CN104295264A - 贴壁隐藏式免钻盲板固井装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，包括上压环、下压环、以及压紧在上压环与下压环之间的盲板，上压环内侧设有滑套，滑套能从上压环向下压环移动；其中，滑套具有位于盲板上方的第一位置，滑套还具有下滑至下压环处并将破裂后的盲板夹持在滑套与下压环之间的第二位置。本发明的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，通过井口憋压打通盲板，无需下入钻具钻除盲板，降低了固完井作业时间和作业成本；通过设置滑套来将破裂的盲板贴靠并隐藏在套管串内壁，保证管串通径，有效避免后续作业中盲板破裂碎片对生产管柱的挂卡隐患；其结构简单，安装可靠，使用方便，成本低。

Description

贴壁隐藏式免钻盲板固井装置

技术领域

本发明涉及石油天然气领域的井下工具，尤其是一种用于选择性固井及漂浮下套管作业的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置。

背景技术

石油天然气开发中，针对大斜度井特别是水平井因下套管摩阻大而导致套管下入困难及套管磨损严重的问题，需要进行套管漂浮作业，为了在套管漂浮作业中建立管内液体压力，在管串中安装盲板，就可以保证盲板以上管内液体建立压力，施工后，再钻掉盲板，保证管内通畅，但在钻掉盲板时，需将钻头探入管内将盲板钻掉，会增加作业时间和作业成本，针对此，目前已研究开发出“免钻盲板”，通过将盲板设置成在承受一定压力下即可破裂，达到无需钻头钻即可打通盲板的效果，既实现了套管的漂浮下入又无需下入钻具便可进行固井作业，降低了作业成本。

但是，现有的免钻盲板还存在以下缺陷：破裂的盲板并不能完全紧贴于套管串内壁，内有留物，在后续作业中有可能对生产管柱造成挂卡隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，以解决现有技术存在的破裂盲板不能紧贴于套管串内壁的缺陷。

为达到上述目的，本发明提出一种贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，包括：上压环、下压环、以及压紧在所述上压环与所述下压环之间的盲板，所述上压环内侧设有滑套，所述滑套能从所述上压环向所述下压环移动；其中，所述滑套具有位于所述盲板上方的第一位置，所述滑套还具有下滑至所述下压环处并将破裂后的盲板夹持在所述滑套与所述下压环之间的第二位置。

如上所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其中，所述上压环和所述下压环外部套设有连接套，所述连接套上方连接有上接头，所述连接套下方连接有下接头，所述滑套通过套接设置在所述上接头内侧。

如上所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其中，所述滑套上端向外凸伸形成止挡部，所述连接套向内凸伸形成限位台，所述限位台对所述止挡部限位。

如上所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其中，所述下接头抵靠在所述下压环下方，所述下接头上段的内径大于其下段的内径，所述下接头上段的内壁与所述下压环的内壁平齐。

如上所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其中，所述滑套上端设有使所述滑套仅能单向向下滑动的自锁机构。

如上所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其中，所述盲板包括：周向设置的环形周缘、位于所述周缘内并与所述周缘连接的破裂部、以及设置在所述破裂部上的割缝，所述盲板的周缘为夹持在所述上压环与所述下压环之间的固定部。

如上所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其中，所述盲板的固定部具有环形沟槽，所述上压环的底部设有伸入所述沟槽的环形凸起，所述下压环的顶部对应所述沟槽设有环形凹槽，所述盲板的沟槽压紧在所述凸起与所述凹槽之间。

如上所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其中，所述破裂部的形状为球形凸面，所述球形凸面上沿径向设有割缝。

如上所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其中，所述下压环的内径大于所述上压环的内径。

如上所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其中，所述下压环的内径与所述上压环的内径之差不小于所述盲板的壁厚。

本发明的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置的特点和优点是：本发明的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，通过井口憋压打通盲板，无需下入钻具钻除盲板，降低了固完井作业时间和作业成本；通过设置滑套来将破裂的盲板贴靠并隐藏在套管串内壁，夹持在滑套与下压环之间，保证管串通径，有效避免后续作业中盲板破裂碎片对生产管柱的挂卡隐患；本发明的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置结构简单，安装可靠，使用方便，成本低。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置在盲板破裂前的示意图；

图2是本发明的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置在盲板破裂后的示意图；

图3是本发明的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置在盲板隐藏后的示意图；

图4是本发明中盲板的主视图；

图5是本发明中盲板的侧视图。

主要元件标号说明：

1  上接头

2  滑套

21  自锁机构        22  剪切销钉        23  止挡部

3  连接套           31  限位台

4  上压环           41  凸起

5  盲板             51  固定部          52  破裂部

53  割缝            54  沟槽

6  下压环           61  凹槽

7  下接头

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供一种贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，该贴壁隐藏式免钻盲板固井装置包括：上压环4、下压环6、以及压紧在上压环4与下压环6之间的免钻盲板5，上压环4内侧设有滑套2，滑套2能从上压环4向下压环6移动，以用于隐藏盲板，其中，

