CN104879072A - 大位移井漂浮下套管用免钻漂浮接箍 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大位移井漂浮下套管用免钻漂浮接箍，包括套体，下滑套套设于所述套体内，且下滑套与套体之间通过第一阻力件连接，上滑套套设于下滑套内，且上滑套与下滑套之间通过第二阻力件连接，上滑套的上端穿出下滑套；上滑套内部设有通腔，该通腔具有上端的开口和下端的循环孔，下滑套密封该循环孔；皮碗的侧壁向上向外延伸，皮碗的下端固定套设于上滑套的上端，皮碗的上端与套体的内表面相接触，第一密封圈容设于皮碗的侧壁与上滑套之间。本发明密封性好，特别适合于大位移井、水平井等水平位移大的所有井型。

Description

大位移井漂浮下套管用免钻漂浮接箍

技术领域

本发明涉及石油开发钻井时下套管固井、完井领域，本发明特别适合于大位移井、水平井等水平位移大的所有井型的固井、完井施工，保证套管顺利下入的一种大位移井漂浮下套管用免钻漂浮接箍。

背景技术

大位移井由于斜度大、稳斜段长的特点，常规下套管技术来说，在斜井段、水平井段，套管由于自身重力作用贴向井壁下侧，增大了套管与井壁的接触面积，造成下套管时滑动摩擦阻力非常大，导致套管无法下到指定深度，给固井作业带来严重影响，严重时可导致固井失败。漂浮接箍用于漂浮下套管作业过程中即采用漂浮下套管技术，可以使得大斜度段或水平段套管处于中空状态，在钻井液浮力作用下不至于贴在下井壁上，能有效降低套管与井壁间的摩擦力，实现套管的顺利下入，从而有效解决大位移井下套管难的问题。但不同的漂浮接箍效果相差非常大。

专利号为ZL200720169771.9的中国实用新型专利公开了一种免钻盲板，包括承受压力部分和非承受压力部分，在所述免钻盲板承受压力部分设置有压力承受力相对于免钻盲板其他部位弱的削弱结构。采用本实用新型的技术方案，使得免钻盲板的削弱结构在管内压力达到预定值时发生破裂，不需要用钻头来钻通盲板，降低了作业成本，同时还可以控制免钻盲板以确定的形式破裂。但此专利文献为代表的现有技术，其密封效果不佳，且盲板破裂后的形状不可控，在生产实践中会造成隐患——套管内会残留部件，在固井时，影响胶塞胶皮的通过，给固井作业带来影响。

专利号为ZL200820124103.9的中国实用新型专利公开了一种套管漂浮接箍，本实用新型壳体内孔中部为环形凹槽；滑套中部有安装承压块的径向通槽，下部有环形槽，环形槽向下有轴向通槽；滑套安装在壳体内，滑套与壳体之间安装有径向密封圈；滑套中部圆周均布有2个或2个以上的承压块，承压块位于环形凹槽内；补芯的下端与滑块固定连接，补芯上端位于承压块的中间；滑块位于滑套下部内孔中，滑块与滑套之间安装有径向密封圈；滑块圆周上安装有剪销，剪销位于滑套的环形槽内。但此专利文献为代表的现有技术，如果要进行固井作业，则需要下入钻具将漂浮接箍内部部件钻除，增加了作业时间和作业成本。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题之一，提供一种漂浮下套管用免钻漂浮接箍，尤其是适用于大位移井漂浮下套管用免钻漂浮接箍。

为了实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种漂浮下套管用免钻漂浮接箍，包括两端适于连接套管的套体，还包括：下滑套，所述下滑套套设于所述套体内，且下滑套与套体之间通过第一阻力件连接；上滑套，所述上滑套套设于所述下滑套内，且上滑套与下滑套之间通过第二阻力件连接，上滑套的上端穿出所述下滑套；上滑套内部设有通腔，该通腔具有上端的开口和下端的循环孔，下滑套密封该循环孔；其中，受第一作用力，上滑套下移，循环孔连通套体的内腔；受大于第一作用力的第二作用力，下滑套下移；皮碗和第一密封圈，所述皮碗的侧壁向上向外延伸，皮碗的下端固定套设于所述上滑套的上端，皮碗的上端与套体的内表面相接触，所述第一密封圈容设于皮碗的侧壁与上滑套之间。

