一种泵送式桥塞的制作方法

本发明涉及非常规水平井多级分段大规模压裂作业技术领域，尤其涉及一种泵送式桥塞。

背景技术：

目前的桥塞射孔联作是页岩气压裂的主导技术，尤其是在涪陵页岩气的勘探开发中发挥了不可替代的作用。

现有的桥塞携带坐封工具入井的过程中，水平井筒内除伴随有液体的注入外，往往会存有一定量的砂体。为避免桥塞在入井的过程中，发生遇堵的现象，因此，可向井内注入一定量的胶液，以增加对水平井筒沉砂的携带效应。然而，由于被注入到井内的胶液的量较多且胶粘度较高，一旦胶液的破胶效果不好，则可能影响近井裂缝的导流能力。

基于对上述现有技术的分析，需要设计一种能够自动清扫水平井内的砂体以减少胶液的注入量的泵送式桥塞。

技术实现要素：

针对上述问题，根据本发明提出了一种泵送式桥塞，包括：中心管；与所述中心管相连接的导向头；部分设置在所述导向头的内部的驱动组件；与所述驱动组件相连接的清扫头，其中，在所述驱动组件的作用下，促动所述清扫头进行相应的转动以将所述中心管外部的砂体搅拌成悬浮状。这样，便可使得位于该泵送式桥塞的入井方向的端面的前端的砂体进行旋转，从而降低井下沉砂效应发生的机率。同时，在液体冲刷的作用下，将井下的砂体带入到地层中，以达到扫砂的目的。

在一个实施例中，所述驱动组件包括传动轴，所述传动轴的第一端位于所述导向头的内部，所述传动轴的第二端位于所述导向头的外部。该传动轴的设置，可以起到将驱动组件的旋转动力传递给清扫头的作用，以使得清扫头进行旋转， 即将导向头外部的砂体搅拌成悬浮状，以减少砂体的沉砂效应。

在一个实施例中，所述驱动组件还包括位于所述导向头的内部且分别套设在所述传动轴的第一端的定子和转子，所述定子和所述转子呈间隔式设置。通过使得定子和转子呈间隔式设置，便可避免定子和转子因距离较近或发生接触，造成定子干扰转子进行正常转动的弊端。

在一个实施例中，在所述定子的朝向入井方向的端面上构造有间隔开的多个斜向导流孔。

在一个实施例中，在所述定子的外周壁上构造有环形密封槽。

在一个实施例中，所述转子包括套设在所述传动轴的第一端的基环，以及多个从所述基环的纵向延伸出的旋转叶片。这样，在转子进行周向转动时，便可带动该传动轴一起进行周向转动。该旋转叶片的设置可以起到承接来自斜向导流孔中的液体的作用，从而在液体的冲击作用下，促使旋转叶片连同基环一起进行周向旋转。

在一个实施例中，各所述斜向导流孔的入口端的口径均大于出口端的口径，且各所述斜向导流孔的出口端均朝向相应的所述旋转叶片的受力面。通过使得该斜向导流孔的入口端的口径大于出口端的口径，便可使得当液体流经该斜向导流孔后，会产生节流压差，从而作用给相应的旋转叶片的液体冲击力较大。

在一个实施例中，各所述旋转叶片在所述基环的周向上均与相邻的所述旋转叶片彼此部分重叠。

在一个实施例中，所述传动轴的第一端与所述转子固定连接，所述清扫头固定套设在所述传动轴的第二端。

在一个实施例中，液体流经所述斜向导流孔后，冲击相应的所述旋转叶片以促使所述转子进行转动，所述转子通过所述传动轴带动所述清扫头进行转动。

根据本发明，与现有技术相比，该泵送式桥塞具有减少沉砂效应、胶液的注入量少、近井裂缝的导流能力强、清砂彻底、清扫能力强的优点以及还具有推广应用范围广的优点。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。在图中：

图1为本申请的实施例的泵送式桥塞的整体结构示意图。

图2为本申请的实施例的泵送式桥塞的清扫头的结构示意图。

图3为本申请的实施例的泵送式桥塞的转子的结构示意图。

图4为本申请的实施例的泵送式桥塞的定子的结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，图1示意性地显示了该泵送式桥塞100包括中心管1、导向头2、驱动组件3以及清扫头4。

