铝芯大通径桥塞的制作方法

本实用新型涉及一种桥塞，特别是一种铝芯大通径的桥塞，属于压裂施工工具技术领域。

背景技术：

随着油气资源的不断开发和消耗，致密性和低渗透的非常规油气将成为未来油气开采的主要对象。水平井钻井具有能够增大油藏泄油面积、改变流体在油藏中的渗流机理和方式、大幅度提高单井产量等优点，广泛应用于非常规油气藏的开发。体积压裂技术通常用于对水平井开发的非常规油气藏进行储层改造。

桥塞射孔联作分段压裂技术的施工后期，传统桥塞由于内通径较小，容易阻挡井筒中油气的返流，为了保障油气返流时的通畅，需要利用连续油管连接磨铣工具将桥塞钻除。钻磨作业存在套管变形、耗时较长、成本较高、卡钻等困难，给施工带来较大风险。复杂的桥塞钻磨工序以及它所带来的种种问题限制了桥塞射孔联作分段压裂技术在页岩气藏等非常规油气储层改造中的应用。

大通径桥塞与传统桥塞相比，其显著特点是内通径较大。由于大通径桥塞内通径较大、壁厚较薄，允许油气从其内通径中流过，节流作用不明显，对油气返流的影响较小，不需要钻除作业。因此大通径桥塞可以缩短施工周期，节约完井成本，降低施工风险，避免钻磨作业所带来的种种问题。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种大通径桥塞的设计，以避免传统桥塞在桥塞射孔联作分段压裂技术的施工后期需要钻除的缺点。

本实用新型采用的技术方案如下：

铝芯大通径桥塞，包括中心管，在该中心管的一端套设隔环，另一端固定连接下接头，该隔环通过位于其外端的在中心管上的限位结构进行位置限定；在中心管的隔环至下接头间依次套设第一卡瓦、第一锥体、第一护腕、胶筒组、第二护腕、第二锥体和第二卡瓦，该第一卡瓦、第二卡瓦上具有卡瓦齿；其中，该中心管采用铝材制成，隔环、第一锥体、第一护腕、第二护腕、第二锥体和下接头采用玻璃纤维和树脂复合材料制成，第一卡瓦、第二卡瓦采用碳纤维制成，卡瓦齿采用陶瓷制成。

进一步的，该下接头与中心管通过螺纹固定连接。

进一步的，该下接头与中心管还通过剪钉固定连接。

进一步的，该中心管的隔环所在端部设置有用于与坐封工具连接的剪钉孔。

进一步的，该桥塞的端部是与另一相邻桥塞端部相适配的齿合结构。

进一步的，该第一卡瓦、第二卡瓦是由多块卡瓦单元沿圆周分布并通过套设在外周的卡瓦圈装配而成，卡瓦齿设置在卡瓦单元上。

进一步的，该第一卡瓦、第二卡瓦内，在各卡瓦单元的两端部通过卡瓦圈进行装配。

进一步的，各卡瓦单元上设置有多个卡瓦齿。

进一步的，该第一锥体、第二锥体的与卡瓦单元对应的装配位置设有导向斜面使该卡瓦单元沿对应的导向斜面运动。

进一步的，该桥塞两端部的壁上开设有过流通道，该过流通道设置在下接头位置。

进一步的，该胶筒组依次由第一胶筒、第二胶筒和第三胶筒组成。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、通过本铝芯大通径桥塞的结构使得其壁厚较薄，可实现大通径，在压裂施工后期允许油气从其内通径中流过，节流作用不明显，对油气返流的影响较小，可以不需要钻除作业，通过该大通径桥塞代替传统的桥塞，能够节省钻磨作业的费用，也能避免钻磨作业所带来的种种问题；

2、该桥塞的中心管采用铝制成，保证该桥塞虽壁厚较薄但仍具有良好的机械强度，卡瓦齿采用陶瓷制成，其余零部件采用复合材料制成，具有易钻磨，钻磨后碎屑颗粒小的特点，即使现场实际情况需要对其钻磨作业，但由于其通径较大仍可以快速地钻磨桥塞，保证施工效率，避免传统钻磨作业的问题；

3、该桥塞的中心管采用铝制成后，下接头通过螺纹和中心管连接，并进一步通过剪钉加强固定，可以提高桥塞的承压能力；

4、该桥塞在相邻端部设计的匹配齿合结构，在进行钻磨作业时可以有效的防止桥塞旋转，提高钻磨效率；

5、该桥塞的第一卡瓦、第二卡瓦是由多块卡瓦单元沿圆周分布并通过套设在外周的卡瓦圈装配而成，相比整体式卡瓦结构具有装配结构简单的优点，另外，第一锥体、第二锥体与卡瓦单元对应的装配位置设置有导向斜面，能够有效保证卡瓦在坐封时均匀分布在锥体的周围，并沿着导向斜面运动，最终保证卡瓦齿准确地嵌入套管内壁；

6、该桥塞的端部设置有过流通道，可以有效防止后期返排时桥塞堵塞。

附图说明

图1是本实用新型铝芯大通径桥塞的结构示意图。

图中标记：1-中心管、2-隔环、3-卡瓦圈装配槽、4-第一卡瓦、5-第一锥体、6-第一护腕、7-第一胶筒、8-第二胶筒、9-第三胶筒、10-第二护腕、11-第二锥体、12-第二卡瓦、13-卡瓦齿、14-下接头、15-卡瓦圈、16-导向斜面、17-剪钉孔、18-过流通道、19-齿合斜面。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

