CN101979821B - 自锁式固井胶塞组合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油天然气井固完井技术领域，是一种自锁式固井胶塞组合装置，其包括上胶塞芯、下胶塞芯、胶塞体、浮箍本体、胶塞座、浮箍芯座和单向阀；上胶塞芯和下胶塞芯固定在一起，在上胶塞芯上固定有胶塞体，在下胶塞芯的外侧有止退凹槽，在浮箍芯座包括上连接套和下连接套，上连接套的下端固定在下连接套的上端中部上，下连接套的下部呈上宽下窄的锥形，下连接套的下部外侧与浮箍本体的下部内侧固定安装在一起。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过自锁装置与下胶塞芯的配合、在替浆结束碰压时形成自锁，防止因浮箍密封失效导致水泥浆倒流。因此使用效果好、成本低还降低了安全隐患。

Description

自锁式固井胶塞组合装置

技术领域

本发明涉及石油天然气井固完井技术领域，是一种自锁式固井胶塞组合装置。

背景技术

油田固井作业时常由于一些不可控因素会导致在固井结束后套管内余留过多水泥塞的情况，特别是油层完井固井作业时一旦发生套管内多留水泥塞事故，将导致油井无法正常投产的严重后果。要解决上述问题，一般采取下入更小尺寸的钻具钻去多留的水泥塞，这种方式不但延误油气井的早日投产，而且还要花费数万甚至十多万元的钻水泥塞修井费用，而且如果发生浮箍失效、为防止水泥浆倒流必须进行憋压侯凝，而憋压侯凝会造成套管与水泥环之间出现微环隙，从而影响固井质量，也会为油气水串通留下通道的隐患。目前国内外油田普遍使用的完井固井胶塞为平底胶塞，也有少量自锁型的固井胶塞得以应用，但是由于使用效果不佳或因结构复杂、价格高而未能大规模推广应用。

发明内容

本发明提供了一种自锁式固井胶塞组合装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有完井固井胶塞存在使用效果差和价格高的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种自锁式固井胶塞组合装置，包括上胶塞芯、下胶塞芯、胶塞体、浮箍本体、胶塞座、浮箍芯座和单向阀；上胶塞芯和下胶塞芯固定在一起，在上胶塞芯上固定有胶塞体，在下胶塞芯的外侧有止退凹槽，在浮箍芯座包括上连接套和下连接套，上连接套的下端固定在下连接套的上端中部上，下连接套的下部呈上宽下窄的锥形，下连接套的下部外侧与浮箍本体的下部内侧固定安装在一起，单向阀的上端顶在下连接套的下部内侧面上并保持密封，上连接套的外侧和胶塞座的下部内侧固定安装在一起，止退凹槽上方的下胶塞芯的上部外侧座在胶塞座的上端上，在胶塞座的上部有内凸台，内凸台与上连接套之间形成自锁槽，在自锁槽内固定安装有自锁装置，自锁装置的下部位于止退凹槽内并使下胶塞芯不能向上移动。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述自锁装置可包括爪型锁环和限位套，爪型锁环包括安装头和指状弹性爪，安装头的下端与指状弹性爪的上端固定在一起，限位套安装在自锁槽内并将位于限位套上方的安装头顶紧在自锁槽内，指状弹性爪自上而下外径逐渐变大，指状弹性爪的下部外径大于自锁槽的深度，指状弹性爪的下部位于止退凹槽内并使下胶塞芯不能向上移动。

上述止退凹槽上方的下胶塞芯与胶塞座之间可安装有密封圈。

上述上胶塞芯的下部可有安装槽，下胶塞芯的顶部固定有外径小于下胶塞芯的安装柱，安装柱通过螺纹固定安装在安装槽内，下胶塞芯的上端外侧呈上宽下窄的锥形，胶塞座的上端内侧呈上宽下窄的锥形，下胶塞芯的上端外侧座在胶塞座的上端内侧上。

上述指状弹性爪上可有至少3条周向分布的长透缝。

上述下胶塞芯的止退凹槽深度可小于指状弹性爪下部的壁厚。

上述下连接套与浮箍本体之间可安装有密封圈。

上述单向阀可包括半圆阀球、阀杆、压缩弹簧和固定座；固定座的外侧通过螺纹固定安装在浮箍本体的下端内，在固定座的中部有安装孔，在安装孔外侧的固定座上有凸缘，阀杆的上端固定有半圆阀球，阀杆的下端位于安装孔内，在阀杆外侧安装有能使半圆阀球顶在下连接套的下部内侧面上的压缩弹簧，压缩弹簧的上端固定在半圆阀球的底面上，压缩弹簧的下端套装在凸缘外侧的固定座上，在压缩弹簧外侧的安装座上有水泥浆流孔。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过自锁装置与下胶塞芯的配合、在替浆结束碰压时形成自锁，防止因浮箍密封失效导致水泥浆倒流。因此使用效果好、成本低还降低了安全隐患。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视结构示意图。