滑套2具有位于盲板5上方的第一位置，即第一位置为滑套2未隐藏盲板时的初始位置，如图1所示，在第一位置，盲板5未破裂时，盲板5上方的上接头1的内部通道和盲板5下方的下接头7的内部通道被盲板5隔断；如图2所示，经过井口憋压，盲板5破裂后，上接头1的内部通道和下接头7的内部通道通过破裂的盲板5形成连通；如图3所示，滑套2还具有下滑至下压环6处并将破裂后的盲板5夹持在滑套2与下压环6之间的第二位置，即第二位置为滑套2隐藏盲板时的工作位置；或者说，滑套2具有位于下压环6上方的第一位置，滑套2还具有下滑至下压环6处并将破裂后的盲板5夹持在滑套2和下压环6之间的第二位置；也可以说，在滑套2移动中，滑套2与下压环6之间形成夹持破裂后的盲板5的空间。

在使用时，通过水泥车向套管内加压，当压力升高至盲板5设定的破裂压力值时，盲板5就能破裂，通过井口憋压打通盲板，无需下钻具钻除盲板，降低了固完井作业时间和作业成本，同时，由于设置了可滑动的滑套2，在盲板5破裂后，滑套2便将盲板5隐藏在滑套2与下压环6之间，保证管串通径，有效避免破裂后的盲板5留存在套管串内而为后续作业带来挂卡生产管柱的隐患。

再如图1所示，在一个具体实施例中，上压环4和下压环6外部套设有连接套3，连接套3上方连接有上接头1，连接套3下方连接有下接头7，滑套2通过套接设置在上接头1内侧，其中上接头1与连接套3例如采用螺纹连接，且上接头1连接在连接套3内侧，其中下接头7与连接套3例如采用螺纹连接，且下接头7连接在连接套3内侧，下接头7上还设有止退螺钉，以防止连接套3与下接头7连接的螺纹松动。

在一个可行的技术方案中，滑套2与上接头1能分离地连接在一起，例如采用剪切销钉22连接在一起。

其中，滑套2上端向外凸伸形成止挡部23，连接套3向内凸伸形成限位台31，限位台31对止挡部23限位，或者说限位台31在滑套2处于第二位置时对止挡部23定位，即，当滑套2处于第一位置时，滑套2的止挡部23与连接套3的限位台31之间具有间隔，用于为滑套2提供下滑空间，当滑套2的止挡部23下滑至与连接套3的限位台31相抵靠时，滑套2即处于第二位置，此时恰好将破裂的盲板5隐藏。

另外，滑套2上端设有使滑套2仅能单向向下滑动的自锁机构21，以保证滑套2单向滑动，使滑套2下滑至第二位置后定位，而不会再反向滑动，对破裂后的盲板5提供持久、稳固的隐藏遮挡作用。在本实施例中，采用锥形面与容置于锥形面内的钢珠相配合的自锁机构，实现滑套2的自锁。

此外，下接头7抵靠在下压环6下方，下接头7上段的内径大于其下段的内径，下接头7上段的内壁与下压环6的内壁平齐，即，上压环4抵靠在连接套3的限位台31下方，下压环6、盲板5、上压环4压紧在下接头7与限位台31之间，从而将盲板5稳固定位，将下接头7设置为上段内壁与下压环6的内壁平齐，且上段内径大于下段内径，从而为破裂后的盲板5提供隐藏、定位空间。

如图3所示，优选地，下压环6与下接头7上段的长度之和大于盲板5破裂后的最大长度，以将破裂后的盲板5完全隐藏，即盲板5被滑套2盖住。

在一个优选实施例中，下压环6的内径大于上压环4的内径，或者说，下压环6的外径与上压环4的外径相等、外壁平齐，且下压环6的壁厚小于上压环4的壁厚，以为破裂后的盲板提供隐藏、定位空间。

如图2所示，下压环6的内径与上压环4的内径之差不小于盲板5的壁厚，从而为破裂后的盲板提供隐藏、定位空间。

其中，当下压环6的内径与上压环4的内径之差等于盲板5的壁厚时，盲板5破裂并隐藏在滑套2与下压环6之间后，盲板5的内壁恰好与上压环4的内壁平齐，从而便压紧并稳固定位在滑套2与下压环6、滑套2与下接头7之间。

如图4所示，盲板5包括：周向设置的环形周缘、位于周缘内并与周缘连接的破裂部52、以及设置在破裂部52上的割缝53，盲板5的周缘为夹持在上压环4与下压环6之间的固定部51，即，由盲板5周缘环绕的盲板5的内部为破裂部52，当井口憋压时，盲板5的破裂部52破裂。

