用于坐封诸如压裂桥塞的井下隔离装置的坐封工具和组件制造方法及图纸

一种用于坐封压裂桥塞等的坐封工具，其可以包括：心轴，心轴具有用于容纳可膨胀气体的腔室和与腔室流体连通的气体端口；固定到心轴并用于点燃动力充料以在腔室内生成加压气体的点火头；桶形活塞，桶形活塞容纳心轴并且连接到用于坐封压裂桥塞的套筒；以及膨胀区域，膨胀区域限定在心轴和桶形活塞之间并且接收加压气体，加压气体施加力以随膨胀区域轴向地膨胀而引起桶形活塞在整个心轴上的行程。坐封工具可以包括各种特征，例如某些气体排放系统、增强剪切螺钉组件、排放端口和塞组件、划线、特定的气体端口构型、液体逸出导管、无肩式桶构型和/或压裂桥塞的轻力设计。

Setting tools and components for setting downhole isolation devices such as fracturing bridge plugs

【技术实现步骤摘要】
用于坐封诸如压裂桥塞的井下隔离装置的坐封工具和组件

总体上涉及用于将诸如压裂桥塞的井下隔离装置坐封在位于地下含烃地层中的井中的井下坐封工具。
技术介绍
坐封工具可以用于将诸如压裂桥塞的井下装置坐封在位于地下地层中的井内。坐封工具通常在地表处联接到压裂桥塞，然后例如经由测井电缆将组件放入井的水平部分中。然后触发坐封工具，使得其接合压裂桥塞以使压裂桥塞锚定或“坐封”在井内。压裂桥塞将井的一部分密封气流以有利于多级压裂操作。在已将压裂桥塞坐封之后，可以将坐封工具从井移出，使得可以对坐封工具进行再修整并与随后的压裂桥塞一起使用。例如，通过在多次运行中使用坐封工具，在多级压裂操作的背景下，可以在水平井内安装若干压裂桥塞。可以使用各种类型的坐封工具来坐封压裂桥塞。例如，坐封工具可以具有带有腔室的心轴以及绕心轴安装的桶，使得在腔室内的动力充料点燃时，可以生成加压气体以使桶在心轴上移动，进而使得桶可以在坐封操作中推动坐封套筒以接合压裂桥塞。在美国专利No.9,810,035中描述了这样的坐封工具的例，上述专利的全部内容通过引用并入本文。这样的坐封工具的操作和制造仍然存在挑战，并且需要对这样的井下技术进行提高。
技术实现思路
本文描述了具有各种特征和增强功能的井下坐封工具。方案1.提供一种用于坐封压裂桥塞的井下坐封工具，所述井下坐封工具包括：具有上端和下端的心轴，所述心轴包括用于容纳可膨胀气体的腔室和与所述腔室流体连通的气体端口，所述心轴的所述下端能够联接到压裂桥塞心轴的上端；点火头，所述点火头固定到所述心轴的所述上端并且构造为用于点燃动力充料以在所述腔室内生成加压气体；桶形活塞，所述桶形活塞具有构造为用于容纳所述心轴的中央孔，所述桶形活塞的下端能够联接到用于坐封所述压裂桥塞的套筒；膨胀区域，所述膨胀区域限定在所述心轴和所述桶形活塞之间并与所述气体端口流体连通以便接收所述加压气体，所述膨胀区域进一步由设置在所述心轴和所述桶形活塞中且在所述心轴和所述桶形活塞之间的密封件限定，由此使所述加压气体能够在所述心轴和所述桶形活塞上施加力以随所述膨胀区域轴向地膨胀而引起所述桶形活塞在整个所述心轴上的行程；主排放系统，所述主排放系统构造为用于井下自排气并且包括：多个排放端口，所述多个排放端口各自延伸穿过所述桶形活塞的壁并且定位成在生成所述加压气体之前与所述膨胀区域相隔离并且移动以在所述行程之后与所述膨胀区域流体连通以允许加压气体穿过所述多个排放端口而离开，所述排放端口沿与所述桶形活塞的纵向轴线垂直的圆周位于所述桶形活塞的相对侧上；设置在相应的排放端口中的排放塞，每个排放塞均包括用于与限定所述排放端口的表面螺纹地接合的螺纹并由尼龙组成，所述排放塞构造成在所述行程之后、当所述排放端口与所述膨胀区域流体连通时从相应的排放端口中吹出；沿所述排放端口所在的所述圆周、设置在所述桶形活塞的内表面中的周向底切区域，在将所述心轴组装在所述桶形活塞内期间所述周向底切区域有助于所述排放端口越过所述密封件中的至少一个。