[发明专利]页岩气套变井分段压裂的外径70mm扩张后114.3mm的全可溶桥塞

说明书

本发明公开了页岩气套变井分段压裂的外径70mm扩张后114.3mm的全可溶桥塞，包括底座、卡瓦组、卡瓦推块、密封胶筒，还包括防突坐封推块、防突底座、卡瓦箍环、丢手机构及中心杆。尾座与中心杆采用螺栓连接。卡瓦组与底座、卡瓦推块采用楔形槽的方式配合并在坐封前用卡瓦箍环紧固，坐在中心杆上。密封胶筒两侧有防突底座、防突坐封推块，防突底座与卡瓦推块用螺纹相连接，防突坐封推块与丢手机构用销钉相连接。防突坐封推块、密封胶筒、防突底座和卡瓦推块推块可沿中心杆向下限位移动，卡瓦组锚定坐封后，继续挤压密封胶筒能径向扩张紧贴管壁。本发明的桥塞变径范围大，能够在压裂作业套管严重缩径变形时平稳通过。

技术领域

本发明涉及石油天然气、页岩气压裂作业井下工具技术领域，具体涉及页岩气套变井分段压裂的外径70mm扩张后114.3mm的全可溶桥塞

背景技术

随着油气开采的目标转向低渗透、低品位资源，水平井分段压裂技术已成为有效提高油藏增产和单井产量的重要手段，而桥塞是压裂作业的重要工具之一，应用日益广泛。可溶桥塞可用于对油、气、水层进行临时性封堵,使用于水平井和垂直井的多层压裂,采用先进的可降解金属和橡胶材料,实现了桥塞的完全降解,帮助用户减小使用风险,相比于传统复合桥塞，不需要连续油管钻塞,减少连续油管作业成本。

可溶桥塞主要由桥塞主体、卡瓦、密封胶筒等组成。在实际情况中，由于前期深层非常规气区块套变频发，作为主体工具的桥塞国内外最小外径仅有83毫米，在水平井压裂中或压裂后出现套管严重缩径变形时，桥塞不能通过套变位置，无法泵送至预定设计位置进行有效实施分段改造，限制了深层非常规气高效开发。

发明内容

本发明的目的是设计页岩气套变井分段压裂的外径70mm扩张后114.3mm的全可溶桥塞，使其能够在压裂作业套管严重缩径变形时平稳通过，又能在胶筒大变形扩张时更好的密封，胶筒承压足够，同时在压裂施工结束后桥塞可完全溶解，井筒全通径快速投产。

本发明专利的技术方案是：分段压裂C类页岩套变井的小直径可溶桥塞，包括底座、卡瓦组、卡瓦推块、密封胶筒、丢手机构，还包括防突坐封推块、防突底座、卡瓦箍环及中心杆。尾座与中心杆采用螺栓连接。卡瓦组与底座、卡瓦推块采用楔形槽的方式配合并在坐封前用卡瓦箍环紧固，坐在中心杆上。密封胶筒两侧有防突底座、防突坐封推块，防突底座与卡瓦推块用螺纹相连接。丢手机构与防突坐封推块采用螺纹连接，并坐在中心杆上，丢手机构与坐封工具用销钉连接。随着防突坐封推块中的防提前坐封的销钉被剪断，使桥塞的防突坐封推块、密封胶筒、防突底座和卡瓦推块沿中心杆向下限位移动，卡瓦推块向下限位移动驱使卡瓦组沿楔形槽径向向外移出，快速啮入套管壁到达完成坐封位置时，卡瓦推块中的弹簧销钉下弹到中心杆预留的限位槽内，防止卡瓦回退。坐封锚定后，继续挤压密封胶筒，密封胶筒在受力的作用下径向扩张，发生大变形膨胀，使密封胶筒完全膨胀紧贴套管内壁。防突坐封推块与丢手机构配合，内部同样设有弹簧销钉限位自锁结构，防止密封胶筒得在压裂过程中回弹。该过程中，桥塞在坐封工具泵送推动作用下由初始70mm的外径到紧贴套管内壁大变形扩张；压裂施工结束后，桥塞金属部分和密封胶筒全部溶解。

所述的中心杆上有两个对称的半圆凹槽，与防突坐封推块的半圆凸槽相配合，限制桥塞整体的周向转动，在中心杆中部有两处限位槽，每处四个，当卡瓦推块和防突坐封推块完成坐封后，内部的弹簧销钉弹入限位槽，使得桥塞在压裂过程中始终保持锚定密封状态。

所述的卡瓦组为分瓣式单卡瓦组结构，由于桥塞外径为70mm，则卡瓦沿轴向分布为四个，卡瓦长度较长，并通过楔形槽分别与底座和卡瓦推块相配合并在坐封前由卡瓦箍环固定在中心杆上避免分离，防突坐封推块、密封胶筒、防突底座和卡瓦推块沿中心杆向下限位移动，卡瓦推块向下限位移动驱使卡瓦组沿楔形槽径向向外移出，快速啮入套管壁完成坐封。所述的卡瓦组其载体由镁基可溶合金材料构成，左右均匀分布卡瓦牙，卡瓦牙设计成片状齿形结构，由陶瓷材料制成，可提高卡瓦锚定的可靠性，易于返排。