CN104153737B - 用于管柱组件中释放水力激荡的装置及管柱组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于管柱组件中释放水力激荡的装置，包括上限位块、连接套管、弹性件、下限位块、一端与管柱组件的套管连接的上连接件和一端与管柱组件的筛管连接的下连接件，所述上连接件的另一端与上限位块的一端连接，所述上限位块的另一端与连接套管的一端连接，所述连接套管的另一端与下限位块的一端连接，所述下限位块的另一端与下连接件的另一端连接；所述弹性件设在连接套管内，所述上限位块上和下限位块上均设有与连接套管连通的孔。该装置能较好地释放水力激荡产生的压力从而使固井作业可靠性更好。

Description

用于管柱组件中释放水力激荡的装置及管柱组件

技术领域

本发明涉及一种石油固井工具，具体涉及一种用于管柱组件中的释放水力激荡的装置及包括该装置的管柱组件。

背景技术

如图2所示，筛管顶部注水泥一般采用的管柱组件包括筛管11、盲板10、封隔器9、分级箍8和套管7，所述盲板10设在筛管11和套管7之间，所述封隔器9和分级箍8均与套管7连接，封隔器9位于分级箍8和盲板10之间。将该管柱组件下至设定井深，通过向套管7注入泥浆，实现憋压。通过憋压，使得套管7内先后形成的两个不同的压力，分别将封隔器涨封、分级箍的孔打开。具体实施分两步，首先通过盲板10实现憋压，憋压到套管7的管内压力升高至约9MPa时，在套管7的管内与管外压差的作用下使封隔器9涨封；再继续憋压到套管7的管内压力升高至18Mpa，在套管7的管内与管外压差的作用下将分级箍8的剪钉剪断，实现分级箍8开孔。盲板10在管柱组件中的作用有两个：一是在套管7下放至设定井深后实现憋压；二是在分级箍8开孔后，阻挡泥浆中的固相、沉沙等进入筛管11内。

该管柱组件的关键是封隔器9的顺利涨封和分级箍8的正常开孔及关孔。由于下套管7过程中必要的提、拉、刹操作，使得盲板10将套管7的管内、管外液体隔离开时产生水力激荡，水力激荡形成了瞬时的水击压力、抽吸压力。且水力激荡产生的压力无法释放。而水力激荡的压力会对分级箍8的剪钉产生影响，使分级箍8的开孔压力过小甚至剪断剪钉造成分级箍8提前开孔，从而使得套管7内憋压时达不到预定的压力值，造成封隔器9无法涨封，导致固井失败。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是，提供一种用于管柱组件中释放水力激荡的装置，该装置能较好地释放水力激荡产生的压力从而使管柱组件在固井作业时可靠性更好。

针对以上技术问题，本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的用于管柱组件中释放水力激荡的装置，包括上限位块、连接套管、弹性件、下限位块、与管柱组件的套管连接的上连接件和与管柱组件的筛管连接的下连接件，所述上连接件与上限位块的一端连接，所述上限位块的另一端与连接套管一端连接，所述连接套管的另一端与下限位块的一端连接，所述下限位块的另一端与下连接件连接；所述弹性件设在连接套管内，所述上限位块上和下限位块上均设有与连接套管连通的孔。

与现有技术相比，本发明的用于管柱组件中释放水力激荡的装置具有以下优点。本发明的装置安装在原先盲板的安装位置处，替换掉盲板。在下套管过程中因水力激荡而产生的水击压力、抽吸压力等经由下连接件的孔或上连接件的孔进入连接套管并作用在弹性件上，压力迫使弹性件变形来释放和/或在水力激荡的冲击下迫使弹性件在连接套管内来回移动来释放。上限位块和下限位块限定了弹性件在连接套管内的移动范围。通过本发明的装置能较好地释放因水力激荡而产生的水击压力、抽吸压力等。由于没有了水力激荡的压力对分级箍的剪钉的影响，解决了因水力激荡而导致分级箍的开孔压力过小和分级箍提前开孔的问题，套管内憋压能达到预设压力，解决了封隔器无法顺利涨封的问题，从而使固井作业可靠性更好。

作为本发明的一种改进，所述上连接件为第一套管接箍，所述第一套管接箍的一端与套管螺接，所述第一套管接箍的另一端与上限位块的一端密封连接。套管接箍为现有成熟的连接件，连接可靠且能减少成本。第一套管接箍的另一端与上限位块的一端密封连接使得水力激荡产生的压力由弹性体来释放，减少水力激荡对套管外的固相、沉沙等的影响。