根据本发明实施例的漂浮下套管用免钻漂浮接箍的上滑套和下滑套之间通过第二阻力件连接，保持上滑套和下滑套的相对固定。当受第一作用力（漂浮接箍上部钻井液的液柱压力），第一阻力件对上滑套和下滑套的阻力消失，上滑套下移，使上滑套内的通腔被打开，然后灌注水泥浆。当固井完成后，受第二作用力，第二阻力件对下滑套和套体的阻力消失，使整个漂浮接箍内芯下行，从而不影响套管内部工具的下入。另外，所述套体与上滑套之间是通过皮碗和第一密封圈联合密封，第一密封圈放置在皮碗内部，可以在上滑套外表面与皮碗内表面之间预加载，当流体压力作用于第一密封圈和皮碗时，第一密封圈有被迫向下移动的趋势，从而皮碗有被迫撑大的趋势，而这又会增加皮碗外表面与外套内表面之间的接触，从而保证了其密封性。本发明特别适用于大位移井、水平井等水平位移大的所有井型的固井、完井施工。

另外，根据本发明实施例的漂浮下套管用免钻漂浮接箍还可以具有以下附加技术特征：

优选的，所述第一阻力件包括承压滑块，所述套体内壁设有与所述承压滑块相对应的第一凹槽，承压滑块滑动穿过下滑套，承压滑块的一端靠近或接触所述上滑套，另一端伸入到所述第一凹槽内，承压滑块伸入到第一凹槽的下端及第一凹槽的下端均具有斜面；所述上滑套的侧壁上设有第二凹槽，受第二作用力，承压滑块内移伸入到第二凹槽内。

优选的，所述套体包括通过可拆卸连接在一起的外套和承压短节，所述第一凹槽设在外套和承压短节的连接处。由此可知，第一凹槽是由外套和承压短节共同形成的，当将二者拆卸分开时，方便将承压滑块装入第一凹槽内。

优选的，所述外套和承压短节为螺纹连接。

优选的，所述密封圈为0形密封圈。O形密封圈与上滑套和皮碗的接触面积小，摩擦力小，当流体压力作用于O形密封圈和皮碗时，O形密封圈更容易被迫向下移动，从而使皮碗被撑大的程度更大，增加皮碗外表面与套体内表面之间的接触，从而保证了其密封性。

优选的，所述第二阻力件包括剪切销钉，剪切销钉的两端分别伸入所述上滑套和下滑套，受第一作用力，剪切销钉被剪断。

优选的，所述循环孔的上下两侧均具有第二密封圈，所述第二密封圈设置于上滑套和下滑套之间。由此可知，上滑套与下滑套之间是通过在上滑套下端的循环孔上、下各设置一第二密封圈来密封，上、下各设置一第二密封圈，阻止了钻井液的上、下渗漏，确保了密封性能。

优选的，所述上滑套的上端还设有胶塞，所述胶塞位于所述皮碗的上端。当上滑套下移时，所述胶塞具有刮壁功能。所述上滑套和胶塞为胶塞式一体结构。

优选的，所述下滑套的下端连接有扶正胶塞。

优选的，所述扶正胶塞与下滑套通过螺纹连接。

优选的，所述皮碗的侧壁具有内表面和外表面，所述内表面呈向内凸出的弧形结构。由此可知，向内凸出的内表面使皮碗的侧壁对第一密封圈的夹持作用变小。如果皮碗的侧壁对第一密封圈的夹持作用较大，则当上滑套或漂浮接箍内芯整体下行时，第一密封圈不能向上移动，皮碗的外表面仍然对套体的内表面保证一定的摩擦力，阻碍了其下移。而本结构由于皮碗侧壁对第一密封圈的夹持作用变小，当上滑套或漂浮接箍内芯整体下行时，皮碗侧壁必然受到套体内表面的反作用力及皮碗内壁恢复形变力，在这些力的作用下，第一密封圈比较容易向上移动，从而使皮碗侧壁向内收缩、恢复原状，皮碗侧壁与套体内壁之间的摩擦力变小甚至无摩擦力，从而保证上滑套或漂浮接箍内芯的顺利下行。

本发明的整个漂浮接箍可以被顶替到套管柱下部承托环处，不需要下入钻具将漂浮接箍内部部件钻除，这就减少了作业时间和作业成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明大位移井漂浮下套管用免钻漂浮接箍的结构示意图；