附图2为本发明最佳实施例中上胶塞芯、下胶塞芯和胶塞体连接的主视放大结构示意图。

附图3为本发明最佳实施例中浮箍本体、胶塞座、浮箍芯座和单向阀连接的主视放大结构示意图。

附图中的编码分别为：1为上胶塞芯，2为下胶塞芯，3为胶塞体，4为浮箍本体，5为胶塞座，6为半圆阀球，7为止退凹槽，8为上连接套，9为下连接套，10为内凸台，11为自锁槽，12为限位套，13为安装头，14为指状弹性爪，15为密封圈，16为安装槽，17为安装柱，18为阀杆，19为压缩弹簧，20为固定座，21为凸缘，22为水泥浆流孔，23为长透缝，24为斜锥体。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1至3所示，该自锁式固井胶塞组合装置包括上胶塞芯1、下胶塞芯2、胶塞体3、浮箍本体4、胶塞座5、浮箍芯座和单向阀；上胶塞芯1和下胶塞芯2固定在一起，在上胶塞芯1上固定有胶塞体3，在下胶塞芯2的外侧有止退凹槽7，浮箍芯座包括上连接套8和下连接套9，上连接套8的下端固定在下连接套9的上端中部上，下连接套9的下部呈上宽下窄的锥形，下连接套9的下部外侧与浮箍本体4的下部内侧固定安装在一起，单向阀的上端顶在下连接套9的下部内侧面上并保持密封，上连接套8的外侧和胶塞座5的下部内侧固定安装在一起，止退凹槽7上方的下胶塞芯2的上部外侧座在胶塞座5的上端上，在胶塞座5的上部有内凸台10，内凸台10、胶塞座5和上连接套8之间形成自锁槽11，在自锁槽11内固定安装有自锁装置，自锁装置的下部位于止退凹槽7内并使下胶塞芯2不能向上移动。

可根据实际需要，对上述自锁式固井胶塞组合装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、3所示，自锁装置包括爪型锁环和限位套12，爪型锁环包括安装头13和指状弹性爪14，安装头13的下端与指状弹性爪14的上端固定在一起，限位套12安装在自锁槽11内并将位于限位套12上方的安装头13顶紧在自锁槽11内，指状弹性爪14自上而下外径逐渐变大，指状弹性爪14的下部外径大于自锁槽11的深度，指状弹性爪14的下部位于止退凹槽7内并使下胶塞芯2不能向上移动。

如附图1、2所示，止退凹槽7上方的下胶塞芯2与胶塞座5之间安装有密封圈15。

如附图2所示，上胶塞芯1的下部有安装槽16，下胶塞芯2的顶部固定有外径小于下胶塞芯2的安装柱17，安装柱17通过螺纹固定安装在安装槽16内，下胶塞芯2的上端外侧呈上宽下窄的锥形，胶塞座5的上端内侧呈上宽下窄的锥形，下胶塞芯2的上端外侧座在胶塞座5的上端内侧上，在实际应用中，在胶塞体3的外侧可有与下胶塞芯2上端外侧锥形相同的斜锥体24，其最下部的斜锥体24的锥面与下胶塞芯2的上端外侧的锥面位于同一锥面上，这样，当下胶塞芯2的上端外侧座在胶塞座5的上端内侧上而形成碰压时，胶塞体3最下部的斜锥体24的下部也座在胶塞座5的上端内侧上而起到密封作用。

