CN101260791A - 一种可提出式球座 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井设备，具体涉及钻井用的球座。包括短节、压帽、球、球座体、密封圈、外壳；短筒壁上开有传压孔，通过短节上的水平圆环面支撑起压帽，球座体下段的内部有锥形孔、外表面装有密封圈。可提出式球座可以直接连接在悬挂器的下方，使投球容易到达，易于实施憋压座挂。将为现场水平井筛管固井、漏失井固井解决难题，从而缩短完井周期、降低作业成本、提高钻井效率，具有极大的推广应用前景。本发明用于石油钻井领域。

Description

一种可提出式球座

技术领域

本发明涉及石油钻井固井工具，具体涉及尾管固井憋压用的球座。

背景技术

筛管完井较好地发挥了地层的产能，筛管完井技术是在水平井钻井技术日趋完善的基础上开发出的新工艺，适用于产层渗透性较好、不需要采用大型水力压裂进行增产措施的水平井，岩石胶结疏松、但地层较均质的水平井敏感油气层，以及不宜用套管射孔完井、又要防止地层坍塌的水平井。在油层多，需要下入套管短的情况下，无需环空注水泥，只需在筛管两端加上管外封隔器，且多数情况下整个管串还是尾管，也就是说还需要一个尾管悬挂器。其工艺特点：只悬挂不固井，之后，再次下钻进行坐封封隔器。

常规尾管悬挂器系统见图1，难以满足筛管完井要求，因为常规的尾管完井方式中，球座5连接在尾管串26的下部，座挂时需投球，实施憋压、座挂、固井，再下钻钻除球座5的内套，之后，进行射孔4、采油，需要多次下钻。这种工艺不仅繁琐、复杂、周期长、座挂成功率低，而且油气层常常被污染。

改进后的筛管完井工艺如图2所示，在油层中下入筛管10，并使用盲板8代替球座5实施憋压、座挂，之后，下钻钻除盲板8，再下入专用工具座封封隔器。此种完井方式，较原来的完井方式，简便了许多，而且对油气层起到保护作用；但是，其作业程序也很繁杂，需要下3次钻才能完井，也具有钻井周期长、成本高的缺点。

在筛管完井中，有的时候需要悬挂的套管/筛管很短，且不宜注水泥，只需要将尾管串悬挂后坐封封隔器就可以完井，如果采用常规的悬挂器2+盲板8/球座5+封隔器9，送入工具1提出后还需要下钻钻除盲板8/球座5，这样又浪费时间又增加了成本；此外，在大大斜度井及水平井中，球座5往往置于大斜度井段，投球24易滞留在某个套管接箍位置，不容易到达球座5位置，从而导致座挂失败。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可提出式球座，可以直接连接在悬挂器的下方，使投球容易到达，易于实施憋压座挂。从而加快钻井速度，节省成本、提高效率。

本发明的技术方案是：

一种可提出式球座，包括：短节15，压帽17，球24，球座体22，密封圈23，外壳21；

所述的短节15为圆筒，短节15的筒壁上开有传压孔16；短节15下部的外径增大，在短节15的外表面形成一个水平圆环面30；水平圆环面30以上为短节15上节，水平圆环面30以下为短节15下节；

传压孔16是为了传递液体压力，传压孔的数量和直径可以根据公知常识和具体设计参数进行选择，只要能实现传压功能就可以。

所述的压帽17是开有两节阶梯状内孔的空心圆柱，压帽17上部内孔的孔径小于压帽17下部内孔的孔径，压帽17上孔与下孔之间形成水平圆环面台阶32；压帽17套在短节15之外，压帽17上孔内径与短节15上节的外径之间为间隙配合；压帽17圆环面台阶32的内缘压在短节的水平圆环面30上；

通过短节上的水平圆环面30，支撑起压帽，进而支撑起球座体的重量。因此如果将水平圆环面30改为其他形式，例如圆锥面，即剖视图上的轮廓线不是水平线而是斜线，同样起到支撑压帽的作用。或是采用燕尾槽式的倒斜线方式，都与本发明的技术方案是等同的。

所述的球座体22的上段为圆筒状，球座体22上段的上端面顶在压帽17的圆环面台阶32之下；球座体22上段的内径与短节15下节的外径之间为间隙配合；球座体22下段的外径大于球座体22上段的外径；

通过压帽17上孔与短节15上节之间的间隙配合，以及球座体22上段与短节15下节之间的间隙配合，使得球座体及压帽的整体与短节15之间可以相对自由转动，这样在进行尾管悬挂器2倒扣时，短节15旋转，而压帽及球座体整体保持不动，从而减小倒扣扭矩，使送入钻具1与尾管轻松卸开。

