CN104047564A - 井下随钻可膨胀套管胀封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及胀封装置技术领域，是一种井下随钻可膨胀套管胀封装置，其包括上接头、定位锁死筒、下接头和中心筒；上接头的下部内壁上有安装环槽，定位锁死筒的上部外壁上自上而下有外径依次增大的上台阶槽和下台阶槽，上台阶槽位于上接头的下部内腔中并且下台阶槽的外壁与安装环槽的内壁固定安装在一起。本发明结构合理而紧凑，操作简便，在不胀封工作状态实现扭矩传递、在胀封工作状态下实现甩尾管作业和胀封膨胀管作业，具有较好的胀封效果，为后续的钻进作业提供保障，各部件均为可更换件，便于维修保养和重复使用，工具完成一次作业出井后，经必要的清洁与维修保养后可重复使用，有效完善了气体欠平衡套管钻完技术装备。

Description

井下随钻可膨胀套管胀封装置

技术领域

本发明涉及胀封装置技术领域，是一种井下随钻可膨胀套管胀封装置。

背景技术

气体欠平衡所钻井在完井主要有裸眼、筛管和固井三种方式：裸眼完井容易在生产后期出现砂埋、井塌等事故；筛管完井应用相对较多，目前暴露出的技术缺陷是无法实施选择性分层压裂改造；固井完井同时避免了裸眼完井和筛管完井的技术缺陷，但其大幅弱化气体欠平衡钻井完井储保效果的技术短板使得其在气体钻储层完井过程中应用量很小。与此同时，在气体钻井过程中易出现井壁坍塌引发的卡钻事故，而通过震击、泡酸、流体憋压顶通等常规手段几乎很难解卡，大部分采用强行倒扣、回填、侧钻等的手段解决事故，不但完全破坏掉前期气体钻成果，同时井眼轨迹变化对后期生产带来很多不便。当完井时可膨胀管胀封后可以紧贴于井壁实现封固井壁，但是现有的胀封工具对可膨胀管的膨胀效果欠佳，若是可膨胀管不能有效膨胀，同样会影响后续的生产作业。

发明内容

本发明提供了一种井下随钻可膨胀套管胀封装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决针对可膨胀管的现有的胀封工具实施效果欠佳的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种井下随钻可膨胀套管胀封装置，包括上接头、定位锁死筒、下接头和中心筒；上接头的下部内壁上有安装环槽，定位锁死筒的上部外壁上自上而下有外径依次增大的上台阶槽和下台阶槽，上台阶槽位于上接头的下部内腔中并且下台阶槽的外壁与安装环槽的内壁固定安装在一起，上接头的中部外壁上沿圆周均匀分布有至少两个的上凸块安装槽，在上接头下方的定位锁死筒外壁上有与上凸块安装槽对应的下凸块安装槽，下接头的上端内壁和下部内壁上分别一体固定有与上凸块安装槽和下凸块安装槽对应的上凸块和下凸块，下接头套装在上接头和定位锁死筒上并且上凸块和下凸块分别位于上凸块安装槽和下凸块安装槽内，上接头的上部内壁上一体固定有限位内环台，中心筒的上部外壁上一体固定有上宽下窄的环形锥台，定位锁死筒的上部内腔为与环形锥台对应的上大下小的锥形孔，定位锁死筒的下部内壁上一体固定有安装内环台，中心筒套装在限位内环台至安装内环台之间的上接头和定位锁死筒的内腔中，中心筒的内径小于限位内环台的内径，在中心筒的下端与安装内环台的上端之间固定安装有压缩弹簧，在定位锁死筒上方对应上凸块安装槽下方的上接头上有径向通孔，环形锥台外壁上有与径向通孔对应的轴向导向槽，在每条轴向导向槽和与每条轴向导向槽对应的径向通孔内安装有胀封头，在下凸块的中部至下接头的上端之间的下接头上有轴向的割缝，每条割缝位于每个上凸块的两侧，下凸块的上端至下接头的下端之间的下接头外壁上有轴向的切割预制缝，每条切割预制缝位于每两条割缝之间，下接头的下端外壁上有螺纹。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述胀封头的外端为外小内大、上宽下窄的锥台状，并且胀封头的外端外壁为平滑的弧面。