如附图1、3所示，指状弹性爪14上有至少3条周向分布的长透缝23。

如附图3所示，下胶塞芯2的止退凹槽7深度小于指状弹性爪14下部的壁厚。

如附图3所示，为了增加密封性，下连接套9与浮箍本体4之间安装有密封圈15。

如附图1、3所示，单向阀包括半圆阀球6、阀杆18、压缩弹簧19和固定座20；固定座20的外侧通过螺纹固定安装在浮箍本体4的下端内，在固定座20的中部有安装孔，在安装孔外侧的固定座20上有凸缘21，阀杆18的上端固定有半圆阀球6，阀杆18的下端位于安装孔内，在阀杆18外侧安装有能使半圆阀球6顶在下连接套9的下部内侧面上的压缩弹簧19，压缩弹簧19的上端固定在半圆阀球6的底面上，压缩弹簧19的下端套装在凸缘21外侧的安装座20上，在压缩弹簧19外侧的固定座上有水泥浆流孔22。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本发明最佳实施例的使用过程：首先将浮箍本体4、胶塞座5、浮箍芯座和单向阀的连接体连接在套管柱预留水泥塞的位置处，并随套管柱一起先下入井内，注固井液时泵注完后投入上胶塞芯1、下胶塞芯2和胶塞体3的连接体，顶替固井液直至到达浮箍处碰压；碰压时，胶塞体3下部的下胶塞芯2下行进入胶塞座5，撑开指状弹性爪14继续下行进入上连接套8内，此时由于下胶塞芯2的上端外侧座在胶塞座5的上端内侧上而形成碰压，压力迫使指状弹性爪14弹开进入下胶塞芯2的止退凹槽7处形成自锁状态。此时，如果停泵后浮箍失效水泥浆有发生倒流趋势时，爪型锁环的指状弹性爪14将阻止下胶塞芯2上浮，同时下胶塞芯2与胶塞座5之间的密封圈15形成新的有效封隔，阻止水泥浆回流。

Claims (9)

1.一种自锁式固井胶塞组合装置，其特征在于包括上胶塞芯、下胶塞芯、胶塞体、浮箍本体、胶塞座、浮箍芯座和单向阀；上胶塞芯和下胶塞芯固定在一起，在上胶塞芯上固定有胶塞体，在下胶塞芯的外侧有止退凹槽，浮箍芯座包括上连接套和下连接套，上连接套的下端固定在下连接套的上端中部上，下连接套的下部呈上宽下窄的锥形，下连接套的下部外侧与浮箍本体的下部内侧固定安装在一起，单向阀的上端顶在下连接套的下部内侧面上并保持密封，上连接套的外侧和胶塞座的下部内侧固定安装在一起，止退凹槽上方的下胶塞芯的上部外侧座在胶塞座的上端上，在胶塞座的上部有内凸台，内凸台、胶塞座和上连接套之间形成自锁槽，在自锁槽内固定安装有自锁装置，自锁装置的下部位于止退凹槽内并使下胶塞芯不能向上移动；其中，自锁装置包括爪型锁环和限位套，爪型锁环包括安装头和指状弹性爪，安装头的下端与指状弹性爪的上端固定在一起，限位套安装在自锁槽内并将位于限位套上方的安装头顶紧在自锁槽内，指状弹性爪自上而下外径逐渐变大，指状弹性爪的下部位于止退凹槽内并使下胶塞芯不能向上移动。

2.根据权利要求1所述的自锁式固井胶塞组合装置，其特征在于止退凹槽上方的下胶塞芯与胶塞座之间安装有密封圈。

3.根据权利要求2所述的自锁式固井胶塞组合装置，其特征在于上胶塞芯的下部有安装槽，下胶塞芯的顶部固定有外径小于下胶塞芯的安装柱，安装柱通过螺纹固定安装在安装槽内，下胶塞芯的上端外侧呈上宽下窄的锥形，胶塞座的上端内侧呈上宽下窄的锥形，下胶塞芯的上端外侧座在胶塞座的上端内侧上。

4.根据权利要求2所述的自锁式固井胶塞组合装置，其特征在于指状弹性爪上有至少3条周向分布的长透缝。

5.根据权利要求3所述的自锁式固井胶塞组合装置，其特征在于指状弹性爪上有至少3条周向分布的长透缝。

6.根据权利要求2所述的自锁式固井胶塞组合装置，其特征在于下胶塞芯的止退凹槽深度小于指状弹性爪下部的壁厚。

7.根据权利要求5所述的自锁式固井胶塞组合装置，其特征在于下胶塞芯的止退凹槽深度小于指状弹性爪下部的壁厚。

8.根据权利要求7所述的自锁式固井胶塞组合装置，其特征在于下连接套与浮箍本体之间安装有密封圈。

9.根据权利要求8所述的自锁式固井胶塞组合装置，其特征在于单向阀包括半圆阀球、阀杆、压缩弹簧和固定座；固定座的外侧通过螺纹固定安装在浮箍本体的下端内，在固定座的中部有安装孔，在安装孔外侧的固定座上有凸缘，阀杆的上端固定有半圆阀球，阀杆的下端位于安装孔内，在阀杆外侧安装有能使半圆阀球顶在下连接套的下部内侧面上的压缩弹簧，压缩弹簧的上端固定在半圆阀球的底面上，压缩弹簧的下端套装在凸缘外侧的固定座上，在压缩弹簧外侧的安装座上有水泥浆流孔。

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