压帽17下孔套在球座体22上段的外面，压帽17下孔与球座体22上段之间为螺纹紧固联接和/或螺钉紧固联接；

压帽与球座体必须紧固连接为一体，采用螺纹联接是常规方式，其连接强度高，可以避免提出时由于连接断裂而使球座体落入井内。采用螺钉紧固联接也可以起到同样作用。上述螺纹联接与螺钉联接可以分别使用，也可以同时使用，都是为了实现同样目的。也不排除采用其他公知的联接方式。

球座体22下段的内部有锥形孔13，锥形孔13之下为通孔；

球24的外径小于短节15的内径，锥形孔13上端口的直径大于球24外径，锥形孔13下端口的直径小于球24外径；

这样使投入的球能够落从上方落下，落入锥形孔13内，从而封住下面的通孔，实现憋压。

外壳21为圆筒状，外壳21套在压帽17、球座体22之外，球座体22下段的外径与外壳21下部的内径之间为间隙配合；

球座体22下段的外表面开有一道或一道以上的环槽，所述的环槽内放置有密封圈23。

短节15上的传压孔16，以及球座体22上的密封圈23，可保证液体压力顺利地传入悬挂器的液缸内，以便座挂。

为了更好地实现密封，所述的锥形孔13内表面为抛光面。

锥形孔13的上端口与短节15下节的下端面之间留有轴向间隙31，也是为了使倒扣时更容易。

为了与其他零件联接，可以在所述的短节15上端开有外螺纹；所述的外壳21上部开有内径加大的沉孔，外壳21上部沉孔内的上端开有联接螺纹18；外壳21下端的外表面开有套管螺纹29。

为了进出井眼方便，所述的压帽17的上部外侧设有倒角；所述的球座体22的下部外侧设有倒角。

为了使压帽与球座体联接，可以采用螺纹联接，压帽17下孔的内表面开有压帽螺纹19，球座体22上段外表面开有外螺纹，压帽17下孔与球座体22上段之间为螺纹紧固联接。

此外还可以采用螺钉联接，压帽17下孔的筒壁上开有螺钉孔，压帽17下孔与球座体22上段之间通过螺钉20紧固联接。

作为一种优选，还可以采用如下组合：所述的锥形孔13内表面为抛光面；锥形孔13的上端口与短节15下节的下端面之间留有轴向间隙31；所述的短节15上端开有外螺纹；所述的外壳21上部开有内径加大的沉孔，外壳21上部沉孔内的上端开有联接螺纹18；外壳21下端的外表面开有套管螺纹29；所述的压帽17的上部外侧设有倒角；所述的球座体22的下部外侧设有倒角；压帽17下孔的内表面开有压帽螺纹19，球座体22上段外表面开有外螺纹，压帽17下孔与球座体22上段之间有螺纹紧固联接；并且在压帽17下孔的筒壁上开有螺钉孔，压帽17下孔与球座体22上段之间有联接螺钉20。

本发明的有益效果是：

可提出式球座直接连接在悬挂器的下方，一般情况下，悬挂器安放直井段和斜度较小的井段或直井段，这样投球容易到达，容易建立压力，实施憋压座挂。把尾管下到预定位置后，进行坐挂作业，之后，球座芯子随送入工具一起提出，这样就不用再专门下钻钻除附件，从而达到了加快钻井速度，节省成本、提高效率的目的。

本发明改变了目前采用的盲板式固井方式，与常规完井方式相比，解决了筛管完井难题，避免了常规固井作业存在的一系列不利因素；

本发明的球座随钻具一起提出，减少了钻除附件的工序，缩短建井周期，提高了效率，降低了作业成本。

本发明的本球座将为现场水平井筛管固井、漏失井固井解决难题，可缩短完井周期、降低作业成本、提高钻井效率。

附图说明

图1是现有技术常规完井方式示意图。

图2是现有技术盲板完井方式示意图。

图3是本发明的完井方式示意图。

图4是本发明的可提出式球座示意图。

图5是本发明可提出式球座的局部放大示意图。

图6是压帽的局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图进一步描述本发明。本发明的范围不受这些实施例的限制，本发明的范围在权利要求书中提出。

图中各附图标记的含义如下：

1送入工具、2尾管悬挂器、3尾管胶塞、4射孔、5球座、6浮箍、7浮鞋、8盲板、9封隔器、10筛管、11中心管、12套管接箍、13锥形孔、14中心管接箍、15短节、16传压孔、17压帽、18套管螺纹、19压帽螺纹、20联接螺钉、21外壳、22球座体、23密封圈、24球、25可提出式球座、26尾管串、27套管、28引鞋、29套管螺纹、30水平圆环面、31轴向间隙、32圆环面台阶、35短套管。