作为本发明的另一种改进，所述上限位块朝向连接套管的一侧设有第一凸台，所述第一凸台的中部设有与连接套管连通的通孔。弹性件压在第一凸台上时两者形成一个密封结构，最大地减少水力激荡对分级箍和封隔器的影响。

作为本发明的一种优选，所述连接套管为短节。短节是管道连接中常用的一种配件，容易得到从而可降低本发明装置的设计和加工等成本。

作为本发明的另一种优选，所述连接套管的长度为40～100cm。弹性体在这个长度的连接套管内移动可较好地释放水力激荡产生的压力，而且由于长度适中，在降低成本的同时也方便本发明的装置与筛管等的连接。

作为本发明的还有一种改进，所述弹性件为橡胶胶塞，所述橡胶胶塞与连接套管过盈配合。橡胶胶塞具有较好的耐磨、抗压性能，而且密度较低，容易在连接套管内移动从而起到好的释放水力激荡的压力。过盈配合不仅能起到一定的密封作用，而且在水力激荡压力较小时可直接经橡胶胶塞释放压力，减少橡胶胶塞的磨损。

作为本发明的还有一种改进，所述下限位块上与连接套管连通的孔为Y型通孔。Y型通孔在弹性体变形时与弹性体形成密封面，能起到更好的密封作用，防止泥沙等进入筛管。

作为本发明的还有一种改进，所述弹性件的一端设有与第一凸台形状相配的凹槽，所述弹性件的另一端设有与Y型通孔的开口的形状相配的第二凸台。第一凸台与弹性体的凹槽形状相配能起到更好的密封作用。弹性体的凹槽在泥沙进入时可暂时存储泥沙，当凹槽压在第一凸台时泥沙被冲出，可减少泥沙对弹性体的磨损。Y型通孔的开口与第二凸台形状相配能起到更好的密封作用。同时第二凸台能阻挡泥沙进入连接套管磨损弹性体。

作为本发明的还有一种优选，所述下连接件为第二套管接箍，所述第二套管接箍的一端与筛管密封连接，所述第二套管接箍的另一端与下限位块密封连接。套管接箍为现有成熟的连接件，连接可靠且能减少成本。密封连接能减少套管外的固相、沉沙等对筛管的影响。

本发明要解决的另一技术问题是，提供一种在固井作业时减少水力激荡的压力从而固井可靠性更好的用于石油固井的管柱组件。

针对该另一技术问题，本发明的技术解决方案是，提供一种用于石油固井的管柱组件，该管柱组件包括连接在筛管和套管之间的释放水力激荡的装置。

附图说明

图1所示是本发明的用于管柱组件中释放水力激荡的装置的结构示意图。

图2所示是一种现有的管柱组件的结构示意图。

图中所示：1、上连接件，2、上限位块，2.1、第一凸台，2.2、通孔，3、连接套管，4、弹性件，4.1、凹槽，4.2、第二凸台，5、下限位块，5.1、Y型通孔，6、下连接件，7、套管，8、分级箍，9、封隔器，10、盲板，11、筛管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1所示为本发明的一种具体实施例。在该实施例中，本发明的用于管柱组件中释放水力激荡的装置，包括上限位块2、连接套管3、弹性件4、下限位块5、一端与套管7连接的上连接件1和一端与筛管11连接的下连接件6，所述上连接件1的另一端与上限位块2的一端连接，所述上限位块2的另一端与连接套管3的一端连接，所述连接套管3的另一端与下限位块5的一端连接，所述下限位块5的另一端与下连接件6的另一端连接；所述弹性件4设在连接套管3内，所述上限位块2上和下限位块5上均设有与连接套管3连通的孔。

在本实施例中，所述上连接件1为第一套管接箍，所述第一套管接箍的一端与套管7螺接，所述第一套管接箍的另一端与上限位块2的一端密封连接。密封连接可为螺接、卡接或焊接等。

所述上限位块2朝向连接套管3的一侧设有第一凸台2.1，所述第一凸台2.1的中部设有与连接套管3连通的通孔2.2。在图1中，所示第一凸台2.1为上大下小的圆台。

所述连接套管3为短节。

所述连接套管3的长度为40～100cm。

在本实施例中，所述弹性件4为由丁晴橡胶制作而成的橡胶胶塞，所述橡胶胶塞与连接套管3过盈配合。

所述下限位块5上与连接套管3连通的孔为Y型通孔5.1。在图1中，所述Y型通孔5.1为上面的锥形孔与下面的圆形通孔复合而成的通孔。

所述弹性件4的一端设有与第一凸台2.1形状相配的凹槽4.1，所述弹性件4的另一端设有与Y型通孔5.1的开口的形状相配的第二凸台4.2。在本实施例中，所述凹槽4.1为碗状凹槽。所述第二凸台4.2是底部为平面的圆锥型凸台。

