井下工具固定装置及压裂塞制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种安装性和耐水压性优异，具备良好的破坏性的井下工具固定装置及压裂塞。本发明专利技术的一个方案的压裂塞(100)的井下工具固定装置(卡瓦106a、106b)具备按钮(602)，该按钮(602)包含粉末冶金材料，压缩弹性模量为至少13.5GPa，并且韧性为0.23GJ/m3以上且1.0GJ/m3以下。以下。以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】井下工具固定装置及压裂塞


[0001]本专利技术涉及一种井下工具固定装置及压裂塞。

技术介绍

[0002]为了高效地采取回收页岩油等石油或页岩气等天然气等油气资源，已知通过水力压裂法来刺激产出这些碳氢资源的生产层。水力压裂法是通过水压等流体压力而使生产层产生窄孔和龟裂(裂缝)等，通过裂缝等来高效地采取回收油气资源的方法。在从地表至生产层之间设置用于形成被称为潜孔的坑井的孔。就潜孔而言，从地表起挖掘垂直的孔，接着将孔弯曲，在位于地下几千米处的生产层内进行水平孔的窄孔。
[0003]对这样的潜孔应用水力压裂法时，将用于在水力压裂时进行坑井孔的阻塞的井下工具设置于潜孔。设置时，首先，将井下工具送至潜孔的规定位置。然后，使井下工具工作而固定于潜孔的壁，并且使井下工具所具备的弹性构件变形，来使潜孔阻塞。之后，从地上向潜孔内压送水，对比先前阻塞的位置靠近地上侧的区域施加水压。在生产层处，另外使用炸药等而形成窄孔，进一步施加水压，由此通过穿孔来产生裂缝。
[0004]井下工具被称为压裂塞等，由至少一个心轴以及装配于心轴外周面的各种构件构成。为了确保对潜孔的壁的紧密固定性，在心轴的外周面具有由弹性材料形成的密封构件以及被称为卡瓦的固定装置。
[0005]此外，由于井下工具用于潜孔的暂时性的阻塞，因此需要在使用后去除井下工具，为了使去除容易，具有分解性的井下工具的开发也在进行。
[0006]在专利文献1中公开了以下方案：通过设于卡瓦的表面的、被称为抓持元件(gripping element)的圆柱形的衬垫或按钮来将井下工具固定于潜孔。公开了该抓持元件考虑分解性而由粉末冶金材料构成，实施有表面硬化处理，表层的洛氏硬度为55～62HRC(或40～80HRC)，芯以15N洛氏硬度计为75(以HRC换算为约30)或70～97(以HRC换算约21～超过68)。
[0007]此外，在专利文献2中也公开了在卡瓦的段块(segment)的表面具有衬垫(按钮)的构成。公开了该衬垫由粉末冶金材料构成，与壳体卡合，具有足以固定工具的强度和硬度。
[0008]此外，在专利文献3中也公开了在卡瓦的表面具有衬垫的构成，该衬垫的硬度50～60Rc，可以使用粉末冶金材料。
[0009]此外，在专利文献4中公开了使用了洛氏C硬度为55～60的粉末冶金的卡瓦。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1：美国专利第2018/0128073号说明书
[0013]专利文献2：美国专利第2014/0224477号说明书
[0014]专利文献3：美国专利第2015/0368994号说明书
[0015]专利文献4：美国专利第2017/0044859号说明书

