桥塞的制作方法

本实用新型涉及油气田开发技术领域，具体而言，涉及一种桥塞。

背景技术：

目前，针对具有低渗透的非常规油气储层的开采，通常使用桥塞来实现机械分隔进行多层多级分段压裂，从而达到提高单井产量的效果。由于桥塞具有施工工序少、卡封位置准确、不易造成砂卡、分段级数多、改造规模大等优点，因此桥塞被广泛应用于低渗透油气井和页岩气井。现有技术中的桥塞在座封过程中，由于胶筒结构不够完善，使得胶筒不能充分变形，从而导致胶筒不能与套管内壁进行良好的密封，进而影响了气井层有效封隔的效果。

技术实现要素：

本实用新型提供一种桥塞，以解决现有技术中的桥塞座封时封隔效果不好的问题。

本实用新型提供了一种桥塞。该桥塞包括：中心管、胶筒和挤压组件。其中，胶筒套设在中心管上，且胶筒具有环形凹槽。环形凹槽设置在胶筒的内侧壁上且位于胶筒的中部。挤压组件设置在中心管上，且靠近胶筒设置。挤压组件具有固定在中心管上的固定位置以及挤压胶筒的挤压位置。

进一步地，挤压组件包括：卡瓦和锥套。卡瓦套设在中心管上，且卡瓦的外表面上设置有卡瓦牙。卡瓦的靠近胶筒的一端设置有第一斜面，第一斜面设置在卡瓦的内侧壁上，且第一斜面与中心管之间的间距朝靠近胶筒的方向逐渐增大。锥套套设在中心管上，且位于卡瓦与胶筒之间。锥套靠近卡瓦的一端设置有第二斜面，第二斜面位于锥套的外侧壁上，第一斜面与第二斜面相互贴合。

进一步地，挤压组件还包括胀环组件。胀环组件套设在中心管上，且位于锥套与胶筒之间。胀环组件的上端面与锥套的端面贴合，胀环组件的下端面与胶筒贴合。

进一步地，胀环组件包括：外胀环和内胀环。外胀环具有第一锥形孔，外胀环通过第一锥形孔套设在中心管上，第一锥形孔的直径朝靠近胶筒的方向逐渐变大。外胀环远离胶筒的一端与锥套的端面贴合。内胀环具有第二锥形孔，内胀环通过第二锥形孔套设在中心管上，第二锥形孔的直径朝靠近胶筒的方向逐渐变大。内胀环的外壁与外胀环的内壁贴合，内胀环的远离外胀环的一端与胶筒贴合。

进一步地，内胀环的靠近胶筒的一端设置有环形凸缘，外胀环的端部与凸缘的端面抵接。

进一步地，胶筒包括：边胶筒和中胶筒。边胶筒套设在中心管上，边胶筒包括相对设置的第一端和第二端，且边胶筒的第一端的外壁上设置与内胀环的内壁配合贴合的倾斜面。中胶筒套设在中心管上，环形凹槽设置在中胶筒的内侧壁上，边胶筒的第二端与中胶筒的端面贴合。

进一步地，第一斜面与中心管的管壁之间的夹角在10°至20°之间。

进一步地，桥塞包括两个挤压组件，两个挤压组件沿中心管的轴线方向间隔设置，胶筒位于两个挤压组件之间，两个挤压组件易胶筒为对称中心对称设置。

进一步地，桥塞还包括：上压帽和下接头。其中，上压帽设置在中心管的上端，上压帽通过剪钉与中心管连接，上压帽与两个挤压组件中位于上方的挤压组件抵接，上压帽用于推动上方的挤压组件朝胶筒移动。下接头固定设置在中心管的下方，下接头与两个挤压组件中位于下方的挤压组件抵接。

