[发明专利]可取式压裂桥塞

说明书

本发明涉及一种用于油、气井分层压裂的桥塞。

由于油田油层埋藏深，地层渗透率低，水力压裂是一项不可缺少的增产措施，由于井段长，油层多而厚，笼统压裂效果较差，特别重复性压裂效果更差。为了解决这一矛盾，必须采取分层压裂工艺，目前国内各油田使用的分层压裂管柱主要由水力扩张式和水力压缩式封隔器，这两种封隔器座封工艺较简单，可多级进行分层压裂，依次将各层压开。但是当隔层较厚时，配封隔器比较困难。同时这两种分压管柱都必须采用喷砂器才能使封隔器密封，因此带来了一些不可克服的缺点：对水基压裂液剪切严重，使压裂液粘度降低;由于喷砂作用，易将套管刺薄，甚至刺断;由于喷砂、使砂粒互相撞击，砂粒易碎，易造成砂卡，封隔器不能解封等。如采用填砂的方法进行分层压裂，其压裂前后作业工艺复杂，耗时费工，一旦不慎易出现砂堵，砂卡等事故。

目前国外如哈里伯顿、贝克等公司主要采用水力锚与卡瓦式封隔器为上封隔器，丢手装置与桥塞作为下封隔器组成压裂管柱，哈里伯顿3型可取桥塞采取机械方式，座封需右旋管柱，然后施加管柱重量座封，解封时反转管柱后上提 即可解封，丢手时也要旋转管柱，其适应方位广，但对于深井作业不大适用，因其座封、解封和丢手都要旋转管，这样不但操作困难，也不容易判断是否座封或解封，有时反复多次还座不住，其锁定机构采用“S”型轨道槽，对工具座封的负荷要求比较严，如达不到预定座封负荷，锁紧机构便不起作用，桥塞也不能座封，对于不同直径套管的井很难掌握。作业时，封隔器要分多次下入井中，其座封、解封都必须采用专用投捞工具。贝克公司虽有一种分压管柱可以一次下入井中，但其座封、解封均采用旋转管柱方式，同样带来不便。以上两种桥塞的卡瓦锚的主要设计参数都未达到优化值，使其承载能力低，在高压压裂过程中易挤毁套管。

本发明的目的就是考虑以上压裂桥塞的缺点，提供一种靠液压座封、丢手、解封方便可靠，承受压差大，受力均匀的可取式压裂桥塞。特别是提供新型结构的卡瓦锚和锁紧机构，以及开式N型轨道槽，改善套管受力状态，防止卡瓦的断裂与脱落，提高分层压裂的成功率，减少工人的劳动强度。

本发明提供一种新型结构的卡瓦锚，并将其整体组装形式改变为逐片组装形式，以保证卡瓦的主要设计参数同时达到优化设计值，同时为了限定卡瓦锚的位置，在卡瓦托的 挡块限位接头处设计装有一个限位套;还设计了新型的防砂皮碗机构，靠丢手活塞、锁块、上承载体和护套的联动控制防砂皮碗的张开与收回;在解封装置中设计了扇形结构的锁块，增大了受力面，承受载荷大;为防止挤坏套管，在座封活塞上设计了限位环，同时设计了新型的形式N型结构的轨道槽。

图1，为可取式压裂桥塞的结构图。

图2，为可取式压裂桥塞扇形锁块的组装剖面图。

图3，为可取式压裂桥塞的N型轨道槽示意图。

本发明可取式压裂桥塞如图1～3所示，由丢手、防砂、解封、密封、卡瓦锚、锁紧、座封机构组装而成。丢手和防砂机构由上接头1和与其连接的投捞筒2，二个轨道销4，开有如图3所示的两个对称的N型滑槽的投捞芯轴3，丢手活塞6，上承载体7和其内的四块锁块8，防砂皮碗9及其下部的支撑环11，护套10，连接护套和丢手活塞的限位销钉12和二个丢手剪钉13组成。解封机构由解封剪钉5、浮动式结构的上中心管14、上部与上承载体连接下部与锁套连接的接头15，中承载体18和其内装配的6～8个扇形锁块17，与接头15连接的锁套16组成。密封部分由外中心管23和套在其外面的3～5个胶筒24，与锁套和外中心管连接的 接头22组成。该卡瓦锚由阶梯形楔形体25，六片阶梯形卡瓦26，六个挡块和限位接头30相互齿合并用限位螺钉28固定的卡瓦托27和限套29组成。锁紧部分由4块锁瓦31，连接套32和其内部的下中心管19组成。其座封机构由与下中心管连接的限环33，座封活塞35，释放活塞36，下承载体38和其内装的四块锁块37，与下承载体靠锁块连接的锁套34，二个座封剪钉39和下接头40组成。本发明可取式压裂桥塞适用套管内径为118.62～127.3mm，工作压差80MPa，工作温度130℃。