CN104895526A - 液压式水泥伞 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了液压式水泥伞，包括水泥伞本体，所述水泥伞本体上下两端连接套管，所述水泥伞本体外贴有骨架，骨架内侧设置衬垫，所述水泥伞本体上方的套管上还连接液压驱动机构。所述液压驱动机构包括液缸本体、活塞，所述液缸本体连接在水泥伞上方的套管上，并且液缸本体下端通过焊管延伸至骨架外侧，焊管与套管之间形成活塞腔，活塞腔内设置活塞，所述液缸本体内部开设液压通道，该液压通道一端连通液缸本体中心腔，另一端从活塞腔的顶端连通活塞腔。本发明能够在套管在下入过程中上下活动时水泥伞不受影响，同时由于是先固井后打开，因此不会再固井过程中由于水泥伞的原因增大对井底地层的压力，提高固井安全系数。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井完井固井作业井下工具，尤其是一种液压式水泥伞。
背景技术
传统的水泥伞像一把倒置的无柄伞，主要用于分级固井、筛管顶部注水泥固井、漏失井固井作业中，其功能是承托水泥浆，构成环形水泥隔离带，可以阻止水泥浆下沉、置换、支撑液柱压力。下套管时将其安放在套管外壁接箍处。但是传统水泥伞存在的问题是，由于是成品就一直成打开状态，故在下入过程中，套管只能往下下入，不能向上移动，否则水泥伞将被损坏，其失去作用，严重甚至脱落部分在井下环空内对固井施工安全造成极大隐患。此外由于一直呈打开状态，水泥浆在通过时会产生一定的阻力，因此对于井底底层薄弱，地层压力系数低，发生漏失的井中会增大对薄弱底层的压力，造成井漏。
发明内容
本发明的目的在于提供液压式水泥伞，克服传统水泥伞在使用过程中不能活动套管和易使地层受到压力增高的弊端，能够在套管在下入过程中上下活动时水泥伞不受影响，同时由于是先固井后打开，因此不会再固井过程中由于水泥伞的原因增大对井底地层的压力，提高固井安全系数。
为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，液压式水泥伞，包括水泥伞本体，所述水泥伞本体上下两端连接套管，所述水泥伞本体外贴有骨架，骨架内侧设置衬垫，所述水泥伞本体上方的套管上还连接有用来使水泥伞本体外的骨架和衬垫打开的液压驱动机构。
所述液压驱动机构包括液缸本体、活塞，所述液缸本体连接在水泥伞上方的套管上，并且液缸本体下端通过焊管延伸至骨架外侧，焊管与套管之间形成活塞腔，活塞腔内设置活塞，所述液缸本体内部开设液压通道，该液压通道一端连通液缸本体中心腔，另一端从活塞腔的顶端连通活塞腔。
所述液压通道与液缸本体中心腔连通的位置设置有断开杆，在断开杆位置的液缸本体内部设置有密封衬套，密封衬套与液缸本体之间设置密封圈。
所述活塞通过剪切销钉暂时固定在活塞腔上端，所述活塞的内壁与套管之间设置内密封圈，所述活塞的外壁与焊管之间设置外密封圈。
所述活塞下端连接卡簧，卡簧下端面对应下方的水泥伞的骨架的上端面，所述焊管下端内侧壁开设用来卡住卡簧并防止卡簧下移脱出的卡槽。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明涉适用于固井作业中，可防止水泥浆下沉、与钻井液置换以及支撑液柱压力的作用。较传统水泥伞使用更加安全可靠，固井安全系数更高。
伞本体外径小于套管接箍外径，因此与传统的水泥伞相比，在下入过程中能够起到保护骨架和衬垫的作用，上下活动套管不会对水泥伞造成损坏。此外，由于是固完井碰压后才将水泥伞打开，因此不会在固井过程中由于液体流动阻力，造成对井底地层的压力增加。
优点：下套管时能够根据情况任意上下活动而不会损坏，工具可靠度高；固井过程中不会额外增大对井底地层的压力，提高固井安全系数。
附图说明
图1为本发明的液压式水泥伞结构图；
图2为本发明的液压式水泥伞打开后的状态结构图。
图中：1、液缸本体；2、密封圈；3、密封衬套；4、断开杆；5、密封圈；6、剪切销钉；7、活塞；8、外密封圈；9、内密封圈；10、卡簧；11、骨架；12、套管；13、衬垫；14、卡槽。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
