本發(fā)明涉及管道作業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種橋塞。

背景技術(shù)：

在采油采氣作業(yè)中，由于油氣井不同層段油層的性質(zhì)差別較大，導(dǎo)致不同層段油井的滲透率差別較大。為了提高滲透率低的層段油井的滲透率，需要對滲透率低的層段進(jìn)行壓裂酸化作業(yè)，以提高油氣井的滲透率。

為了實(shí)現(xiàn)對某一層段進(jìn)行壓裂酸化且避免壓裂酸化作業(yè)過程中壓裂液對其他層段造成影響，需要對油氣井進(jìn)行封層，將需要進(jìn)行壓裂酸化作業(yè)的層段與位于其下方的層段分隔開，故需要設(shè)計一種用于油氣井封層的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了實(shí)現(xiàn)對油氣井進(jìn)行封層，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種橋塞。所述技術(shù)方案如下：

一種橋塞，所述橋塞包括：中心桿、下接頭、座封部和壓裂球，所述中心桿和所述壓裂球在預(yù)設(shè)溶液中均可解離；

所述中心桿內(nèi)部設(shè)有液體通道，由所述中心桿的一端至另一端依次為中心桿的第一段、中心桿的第二段和中心桿的第三段，所述中心桿的第一段設(shè)有內(nèi)螺紋，所述中心桿的第二段形成球座，且所述中心桿的第一段和所述中心桿的第二段的連接處的外壁上設(shè)有豁口；

所述座封部和所述下接頭依次套在所述中心桿的第三段外部，所述座封部與所述中心桿間隙配合，所述下接頭位于所述中心桿的端部且與所述中心桿固定連接；

座封過程，通過所述壓裂球與所述球座配合封堵所述中心桿內(nèi)部的液體通道，通過所述座封部封堵所述中心桿與套管之間的間隙。

進(jìn)一步地，所述座封部包括：上卡瓦、上椎體、密封件、下椎體和下卡瓦；

所述上卡瓦、所述上椎體、所述密封件、所述下椎體和所述下卡瓦依次套在所述中心桿的第三段外部，且位于所述中心桿的第二段與所述下接頭之間，所述上卡瓦位于所述中心桿的第三段上靠近所述中心桿的第二段的一端，所述上卡瓦、所述上椎體、所述密封件、所述下椎體、所述下卡瓦均與所述中心桿的第三段間隙配合；

座封過程，所述密封件向外擴(kuò)張，密封所述中心桿與所述套管之間的間隙。

進(jìn)一步地，所述下接頭和所述座封部在所述預(yù)設(shè)溶液內(nèi)可解離。

進(jìn)一步地，所述中心桿、所述下接頭、所述壓裂球、所述上卡瓦、所述上椎體、所述下錐體和所述下卡瓦的材料均為金屬基復(fù)合材料，且所述金屬基復(fù)合材料包括如下重量百分比的組分：

90～93份的鎂、7～8份的鋁、1～2份的鈦、0.5～0.8份的鉻及1～3份的酸性弱電解質(zhì)。

具體地，所述酸性弱電解質(zhì)為碳酸。

進(jìn)一步地，所述座封部還包括上護(hù)肩和下護(hù)肩，所述上護(hù)肩和所述下護(hù)肩分別套在所述中心桿的第三段外部，且所述上護(hù)肩和所述下護(hù)肩分置在所述密封件的兩側(cè)；

通過所述上護(hù)肩和所述下護(hù)肩保護(hù)所述密封件。

具體地，所述上護(hù)肩、所述密封體和所述下護(hù)肩的材料均為在所述預(yù)設(shè)溶液內(nèi)可解離的橡膠。

具體地，所述預(yù)設(shè)溶液為氯離子的體積濃度為1.2％～3.5％的酸性溶液。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

本發(fā)明通過壓裂球與球座配合封堵中心桿內(nèi)部的液體通道，通過座封部封堵中心桿與套管之間的間隙，從而實(shí)現(xiàn)封層。且中心桿和壓裂球在預(yù)設(shè)溶液中均可解離，當(dāng)封層施工結(jié)束后，向套管內(nèi)注入預(yù)設(shè)溶液，使中心桿和壓裂球發(fā)生解離而溶在井筒內(nèi)，從而使與中心桿固定連接的下接頭失去連接而落入井筒內(nèi)，中心桿和下接頭的施加在座封部上的作用力釋放，使座封部也落入井筒內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)解封。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的橋塞的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的中心桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的上卡瓦的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的上椎體的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：

1中心桿，11中心桿的第一段，12球座，13中心桿的第三段，14臺階，15豁口，

2上卡瓦，21開口，

3上椎體，

4上護(hù)肩，

5密封件，

6下護(hù)肩，

7下椎體，

8下卡瓦，

9下接頭，

10液體通道，

A座封部。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的橋塞，可用于分層試油、分層壓裂酸化、分層防砂、分層注水、分層生產(chǎn)、封閉水層、封閉干層和封閉廢棄層等作業(yè)。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種橋塞，該橋塞包括：中心桿1、下接頭9、座封部A和壓裂球(圖中未示出)，其中，中心桿1和壓裂球(圖中未示出)在預(yù)設(shè)溶液中均可解離；