方案2.提供一种用于坐封井下隔离装置的井下坐封工具，所述井下坐封工具包括：具有上端和下端的心轴，所述心轴包括用于容纳可膨胀气体的腔室和与所述腔室流体连通的气体端口，所述心轴的所述下端能够联接到压裂桥塞心轴的上端；点火头，所述点火头固定到所述心轴的所述上端并且构造为用于点燃动力充料以在所述腔室内生成加压气体；桶形活塞，所述桶形活塞具有构造为用于容纳所述心轴的中央孔，所述桶形活塞的下端能够联接到用于坐封所述压裂桥塞的套筒；膨胀区域，所述膨胀区域限定在所述心轴和所述桶形活塞之间并与所述气体端口流体连通以便接收所述加压气体，所述膨胀区域进一步由设置在所述心轴和所述桶形活塞中且在所述心轴和所述桶形活塞之间的密封件限定，由此使所述加压气体能够在所述心轴和所述桶形活塞上施加力以随所述膨胀区域轴向地膨胀而引起所述桶形活塞在整个所述心轴上的行程；主排放系统，所述主排放系统包括延伸穿过所述桶形活塞的壁的排放端口和设置在所述排放端口中的对应的排放塞，所述排放端口定位成在生成所述加压气体之前与所述膨胀区域相隔离并且移动以在所述行程之后与所述膨胀区域流体连通以将所述排放塞吹出并允许加压气体穿过所述排放端口而离开，所述排放塞包括：头部，所述头部具有构造成与所述桶形活塞的相邻外表面齐平的顶表面；主体，所述主体包括用于与限定所述排放端口的表面螺纹地接合的螺纹；并且其中，所述排放塞由聚合物材料构成。方案3.根据方案2所述的井下坐封工具，其中所述聚合物材料是尼龙。方案4.根据方案2或3所述的井下坐封工具，其中所述排放塞具有大致圆柱形的形状。方案5.根据方案2至4中任一项所述的井下坐封工具，其中所述排放塞构造成在所述排放端口内延伸并且构造成以相对于所述桶形活塞的所述壁的内表面嵌入的方式终止。方案6.根据方案2至5中任一项所述的井下坐封工具，其中所述主排放系统包括多个排放端口和对应的排放塞。方案7.根据方案6所述的井下坐封工具，其中所述主排放系统包括两个排放端口和对应的排放塞。方案8.根据方案7所述的井下坐封工具，其中所述两个排放端口彼此成180度地布置在所述桶形活塞的相对侧上。方案9.根据方案2至8中任一项所述的井下坐封工具，其中所述排放端口包括位于其近端处的底切区域，并且所述排放塞定大小并构造成在所述底切区域之前终止。方案10.根据方案2至9中任一项所述的井下坐封工具，其中所述主排放系统构造成具有0.05in2至0.12in2的排放端口开口面积。方案11.根据方案2至10中任一项所述的井下坐封工具，其中所述主排放系统构造成具有0.06in2至0.07in2的排放端口开口面积。方案12.根据方案7所述的井下坐封工具，其中所述两个排放端口均定大小成具有0.025in2至0.04in2的开口面积。方案13.根据方案2至12中任一项所述的井下坐封工具，其中所述井下隔离装置是压裂桥塞。方案14.提供一种用于坐封井下隔离装置的井下坐封工具，所述井下坐封工具包括：具有上端和下端的心轴，所述心轴包括用于容纳可膨胀气体的腔室和与所述腔室流体连通的气体端口，所述心轴的所述下端能够联接到井下隔离装置心轴的上端；点火头，所述点火头固定到所述心轴的所述上端并且构造为用于点燃动力充料以在所述腔室内生成加压气体；桶形活塞，所述桶形活塞具有构造为用于容纳所述心轴的中央孔，所述桶形活塞的下端能够联接到用于坐封所述井下隔离装置的套筒；膨胀区域，所述膨胀区域限定在所述心轴和所述桶形活塞之间并与所述气体端口流体连通以便接收所述加压气体，所述膨胀区域进一步由设置在所述心轴和所述桶形活塞中且在所述心轴和所述桶形活塞之间的密封件限定，由此使所述加压气体能够在所述心轴和所述桶形活塞上施加力以随所述膨胀区域轴向地膨胀而引起所述桶形活塞在整个所述心轴上的行程；...

