16配合封堵中心管1内的通道18；所述中心管1的顶端还连接有适配接头19；所述中心管1与适配接头19通过中心管侧壁的释放剪钉2连接；所述适配接头19用于与坐封工具20连接。
32.本实施例的一种双向承压压裂用可溶桥塞中，胶筒可采用聚乳酸、聚乙烯醇酸等环保材料合成，胶筒之外的其他部件可采用高强度的可溶镁铝合金制造，在含有电解质的水中溶解后几乎无残留；从而保证井筒全通径，为后期生产测试提供有利条件。
33.本实施例的一种双向承压压裂用可溶桥塞中，采用的锚定机构锚定抗压强度高，采用的承压环使胶筒密封时的承压强度大幅提高；使得桥塞整体抗压强度高，耐压达70mpa。
34.本实施例的一种双向承压压裂用可溶桥塞，组装时，将推环4从中心管1的下端套入，并移至中心管顶端的大个圆台阶处；再将锁环5从中心管的下端套入，并移至中心管外锁齿101处，随锁环内锁齿旋入至推环4中；再按照图1所示，将上卡瓦、上锥体、上承压环、上副胶筒、主胶筒、下副胶筒、下承压环、下锥体、下卡瓦依次从中心管的下端套入，然后，将导向底座15与中心管末端的螺纹连接并旋紧；再按图1所示，分别上好坐封剪钉3、上剪销8、下剪销12及导向底座15处的防松销钉。
35.使用时，需与坐封工具20配合，并采用适配接头19进行连接(选用不同的电缆坐封工具或者液压坐封工具，来更换不同的适配接头19)；适配接头19与中心管顶侧通过释放销钉2连接；全部组装好后，采用坐封工具将本实施例的桥塞送至设计井深，经过校深确定位置后，坐封工具点火或地面泵入液体，坐封工具推筒201受到火药柱产生气体压力或泵入液体产生的液压力推动，坐封工具推筒201与坐封工具芯轴产生相对运动，坐封工具推筒201作用于推环4的上端面并提供相对向下的推力，推环4接收推力，使推环之下的各部件承受推力，坐封剪钉3、上剪销8和下剪销12被剪断，推环推动其下的各部件沿中心管向下移动；此时，卡瓦与锥体通过锥面配合，两者之间相对运动，卡瓦沿锥体的锥面向外扩展直至抵在中心管外侧的套管的内壁上，并压紧锚定；同时，胶筒机构的主胶筒11和副胶筒10受到推压力变形扩展直至抵在中心管外侧的套管的内壁上，并压紧密封，完成坐封；当完成坐封及锚定后，锁环5的内锁齿与中心管1的外壁的外锁齿101进行啮合，使锁环5不能向上动作，进而形成锁环5下方部件的锁紧；继续提高压力，与适配接头19连接的释放剪钉2被剪断，坐封工具与本实施例的桥塞脱开实现丢手，坐封工具随电缆或管柱起至地面。
36.坐封工具取出后，可投入可溶球16，可溶球坐落在中心管的顶端的锥面17上，形成了单向封堵，流体只能从下部向上流动，上部的流体被截止；对桥塞上部层段进行压裂施工，压裂完毕后，下部层段的流体能够通过中心管内部的通道18向上流动，从而进行正常的
放喷或生产，在放喷与生产过程中，可溶桥塞在井筒液内降解，溶解于井筒液内自然消失。
37.上述实施例不应以任何方式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。