在本申请的实施例中，该中心管1大致呈筒状，且内部为中空。其中，在该中心管1的上端构造有与轴端面成一定角度的磨铣对接面。这样，有利于该泵送式桥塞100的磨铣作业。

在一个具体的实施例中，该一定角度的大小范围为大于等于45度且小于等于60度。其中，优选角度为45度、50度、55度以及60度。

该导向头2与中心管1相连接，具体地，该导向头2与中心管1可为螺纹连接。这样，方便该导向头2与中心管1的安装及拆卸。

该驱动组件3部分设置在导向头2的内部。

该清扫头4与驱动组件3相连接，其中，在驱动组件3的作用下，促动清扫头4进行相应的转动，以将中心管1外部的砂体搅拌成悬浮状。这样，在向井内泵送液体的过程中，当液体流经该泵送式桥塞100后，会产生节流压差。在该节流压差的作用下促动驱动组件3的转动，从而带动清扫头4一起进行转动。这样，便可使得位于该泵送式桥塞100的入井方向的端面的前端的砂体进行旋转，从而降低井下沉砂效应发生的机率。同时，在液体冲刷的作用下，将井下的砂体带入到地层中，以达到扫砂的目的。

如图1、图2、图3以及图4所示，在一个优选的实施例中，该驱动组件3包括传动轴31，该传动轴31的第一端311位于导向头2的内部，该传动轴31的第二端312位于导向头2的外部。该传动轴31的设置，可以起到将驱动组件3的旋转动力传递给清扫头4的作用，以使得清扫头4进行旋转，即将导向头2外部的砂体搅拌成悬浮状，以减少砂体的沉砂效应。

如图1所示，在一个优选的实施例中，该驱动组件3还包括位于导向头2的 内部且分别套设在传动轴31的第一端311的定子32和转子33，该定子32和转子3呈间隔式设置。其中，该定子32大致呈圆形。具体地，该定子32可通过螺纹连接的方式固定在导向头2的内部，以避免定子32沿导向头2的中心轴线进行左右晃动，从而使得定子32牢固地固定在导向头2的内部。通过使得定子32和转子33呈间隔式设置，便可避免定子32和转子33因距离较近或发生接触，造成定子32干扰转子33进行正常转动的弊端。

为增强清扫头4的清扫动力，可通过增设驱动组件3中的定子32和与定子32相匹配的转子33的组合个数来实现。在本申请的实施例中，该组合个数可为1个、2个或3个。

如图4所示，在一个优选的实施例中，在定子32的朝向入井方向的端面上构造有间隔开的多个斜向导流孔322。具体地，该斜向导流孔322的入口端325和出口端326纵向交错设置。这样，方便液体在流经该斜向导流孔322时，能够准确地冲击到与该斜向导流孔322相对应设置的如下所述的旋转叶片332的受力面333上。从而保证了该液体冲击旋转叶片333的准确率、提高了转子33旋转的效率。

在一个优选的实施例中，在该定子32的外周壁323上构造有环形密封槽324。通过在该环形密封槽324中安装密封件，便可实现密封的作用，即避免流经中心管1内部的液体，在流入导向头2的内部时发生泄漏，从而造成影响转子33进行正常转动的弊端。其中，上述密封件可为O型密封圈或其它具有密封功能的部件。

如图3所示，在一个优选的实施例中，该转子33包括套设在传动轴31的第一端311的基环331，以及多个从基环331的纵向延伸出的旋转叶片332。具体地，该基环331与该传动轴31的第一端311在周向上为固定连接。这样，在转子33进行周向转动时，便可带动该传动轴31一起进行周向转动。该旋转叶片332的设置可以起到承接来自斜向导流孔322中的液体的作用，从而在液体的冲击作用下，促使旋转叶片332连同基环331一起进行周向旋转。