如图1-2所示，液压式水泥伞，包括水泥伞本体，所述水泥伞本体上下两端连接套管，所述水泥伞本体外贴有骨架11，骨架内侧设置衬垫13，所述水泥伞本体上方的套管上还连接有用来使水泥伞本体外的骨架和衬垫打开的液压驱动机构。所述液压驱动机构包括液缸本体1、活塞7，所述液缸本体连接在水泥伞上方的套管上，并且液缸本体下端通过焊管延伸至骨架外侧，焊管与套管之间形成活塞腔，活塞腔内设置活塞7，所述液缸本体内部开设液压通道，该液压通道一端连通液缸本体中心腔，另一端从活塞腔的顶端连通活塞腔。
所述液压通道与液缸本体中心腔连通的位置设置有断开杆4，在断开杆位置的液缸本体内部设置有密封衬套3，密封衬套与液缸本体之间设置密封圈2、5。所述活塞通过剪切销钉6暂时固定在活塞腔上端，所述活塞的内壁与套管之间设置内密封圈9，所述活塞的外壁与焊管之间设置外密封圈8。
所述活塞下端连接卡簧10，卡簧下端面对应下方的水泥伞的骨架的上端面，所述焊管下端内侧壁开设用来卡住卡簧并防止卡簧下移脱出的卡槽14。
将液压式水泥伞本体接在套管串中间预定位置，此时水泥伞呈未打开状态（图1），两头与套管连接，上扣扭矩等与套管一样，但要注意不要在其本体上部，特别是严禁液缸本体和活塞位置打大钳，防止液缸和活塞变形造成水泥伞无法打开。连接后按照下套管技术要求下入。由于初始状态骨架11和衬垫13未打开，骨架11和衬垫13均贴在本体外，因此在整个下入过程中，管串的上下移动不会对液压式水泥伞造成任何影响。下到预定位置达到固井条件后即可进行固井施工。当固井过程中顶替水泥浆时，固井胶塞通过液压式水泥伞时，将其本体内部断开杆打断，此时套管内空间与液压式水泥伞液缸相通，当固井胶塞到位碰压后，套管内的压力升高，由于压力作用，套管内液体进入液缸（断开杆未被胶塞打断前压力再高，也不会传递至液缸内），液缸压力升高推动活塞下行，带动连杆推动水泥伞骨架使水泥伞衬垫打开。具体施工流程：试压→注前置液→注水泥浆→打开水泥头挡销释放固井胶塞→注压塞液→顶替水泥浆→当固井胶塞通过液压式水泥伞时，固井胶塞将液压式水泥伞断开杆4打断→固井胶塞到达浮箍处碰压→压力通过断开杆通道传递到液缸内，当压力超过额定销钉剪切压力时，剪切销钉6被剪断，压力推动活塞7下行将水泥伞打开，外密封圈8、内密封圈9起到密封的作用，当活塞下部卡簧10下行至卡槽14内卡住，这时水泥伞骨架11和衬垫13打开并锁紧，水泥伞开始起作用（图2），施工结束。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。
Claims (5)
1.液压式水泥伞，包括水泥伞本体，所述水泥伞本体上下两端连接套管，其特征在于，所述水泥伞本体外贴有骨架，骨架内侧设置衬垫，所述水泥伞本体上方的套管上还连接有用来使水泥伞本体外的骨架和衬垫打开的液压驱动机构。
2.根据权利要求1所述的液压式水泥伞，其特征在于，所述液压驱动机构包括液缸本体、活塞，所述液缸本体连接在水泥伞上方的套管上，并且液缸本体下端通过焊管延伸至骨架外侧，焊管与套管之间形成活塞腔，活塞腔内设置活塞，所述液缸本体内部开设液压通道，该液压通道一端连通液缸本体中心腔，另一端从活塞腔的顶端连通活塞腔。
3.根据权利要求2所述的液压式水泥伞，其特征在于，所述液压通道与液缸本体中心腔连通的位置设置有断开杆，在断开杆位置的液缸本体内部设置有密封衬套，密封衬套与液缸本体之间设置密封圈。
4.根据权利要求2所述的液压式水泥伞，其特征在于，所述活塞通过剪切销钉暂时固定在活塞腔上端，所述活塞的内壁与套管之间设置内密封圈，所述活塞的外壁与焊管之间设置外密封圈。
5.根据权利要求2所述的液压式水泥伞，其特征在于，所述活塞下端连接卡簧，卡簧下端面对应下方的水泥伞的骨架的上端面，所述焊管下端内侧壁开设用来卡住卡簧并防止卡簧下移脱出的卡槽。
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