CN105134128A - 自动灌浆浮箍、浮鞋 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动灌浆浮箍、浮鞋,在浮箍本体(1)上、下端或浮鞋本体(1)上端加工有和石油套管联接的套管螺纹,浮鞋本体(1)下端装有导向帽,所述本体(1)内壁上通过直螺纹联接有截止阀座(2),所述截止阀座(2)内孔加工有斜面作为密封面,所述截止阀座(2)下方装有截止阀(3),阀体密封面为球面,所述截止阀座(2)下方在所述本体(1)内壁上通过高强度混凝土(7)固接密封着剪切机构(4)和流量控制阀(6),所述流量控制阀(6)位于剪切机构(4)下方,所述剪切机构(4)内投放有合金球(5)。进行钻探作业时,自动灌浆、自动限流设计,有效避免下套管过程中由于激动压力而造成的井漏,产品可钻性好,耐腐蚀,固井质量好。

Description

自动灌浆浮箍、浮鞋
技术领域
本发明涉及浮箍、浮鞋,尤其涉及一种石油、天然气钻探过程中用的自动灌浆浮箍、浮鞋。
背景技术
浮箍、浮鞋作为重要的套管附件,其可靠性直接影响到固井质量。目前,现有浮箍、浮鞋主要由本体,限流板,截止阀座,合金球,流量控制阀,导向帽等组成,其产品结构存在如下缺点:
1.无法自动灌浆:由于结构原因,浮球出厂时要放入到本体内,下套管时泥浆压力使浮球上升将截止阀座孔提前堵住,造成内外套管压力的不平衡。灌浆时必须停止下套管作业,造成作业时间延长,且易发生卡套管事故;
2.无法实现自动限流:流量控制阀材料为钢制材料,流量孔尺寸泥浆循环过程中无法变化,所以泥浆在环形空间的上返流量、上返速度、反向限流时间无法控制。
3.材料多为钢管和钢板结构,可钻性差,密封面暴露在酸性环境中易腐蚀从而造成密封失效。
发明内容
为解决现有浮箍、浮鞋无法自动灌浆,下套管时压力不易控制,可钻性和密封性差,生产效率较低,暴露在酸性环境中易腐蚀使得产品失效的缺点,发明提供一种浮箍,可以自动灌浆,自动限流,密封性和可钻性好,耐高温,耐腐蚀,减少钻井时间。
本发明所解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的:
在浮箍本体1上、下端或浮鞋本体1上端加工有和石油套管联接的套管圆螺纹或套管偏梯形螺纹,浮鞋本体下端装有导向帽。浮箍、浮鞋本体1内壁上通过直螺纹联接有截止阀座2,所述截止阀座2内孔加工有斜面作为密封面,截止阀座2下方装有截止阀3,所述截止阀主要由阀体,回转轴,扭簧等组成,阀体密封面为球面。在截止阀座2下方浮箍、浮鞋本体1内壁上通过高强度混凝土7固接密封着剪切机构4和流量控制阀6,剪切机构分为内外套筒,内外套筒之间有销钉。合金球5可在适当的时间通过井口套管投放到剪切机构座内,在外力作用下合金球5可向下移动,剪切机构4发挥作用,截止阀3自动关闭,可有效控制管外流体倒流到管内。
具体为:
套管下至预定深度后,小排量开泵打通泥浆,循环一周后卸开循环接头将合金球投入套管内,接循环接头继续循环。合金球随泥浆及自重落入到剪切机构内套筒内,将内套筒密封,使循环压力升高,当压力达到2.8-4.2MPa时,内外套筒之间的销钉剪断,截止阀脱离内套筒限制,在扭簧作用下自动关闭,密封。同时合金球离开浮箍,下行进入浮鞋而重复上述过程,将截止阀关闭,密封。此时实现反向限流。
剪切机构4下方装有流量控制阀6,用以调节液体流量。流量控制阀主要由厚度不同的丁腈橡胶构成,中间有出口。压力变化,出口直径会随着变化,从而控制压力平衡和流量。
自动灌浆设计可减少泥浆在环形空间的上返量及上返速度,减小套管在下放过程中对井底的冲击压力,有效避免下套管过程中由于激动压力而造成的井漏。
自动灌浆设计,无需下套管中途灌泥浆,可连续进行下套管作业,节省施工时间,避免由于灌泥浆过程中套管停顿而发生卡套管事故。
采用自动限流设计,通过流量控制阀6根据井下压力变化自动调整灌泥浆量,使井底保持压力平衡、稳定。
优选地,所述本体1制备材料为35CrMo,经调制处理。
优选地,所述截止阀座2、截止阀3和剪切机构4由高强度铝合金制得,所述流量控制阀6主要材料为丁腈橡胶。
优选地,所述合金球5为铝合金球,导向帽8制备材料为HT200
除浮箍、浮鞋本体1外主要配件均为非金属材质,可钻性设计,可使用普通牙轮钻头直接钻进,提高施工效率。所用材料耐高温,耐腐蚀。
本发明的特点与有益效果:a.自动灌浆设计:自动灌浆过程由截止阀和流量控制阀控制。截止阀在下套管过程中处于开启状态,下套管过程中泥浆通过截止阀和流量控制阀进入套管内。
可减少泥浆在环形空间的上返量及上返速度,减小套管在下放过程中对井底的冲击压力,有效避免下套管过程中由于激动压力而造成的井漏。
无需下套管中途灌泥浆,可连续进行下套管作业,节省施工时间,避免由于灌浆过程中套管停顿而发生卡套管事故。
b.采用自动限流设计:
流量控制阀出口有弹性,出口直径会随压力变化而变大或缩小,从而控制压力平衡。
通过流量控制阀根据井下压力变化自动调整灌泥浆量,使井底保持压力平衡、稳定。
套管下至预定深度后,通过投放合金球可以自动形成密封,防止水泥浆倒流,操作方便可靠。
c.可钻性好,耐腐蚀;
除浮箍、浮鞋本体外主要配件均为非金属材质,可钻性设计,可使用普通牙轮钻头直接钻进,提高施工效率。