进一步地，中心管、胶筒以及挤压组件由可溶材料制成。

应用本实用新型的技术方案，桥塞包括：中心管、胶筒和挤压组件。其中，胶筒套设在中心管上，且胶筒具有环形凹槽。挤压组件设置在中心管上，且靠近胶筒设置。挤压组件具有固定在中心管上的固定位置以及挤压胶筒的挤压位置。在该桥塞的座封过程中，由于胶筒结构的改进，使得胶筒在压缩时可以充分挤压变形，并与套管内壁紧密贴合，如此可提高胶筒密封性，对气井层进行有效封隔。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型提供的桥塞的结构示意图；

图2示出了本实用新型提供的中胶筒的结构示意图；

图3示出了本实用新型提供的内胀环的结构示意图；

图4示出了图3中A处的局部放大图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、中心管；200、胶筒；210、边胶筒；220、中胶筒；300、挤压组件；310、卡瓦；320、锥套；330、胀环组件；331、外胀环；332、内胀环；400、上压帽；500、下接头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供一种桥塞。该桥塞包括：中心管100、胶筒200和挤压组件300。其中，胶筒200套设在中心管100上，且胶筒200具有环形凹槽。优选地，将该环形凹槽设置为三角形凹槽，为了使该胶筒200在挤压过程中受力和变形均匀，这里将三角形凹槽设置在位于胶筒200的中部。又由于胶筒200用来与套管内壁密封，因此将三角形凹槽设置在胶筒200的内侧壁上，在受到挤压时，可使胶筒200向外侧凸起并与套管内壁紧密贴合。挤压组件300设置在中心管100上，且靠近胶筒200设置。当挤压组件300在未座封时，处于固定在中心管100上的固定位置处。当挤压组件300座封时，挤压组件300将挤压胶筒200，此时挤压组件300处于挤压位置。

应用本实施例的桥塞，在桥塞进入套管内预定位置后，开始进行座封。通过火药爆破、液压座封或者机械座封工具产生高压，并作用于挤压组件300，通过挤压组件300对胶筒200的挤压，使得胶筒200与套管内壁紧密贴合，从而达到座封效果。本实施例中通过在胶筒200内壁上设置环形凹槽，在胶筒200的受力挤压过程中，由于应力集中效应，使得胶筒200在环形凹槽处得到充分变形，从而能够提高与套管内壁密封的密封效果，进而能够达到有效封隔气井层的目的。

具体地，挤压组件300包括卡瓦310和锥套320。卡瓦310套设在中心管100上，卡瓦310的外表面上设置有卡瓦牙，卡瓦310的靠近胶筒200的一端设置第一斜面，第一斜面设置在卡瓦310的内侧壁上，且第一斜面与中心管100之间的间距朝靠近胶筒200的方向逐渐增大。锥套320套设在中心管100上，且位于卡瓦310与胶筒200之间。锥套320靠近卡瓦310的一端设置有第二斜面，第二斜面位于锥套320的外侧壁上，第一斜面与第二斜面相互贴合。在本实施例中，有两个卡瓦310和两个锥套320。且两个卡瓦310和两个锥套320对称设置在胶筒200的两侧。

在座封过程中，当挤压组件300受到高压作用时，卡瓦310与锥套320由于相互挤压，通过卡瓦310的第一斜面与锥套320的第二斜面的配合，使得卡瓦310向挤压胶筒200的方向运动，此时卡瓦310处于张开状态，从而使得卡瓦310上的卡瓦牙更好地锚定在套管内壁上。在本实施例中，优选地将卡瓦牙选用硬质合金材料，并镶嵌于卡瓦基体上，从而能够有效地提高桥塞坐封时的锚定能力。

具体地，挤压组件300还包括胀环组件330。胀环组件330用于与桥塞密封，并将挤压组件受到的高压传递给胶筒200。胀环组件330套设在中心管100上，且位于锥套320与胶筒200之间。胀环组件330的上端面与锥套320的端面贴合，胀环组件330的下端面与胶筒200贴合。