如图1和图4所示，在一个优选的实施例中，各斜向导流孔322的入口端325的口径大于出口端326的口径，且各斜向导流孔322的出口端326均朝向相应的旋转叶片332的受力面333。其中，该出口端326朝向入井方向，该出口端325背向入井方向。具体地，通过使得该斜向导流孔322的入口端325的口径大于出 口端326的口径，便可使得当液体流经该斜向导流孔322后，会产生节流压差，从而作用给相应的旋转叶片332的液体冲击力较大。进一步地，能够使得旋转叶片332进行高速旋转。

另外，通过使得该斜向导流孔322的出口端326朝向相应的旋转叶片332，即朝向与该出口端326相对应的旋转叶片332，便可保证从出口端326流出的液体能够准确地冲击到旋转叶片332中，避免从该出口端326流出的液体喷射到由相邻两个旋转叶片332之间形成的空隙中。这样不仅会造成液体的浪费，同时，也会降低驱动转子33进行旋转的效率。

如图3所示，在一个优选的实施例中，各旋转叶片332在基环331的周向上均与相邻的旋转叶片332彼此部分重叠。这样，便可保证从斜向导流孔322的出口端326流出的液体能够准确地作用到旋转叶片332中，避免液体喷射到由相邻两个旋转叶片332形成的缝隙中，造成降低转子33转速的弊端。

如图2所示，在一个优选的实施例中，该传动轴31的第一端311与转子33固定连接，清扫头4固定套设在传动轴31的第二端312。这样，在转子33进行转动时，便可带动传动轴31进行相应的转动，从而带动清扫头4也进行相应的的转动。进一步地，将中心管1外部的砂体搅拌成悬浮状，以减少或避免沉砂效应的发生，实现扫砂的目的。

在一个优选的实施例中，液体流经斜向导流孔322后，冲击相应的旋转叶片332以促使转子33进行转动，该转子33通过传动轴31带动清扫头4进行转动。

该清扫头4包括套设在传动轴31上的套环41和设置在套环41的外侧的多个清扫叶片42。该清扫头4可根据井下的砂体量的多少以及清扫程度的需要，进行适当的增设清扫头4的个数。

在本申请的实施例中，该泵送式桥塞100还包括位于导向头2的内部且分别套设在传动轴31的第一端311上的轴承5和轴承支撑6，其中，该轴承5和轴承支撑6呈间隔式设置。

在该轴承5和轴承支撑6之间还套设有第一间隔环7，该第一间隔环7的设置，起到使得该轴承5和轴承支撑6能够牢固地定位在导向头2的内部且不会发生晃动的作用。

另外，该泵送式桥塞100还包括第二间隔环8，该第二间隔环8套设在转子33的外侧，且不与转子33的外侧相接触。这样，该第二间隔环8的设置，便不 会影响转子33的转动。同时，该第二间隔环8的设置，可以起到分隔定子32和转子33的作用，即使得该定子32和转子33不会发生相互接触。

根据本发明的一个实施例，该泵送式桥塞100的具体工作过程为：

首选，将射孔枪座封工具(图中未示出)以及该泵送式桥塞100下入到井中，在泵送式桥塞100的自重作用下，通过电缆下放。

当泵送式桥塞100进入到斜段井后，开始向井内泵送液体，液体在流经泵送式桥塞100的前后，会产生节流压差，促使泵送式桥塞100向前移动。同时，部分液体流经定子32的斜向导流孔322后，会冲击转子33进行快速旋转。转子33通过传动轴31带动清扫头4进行旋转。在清扫头4的作用下，带动泵送式桥塞100前面的砂体进行旋转，以使得该砂体呈悬浮状。这样，便大幅度地降低了水平井筒的沉砂效应，井筒内的液体带动砂子进入地层，从而达到扫砂目的。同时，也避免了由于注入较多的高粘度液体，一旦该高粘度液体的粘稠度不能较好地降低，则会致使影响近井裂缝的导流能力的弊端。

综上所述，与现有技术相比，该泵送式桥塞100具有减少沉砂效应、胶液的注入量少、近井裂缝的导流能力强、清砂彻底、清扫能力强的优点以及还具有推广应用范围广的优点。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。