本实用新型的铝芯大通径桥塞，其结构如图1所示，包括中心管1，在该中心管1的一端套设隔环2，另一端固定连接下接头14，该隔环2通过位于其外端的在中心管上的限位结构进行位置限定；在中心管1的隔环2至下接头14间依次套设第一卡瓦4、第一锥体5、第一护腕6、胶筒组、第二护腕10、第二锥体11和第二卡瓦12，该第一卡瓦4、第二卡瓦12上具有卡瓦齿13。

其中，该中心管1采用铝材制成，隔环2、第一锥体5、第一护腕6、第二护腕10、第二锥体11和下接头14采用玻璃纤维和树脂复合材料制成，第一卡瓦4、第二卡瓦12采用碳纤维制成，卡瓦齿13采用陶瓷制成。

通过本铝芯大通径桥塞的结构,使得其壁厚较薄，可实现了大通径，在压裂施工后期允许油气从其内通径中流过，节流作用不明显，对油气返流的影响较小，可以不需要钻除作业，通过该大通径桥塞代替传统的桥塞，能够节省钻磨作业的费用，也能避免钻磨作业所带来的种种问题。另外，该桥塞的中心管采用铝制成，保证该桥塞虽壁厚较薄但仍具有良好的机械强度，卡瓦齿采用陶瓷制成，其余零部件采用复合材料制成，具有易钻磨，钻磨后碎屑颗粒小的特点，即使现场实际情况需要对其钻磨作业，但由于其通径较大仍可以快速地钻磨桥塞，保证施工效率，避免传统钻磨作业的问题。

上述结构中，隔环2通过位于其外端的在中心管上的限位结构进行位置限定。一实施例中，该限位结构是在隔环2外侧位置中心管上直径大于隔环2内径而形成的一个台阶，用于限定隔环2在中心管端部的位置，如图1所示。隔环2的外径大于中心管端部的外径而突出于中心管外壁，使得可以用于形成推动隔环2朝向下接头14运动的台阶结构。

基于上述结构设计及材质的应用，在另一个实施方式中，下接头14与中心管1通过螺纹固定连接。在桥塞的中心管采用铝制成后，作为连接强度的进一步加强，在另一个实施方式中，该下接头14与中心管1还通过设置的剪钉孔17并通过剪钉固定连接。具体的在一个实施方式中，在环周上分布有4颗剪钉将下接头14与中心管1进一步的固定。

基于上述结构设计，在另一个实施方式中，该桥塞的端部是与另一相邻桥塞端部相适配的齿合结构。该桥塞在相邻端部设计的匹配齿合结构，使在进行钻磨作业时可以有效的防止桥塞旋转，提高钻磨效率，同时该齿合结构也避免在钻磨时钻具与桥塞的端部面间发生相对滑动而影响钻磨效率。本实施例中，齿合结构是由在桥塞的两端部的斜切面结构形成，如图1所示的齿合斜面19结构。实际上，齿合结构仅需要在相邻桥塞间形成防止转动的配合结构（非与桥塞轴心垂直的、单个的且水平的面结构）即可，而不限于具体形状，而图1的齿合斜面19是一种容易加工的实施例。

第一卡瓦、第二卡瓦可采用传统的整体式结构。在另一实施方式中，本实用新型还具体描述一种结构简单的卡瓦结构设计，如图1所示，第一卡瓦4、第二卡瓦12是由多块卡瓦单元沿圆周分布并通过套设在外周的卡瓦圈15装配而成，卡瓦齿13设置在卡瓦单元上。具体的在一个实施方式中，第一卡瓦4、第二卡瓦12的由8块卡瓦单元组成（如图1所示的卡瓦上所具有的单元间的分割线），并通过开设在卡瓦单元的卡瓦圈装配槽3，嵌套卡瓦圈15装配而成整体卡瓦。

另一个具体的实施中，该第一卡瓦4、第二卡瓦12内，在各卡瓦单元的两端部均开设有卡瓦圈装配槽3，各卡瓦单元通过2个卡瓦圈15进行装配成整体。

在卡瓦单元上设置卡瓦齿13。较优的设计是卡瓦齿13的轴线与卡瓦单元曲面法线成斜角设置，以优化其功能的发挥。具体的各卡瓦单元上设置有多个卡瓦齿13，如图1所示，各卡瓦单元上设置有4个卡瓦齿，呈2×2排列。

具体实施中如图1所示，该卡瓦单元的内壁具有与所对应第一锥体5、第二锥体11的锥形面相适配的斜面进行装配。

在卡瓦单元与对应锥体的配合设计中，具体实施中，该第一锥体5、第二锥体11的与卡瓦单元对应的装配位置设有导向斜面16使该卡瓦单元沿对应的导向斜面16运动，如图1所示。第一锥体、第二锥体与卡瓦单元对应的装配位置设置有导向斜面，能够有效保证卡瓦在坐封时均匀分布在锥体的周围，并沿着导向斜面运动，最终保证卡瓦齿准确地嵌入套管内壁。

该桥塞端部的壁上开设有过流通道18，具体的如图1所示，过流通道设置在下接头14上，可以有效防止后期返排时桥塞堵塞。

在本实施例中，胶筒组结构如图1所示，依次由橡胶制成的第一胶筒7、第二胶筒8和第三胶筒9组成。

本实用新型的桥塞，中心管的隔环所在端部设置有剪钉孔17，该剪钉孔17用以连接坐封工具。本桥塞的丢手方式为剪钉丢手，桥塞通过中心管上端的剪钉孔17内剪钉与坐封工具连接，坐封力的大小可以通过剪钉数量进行调节。

本实用新型的桥塞结构中，利用坐封工具对桥塞的隔环、卡瓦、胶筒施加力，使卡瓦张开卡于套管内壁，胶筒受挤压后膨胀并贴紧套管形成密封，由此投球封堵桥塞中心管内孔后在井底实现分层，最终完成压裂施工。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。