技术实现思路

[0016]专利技术要解决的问题
[0017]装配于卡瓦的按钮在固定于潜孔的壁(或设于所述壁的壳体)的状态下，需要具备经受高至例如70MPa的高水压的强度。另一方面，在使生产层产生龟裂后，若考虑如上所述分解井下工具，则按钮还需要兼备压裂性。
[0018]因此，本专利技术的一个方案的目的在于，实现具有优异的固定性、耐压性以及压裂性的井下工具固定装置及压裂塞。
[0019]技术方案
[0020]为了解决上述问题，本专利技术的一个方案的井下工具固定装置用于将井下工具固定于坑井内的壳体，所述井下工具固定装置具备主体部；以及以从所述主体部的表面突出的方式装配于所述主体部的按钮，所述按钮包括粉末冶金材料的成型体，所述按钮的压缩弹性模量为至少13.5GPa，并且韧性为0.23GJ/m3以上且1.0GJ/m3以下。
[0021]为了解决上述问题，本专利技术的一个方案的压裂塞具备上述井下工具固定装置。
[0022]有益效果
[0023]根据本专利技术的一个方案，能实现具有优异的固定性、耐压性以及压裂性的井下工具固定装置及压裂塞。
附图说明
[0024]图1是本专利技术的一个实施方式的具备井下工具固定装置的压裂塞的侧视图。
[0025]图2是图1的压裂塞的局部剖视图。
[0026]图3是图1的局部的放大剖视图，是表示本专利技术的一个实施方式的井下工具固定装置的构成的剖视图。
[0027]图4是作为本专利技术的一个实施方式的井下工具固定装置的卡瓦的卡瓦基座的局部立体图。
[0028]图5是作为本专利技术的一个实施方式的井下工具固定装置的按钮的立体图。
具体实施方式
[0029]以下，使用图1至图3对本专利技术的井下工具固定装置及压裂塞的一个实施方式进行说明。
[0030]图1是本实施方式的压裂塞(井下工具)的侧视图。图2是用于对图1的压裂塞的机构进行说明的剖视图。图3是图2所示的框围部分B的放大剖视图。图4是作为本实施方式的压裂塞所具备的井下工具固定装置的卡瓦的卡瓦基座的局部立体图。图5是作为本实施方式的压裂塞所具备的井下工具固定装置的卡瓦的按钮的立体图。
[0031]〔压裂塞〕
[0032]如图1所示，本实施方式的压裂塞100(井下工具)具备：心轴101；弹性构件102；保持构件103，在弹性构件102的一侧与弹性构件102邻接配置；锥体104、105，以夹住弹性构件102和保持构件103的方式配置；一对卡瓦106a、106b(井下工具固定装置)；和一对环构件107a、107b。
[0033]如图2的(a)所示，压裂塞100在坑井孔(未图示)中设置在配置于坑井孔内部的壳
体200内。将压裂塞100设置于壳体200时，通过使心轴101沿图2的(a)中P所示的轴向移动，来缩短一对环构件107a、107b彼此的心轴轴向的距离。由此，卡瓦106a、106b沿锥体104、105的斜面的上表面攀升，向与心轴101的轴向正交的外侧移动，与坑井孔的内壁(壳体200的内壁)抵接。由此，压裂塞100设置于坑井孔的规定位置。其中，卡瓦106a、106b中，如后所述，按钮602向与心轴101的轴向正交的外侧突出。由此，在卡瓦106a、106与坑井孔的内壁(壳体200的内壁)抵接的状态下，按钮602的一部分陷入壳体200的内壁。由此，能将压裂塞100牢固地固定于坑井孔的内壁。
[0034]需要说明的是，伴随着心轴101沿轴向移动而锥体105与保持构件103的间隙缩小，弹性构件102变形并向心轴101的轴的外周向方外侧扩展。然后弹性构件102与壳体200抵接，由此压裂塞100与壳体200之间被阻塞。
[0035]如上所述使压裂塞100设置于坑井孔的规定位置后，在心轴101的轴向的中空部安装球等(未图示)由此坑井孔被阻塞。然后，在坑井孔被阻塞的状态下，当通过高压将流体从锥体104侧送入至阻塞后的区域内时，能实现使生产层产生龟裂的水力压裂。
[0036]就压裂塞100而言，当水力压裂完成时从坑井去除。本实施方式的压裂塞100是由通过坑井中的流体分解的分解性材料形成的分解性压裂塞。通过暴露于坑井中的流体(在心轴的轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种井下工具固定装置，所述井下工具固定装置用于将井下工具固定于坑井内的壳体，所述井下工具固定装置具备：主体部；和按钮，以从所述主体部的表面突出的方式装配于所述主体部，所述按钮包括粉末冶金材料的成型体，所述按钮的压缩弹性模量为至少13.5GPa，并且韧性为0.23GJ/m3以上且1.0GJ/m3以下。2.根据权利要求1所述的井下工具固定装置，其中，所述按钮的表观密度为6.7g/cm3以上且...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田慎之介，高桥慎弥，
申请(专利权)人：株式会社吴羽，
类型：发明
国别省市：