上述限位内环台为上窄下宽的锥形内环台，并且限位内环台的上端面为斜向内下的斜面，中心筒的上端内壁为上大下小的球弧面，中心筒的上端内径与限位内环台的下端内径相配。

上述上接头的中部外壁上沿圆周均匀分布有三个上凸块安装槽，在上接头下方的定位锁死筒外壁上有三个与上凸块安装槽对应的下凸块安装槽，下接头的上端内壁上一体固定有三个与上凸块安装槽对应的上凸块，下接头的下部内壁上一体固定有三个与下凸块安装槽对应的下凸块，在定位锁死筒上方对应上凸块安装槽下方的上接头上有三个径向通孔。

上述环形锥台的上端外壁为与中心筒内径相配的圆柱面，环形锥台的上端外壁上固定安装有密封圈，中心筒的下部外壁与定位锁死筒的内壁之间固定安装有密封圈。

上述下台阶槽的外壁与安装环槽的内壁通过螺纹固定安装在一起，限位内环台上方的上接头内壁上有螺纹。

本发明结构合理而紧凑，操作简便，在不胀封工作状态实现扭矩传递、在胀封工作状态下实现甩尾管作业和胀封膨胀管作业，具有较好的胀封效果，为后续的钻进作业提供保障，各部件均为可更换件，便于维修保养和重复使用，工具完成一次作业出井后，经必要的清洁与维修保养后可重复使用，有效完善了气体欠平衡套管钻完技术装备。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视半剖视结构示意图。

附图2为附图1的A-A向剖视结构示意图。

附图3为附图1的B-B向剖视结构示意图。

附图4为附图1的C-C向剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为上接头，2为定位锁死筒，3为下接头，4为上凸块，5为下凸块，6为限位内环台，7为中心筒，8为环形锥台，9为锥形孔，10为安装内环台，11为压缩弹簧，12为径向通孔，13为轴向导向槽，14为胀封头，15为切割预制缝，16为密封圈。

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。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3、4所示，该井下随钻可膨胀套管胀封装置包括上接头1、定位锁死筒2、下接头3和中心筒7；上接头1的下部内壁上有安装环槽，定位锁死筒2的上部外壁上自上而下有外径依次增大的上台阶槽和下台阶槽，上台阶槽位于上接头的下部内腔中并且下台阶槽的外壁与安装环槽的内壁固定安装在一起，上接头1的中部外壁上沿圆周均匀分布有至少两个的上凸块安装槽，在上接头1下方的定位锁死筒2外壁上有与上凸块安装槽对应的下凸块安装槽，下接头3的上端内壁和下部内壁上分别一体固定有与上凸块安装槽和下凸块安装槽对应的上凸块4和下凸块5，下接头3套装在上接头1和定位锁死筒2上并且上凸块4和下凸块5分别位于上凸块安装槽和下凸块安装槽内，上接头1的上部内壁上一体固定有限位内环台6，中心筒7的上部外壁上一体固定有上宽下窄的环形锥台8，定位锁死筒2的上部内腔为与环形锥台8对应的上大下小的锥形孔9，定位锁死筒2的下部内壁上一体固定有安装内环台10，中心筒7套装在限位内环台6至安装内环台10之间的上接头1和定位锁死筒2的内腔中，中心筒7的内径小于限位内环台6的内径，在中心筒7的下端与安装内环台10的上端之间固定安装有压缩弹簧11，在定位锁死筒2上方对应上凸块安装槽下方的上接头1上有径向通孔12，环形锥台8外壁上有与径向通孔12对应的轴向导向槽13，在每条轴向导向槽13和与每条轴向导向槽13对应的径向通孔12内安装有胀封头14，在下凸块5的中部至下接头3的上端之间的下接头3上有轴向的割缝，每条割缝位于每个上凸块4的两侧，下凸块5的上端至下接头3的下端之间的下接头3外壁上有轴向的切割预制缝15，每条切割预制缝15位于每两条割缝之间，下接头3的下端外壁上有螺纹。因为轴向导向槽13位于环形锥台8上，胀封头14的一端位于轴向导向槽13内，一端位于径向通孔12内，当中心筒7向下移动时，在环形锥台8的作用下，胀封头14沿着径向通孔12向外移动，由于有轴向导向槽13的作用，胀封头14不会发生径向偏移，有效保证工作的顺利实施，胀封头14向外移动后，因为下接头3的上部有割缝，胀封头14会将下接头3径向顶出，上凸块4从上凸块安装槽内脱出，胀封头14继续向外移，继续顶出下接头3，因为割缝达到下凸块5中部，因此下凸块5在胀封头14的作用下也会脱出下凸块安装槽；使用时，在气体欠平衡套管钻完井技术所用钻具的波纹状可膨胀管和内防喷工具之间安装该装置，下接头3的下端与波纹状可膨胀管的上端通过螺纹安装在一起，在需要胀封尾管时先通过钻具水眼投入球，投球座在中心筒7的上端面上封闭中心筒7，钻具内打压至设计的甩尾管压力，维持钻具内带压状态下上提钻具，通过钻具上行行程、指重表和钻具内压力综合分析尾管是否甩至井底；在确定尾管被甩掉后继续打压至设计胀封膨胀管工作压力，维持钻具内压力不衰减条件下转动钻盘逐渐下放钻具胀封膨胀管，当上凸块4和下凸块5完全脱出上凸块安装槽和下凸块安装槽后，下接头3相对上接头1和定位锁死筒2上移，当有切割预制缝15部位的下接头3移至胀封头14位置时，切割预制缝15发生撕裂但不撕穿，这样下接头3的下部也会径向扩大，当下接头3下端连接的波纹状可膨胀管到达胀封头14位置时，波纹状可膨胀管上的预制缝随着管材伸张自动打开发生径向扩大，形成油气进入套管的通道，这样即完成胀封作业，当波纹状可膨胀管完全胀封后，紧贴于井壁实现封固井壁，当钻遇井下坍塌卡钻事故钻具卡死无法通过正常方法解卡时，通过本发明直接胀封波纹状可膨胀管，后续下入小一尺寸级别的钻具继续钻进即可。本发明具有较好的胀封效果，下接头3的外径为73mm至508mm，实际应用中，本发明的外径尺寸规格依据所配合工作的波纹状可膨胀管尺寸定，保证了其在全通径井眼钻井对套管的要求。