和酸碱接触所用材料为铝合金、丁腈橡胶等,耐腐蚀,从而密封性好。
附图说明
图1为本发明中的一种浮箍实施例横向剖面结构图;
图2为本发明中的一种浮鞋实施例横向剖面结构图;
1.本体,2.截止阀座,3.截止阀,4.剪切机构,5.合金球,6.流量控制阀,7.高强度混凝土,8.导向帽。
具体实施方式
在浮箍本体1上、下端或浮鞋本体1上端加工有和石油套管联接的套管圆螺纹或套管偏梯形螺纹,浮鞋本体下端装有导向帽。浮箍、浮鞋本体1内壁上通过直螺纹联接有截止阀座2,所述截止阀座2内孔加工有斜面作为密封面,截止阀座2下方装有截止阀3,所述截止阀主要由阀体,回转轴,扭簧等组成,阀体密封面为球面。在截止阀座2下方浮箍、浮鞋本体1内壁上通过高强度混凝土7固接密封着剪切机构4和流量控制阀6,剪切机构分为内外套筒,内外套筒之间有销钉。合金球5可在适当的时间通过井口套管投放到剪切机构座内,在外力作用下合金球5可向下移动,剪切机构4发挥作用,截止阀3自动关闭,可有效控制管外流体倒流到管内。
具体为:
套管下至预定深度后,小排量开泵打通泥浆,循环一周后卸开循环接头将合金球投入套管内,接循环接头继续循环。合金球随泥浆及自重落入到剪切机构内套筒内,将内套筒密封,使循环压力升高,当压力达到2.8-4.2MPa时,内外套筒之间的销钉剪断,截止阀脱离内套筒限制,在扭簧作用下自动关闭,密封。同时合金球离开浮箍,下行进入浮鞋而重复上述过程,将截止阀关闭,密封。此时实现反向限流。
剪切机构4下方装有流量控制阀6,用以调节液体流量。流量控制阀主要由厚度不同的丁腈橡胶构成,中间有出口。压力变化,出口直径会随着变化,从而控制压力平衡和流量。
本体1为-35CrMo材料,调质处理,截止阀座2为高强度铝合金,截止阀3为高强度铝合金,剪切机构4主要材料为高强度铝合金,合金球5为铝合金,流量控制阀6为主要材料为丁腈橡胶,导向帽8为HT200材料,浮鞋专用。
此产品使用过程中只需人工投放一次合金球5,其余动作是由产品自动完成的。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的装置的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置可以通过其它的方式实现。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自动灌浆浮箍,其特征在于,本体(1)上、下端加工有和石油套管联接的套管螺纹,所述本体(1)内壁上通过直螺纹联接有截止阀座(2),所述截止阀座(2)内孔加工有斜面作为密封面,所述截止阀座(2)下方装有截止阀(3),阀体密封面为球面,所述截止阀座(2)下方在所述本体(1)内壁上通过高强度混凝土(7)固接密封着剪切机构(4)和流量控制阀(6),所述流量控制阀(6)位于剪切机构(4)下方,所述剪切机构(4)分为内外套筒,内外套筒之间有销钉,所述剪切机构(4)内投放有合金球(5)。
2.根据权利要求1所述的自动灌浆浮箍,其特征在于,所述截止阀(3)包括阀体、回转轴和扭簧,所述套管螺纹为套管圆螺纹或套管偏梯形螺纹。
3.根据权利要求2所述的自动灌浆浮箍,其特征在于,
所述本体(1)制备材料为35CrMo,经调制处理。
4.根据权利要求3所述的自动灌浆浮箍,其特征在于,
所述截止阀座(2)、截止阀(3)和剪切机构(4)由高强度铝合金制得,所述流量控制阀(6)由厚度不同的丁腈橡胶构成,中间有出口,压力变化,出口直径会随着变化,从而控制压力平衡和流量。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的自动灌浆浮箍,其特征在于,
所述合金球(5)为铝合金球。
6.一种自动灌浆浮鞋,其特征在于,本体(1)上端加工有和石油套管联接的套管螺纹,所述本体(1)下端装有导向帽(8),所述本体(1)内壁上通过直螺纹联接有截止阀座(2),所述截止阀座(2)内孔加工有斜面作为密封面,所述截止阀座(2)下方装有截止阀(3),阀体密封面为球面,所述截止阀座(2)下方在所述本体(1)内壁上通过高强度混凝土(7)固接密封着剪切机构(4)和流量控制阀(6),所述流量控制阀(6)位于剪切机构(4)下方,所述剪切机构(4)分为内外套筒,内外套筒之间有销钉,所述剪切机构(4)内投放有合金球(5)。
7.根据权利要求7所述的自动灌浆浮鞋,其特征在于,所述截止阀(3)包括阀体、回转轴和扭簧,所述套管螺纹为套管圆螺纹或套管偏梯形螺纹。
8.根据权利要求8所述的自动灌浆浮鞋,其特征在于,所述本体(1)制备材料为35CrMo,经调制处理。
9.根据权利要求9所述的自动灌浆浮箍,其特征在于,所述截止阀座(2)、截止阀(3)和剪切机构(4)由高强度铝合金制得,所述流量控制阀(6)由厚度不同的丁腈橡胶构成,中间有出口,压力变化,出口直径会随着变化,从而控制压力平衡和流量。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的自动灌浆浮箍,其特征在于,所述合金球(5)为铝合金球,所述导向帽(8)制备材料为HT200。
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