一种桥塞总成制造技术

本申请公开了一种桥塞总成，包括壳体，还包括位于所述壳体内部的安全隔膜、膜座、剪切环及破碎件，破碎件其包括本体和延伸部，所述延伸部具有破碎面，所述破碎件具有第一位置和第二位置，在所述第一位置时，所述破碎面远离所述支撑面，所述剪切环和所述安全隔膜均处于完整状态；在所述第二位置时，所述破碎面与所述支撑面相抵接，所述剪切环与所述安全隔膜变为非完整状态，此时剪切环断裂，安全隔膜将轴向移动被破碎件击碎。本申请中的桥塞总成设计简单，零部件相对较少，且运动部件较少，最大限度地降低了桥塞打开的风险。度地降低了桥塞打开的风险。度地降低了桥塞打开的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种桥塞总成


[0001]本申请涉及油井
，尤其涉及一种桥塞总成。

技术介绍

[0002]在油气井的钻井、测试、完井、水力压裂、生产和废弃井阶段，桥塞总成（又名漂浮接箍）有许多用途，可在井中形成流体屏障。有些用途是非永久性的，比如在废弃井中使用桥塞，主要用于临时封堵，需要在后期恢复流体流动。这种暂时使用的例子有:漂浮、完井测试、封隔器座封和滤失设备等。
[0003]当套管或筛管下入井中时，在井的水平部分使用漂浮，可以减少井内的摩阻。然后，在套管底部(趾部)的机械阀或桥塞总成与安装在更靠近地面的桥塞总成（根部）之间的管道中形成一个气室。这使得水平段的套管或筛管能够“浮”到位，之后必须清除或打开桥塞总成，打开阀门，以便为后续作业(如固井、压力测试和生产)做好准备。完井后，对套管和生产油管的完整性进行测试，以确保在不同条件下油气生产不会发生泄漏。通过安装桥塞总成，能够隔离井段并分别进行测试，最后在生产前必须打开或清除桥塞总成。当坐封封隔器密封生产油管和套管之间的环空时，桥塞总成还可以作为生产油管中的屏障，可以对生产油管施加压力，最后生产前必须打开或清除桥塞总成。本专利技术所述的桥塞总成适用于上述用途，但这些只是使用示例，并非限制清单，桥塞总成也可用于其他井下应用。
[0004]现有技术中有许多类型的桥塞总成，可以清除或停用/打开。例如，可以使用连续油管或电缆将桥塞总成从井中起出。但这可能会导致以下问题，如油管损坏，并占用大量宝贵的钻井时间。桥塞总成也可以钻除或磨铣，但这也有类似的缺点。上述桥塞总成通常由金属桥塞组成，清除时往往会导致井中出现不需要的部件或碎片。桥塞也可以由可溶解材料制成，但对使用条件和可溶解材料必须非常明确，不允许安装时间发生偏差。其他材料，如橡胶或复合材料的桥塞也有缺点，对井下高温高压，恶劣的化学环境十分敏感。玻璃或陶瓷等易碎材料的优点是对压力、温度和化学腐蚀相对不敏感，但由于其易碎的特性，当用作桥塞总成的流体堵塞部分时，它们又相对容易被破坏。特别是玻璃，可以破碎成非常小的碎片，在大多数井中不会造成其他问题。可以用多种方式打破易碎的材料进而打开桥塞总成，比如用少量炸药制造桥塞总成，炸药可以粉碎玻璃圆盘制成的安全隔膜，打开桥塞总成，但不会损坏生产油管或套管。然而，当使用炸药时，总是存在炸药或其部分未被引爆的风险，安装装有炸药的桥塞总成时，运输和作业十分复杂，因为必须考虑许多安全问题。因此，能够在不使用炸药的情况下打破桥塞总成中的玻璃制的安全隔膜才是最优方案。
[0005]一般来说,打开一个桥塞总成将会破碎安全隔膜，安全隔膜安装在桥塞总成的壳体内，通常的方法是作为桥塞总成的一部分或与桥塞总成同时安装。破碎安全隔膜最简单的方法可以是用破碎器直接对其施加压力，这允许使用简单的机械方案解决。破碎器与隔膜支撑面接触的面积相对较小。如玻璃和陶瓷这样的易碎材料可以承受油气井中的高压，但如果暴露一个非常小的区域将会被粉碎,这一优势成为高压下破碎的首选。破碎器可以是一个薄的边缘工具，如刀片，或一个细小工具如大头针，甚至一个小球或其他圆形结构，
只需一个非常小的部分接触到安全隔膜即可。它的形状并不重要，重要的是破碎器与隔膜支撑面之间的接触面积较小，所以采用相对较小的力相对快速地施加就可以打破安全隔膜。在其构造过程中，也可以在接触点削弱安全隔膜，使其更容易被压碎。 同样还需要相对运动，即破碎器必须与安全隔膜发生相对移动。通过安全隔膜或破碎器移动到另一个，这取决于采用哪种安全隔膜破碎系统。为了实现这一目标，可采用包括使用电子信号、液压油和压力的多种破碎系统。由于可以直接从表面控制施加在桥塞总成和安全隔膜上的压力，因此可以直接使用压力打破安全隔膜。这是一种高效而简单的解决方案，因为它不需要从地面发送任何类型的信号到桥塞总成，只需从井口施加压力，然后机械地驱动破碎器运动到隔膜支撑面。这种驱动如何发生的细节与已知破碎系统不同。
[0006]在设计这样一个系统时，应该考虑以下几点: 1）希望使用尽可能少的组件，特别是尽可能少的移动组件，以减少该组件在操作过程中发生断裂或卡死的风险，且易于制造；2）要避免意外驱动，即意外或过早击碎安全隔膜，因此该系统最好包括安全措施，以防止这种情况发生；3）安全隔膜安装时必须确保其安全，并且在井下压力波动时(即直接压力而不是破碎器的撞击)不会轻易破裂；4）安全隔膜的固定方式应使其在安装时在管道中形成流体密封屏障，直到其破裂；5）安全隔膜最好破碎成足够小的碎片，以免造成井下的潜在隐患；6）桥塞不应该有部分打开的可能性，即系统最好只允许安全隔膜完全完整或完全破碎，而不是部分破碎。如果部分破碎，桥塞将无法加压，所以不可能从上方完全打开，因此必须使用其他的方法来完全打开它；7）安装桥塞总成的油管（或套管）内径最好在桥塞总成打开后完全恢复，即桥塞总成的内径不应小于桥塞总成下面和上面的内径。这使得流体可以不受限制地流过打开的桥塞总成。