可根据实际需要，对上述井下随钻可膨胀套管胀封装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，胀封头14的外端为外小内大、上宽下窄的锥台状，并且胀封头14的外端外壁为平滑的弧面。胀封头14的这种形状方便胀封头14在对下接头3和可膨胀管材进行膨胀作业的同时不会对其造成任何卡、挂的情况。

如附图1所示，限位内环台6为上窄下宽的锥形内环台，并且限位内环台6的上端面为斜向内下的斜面，中心筒7的上端内壁为上大下小的球弧面，中心筒7的上端内径与限位内环台的下端内径相配。限位内环台6的形状和中心筒7上端面的形状都方便与投球更好地座在中心筒7的上端面上，为后续打压作业提供便利。

如附图1、2、3、4所示，上接头1的中部外壁上沿圆周均匀分布有三个上凸块安装槽，在上接头1下方的定位锁死筒2外壁上有三个与上凸块安装槽对应的下凸块安装槽，下接头3的上端内壁上一体固定有三个与上凸块安装槽对应的上凸块4，下接头3的下部内壁上一体固定有三个与下凸块安装槽对应的下凸块5，在定位锁死筒2上方对应上凸块安装槽下方的上接头1上有三个径向通孔12。

如附图1所示，环形锥台8的上端外壁为与中心筒7内径相配的圆柱面，环形锥台8的上端外壁上固定安装有密封圈16，中心筒7的下部外壁与定位锁死筒2的内壁之间固定安装有密封圈16。环形锥台8外壁上的密封圈16实现中心筒7与上接头1内壁之间的动密封，中心筒7的与定位锁死筒2之间的密封圈16实现中心筒7的与定位锁死筒2之间的动密封作用，即使投入球进行打压时，也能保证较好的密封作用。

如附图1所示，下台阶槽的外壁与安装环槽的内壁通过螺纹固定安装在一起，限位内环台6上方的上接头1内壁上有螺纹。螺纹安装方便安装于拆卸。

本发明在不胀封工作状态实现扭矩传递、在胀封工作状态下实现甩尾管作业和胀封膨胀管作业，操作简便，具有较好的胀封效果，为后续的钻进作业提供保障，本发明各部件均为可更换件，便于维修保养和重复使用，工具完成一次作业出井后，经必要的清洁与维修保养后可重复使用，本发明完善气体欠平衡套管钻完技术装备。

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。

Claims (10)