在一个较佳的技术方案中，盲板5的固定部51具有环形沟槽54，上压环4的底部设有伸入沟槽54的环形凸起41，下压环6的顶部对应盲板5的沟槽54设有环形凹槽61，盲板5的沟槽54压紧在凸起41与凹槽61之间，通过设计凸起41、沟槽54和凹槽61相配合的结构，可以将盲板5稳固定位在上压环4与下压环6之间，避免出现盲板5滑脱、掉落的问题。

如图5所示，盲板5的破裂部例如为球形凸面，或者说盲板5的破裂部为凹弧形，其便于盲板贴靠于下压环的内壁面，盲板5的球形凸面上沿径向设有割缝53，如图4所示，割缝53例如为对称设置，可为十字形或米字形割缝等，可根据盲板5破裂后需要形成的破裂碎片数量对应设置割缝的数量及形状，其中，十字形割缝将盲板5的破裂部均匀分隔为4个扇形，每个扇形的正投影为直角扇形，在滑套2下滑后，顺利、轻松地将4个扇形隐藏在滑套与下压环之间。

其中，盲板5的割缝53为薄弱受力部位，当将盲板5上的割缝53设置为对称的十字形或米字型时，盲板5的中心为最薄弱受力部位，因此盲板5会从中心往外破裂，破裂后的碎片能贴向下接头7；另外，盲板5的厚度是根据破裂时的压力设定的，盲板5破裂压力越高，盲板5的厚度越大。安装时，将盲板5的内凹面朝上，外凸面朝下，即内凹面朝向上压环4，外凸面朝向下压环6。

实际使用时，将本发明的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置按设计要求连接在固完井管串上，并下至预定位置，为管串提供暂时封堵；当井口憋压到给定值，盲板5破裂，破裂碎片贴向下接头7，如图2所示，管串循环通道建立，可以进行固井注水泥作业；胶塞顺利通过本发明的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，并完成碰压，固井注水泥作业完成；固井胶塞碰压后，胶塞处于套管柱的底端碰压座上，继续憋压到滑套2下行给定压力值，由于滑套2上端的厚度大于滑套2下端的厚度，或者说滑套2上端面的面积大于滑套2下端面的面积，滑套2上端面受到液体压力产生的向下的力，大于滑套2下端面受到液体压力产生的向上的力，使滑套2下行，滑套2下行将盲板5隐藏至滑套2与下接头7之间，如图3所示。

本发明的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置结构简单，安全可靠，通过井口憋压使盲板碎片紧贴于连接套内壁，隐藏于下接头与滑套中间，保证管串通径，消除后续作业隐患，可有效解决现有盲板固井装置存在的后续完井作业存在安全隐患、作业成本高的问题。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (10)

1.一种贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其特征在于，所述贴壁隐藏式免钻盲板固井装置包括：上压环、下压环、以及压紧在所述上压环与所述下压环之间的盲板，所述上压环内侧设有滑套，所述滑套能从所述上压环向所述下压环移动；

其中，所述滑套具有位于所述盲板上方的第一位置，所述滑套还具有下滑至所述下压环处并将破裂后的盲板夹持在所述滑套与所述下压环之间的第二位置。

2.如权利要求1所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其特征在于，所述上压环和所述下压环外部套设有连接套，所述连接套上方连接有上接头，所述连接套下方连接有下接头，所述滑套通过套接设置在所述上接头内侧。

3.如权利要求2所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其特征在于，所述滑套上端向外凸伸形成止挡部，所述连接套向内凸伸形成限位台，所述限位台对所述止挡部限位。

4.如权利要求2所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其特征在于，所述下接头抵靠在所述下压环下方，所述下接头上段的内径大于其下段的内径，所述下接头上段的内壁与所述下压环的内壁平齐。

5.如权利要求1所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其特征在于，所述滑套上端设有使所述滑套仅能单向向下滑动的自锁机构。

6.如权利要求1所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其特征在于，所述盲板包括：周向设置的环形周缘、位于所述周缘内并与所述周缘连接的破裂部、以及设置在所述破裂部上的割缝，所述盲板的周缘为夹持在所述上压环与所述下压环之间的固定部。

7.如权利要求6所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其特征在于，所述盲板的固定部具有环形沟槽，所述上压环的底部设有伸入所述沟槽的环形凸起，所述下压环的顶部对应所述沟槽设有环形凹槽，所述盲板的沟槽压紧在所述凸起与所述凹槽之间。

8.如权利要求6所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其特征在于，所述破裂部的形状为球形凸面，所述球形凸面上沿径向设有割缝。

9.如权利要求1所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其特征在于，所述下压环的内径大于所述上压环的内径。

10.如权利要求9所述的贴壁隐藏式免钻盲板固井装置，其特征在于，所述下压环的内径与所述上压环的内径之差不小于所述盲板的壁厚。