[发明专利]一种压裂桥塞

说明书

技术领域

本发明涉及非常规气藏多段压裂技术领域，特别涉及一种用于套管水平井的分段压裂改造，具有快速钻除性能的压裂桥塞。

背景技术

桥塞已经被使用了很多年，传统的桥塞采用金属材质，通过电缆或油管下入井内。在水平井中，普通桥塞无法通过电缆下入到预定位置，因此需要设计一个耐高温高压、磨铣性能优异，能通过地面泵送桥塞到预定位置的复合材料的压裂桥塞。

虽然常规的压裂桥塞密封性好，耐压差高，密封时间长，也可以磨铣，但是在磨铣时容易发生中途座封，磨铣时间花费较长，磨铣后的金属碎屑比重大，返排困难，因此不能应用于水平井分段压裂改造。

普通的非金属可钻桥塞虽然可以解决以上问题，但是在水平井多段压裂的多个桥塞的磨除时，当磨完前一级桥塞的密封胶筒后，后一级和前一级桥塞之间的压力将直接冲击钻头，对钻头造成损坏，因此发明一种用于套管水平井的分段压裂改造，具有快速钻除性能的压裂桥塞显得特别突出。

2011年12月30日，国务院批准页岩气为新的独立矿种。2012年3月16日国家发改委专门发布了页岩气的“十二五”规划。页岩气的独立矿种属性和专门的“十二五”规划将对促进中国整个页岩气产业的发展具有重大意义。推进页岩气勘查开采进程，尽快实现中国页岩气规模开发,有利于缓解中国油气资源短缺,提高天然气供应能力，有利于改变中国能源结构，增加清洁能源供应，形成油气勘探开发新格局。根据页岩气等非常规能源的特点和美国页岩气勘探开发经验，非常规能源开采必须满足：一是必须应用水平井，二是必须进行压裂。当前，北美85%的页岩气开发井均采用了水平井泵送桥塞进行分段压裂完井，因此复合材料压裂桥塞将是我国低渗储层改造的关键工具。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种压裂桥塞，其结构简单，大大节省水平井分段压裂中每个桥塞的时间，满足我国低渗透非常规油气的勘探开发的低成本要求和环境友好的要求。

为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种压裂塞，包括压裂球、中心管、剪切销钉、上卡瓦、下卡瓦、卡瓦环、锥体、端胶筒、中间胶筒和引鞋，其中，所述中心管外径具有变径台阶，最大外径处设置与剪切销钉相适应的均布孔，中心管为内径径向中空结构；中心管的上端具有与中心管内径相通的压裂球腔，所述压裂球置于压裂球腔内；中心管与压裂球腔相通的内径处具有内螺纹，中心管的下端外圆具有用于与引鞋连接的外螺纹；所述端胶筒的上下两端分别具有一组背圈；所述引鞋与中心管螺纹连接，引鞋的底部具有用于下一级压裂塞中心管内孔的外凸耳卡入的凹槽。

而且，所述压裂球腔内具有用于稳定压裂球的第一倒角和第二倒角，两者距离大于或等于一个压裂球的直径，所述第一倒角和/或第二倒角为30~45°。

而且，所述第一倒角和第二倒角之间设有横穿中心管的球笼插杆；所述引鞋上具有引鞋插杆。

而且，所述中心管、压裂球、引鞋、引鞋插杆和球笼插杆是玻璃纤维增强环氧树脂材料。

而且，所述引鞋的外圆具有环形铣槽，该环形铣槽上设置橡胶圈。

而且，所述上卡瓦和下卡瓦旁分别设置用于限位的上止环和下止环，上止环和下止环分别通过止环销钉固定于中心管上。

而且，所述上卡瓦和下卡瓦在卡瓦环的作用下与锥体的锥面接触，且卡瓦和锥体配合角度为12~20°。

而且，所述上止环、卡瓦环、锥体、下止环是玻璃纤维增强环氧树脂材料，所述卡瓦是铸铁或玻璃纤维增强环氧树脂材料。

而且，所述背圈由内背圈和外背圈焊接或粘接成型。

而且，所述背圈是铝合金或聚四氟乙烯材料。

本发明是一种压裂桥塞，在非常规油气勘探开发中，使用多个压裂桥塞后可以一次返排；分片卡瓦和卡瓦环形式确保卡瓦能可靠地锚定在各种不同级别的套管；内外背圈形式能有效的保护胶筒承受高温高压；啮合的中心管和引鞋结构保证在水平井段多个压裂桥塞的有效磨铣；独特的中心管上端内螺纹形式可以方便的将压裂桥塞快速转为复合材料桥塞；独特的引鞋外圆具有水力推送装置，可以确保压裂桥塞有效的在水平段的输送；除了卡瓦外其他均采用复合材料制造，极大的节省了磨铣时间，提高了磨铣效率。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图。

图2是引鞋结构示意图。

图3是引鞋上环形铣槽与橡胶圈的配合示意图。

图4是本发明实施例二的结构示意图。