中心桿1內(nèi)部設(shè)有液體通道10，由中心桿1的一端至另一端依次為中心桿 的第一段11、中心桿的第二段(參見圖1或圖2中12)和中心桿的第三段13，中心桿的第一段11設(shè)有內(nèi)螺紋，中心桿的第二段(參見圖1或圖2中12)形成球座12，且中心桿的第一段11和中心桿的第二段(參見圖1或圖2中12)的連接處的外壁上設(shè)有豁口15；

座封部A和下接頭9依次套在中心桿的第三段13外部，且座封部A與中心桿1間隙配合，下接頭9位于中心桿1的端部且與中心桿1固定連接；

座封過程，通過壓裂球(圖中未示出)與球座12配合封堵中心桿1內(nèi)部的液體通道10，通過座封部A封堵中心桿1與套管之間的間隙。

本發(fā)明的工作原理為：

座封過程，使用下入工具將本發(fā)明下入到套管內(nèi)預(yù)定位置，下入座封工具，坐封工具作用在座封部A上。上提下入工具，中心桿1隨著下入工具上行，中心桿1上行過程中帶動下接頭9上行，下接頭9和座封工具從兩側(cè)擠壓座封部A，使座封部A封堵中心桿1和套管之間的間隙，座封部A對下接頭9產(chǎn)生向下的作用力，下接頭9和下入工具分別從兩側(cè)拉中心桿1，由于中心桿的第一段11和中心桿的第二段(參見圖1或圖2中12)的連接處設(shè)有豁口15，中心桿1在豁口15處的壁厚為整個中心桿1上壁厚最薄的位置，當(dāng)下接頭9和下入工具對中心桿1的拉力達(dá)到一定值時，中心桿1從豁口15處斷裂，實(shí)現(xiàn)下入工具丟手，使球座12漏出，下入壓裂球(圖中未示出)，壓裂球(圖中未示出)座封到球座12上，即可封堵中心桿1內(nèi)部的液體通道10。其中，本發(fā)明上方的層段即為施工目的層段。

解封過程：待施工目的層段的施工結(jié)束后，向套管內(nèi)注入預(yù)設(shè)溶液，使中心桿1和壓裂球(圖中未示出)發(fā)生解離而溶在井筒內(nèi)，座封部A受到的作用力釋放，座封部A和下接頭9落入井筒內(nèi)。

本發(fā)明通過壓裂球(圖中未示出)與球座12配合封堵中心桿1內(nèi)部的液體通道10，通過座封部A封堵中心桿1與套管之間的間隙，從而實(shí)現(xiàn)封層。且中心桿1和壓裂球(圖中未示出)在預(yù)設(shè)溶液中均可解離，當(dāng)封層施工結(jié)束后，向套管內(nèi)注入預(yù)設(shè)溶液，使中心桿1和壓裂球(圖中未示出)發(fā)生解離而溶在井筒內(nèi)，從而使與中心桿1固定連接的下接頭9失去連接而落入井筒內(nèi)，中心桿1和下接頭9施加在座封部A上的作用力釋放，使座封部A也落入井筒內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)解封。

如圖1所示，座封部A包括：上卡瓦2、上椎體3、密封件5、下椎體7和下卡瓦8；

上卡瓦2、上椎體3、密封件5、下椎體7和下卡瓦8依次套在中心桿的第三段13外部，且位于中心桿的第二段(參見圖1或圖2中12)與下接頭9之間，上卡瓦2位于中心桿的第三段13上靠近中心桿的第二段(參見圖1或圖2中12)的一端，上卡瓦2、上椎體3、密封件5、下椎體7、下卡瓦8均與中心桿的第三段13間隙配合；

座封過程，密封件5向外擴(kuò)張，密封中心桿1與套管之間的間隙。

如圖2所示，中心桿的第二段(參見圖1或圖2中的球座12)和中心桿的第三段13連接處的外壁上形成臺階14，且中心桿的第二段(參見圖1或圖2中12)的外徑大于中心桿的第三段13的外徑，從而通過臺階14對上卡瓦2軸向限位，中心桿的第三段13的下端設(shè)置外螺紋，下接頭9上端設(shè)置內(nèi)螺紋，中心桿的第三段13和下接頭9之間通過螺紋連接，通過下接頭9對下卡瓦8軸向限位。

其中，中心桿的第三段13靠近中心桿的第二段(參見圖1或圖2中12)的一端的內(nèi)徑小于其另一端的內(nèi)徑，在避免座封過程中壓裂球(圖中未示出)落入井筒內(nèi)的基礎(chǔ)上，為預(yù)設(shè)溶液提供較大的流通通道，加快中心桿1和壓裂球(圖中未示出)的解離速度。

其中，壓裂球(圖中未示出)的橫截面可以為圓形或橢圓形，通過壓裂球(圖中未示出)與中心桿的第二段(參見圖1或圖2中12)形成的球座12配合，封堵中心桿1內(nèi)部的液體通道。

