具有坐封丢手功能的大通径免钻桥塞的制作方法

本发明涉及一种具有坐封丢手功能的大通径免钻桥塞，用于油气井多段分段压裂施工中暂时封堵已作业井段，属于石油天然气完井工程中增产改造作业的井下工具制造技术领域。

背景技术：

我国页岩气可采资源丰富，资源价值巨大，页岩气的开发利用成为实现我国能源安全供给、多元化发展的重要战略选择。页岩气开发在今后较长时间内将是我国油气田勘探开发的重点，几乎所有的页岩气井均需要压裂才能获得工业气流。目前页岩气压裂主要有套管滑套压裂、快钻复合桥塞压裂和大通径免钻桥塞压裂等技术。套管滑套分投球开启和连续油管带专用开关工具开启两种，投球开启式套管滑套对固井胶塞要求高，不利于固井后钻磨水泥塞；后者需要动用连续油管带开关封隔器开启滑套，无法实现大排量注入，而且需要反复坐封解封开关封隔器，施工风险大，不利于页岩气的高效开发。

快钻复合桥塞分段压裂技术是目前国内外页岩气最主流的压裂技术，该技术在压裂完后需要钻磨掉井内桥塞。随着我国页岩气井水平段的加长（1300-2000m）和斜深的增加（>5000m），快钻复合桥塞钻磨过程中卡钻风险增大，甚至连续油管作业深度不能满足井深要求，快钻复合桥塞工具对我国页岩气压裂已出现不适应性。因此，开发一种免钻磨桥塞，对我国页岩气开发具有重要作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种具有坐封丢手功能的大通径免钻桥塞。采用本发明免钻桥塞完成全井压裂作业后不需钻磨桥塞即可完井投产，坐封丢手机构用于坐封大通径免钻桥塞，坐封后实现桥塞与坐封工具分离丢手。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具有坐封丢手功能的大通径免钻桥塞，其特征在于：包括中心管、胶筒机构、锥体机构、卡瓦机构和坐封丢手机构，中心管下部沿轴向开设有卡槽，胶筒机构、锥体机构和卡瓦机构依次套装于中心管上，且卡瓦机构与锥体机构中的锥形面配合，卡瓦机构包括卡瓦座，卡瓦座内设置有向内凸的凸块，凸块嵌入中心管下部的卡槽内；坐封丢手机构设置在中心管内，包括剪钉、丢手弹爪和芯轴，丢手弹爪套装于芯轴外，丢手弹爪下端设置有向外凸的凸台和向内凸的内凸棱，上部设置有内台阶，芯轴下部设置有凸起，当丢手弹爪通过剪钉与芯轴固定时，丢手弹爪的凸台挂在卡瓦座的凸块上，丢手弹爪的内凸棱支撑在芯轴的凸起上，当剪钉剪断时，芯轴向上运动，芯轴的凸起与丢手弹爪的内台阶配合带动丢手弹爪上行，丢手弹爪的凸台内缩与卡瓦座的凸块分离。

所述胶筒机构包括胶筒保护套和胶筒，胶筒套装于中心管上，胶筒保护套固定设置在胶筒两端。

所述锥体机构包括锥体、锥体压帽和锥体锁环，锥体锁环通过锥体压帽固定设置在锥体内，锥体套装于中心管上。

所述卡瓦机构还包括卡瓦、卡瓦座压帽和卡瓦座锁环，卡瓦和卡瓦座套装于中心管上，卡瓦座锁环设置在卡瓦座内且通过卡瓦座压帽限位，卡瓦座压帽与卡瓦座螺纹连接。

所述中心管下部沿轴向开设有四个卡槽，卡瓦座内的凸块对应设置为四个。

所述丢手弹爪下部沿轴向开设四条通槽，丢手弹爪下端部设置向外凸的凸台和向内凸的内凸棱。

采用本发明的优点在于：

1、本发明用于油气井分段压裂工艺暂时封堵已实施压裂作业的施工段，完成全井压裂作业后不需钻磨桥塞即可完井投产，采用的坐封丢手机构，用于坐封大通径免钻桥塞，坐封后实现桥塞与坐封工具分离丢手。

2、本发明坐封丢手机构结构在大通径免钻桥塞坐封完成后与其分离起出，内通径将达到68mm，具有内通径大，压裂后不需要钻磨，降低了施工费用，缩短作业时间等优点，且结构简单，压裂后不需要钻磨桥塞，避免了钻磨桥塞带来的风险，使其操作更加简便，性能可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明装入可溶球后的结构示意图；

图3为本发明中心管的结构示意图；

图4为本发明卡瓦座的结构示意图；

图5为本发明丢手弹爪的结构示意图。

图中标记为：1、中心管，2、胶筒保护套，3、胶筒，4、锥体，5、锥体压帽，6、锥体锁环，7、剪钉，8、卡瓦，9、卡瓦座压帽，10、卡瓦座锁环，11、卡瓦座，12、丢手弹爪，13、凸块，14、芯轴，15、凸台，16、凸起，17、内凸棱，18、内台阶，19、可溶球，20、卡槽。