【技术保护点】
1.一种用于坐封压裂桥塞的井下坐封工具，所述井下坐封工具包括：/n具有上端和下端的心轴，所述心轴包括用于容纳可膨胀气体的腔室和与所述腔室流体连通的气体端口，所述心轴的所述下端能够联接到压裂桥塞心轴的上端；/n点火头，所述点火头固定到所述心轴的所述上端并且构造为用于点燃动力充料以在所述腔室内生成加压气体；/n桶形活塞，所述桶形活塞具有构造为用于容纳所述心轴的中央孔，所述桶形活塞的下端能够联接到用于坐封所述压裂桥塞的套筒；/n膨胀区域，所述膨胀区域限定在所述心轴和所述桶形活塞之间并与所述气体端口流体连通以便接收所述加压气体，所述膨胀区域进一步由设置在所述心轴和所述桶形活塞中且在所述心轴和所述桶形活塞之间的密封件限定，由此使所述加压气体能够在所述心轴和所述桶形活塞上施加力以随所述膨胀区域轴向地膨胀而引起所述桶形活塞在整个所述心轴上的行程；/n主排放系统，所述主排放系统构造为用于井下自排气并且包括：/n多个排放端口，所述多个排放端口各自延伸穿过所述桶形活塞的壁并且定位成在生成所述加压气体之前与所述膨胀区域相隔离并且移动以在所述行程之后与所述膨胀区域流体连通以允许加压气体穿过所述多个排放端口而离开，所述排放端口沿与所述桶形活塞的纵向轴线垂直的圆周位于所述桶形活塞的相对侧上；/n设置在相应的排放端口中的排放塞，每个排放塞均包括用于与限定所述排放端口的表面螺纹地接合的螺纹并由尼龙组成，所述排放塞构造成在所述行程之后、当所述排放端口与所述膨胀区域流体连通时从相应的排放端口中吹出；/n沿所述排放端口所在的所述圆周、设置在所述桶形活塞的内表面中的周向底切区域，在将所述心轴组装在所述桶形活塞内期间所述周向底切区域有助于所述排放端口越过所述密封件中的至少一个。/n...

【技术特征摘要】
20181010 US 62/743,716;20181207 US 62/776,5031.一种用于坐封压裂桥塞的井下坐封工具，所述井下坐封工具包括：
具有上端和下端的心轴，所述心轴包括用于容纳可膨胀气体的腔室和与所述腔室流体连通的气体端口，所述心轴的所述下端能够联接到压裂桥塞心轴的上端；
点火头，所述点火头固定到所述心轴的所述上端并且构造为用于点燃动力充料以在所述腔室内生成加压气体；
桶形活塞，所述桶形活塞具有构造为用于容纳所述心轴的中央孔，所述桶形活塞的下端能够联接到用于坐封所述压裂桥塞的套筒；
膨胀区域，所述膨胀区域限定在所述心轴和所述桶形活塞之间并与所述气体端口流体连通以便接收所述加压气体，所述膨胀区域进一步由设置在所述心轴和所述桶形活塞中且在所述心轴和所述桶形活塞之间的密封件限定，由此使所述加压气体能够在所述心轴和所述桶形活塞上施加力以随所述膨胀区域轴向地膨胀而引起所述桶形活塞在整个所述心轴上的行程；
主排放系统，所述主排放系统构造为用于井下自排气并且包括：
多个排放端口，所述多个排放端口各自延伸穿过所述桶形活塞的壁并且定位成在生成所述加压气体之前与所述膨胀区域相隔离并且移动以在所述行程之后与所述膨胀区域流体连通以允许加压气体穿过所述多个排放端口而离开，所述排放端口沿与所述桶形活塞的纵向轴线垂直的圆周位于所述桶形活塞的相对侧上；
设置在相应的排放端口中的排放塞，每个排放塞均包括用于与限定所述排放端口的表面螺纹地接合的螺纹并由尼龙组成，所述排放塞构造成在所述行程之后、当所述排放端口与所述膨胀区域流体连通时从相应的排放端口中吹出；
沿所述排放端口所在的所述圆周、设置在所述桶形活塞的内表面中的周向底切区域，在将所述心轴组装在所述桶形活塞内期间所述周向底切区域有助于所述排放端口越过所述密封件中的至少一个。


2.一种用于坐封井下隔离装置的井下坐封工具，所述井下坐封工具包括：
具有上端和下端的心轴，所述心轴包括用于容纳可膨胀气体的腔室和与所述腔室流体连通的气体端口，所述心轴的所述下端能够联接到压裂桥塞心轴的上端；
点火头，所述点火头固定到所述心轴的所述上端并且构造为用于点燃动力充料以在所述腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·米基，K·肯德里克，
申请(专利权)人：锐派特精度有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US