1.一种井下随钻可膨胀套管胀封装置，其特征在于包括上接头、定位锁死筒、下接头和中心筒；上接头的下部内壁上有安装环槽，定位锁死筒的上部外壁上自上而下有外径依次增大的上台阶槽和下台阶槽，上台阶槽位于上接头的下部内腔中并且下台阶槽的外壁与安装环槽的内壁固定安装在一起，上接头的中部外壁上沿圆周均匀分布有至少两个的上凸块安装槽，在上接头下方的定位锁死筒外壁上有与上凸块安装槽对应的下凸块安装槽，下接头的上端内壁和下部内壁上分别一体固定有与上凸块安装槽和下凸块安装槽对应的上凸块和下凸块，下接头套装在上接头和定位锁死筒上并且上凸块和下凸块分别位于上凸块安装槽和下凸块安装槽内，上接头的上部内壁上一体固定有限位内环台，中心筒的上部外壁上一体固定有上宽下窄的环形锥台，定位锁死筒的上部内腔为与环形锥台对应的上大下小的锥形孔，定位锁死筒的下部内壁上一体固定有安装内环台，中心筒套装在限位内环台至安装内环台之间的上接头和定位锁死筒的内腔中，中心筒的内径小于限位内环台的内径，在中心筒的下端与安装内环台的上端之间固定安装有压缩弹簧，在定位锁死筒上方对应上凸块安装槽下方的上接头上有径向通孔，环形锥台外壁上有与径向通孔对应的轴向导向槽，在每条轴向导向槽和与每条轴向导向槽对应的径向通孔内安装有胀封头，在下凸块的中部至下接头的上端之间的下接头上有轴向的割缝，每条割缝位于每个上凸块的两侧，下凸块的上端至下接头的下端之间的下接头外壁上有轴向的切割预制缝，每条切割预制缝位于每两条割缝之间，下接头的下端外壁上有螺纹。

2.根据权利要求1所述的井下随钻可膨胀套管胀封装置，其特征在于胀封头的外端为外小内大、上宽下窄的锥台状，并且胀封头的外端外壁为平滑的弧面。

3.根据权利要求1或2所述的井下随钻可膨胀套管胀封装置，其特征在于限位内环台为上窄下宽的锥形内环台，并且限位内环台的上端面为斜向内下的斜面，中心筒的上端内壁为上大下小的球弧面，中心筒的上端内径与限位内环台的下端内径相配。

4.根据权利要求1或2所述的井下随钻可膨胀套管胀封装置，其特征在于上接头的中部外壁上沿圆周均匀分布有三个上凸块安装槽，在上接头下方的定位锁死筒外壁上有三个与上凸块安装槽对应的下凸块安装槽，下接头的上端内壁上一体固定有三个与上凸块安装槽对应的上凸块，下接头的下部内壁上一体固定有三个与下凸块安装槽对应的下凸块，在定位锁死筒上方对应上凸块安装槽下方的上接头上有三个径向通孔。

5.根据权利要求3所述的井下随钻可膨胀套管胀封装置，其特征在于上接头的中部外壁上沿圆周均匀分布有三个上凸块安装槽，在上接头下方的定位锁死筒外壁上有三个与上凸块安装槽对应的下凸块安装槽，下接头的上端内壁上一体固定有三个与上凸块安装槽对应的上凸块，下接头的下部内壁上一体固定有三个与下凸块安装槽对应的下凸块，在定位锁死筒上方对应上凸块安装槽下方的上接头上有三个径向通孔。

6.根据权利要求1或2所述的井下随钻可膨胀套管胀封装置，其特征在于环形锥台的上端外壁为与中心筒内径相配的圆柱面，环形锥台的上端外壁上固定安装有密封圈，中心筒的下部外壁与定位锁死筒的内壁之间固定安装有密封圈。

7.根据权利要求3所述的井下随钻可膨胀套管胀封装置，其特征在于环形锥台的上端外壁为与中心筒内径相配的圆柱面，环形锥台的上端外壁上固定安装有密封圈，中心筒的下部外壁与定位锁死筒的内壁之间固定安装有密封圈。

8.根据权利要求4所述的井下随钻可膨胀套管胀封装置，其特征在于环形锥台的上端外壁为与中心筒内径相配的圆柱面，环形锥台的上端外壁上固定安装有密封圈，中心筒的下部外壁与定位锁死筒的内壁之间固定安装有密封圈。

9.根据权利要求5所述的井下随钻可膨胀套管胀封装置，其特征在于环形锥台的上端外壁为与中心筒内径相配的圆柱面，环形锥台的上端外壁上固定安装有密封圈，中心筒的下部外壁与定位锁死筒的内壁之间固定安装有密封圈。

10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的井下随钻可膨胀套管胀封装置，其特征在于下台阶槽的外壁与安装环槽的内壁通过螺纹固定安装在一起，限位内环台上方的上接头内壁上有螺纹。