一种可提出式球座，包括：短节15，压帽17，球24，球座体22，密封圈23，外壳21；

所述的短节15为圆筒，短节15的筒壁上开有两排共8个传压孔16；短节15下部的外径增大，在短节15的外表面形成一个水平圆环面30；水平圆环面30以上为短节15上节，水平圆环面30以下为短节15下节；

所述的压帽17是开有两节阶梯状内孔的空心圆柱，压帽17上部内孔的孔径小于压帽17下部内孔的孔径，压帽17上孔与下孔之间形成水平圆环面台阶32；压帽17套在短节15之外，压帽17上孔内径与短节15上节的外径之间为间隙配合；压帽17圆环面台阶32的内缘压在短节的水平圆环面30上；

所述的球座体22的上段为圆筒状，球座体22上段的上端面顶在压帽17的圆环面台阶32之下；球座体22上段的内径与短节15下节的外径之间为间隙配合；球座体22下段的外径大于球座体22上段的外径；

压帽17下孔套在球座体22上段的外面，压帽17下孔与球座体22上段之间为螺纹紧固联接和螺钉紧固联接；

球座体22下段的内部有锥形孔13，锥形孔13之下为通孔；

球24的外径小于短节15的内径，锥形孔13上端口的直径大于球24外径，锥形孔13下端口的直径小于球24外径；

外壳21为圆筒状，外壳21套在压帽17、球座体22之外，球座体22下段的外径与外壳21下部的内径之间为间隙配合；

球座体22下段的外表面开有一道环槽，所述的环槽内放置有密封圈23。

所述的锥形孔13内表面为抛光面；锥形孔13的上端口与短节15下节的下端面之间留有轴向间隙31；所述的短节15上端开有外螺纹；所述的外壳21上部开有内径加大的沉孔，外壳21上部沉孔内的上端开有联接螺纹18；外壳21下端的外表面开有套管螺纹29；所述的压帽17的上部外侧设有倒角；所述的球座体22的下部外侧设有倒角；压帽17下孔的内表面开有压帽螺纹19，球座体22上段外表面开有外螺纹，压帽17下孔与球座体22上段之间有螺纹紧固联接；并且在压帽17下孔的筒壁上开有螺钉孔，压帽17下孔与球座体22上段之间有联接螺钉20。

本发明开发的一种可提出式球座25，使用状况如图3所示，它向上连接尾管悬挂器2，向下连接封隔器9及筛管10，这样在座挂完毕，可随着送入工具1直接提出井口，省了一趟钻除作业。此外，这种工艺还特别适合于大斜度井和水平井，因为球座紧接在悬挂器2的下端，投球容易达到，建立压力更容易。这种完井方式的管串排列方式自下而上为：引鞋28+套管27+管外封隔器9+筛管串10+管外封隔器9+套管26+可提出式球座25+尾管悬挂器2+送入钻具1。其作业程序是：管串下到预定位置后，灌满泥浆，投球24，开泵憋压，坐挂悬挂器2，卸压，倒扣提出送入工具1+可提出式球座25，再下专用工具坐封封隔器。

本发明提供了一套与尾管悬挂器配套使用的球座，应用于水平井筛管完井，可改变常规固/完井方式，避免了由常规球座/盲板带来的问题或隐患，在尾管中途遇阻时能循环泥浆，利于解阻。使用本球座可保证尾管的顺利下入、顺利座挂，且球座可随送入钻具提出井口，节省了下钻除附件的作业时间，提高了固井的可靠性、缩短了钻井周期、降低了钻井成本。

与常规完井方式相比，它具有以下显著的特点：

将可提出式球座直接连接悬挂器的下端，便于投球24的捕捉及压力的建立，改变了常规的管串排列方式及完井工艺，这样可以实现只悬挂不固井、无需下钻扫除球座附件的完井工艺；

短节15上的传压孔16和球座体22上的密封结构23，可保证液体压力顺利地传入悬挂器的液缸内，以便座挂；

球座体22的内锥面13为抛光孔，投球24落入后，密封能力强；

短节15与球座体22间可相对轻松转动，并有轴向间隙，这样可使尾管悬挂器倒扣时短节旋转，而压帽和球座体保持不动，从而减小倒扣扭矩，使送入钻具1与尾管轻松卸开。

压帽17与球座体22为螺纹连接19，其连接强度高，可避免提出时，连接断裂，球座体22落入井内。

短节15与压帽17及球座体22连接后在与中心管接箍14连接；

中心管接箍14+短节15+压帽17+球座体22整体装入外壳21的内孔中，且密封圈23在外壳21与球座体22之间形成密封；

套管26与套管接箍12以螺纹方式连接，套管接箍12以螺纹方式连接在尾管悬挂器2的下端；

可提出式球座25连接在中心管11下面的中心管接箍14上，

送入工具1及可提出式球座25可重复使用，经济效益高。

Claims (8)