具体地，胀环组件330包括：外胀环331和内胀环332。其中，外胀环331具有第一锥形孔，外胀环331通过第一锥形孔套设在中心管100上，第一锥形孔的直径朝靠近胶筒200的方向逐渐变大，外胀环331远离胶筒200的一端与锥套320的端面贴合。内胀环332具有第二锥形孔，内胀环332通过第二锥形孔套设在中心管100上，第二锥形孔的直径朝靠近胶筒200的方向逐渐变大，内胀环332的外壁与外胀环331的内壁贴合，内胀环332的远离外胀环331的一端与胶筒200贴合。

采用该胀环组件330，通过设置外胀环331和内胀环332，有效增加了胀环组件330和胶筒200的接触面积，便于将胀环组件330受到的高压顺利传递至胶筒200，从而使得胶筒200得到充分的挤压变形，达到座封可靠的效果。在本实施例中，优选地将外胀环331和内胀环332选用金属材料。

如图3和图4所示，内胀环332的靠近胶筒200的一端设置有环形凸缘，外胀环331的端部与凸缘的端面抵接。通过这样的设置，有效增加了内胀环332与套筒内壁的接触面积，有利于桥塞的有效座封。同时也增加了内胀环332与外胀环331的接触面积，便于挤压力的传递。

具体地，胶筒200包括：边胶筒210和中胶筒220。边胶筒210套设在中心管100上，边胶筒210包括相对设置的第一端和第二端，边胶筒210的第一端的外壁上设置与内胀环332的内壁配合贴合的倾斜面。中胶筒220，套设在中心管100上，环形凹槽设置在中胶筒220的内侧壁上，边胶筒210的第二端与中胶筒220的端面贴合。

具体地，第一斜面与中心管100的管壁之间的夹角在10°至20°之间。这样可以使得卡瓦310与锥套320的配合角度为10°至20°，保证了卡瓦310在张开时对套管的可靠锚定。

相应地，为了使胶筒200在挤压时受力更均匀，挤压效果更好，优选地采用两个挤压组件300。两个挤压组件300沿中心管100的轴线方向间隔设置，胶筒200位于两个挤压组件300之间，两个挤压组件300以胶筒200为对称中心对称设置。

具体地，桥塞还包括：上压帽400和下接头500。其中，上压帽400设置在中心管100的上端，上压帽400通过剪钉与中心管100连接，上压帽400与两个挤压组件300中位于上方的挤压组件300抵接，上压帽400用于推动上方的挤压组件300朝胶筒200移动。下接头500固定设置在中心管100的下方，下接头500与两个挤压组件300中位于下方的挤压组件300抵接。

当桥塞座封时，上压帽400的剪钉由于受到高压作用而被剪断，同时上压帽400相对桥塞向下运动，下接头500相对桥塞向上运动，使得挤压组件300进入挤压状态，从而使胶筒200发生变形，达到有效座封的效果。

具体地，中心管100、胶筒200以及挤压组件300由可溶材料制成。现有技术中，虽然桥塞可实现套管完井水平井不限级数压裂，但在压裂施工后需要钻铣桥塞，再下一趟管柱。目前所使用的桥塞多为金属材料，存在钻铣时间长的问题。且随着非常规油气井水平段长度的不断增加，利用连续油管钻磨所需的成本和难度都会不断加大，同时也需要消耗大量的时间，这就为工程上的应用带来了不便。因此，本实施例中优选地将中心管100、胶筒200以及挤压组件300地材料选为可溶材料。

在本实施例中，还可以优选地将除了卡瓦牙和剪钉之外的所有零部件均采用可溶材料。本实用新型中的可溶材料可溶于清水中或特定溶液中，在压裂完成后无需钻磨。优选地，由于胶筒200为塑料材质、除卡瓦牙和剪钉之外的零部件为金属材质，这里可以设置两种不同的可溶材料。同时，胶筒200和除卡瓦牙和剪钉之外的零部件的溶解速度可以调节，这样可以满足不同工况下的施工及溶解要求。

采用本实施例中的桥塞，通过采用可溶材料，其可以在压裂施工后可自行溶解，无需钻磨，提高了施工效率，同时降低了施工成本。该桥塞的结构设计合理，不仅可以实现简化压裂工艺，同时还可以降低完井成本、节约完井时间。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。