具体实施方式

实施例1

一种具有坐封丢手功能的大通径免钻桥塞，包括中心管1、胶筒机构、锥体机构、卡瓦机构和坐封丢手机构，中心管1下部沿轴向开设有卡槽20，胶筒机构、锥体机构和卡瓦机构依次套装于中心管1上，且卡瓦机构与锥体机构中的锥形面配合，卡瓦机构包括卡瓦座11，卡瓦座11内设置有向内凸的凸块13，凸块13嵌入中心管1下部的卡槽20内；坐封丢手机构设置在中心管1内，包括剪钉7、丢手弹爪12和芯轴14，丢手弹爪12套装于芯轴14外，丢手弹爪12下端设置有向外凸的凸台15和向内凸的内凸棱17，上部设置有内台阶18，芯轴14下部设置有凸起16，当丢手弹爪12通过剪钉7与芯轴14固定时，丢手弹爪12的凸台15挂在卡瓦座11的凸块13上，丢手弹爪12的内凸棱17支撑在芯轴14的凸起16上，当剪钉7剪断时，芯轴14向上运动，芯轴14的凸起16与丢手弹爪12的内台阶18配合带动丢手弹爪12上行，丢手弹爪12的凸台15内缩与卡瓦座11的凸块13分离。

本实施例中，所述胶筒机构包括胶筒保护套2和胶筒3，胶筒3套装于中心管1上，胶筒保护套2固定设置在胶筒3两端。

本实施例中，所述锥体机构包括锥体4、锥体压帽5和锥体锁环6，锥体锁环6通过锥体压帽5固定设置在锥体4内，锥体4套装于中心管1上。

本实施例中，所述卡瓦机构还包括卡瓦8、卡瓦座压帽9和卡瓦座锁环10，卡瓦8和卡瓦座11套装于中心管1上，卡瓦座锁环10设置在卡瓦座11内且通过卡瓦座压帽9限位，卡瓦座压帽9与卡瓦座11螺纹连接。

本实施例中，所述中心管1下部沿轴向开设有四个卡槽20，卡瓦座11内的凸块13对应设置为四个。

本实施例中，所述丢手弹爪12下部沿轴向开设四条通槽，丢手弹爪12下端部设置向外凸的凸台15和向内凸的内凸棱17。

实施例2

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图所示，本发明包括大通径免钻桥塞和坐封丢手机构两种结构，大通径免钻桥塞结构包括中心管1、胶筒保护套2、胶筒3、锥体4、锥体压帽5、锥体锁环6、卡瓦8、卡瓦座压帽9、卡瓦座锁环10和卡瓦座11。中心管1下部沿轴向开设有四条卡槽20，卡瓦座11内部设置有四个向内凸的凸块13。胶筒3两端安装上胶筒保护套2，套装于中心管1上，然后将锥体锁环6装入锥体4内，再将锥体压帽5通过螺纹安装在锥体4上挡住锥体锁环6，再锥体4套装在中心管1上，接着套装入卡瓦8，卡瓦座锁环10放入卡瓦座11内后，继续将卡瓦座压帽9通过螺纹安装在卡瓦座11上挡住卡瓦座锁环10，最后将卡瓦座11套入中心管1上，同时卡瓦座11上的凸块13须嵌入中心管1下部的卡槽20内。坐封丢手机构包括剪钉7、丢手弹爪12和芯轴14。丢手弹爪12下部沿轴向开设四条通槽，下端设置有四个向外凸的凸台15和向内凸的内凸棱17，上部设置有内台阶18；芯轴14下部设置有凸起16。丢手弹爪12套装于芯轴14外，通过剪钉7与芯轴14固定。坐封丢手机构设置在中心管1内部，丢手弹爪12下端的凸台15挂在卡瓦座11内部的凸块13上。

本发明的工作原理如下：

大通径免钻桥塞入井前芯轴14上端螺纹与坐封工具内管连接，坐封工具外筒下端面与中心管1上端面接触，下到预定位置后电缆点火或连续油管打液压使坐封工具产生推拉力，坐封工具推力传递到外筒，外筒推动中心管1下行，同时坐封工具拉力传递到内管，内管带动芯轴14上行，芯轴14带动剪钉7、丢手弹爪12、卡瓦座11上行，卡瓦座11又推动卡瓦8、锥体4上行压胀胶筒3，同时使胶筒保护套2扩张，胶筒3贴紧套管不能继续压缩后，卡瓦座11继续推动卡瓦8，使卡瓦8胀破咬合套管，完成坐封，同时锥体4和卡瓦座11内部的锁环在中心管1上步步锁紧，保持上推负荷防止胶筒3回弹和卡瓦8松动。坐封好后，内管继续上拉芯轴14剪断剪钉7，芯轴14上行使芯轴凸起16离开丢手弹爪12的内凸棱17，芯轴凸起16上行到丢手弹爪12的内台阶18后带动丢手弹爪12继续上行，此时丢手弹爪12下端的凸台15内缩与卡瓦座11分离，实现坐封工具与大通径免钻桥塞分离，随后坐封丢手机构随坐封工具一起起出。压裂施工时投入可溶球19封堵中心管1内孔后，对上部射孔井段进行压裂增产作业。