1.  一种可提出式球座；其特征是包括：

短节[15]，压帽[17]，球[24]，球座体[22]，密封圈[23]，外壳[21]；

所述的短节[15]为圆筒，短节[15]的筒壁上开有传压孔[16]；短节[15]下部的外径增大，在短节[15]的外表面形成一个水平圆环面[30]；水平圆环面[30]以上为短节[15]上节，水平圆环面[30]以下为短节[15]下节；

所述的压帽[17]是开有两节阶梯状内孔的空心圆柱，压帽[17]上部内孔的孔径小于压帽[17]下部内孔的孔径，压帽[17]上孔与下孔之间形成水平圆环面台阶[32]；压帽[17]套在短节[15]之外，压帽[17]上孔内径与短节[15]上节的外径之间为间隙配合；压帽[17]圆环面台阶[32]的内缘压在短节的水平圆环面[30]上；

所述的球座体[22]的上段为圆筒状，球座体[22]上段的上端面顶在压帽[17]的圆环面台阶[32]之下；球座体[22]上段的内径与短节[15]下节的外径之间为间隙配合；球座体[22]下段的外径大于球座体[22]上段的外径；

压帽[17]下孔套在球座体[22]上段的外面，压帽[17]下孔与球座体[22]上段之间为螺纹紧固联接和/或螺钉紧固联接；

球座体[22]下段的内部有锥形孔[13]，锥形孔[13]之下为通孔；

球[24]的外径小于短节[15]的内径，锥形孔[13]上端口的直径大于球[24]外径，锥形孔[13]下端口的直径小于球[24]外径；

外壳[21]为圆筒状，外壳[21]套在压帽[17]、球座体[22]之外，球座体[22]下段的外径与外壳[21]下部的内径之间为间隙配合；

球座体[22]下段的外表面开有一道或一道以上的环槽，所述的环槽内放置有密封圈[23]。

2. 根据权利要求1所述的一种可提出式球座，其特征是：

所述的锥形孔[13]内表面为抛光面。

3. 根据权利要求1所述的一种可提出式球座，其特征是：

锥形孔[13]的上端口与短节[15]下节的下端面之间留有轴向间隙[31]。

4. 根据权利要求1所述的一种可提出式球座，其特征是：

所述的短节[15]上端开有外螺纹；

所述的外壳[21]上部开有内径加大的沉孔，外壳[21]上部沉孔内的上端开有联接螺纹[18]；

外壳[21]下端的外表面开有套管螺纹[29]。

5. 根据权利要求1至4之一所述的一种可提出式球座，其特征是：

所述的压帽[17]的上部外侧设有倒角；所述的球座体[22]的下部外侧设有倒角。

6. 根据权利要求1至4之一所述的一种可提出式球座，其特征是：

压帽[17]下孔的内表面开有压帽螺纹[19]，球座体[22]上段外表面开有外螺纹，压帽[17]下孔与球座体[22]上段之间为螺纹紧固联接。

7. 根据权利要求1至4之一所述的一种可提出式球座，其特征是：

压帽[17]下孔的筒壁上开有螺钉孔，压帽[17]下孔与球座体[22]上段之间通过螺钉[20]紧固联接。

8. 根据权利要求1至4之一所述的一种可提出式球座，其特征是：

所述的锥形孔[13]内表面为抛光面；锥形孔[13]的上端口与短节[15]下节的下端面之间留有轴向间隙[31]；

所述的短节[15]上端开有外螺纹；所述的外壳[21]上部开有内径加大的沉孔，外壳[21]上部沉孔内的上端开有联接螺纹[18]；外壳[21]下端的外表面开有套管螺纹[29]；

所述的压帽[17]的上部外侧设有倒角；所述的球座体[22]的下部外侧设有倒角；

压帽[17]下孔的内表面开有压帽螺纹[19]，球座体[22]上段外表面开有外螺纹，压帽[17]下孔与球座体[22]上段之间有螺纹紧固联接；并且在压帽[17]下孔的筒壁上开有螺钉孔，压帽[17]下孔与球座体[22]上段之间有联接螺钉[20]。

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