所述下连接件6为第二套管接箍，所述第二套管接箍的一端与筛管11密封连接，所述第二套管接箍的另一端与下限位块5密封连接。所述密封连接可为螺纹连接、卡接等。

在本实施例中，在下套管的过程中由于环空即悬于井内的管柱四周的空间与套管7内的泥浆高度不等形成管内和管外之间的压差。管外压力推动弹性件4向上移动，最高至弹性件4抵在上限位块2时停止。当形成水力激荡时，水力激荡的压力包括向下的水击压力和抽吸压力。水力激荡的压力推动胶塞4向下移动，最低至弹性件4抵在下限位块5上时停止，达到释放套管7内水力激荡的目的。当井内的泥浆比重比较高、下套速度较快时，产生的水力激荡的压力比较大。这时可以通过选用较长的连接套管3或可调节弹性件4的行程的连接套管3来达到更好地释放水力激荡的目的。所述调节弹性件4的行程的连接套管3包括采用具有一定伸缩性能的连接套管3，如，多段有重叠的套管连接形成的连接套管3；或通过上限位块2和/或下限位块5的上下移动来调整弹性件4的行程。

本发明的另一方面是，提供一种用于石油固井的管柱组件，该管柱组件包括连接在筛管11和套管7之间的释放水力激荡的装置。该管柱组件在固井作业时减少水力激荡的压力从而固井可靠性更好。

虽然已经结合具体实施例对本发明进行了描述，然而可以理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进或替换。尤其是，只要不存在结构上的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本发明的范围内。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于管柱组件中释放水力激荡的装置，其特征在于，包括上限位块(2)、连接套管(3)、弹性件(4)、下限位块(5)、一端与管柱组件中的套管(7)连接的上连接件(1)和一端与管柱组件中的筛管(11)连接的下连接件(6)，所述上连接件(1)的另一端与上限位块(2)的一端连接，所述上限位块(2)的另一端与连接套管(3)的一端连接，所述连接套管(3)的另一端与下限位块(5)的一端连接，所述下限位块(5)的另一端与下连接件(6)的另一端连接；所述弹性件(4)设在连接套管(3)内，所述上限位块(2)上和下限位块(5)上均设有与连接套管(3)连通的孔。

2.根据权利要求1所述的用于管柱组件中释放水力激荡的装置，其特征在于，所述上连接件(1)为第一套管接箍，所述第一套管接箍的一端与套管(7)螺接，所述第一套管接箍的另一端与上限位块(2)的一端密封连接。

3.根据权利要求1所述的用于管柱组件中释放水力激荡的装置，其特征在于，所述上限位块(2)朝向连接套管(3)的一侧设有第一凸台(2.1)，所述第一凸台(2.1)的中部设有与连接套管(3)连通的通孔(2.2)。

4.根据权利要求3所述的用于管柱组件中释放水力激荡的装置，其特征在于，所述连接套管(3)为短节。

5.根据权利要求4所述的用于管柱组件中释放水力激荡的装置，其特征在于，所述连接套管(3)的长度为40～100cm。

6.根据权利要求1～4中任何一项所述的用于管柱组件中释放水力激荡的装置，其特征在于，所述弹性件(4)为橡胶胶塞，所述橡胶胶塞与连接套管(3)过盈配合。

7.根据权利要求6所述的用于管柱组件中释放水力激荡的装置，其特征在于，所述下限位块(5)上与连接套管(3)连通的孔为Y型通孔(5.1)。

8.根据权利要求7所述的用于管柱组件中释放水力激荡的装置，其特征在于，所述弹性件(4)的一端设有与第一凸台(2.1)形状相配的凹槽(4.1)，所述弹性件(4)的另一端设有与Y型通孔(5.1)的开口的形状相配的第二凸台(4.2)。

9.根据权利要求1所述的用于管柱组件中释放水力激荡的装置，其特征在于，所述下连接件(6)为第二套管接箍，所述第二套管接箍的一端与筛管(11)密封连接，所述第二套管接箍的另一端与下限位块(5)密封连接。

10.一种用于石油固井的管柱组件，包括连接在筛管(11)和套管(7)之间的根据权利要求1到9中任一项所述的释放水力激荡的装置。