技术实现思路

[0007]本申请的目的是提供一种包含安全隔膜的桥塞总成，安全隔膜可以保持压力、安全，可以通过破碎机理完全打开，且安全隔膜足够坚硬，并能够以控制和可预测的方式使用破碎件打破安全隔膜。在设计桥塞总成时，应使安全隔膜在桥塞总成上方施加的特定预设压力值下发生断裂。这个预设值应该是可预测和可重复的。桥塞总成的零件应尽可能少，同时可满足安全隔膜的不同开启压力值。
[0008]本申请所采用的技术方案为：一种桥塞总成，包括壳体，还包括位于所述壳体内部的：安全隔膜，其具有支撑面；膜座，所述膜座包括座体，所述座体形成有破碎件容纳腔,所述座体支撑安全隔膜；剪切环，其支撑所述膜座，所述剪切环下方设置有膜座容纳空间；破碎件，其包括破碎件本体，所述破碎件本体上设置有朝向所述安全隔膜延伸的延伸部，所述延伸部具有破碎面，所述剪切环设置于所述破碎件与壳体之间，所述桥塞总成具有第一位置和第二位置；在所述第一位置时，所述破碎面远离所述支撑面，所述剪切环和所述安全隔膜均处于完整状态；在所述第二位置时，所述破碎面与所述支撑面相抵接，所述剪切环与所述安全隔
膜变为非完整状态，其中，当预设压力阈值施加到安全隔膜的顶部时，所述膜座因受安全隔膜的压力作用轴向向下移动，预设压力阈值来自于施加在安全隔膜顶部的绝对压力或安全隔膜所承受的预设压力差值，压力差值是施加在井口侧安全隔膜顶部的力与施加在井底侧安全隔膜底部的力的差值，安全隔膜一侧所受的力与压力直接相关。实际上，不管是绝对压力还是预设压力差，均将通过在安全隔膜顶部施加压力来实现。所述膜座将压力传至所述剪切环，所述剪切环受力被剪切且部分进入所述膜座容纳空间，所述破碎件部分进入至所述破碎件容纳腔，且所述破碎面穿过所述破碎件容纳腔与所述支撑面相抵接使所述安全隔膜破碎。
[0009]在一些具体实施例中，所述破碎件由所述剪切环支撑。
[0010]在一些具体实施例中，所述破碎件还包括设置于所述破碎件本体上的破碎体，所述破碎体的顶面形成所述破碎面。进一步地，破碎体具有尖头结构或呈细长体结构。将具有破碎面的破碎体单独设计具有有利效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥塞总成，包括壳体（5），其特征在于，还包括位于所述壳体（5）内部的：安全隔膜（1），其具有支撑面（12）；膜座（2），所述膜座（2）包括座体（21），所述座体（21）形成有破碎件容纳腔（22）,所述座体（21）支撑安全隔膜（1）；剪切环（4），其支撑所述膜座（2），所述剪切环（4）下方设置有膜座容纳空间（34）；破碎件（3），其包括破碎件本体（31），所述破碎件本体（31）上设置有朝向所述安全隔膜（1）延伸的延伸部（32），所述延伸部（32）具有破碎面（331），所述剪切环（4）设置于所述破碎件（3）与壳体（5）之间；所述桥塞总成具有第一位置和第二位置；在所述第一位置时，所述破碎面（331）远离所述支撑面（12），所述剪切环（4）和所述安全隔膜（1）均处于完整状态；在所述第二位置时，所述破碎面（331）与所述支撑面（12）相抵接，所述剪切环（4）与所述安全隔膜（1）变为非完整状态，其中，当预设压力阈值施加到安全隔膜（1）的顶部时，所述膜座（2）因受安全隔膜（1）的压力作用轴向向下移动，所述剪切环（4）受力被剪切且部分进入所述膜座容纳空间（34），所述破碎件（3）部分进入至所述破碎件容纳腔（22），且所述破碎面（331）穿过所述破碎件容纳腔（22）与所述支撑面（12）相抵接使所述安全隔膜（1）破碎。2.根据权利要求1所述的桥塞总成，其特征在于，所述破碎件（3）由所述剪切环（4）支撑。3.根据权利要求1或2所述的桥塞总成，其特征在于，所述破碎件（3）...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤米埃里克森，
申请(专利权)人：锑赛欧股份有限责任公司，
类型：发明
国别省市：