图2是本发明大位移井漂浮下套管用免钻漂浮接箍打开后的结构示意图；

图3是图1中圆圈部分的局部放大图；

图4是本发明大位移井漂浮下套管用免钻漂浮接箍的皮碗部分的结构示意图。

附图标记说明：

1.外套；2.承压短节；3.下滑套；4.上滑套；5.扶正胶塞；6.皮碗；7.剪切销钉；8.承压滑块；9.循环孔；10.第一密封圈；11.第二密封圈；12.胶塞；13.斜面；14.第一凹槽；15.第二凹槽；16.通腔；17.内表面（皮碗）；18.外表面（皮碗）。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据附图1-4详细说明本发明实施例的大位移井漂浮下套管用免钻漂浮接箍，包括套体、下滑套3、上滑套4、第一阻力件、第二阻力件、皮碗6和第一密封圈10。

下滑套3套设于所述套体内，且下滑套3与套体之间通过第一阻力件连接。上滑套4套设于下滑套3内，且上滑套4与下滑套3之间通过第二阻力件连接，上滑套4的上端穿出下滑套3；上滑套4内部设有通腔16，该通腔16具有上端的开口和下端的循环孔9，下滑套3密封该循环孔9；其中，受第一作用力，上滑套4下移，循环孔9连通套体的内腔；受大于第一作用力的第二作用力，下滑套3下移。皮碗6的侧壁向上向外延伸，皮碗6的下端固定套设于上滑套4的上端，皮碗6的上端与套体的内表面相接触，第一密封圈10容设于皮碗6的侧壁与上滑套4之间。

本发明工具是在大位移井、水平井下套管过程中使用，使得该工具以下、承托环以上部分为中空，实现水平井段套管的漂浮居中，减少下套管过程中套管与井壁的接触，从而极大地减小下套管时的滑动摩擦阻力，保证套管顺利下到指定深度。本发明特别适合于大位移井、水平井等水平位移大的所有井型。本发明实施例的大位移井漂浮下套管用免钻漂浮接箍通过在外套1与上滑套4之间是通过皮碗6和第一密封圈10联合密封，第一密封圈10放置在皮碗6内部，可以在上滑套4外表面与皮碗6的内表面17之间预加载，当流体压力作用于第一密封圈10和皮碗6时，第一密封圈10有被迫向下移动的趋势，从而皮碗6有被迫撑大的趋势，而这又会增加皮碗6的外表面18与外套1内表面之间的接触，从而保证了其密封性。本发明特别适用于大位移井、水平井等水平位移大的所有井型的固井、完井施工。

具体的，第一阻力件包括承压滑块8，套体内壁设有与承压滑块8相对应的第一凹槽14，承压滑块8滑动穿过下滑套3，承压滑块8的一端靠近或接触上滑套4，另一端伸入到第一凹槽14内，承压滑块8伸入到第一凹槽14的下端及第一凹槽14的下端均具有斜面13；上滑套4的侧壁上设有第二凹槽15，受第二作用力，承压滑块8内移伸入到第二凹槽15内。进一步的，套体包括通过可拆卸连接在一起的外套1和承压短节2，第一凹槽14设在外套1和承压短节2的连接处。由此可知，第一凹槽14是由外套1和承压短节2共同形成的，下滑套3通过承压滑块8和承压短节2固定在外套1的内壁上，当将二者拆卸分开时，方便将承压滑块8装入第一凹槽14内。第二阻力件包括剪切销钉7，剪切销钉7的两端分别伸入上滑套4和下滑套3，受第一作用力，剪切销钉7被剪断。

另外，外套1和承压短节2通过螺纹连接共同组成套体。外套1上端设有与套管相连接的螺纹，下端设有与承压短节2相连接的螺纹；承压短节2上端设有与外套1相连接的螺纹，下端设有与套管相连接的螺纹。

本发明套体和下滑套3之间的阻力件、下滑套3和上滑套4之间的阻力件可以是第一阻力件和第二阻力件的任意组合。当然，第一阻力件可以不通过第二凹槽15进行配合，比如技术特征可以为：第一阻力件包括承压滑块8，套体内壁设有与承压滑块8相对应的第一凹槽14，承压滑块8滑动穿过下滑套3，承压滑块8的外端伸入到第一凹槽14内，内端具有大于等于第一凹槽14的深度的行程距离，承压滑块8伸入到第一凹槽14的下端及第一凹槽14的下端均具有斜面13。受第二作用力，承压滑块8在所述行程距离的范围内移。该结构的第一阻力件可适于上滑套4和下滑套3之间。