如圖3所示，上卡瓦2為管體，上卡瓦2的一端外壁上設(shè)有開口21，且由上卡瓦2上不設(shè)開口21的一端至其另一端的壁厚逐漸減小，下卡瓦8和上卡瓦2的結(jié)構(gòu)相同，設(shè)置方向相反。

如圖4所示，上椎體3為橫截面為類梯形的結(jié)構(gòu)，下椎體7的結(jié)構(gòu)與上椎體3相同，設(shè)置方向相反。

如圖1所示，上卡瓦2和下卡瓦8分別通過其設(shè)置開口21的一端對應(yīng)地和上椎體3及下椎體7配合，上椎體3伸入上卡瓦2的開口端，下椎體7伸入下卡瓦8的開口端。

使用時，下入工具拉動中心桿1上行，從而帶動下接頭9推動下卡瓦8上 行，座封工具推動上卡瓦2下行，上卡瓦2和下卡瓦8分別推動上椎體3和下椎體7擠壓密封件5，從而使得密封件5體積膨脹。當(dāng)坐封工具和下入工具上的作用力達(dá)到一定值，如五萬牛頓時，上卡瓦2和下卡瓦8分別被上椎體3和下椎體7撐破，破裂的上卡瓦2的一端頂在臺階14上，另一端與套管錨固。同理，破裂的下卡瓦8的一端頂在下接頭9上，另一端與套管錨固。此時，密封件5被壓縮到橫截面積最大的狀態(tài)，封堵套管和中心桿1之間的間隙。在上卡瓦2和下卡瓦8的支撐作用力下，本發(fā)明被固定在套管內(nèi)，繼續(xù)上提下入工具，中心桿1由豁口15處拉斷，實(shí)現(xiàn)下入工具丟手，向中心桿1內(nèi)投入壓裂球(圖中未示出)，壓裂球(圖中未示出)與球座12配合封堵中心桿1內(nèi)部的液體通道10。

其中，下接頭9和座封部A在預(yù)設(shè)溶液內(nèi)也可解離，且中心桿1、下接頭9、壓裂球(圖中未示出)、上卡瓦2、上椎體3、下椎體7和下卡瓦8的材料均為金屬基復(fù)合材料，且該金屬基復(fù)合材料包括如下重量百分比的組分：90～93份的鎂、7～8份的鋁、1～2份的鈦、0.5～0.8份的鉻及1～3份的酸性弱電解質(zhì)。其中，先將90～93份的鎂、7～8份的鋁、1～2份的鈦、0.5～0.8份的鉻融合，再附加1～3份的酸性弱電解質(zhì)以得到本發(fā)明實(shí)施例中的金屬基復(fù)合材料，且該金屬基復(fù)合材料還可采用纖維進(jìn)行增強(qiáng)，確保座封過程中本發(fā)明的強(qiáng)度。通過下接頭9和座封部A在預(yù)設(shè)溶液內(nèi)也可解離，避免下接頭9和座封部A落入井筒內(nèi)而需要打撈，減少施工工序，加快施工進(jìn)度。

其中，酸性弱電解質(zhì)為碳酸。

如圖1所示，在本發(fā)明實(shí)施例中，座封部A還包括上護(hù)肩4和下護(hù)肩6，上護(hù)肩4和下護(hù)肩6分別套在中心桿的第三段13外部，且上護(hù)肩4和下護(hù)肩6分置在密封件5的兩側(cè)，防止在密封件5擴(kuò)張的過程中上椎體3和下椎體7的棱角破壞密封件5，從而通過上護(hù)肩4和下護(hù)肩6保護(hù)密封件5。

其中，上護(hù)肩4、密封件5和下護(hù)肩6的材料均為在預(yù)設(shè)溶液內(nèi)可解離的橡膠，使得解封過程中上護(hù)肩4、密封件5和下護(hù)肩6溶在井筒內(nèi)，避免對上護(hù)肩4、密封件5和下護(hù)肩6進(jìn)行打撈，減少施工工序，加快施工進(jìn)度。

在本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)溶液為氯離子的體積濃度為1.2％～3.5％的酸性溶液，橋塞解離的溫度在90℃～100℃之間。根據(jù)井況的實(shí)際情況及要求清除橋塞的時間要求，可調(diào)整預(yù)設(shè)溶液的成分或改變反應(yīng)環(huán)境，加快橋塞解離的速度。

當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，在壓裂酸化施工中，地層返排液中含有氯離子，且返排液呈酸性，該地層返排液可使得中心桿1、下接頭9、座封部A和壓裂球(圖中未示出)發(fā)生解離，也即在壓裂酸化施工中，地層返排液可作為預(yù)設(shè)溶液，從而避免配置預(yù)設(shè)溶液，節(jié)約施工成本。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，中心桿1、下接頭9、壓裂球(圖中未示出)、上卡瓦2、上椎體3、下椎體7、下卡瓦8和密封件5不能與壓裂液發(fā)生反應(yīng)。

上述本發(fā)明實(shí)施例序號僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。