作为本发明的具体示例，第一密封圈10为O形密封圈。O形密封圈与上滑套4和皮碗6的接触面积小，摩擦力小，当流体压力作用于第一密封圈10和皮碗6时，第一密封圈10更容易被迫向下移动，从而使皮碗6被撑大的程度更大，增加皮碗6外表面18与套体内表面之间的接触，从而保证了其密封性。

作为本发明的具体示例，循环孔9的上下两侧均具有第二密封圈11，第二密封圈11设置于上滑套4和下滑套3之间。由此可知，上滑套4与下滑套3之间是通过在上滑套4下端的循环孔9上、下各设置一第二密封圈11来密封，上、下各设置一第二密封圈11，阻止了钻井液的上、下渗漏，确保了密封性能。第二密封圈11也可为O形密封圈。

上滑套4的上端还设有胶塞12，胶塞12位于皮碗6的上端。当上滑套4下移时，胶塞12具有刮壁功能。上滑套4和胶塞12可为胶塞12式一体结构。下滑套3的下端通过螺纹连接有扶正胶塞5

如图4所示，作为本发明的一个具体示例，皮碗的侧壁具有内表面17和外表面18，内表面17呈向内凸出的弧形结构。由此可知，向内凸出的内表面17使皮碗6的侧壁对第一密封圈10的夹持作用变小。如果皮碗6的侧壁对第一密封圈10的夹持作用较大，则当上滑套4或漂浮接箍内芯整体下行时，第一密封圈10不能向上移动，皮碗6的外表面18仍然对套体的内表面保证一定的摩擦力，阻碍了其下移。而本结构由于皮碗6侧壁对第一密封圈10的夹持作用变小，当上滑套4或漂浮接箍内芯整体下行时，皮碗6侧壁必然受到套体内表面的反作用力及皮碗6内壁恢复形变力，在这些力的作用下，第一密封圈10比较容易向上移动，从而使皮碗6侧壁向内收缩、恢复原状，皮碗6侧壁与套体内壁之间的摩擦力变小甚至无摩擦力，从而保证上滑套4或漂浮接箍内芯的顺利下行。

本发明的大位移井漂浮下套管用免钻漂浮接箍的工作状态主要分为两部分，一是密封状态，二是打开状态。

在大位移井漂浮下套管过程中，将所述漂浮接箍安放在设计安装位置，由其可靠的密封性能，使得该工具以下、承托环以上部分为中空，实现水平井段套管的漂浮居中，减少下套管过程中套管与井壁的接触，从而极大地减小下套管时的滑动摩擦阻力，保证套管顺利下到指定深度。其密封性能是通过以下两方面来实现的：（1）外套1与上滑套4之间是通过皮碗6和第一密封圈10联合密封的，第一密封圈10放置在皮碗6内部，可以在上滑套4外表面与皮碗6的内表面17之间预加载，当流体压力作用于第一密封圈10和皮碗6时，第一密封圈10有被迫向下移动的趋势，从而皮碗6有被迫撑大的趋势，而这会增加皮碗6的外表面18与外套1内表面之间的接触，从而保证了皮碗6的外表面18与外套1内表面之间的密封；（2）上滑套4与下滑套3之间是通过在上滑套4下端的循环孔9上、下各设置一第二密封圈11来密封的，上、下各设置一第二密封圈11，阻止了钻井液的上、下渗漏，确保了上滑套4外表面下端与下滑套3内表面之间的密封。

密封状态时，这两方面的密封，充分保证了漂浮接箍以下、承托环以上为中空。此时，由承压滑块8承受漂浮接箍上部钻井液的液柱压力，而剪切销钉7的打开压力大于漂浮接箍上部钻井液的静液柱压力，这就保证了密封状态时剪切销钉7不会误剪断，防止了漂浮接箍提前打开。此外，承压滑块8的抗压大于剪切销钉7的打开压力，充分保证了承压滑块8在承受漂浮接箍上部钻井液的液柱压力或者打开压力时，承压滑块8不会破坏。

当漂浮接箍上部的压力达到剪切销钉7的打开压力时，剪切销钉7剪断，上滑套4向下滑移，上滑套4下端的循环孔9露出，由于承压滑块8斜面13的设置，在压力作用下承压滑块8会滑到上滑套4预留的空腔之中，此时漂浮接箍处于打开状态（见图2）。

在固井作业的顶替过程中，整个漂浮接箍可以被顶替到套管柱下部承托环处，不需要下入钻具将漂浮接箍内部部件钻除，这就减少了作业时间和作业成本。

综上，本发明实施例的大位移井漂浮下套管免钻漂浮接箍具有以下有益效果：

本发明实施例的大位移井漂浮下套管免钻漂浮接箍外套1与上滑套4之间是通过皮碗6和Ｏ型密封圈联合密封，保证了皮碗6外表面18与外套1内表面之间的密封。上滑套4与下滑套3之间是通过在上滑套4下端的循环孔9上、下各设置一第二密封圈11来密封，阻止了钻井液的上、下渗漏，确保了上滑套4外表面下端与下滑套3内表面之间的密封。此密封性能保证了在大位移井漂浮下套管过程，该工具以下、承托环以上部分为中空，实现水平井段套管的漂浮居中，减少下套管过程中套管与井壁的接触，从而极大地减小下套管时的滑动摩擦阻力，保证套管顺利下到指定深度。此外，在固井作业的顶替过程中，整个漂浮接箍可以被顶替到套管柱下部承托环处，不需要下入钻具将漂浮接箍内部部件钻除，这就减少了作业时间和作业成本。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种漂浮下套管用免钻漂浮接箍，包括两端适于连接套管的套体，其特征在于，还包括：

下滑套，所述下滑套套设于所述套体内，且下滑套与套体之间通过第一阻力件连接；

上滑套，所述上滑套套设于所述下滑套内，且上滑套与下滑套之间通过第二阻力件连接，上滑套的上端穿出所述下滑套；上滑套内部设有通腔，该通腔具有上端的开口和下端的循环孔，下滑套密封该循环孔；

其中，受第一作用力，上滑套下移，循环孔连通套体的内腔；受大于第一作用力的第二作用力，下滑套下移；

皮碗和第一密封圈，所述皮碗的侧壁向上向外延伸，皮碗的下端固定套设于所述上滑套的上端，皮碗的上端与套体的内表面相接触，所述第一密封圈容设于皮碗的侧壁与上滑套之间。

2.根据权利要求1所述的漂浮下套管用免钻漂浮接箍，其特征在于，所述第一阻力件包括承压滑块，所述套体内壁设有与所述承压滑块相对应的第一凹槽，承压滑块滑动穿过下滑套，承压滑块的一端靠近或接触所述上滑套，另一端伸入到所述第一凹槽内，承压滑块伸入到第一凹槽的下端及第一凹槽的下端均具有斜面；所述上滑套的侧壁上设有第二凹槽，受第二作用力，承压滑块内移伸入到第二凹槽内。

3.根据权利要求2所述的漂浮下套管用免钻漂浮接箍，其特征在于，所述套体包括通过可拆卸连接在一起的外套和承压短节，所述第一凹槽设在外套和承压短节的连接处。

4.根据权利要求3所述的漂浮下套管用免钻漂浮接箍，其特征在于，所述外套和承压短节为螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的漂浮下套管用免钻漂浮接箍，其特征在于，所述密封圈为0形密封圈。

6.根据权利要求1所述的漂浮下套管用免钻漂浮接箍，其特征在于，所述第二阻力件包括剪切销钉，剪切销钉的两端分别伸入所述上滑套和下滑套，受第一作用力，剪切销钉被剪断。

7.根据权利要求1所述的漂浮下套管用免钻漂浮接箍，其特征在于，所述循环孔的上下两侧均具有第二密封圈，所述第二密封圈设置于上滑套和下滑套之间。

8.根据权利要求1所述的漂浮下套管用免钻漂浮接箍，其特征在于，所述上滑套的上端还设有胶塞，所述胶塞位于所述皮碗的上端。

9.根据权利要求1所述的漂浮下套管用免钻漂浮接箍，其特征在于，所述下滑套的下端连接有扶正胶塞。

10.根据权利要求1所述的漂浮下套管用免钻漂浮接箍，其特征在于，所述皮碗的侧壁具有内表面和外表面，所述内表面呈向内凸出的弧形结构。