CN105507847A - 一种用于钻杆胶塞现场试验的装置和方法 - Google Patents

一种用于钻杆胶塞现场试验的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种作为钻具短节安装在钻杆上以对钻杆胶塞进行现场试验的装置,包括具有内腔的本体、设置在本体侧壁上的用于循环泥浆的循环孔、设置在内腔中的滑套,以及与本体的下端相连接的下接头,其中钻杆胶塞能放入到内腔中,滑套构造成在通井过程中处于封堵循环孔的位置,并且在通井结束后响应于钻杆胶塞放入内腔中所导致的憋压作用而露出循环孔,下接头能被拆卸以便从内腔中取出钻杆胶塞。该装置作为钻具短节在使用过程中,能模拟钻杆胶塞的实际工作环境进行替浆和憋压作业。同时,此装置自身结构简单,工作可靠,并且易于制造。此发明还涉及一种用于钻杆胶塞现场试验的方法。

Description

一种用于钻杆胶塞现场试验的装置和方法
技术领域
[0001] 本发明属于油田井下工具技术领域,具体涉及一种作为钻具短节安装在钻杆上以对钻杆胶塞进行现场试验的装置和方法。
背景技术
[0002] 在油气田钻井过程中,进行尾管固井时,为控制和保证下水泥塞长度,防止水泥浆替空,在钻杆内使用钻杆胶塞隔离水泥浆和钻井液等流体。当钻杆胶塞被顶替到尾管悬挂器位置时,与预先装在悬挂器内的空心套管胶塞复合,用复合后的组合胶塞实现水泥浆与钻井液等流体在尾管内的隔离和最后碰压,以达到准确控制下水泥塞的长度。而在实际应用过程中,如果钻杆胶塞的替浆和憋压效果不好,有可能发生恶性事故。因此,在使用钻杆胶塞之前,需要对其进行测试。
[0003] 但是,目前针对钻杆胶塞的测试常常在地面试验中完成,并且测试装置简单,不能有效地模拟井下多变、常出现高温和高压的环境。故而不能准确检测钻杆胶塞存在的问题。
[0004] 因此,需要一种用于钻杆胶塞试验的装置和方法,便于更有效地模拟钻杆胶塞的实际工作,便于检测钻杆胶塞的性能。
发明内容
[0005] 针对上述的问题,本发明提出了用于钻杆胶塞现场试验的装置,该装置作为钻具短节安装在钻杆上,在现场应用过程中与钻杆胶塞配合,完成了钻杆胶塞的替浆和憋压作业,模拟了钻杆胶塞的实际工作环境。同时该装置结构简单,制造方便。并且在实际使用过程中不影响作为钻具短节的其它操作。本发明还涉及使用这种装置对钻杆胶塞进行试验的方法。
[0006] 根据本发明的一方面,提出了一种作为钻具短节安装在钻杆上以对钻杆胶塞进行现场试验的装置,包括具有内腔的本体、设置在本体侧壁上的用于循环泥浆的循环孔、设置在内腔中的滑套,以及与本体的下端相连接的下接头,其中钻杆胶塞能放入到内腔中,滑套构造成在通井过程中处于封堵循环孔的位置,并且在通井结束后响应于钻杆胶塞放入内腔中所导致的憋压作用而露出循环孔,下接头能被拆卸以便从内腔中取出钻杆胶塞。
[0007] 该装置可安装在近钻头的位置作为钻具短节应用在现场施工中,下钻进行通井作业,通井到位后,准备循环泥浆前,投入钻杆胶塞,进行循环,当钻杆胶塞与滑套复合,憋压使滑套下移,露出循环孔,继续进行循环。完成通井作业后,起钻,取出钻杆胶塞,并对其进行检测。由此,钻杆胶塞与装置配合进行替浆和憋压作业,能模拟钻杆胶塞的实际工作环境,从而提高钻杆胶塞的测试准确率。同时,此装置自身结构简单,工作可靠,易于制造。
[0008] 在一个实施例中,在滑套的下游的内壁上设置有能与钻杆胶塞配合以便进行憋压的第一台阶部。优选地,第一台阶部构造为由滑套的内壁上凸出的坡状环形台阶。在投入钻杆胶塞后,钻杆胶塞的第四台阶部能与第一台阶部配合,从而为钻杆胶塞轴向定位。此时钻杆胶塞的胶盘能变形式抵在滑套的内壁上,实现憋压。因此,通过上述设置有利于更好的模拟钻杆胶塞的实际工作境况。
[0009] 滑套的长度与钻杆胶塞的长度的比为I〜1.5。通过这种设置,实现了钻杆胶塞和滑套的更好的配合,有利于模拟钻杆胶塞的实际工况,并提高钻杆胶塞试验结果的精准性。同时,这种设置使得结构合理,易于制造。
[0010] 在一个实施例中,下接头的上端插入到本体的下端的内腔中,并且形成有沿径向向内凸出的用于为滑套定位的定位部。通过这种设置使得下接头和本体的装配更简单,易于实现。同时,形成有沿径向向内凸出的用于为滑套定位的定位部,从而避免了在本体的内腔的壁上或下接头的内壁上专门设置用于承接下滑的滑套的突出件,从而简化了加工,降低了制造成本。
[0011] 在一个实施例中,在滑套的外壁上设置有能与定位部相配合的第二台阶部,并且滑套的处于第二台阶部之下的部分插入到下接头的内孔中。通过这种设置使得滑套在下移过程中,通过第二台阶部和定位部的配合,为滑套定位。
[0012] 在一个实施例中,在滑套的下端的外壁上设置防退卡簧,在下接头的内壁上设置能与防退卡簧相匹配的卡簧槽。在第二台阶部和定位部配合时,防退卡簧进入卡簧槽内,防止滑套回弹,保证了装置的工作稳定性。
[0013] 在一个实施例中,滑套通过能在一定压力下剪断的剪切销固定在本体上。例如,在实际工作过程中,在压力大约为10〜12MPa时,剪切销被剪断。利用这种结构很容易实现滑套的下移,从而露出循环孔。
[0014] 根据本发明的另一方面,提供了一种使用上述装置对钻杆胶塞进行试验的方法,包括以下步骤:
[0015] 步骤一:将装置安装在钻杆上,并下钻,进行通井作业;
[0016] 步骤二:通井完成后,向内腔中投入钻杆胶塞;
[0017] 步骤三:进行泥浆循环洗井;
[0018] 步骤四:当钻杆胶塞与滑套复合并憋压使滑套下移而露出循环孔,之后继续进行循环洗井操作;
[0019] 步骤五:在循环洗井结束后,起钻并取出钻杆胶塞,并对其进行检测。
[0020] 因此,该方法使得装置即能完成作为钻具短节的现场操作流程的同时,还能有效地模拟钻杆胶塞的替浆和憋压作业,从而降低了试验费用,并且此过程模拟了钻杆胶塞的实际工作状态,提高了钻杆胶塞的试验测试精度。
[0021] 与现有技术相比,本发明包括以下优点。通过此装置,完成钻杆胶塞的现场性能评价试验,能真实有效地模拟钻杆胶塞的替浆和憋压作用。同时,该装置结构简单,工作稳定,制造成本低。在模拟钻杆胶塞的实际工作环境时,不影响现场其它操作流程,经济实用。
附图说明
[0022] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
[0023] 图1显示了根据本发明的作为钻具短节安装在钻杆上以对钻杆胶塞进行现场试验的装置的结构;
[0024] 图2显示了钻杆胶塞的结构;
[0025] 图3显示了进行现场试验时钻杆胶塞进入装置憋压使循环孔打开后的状态。
[0026] 附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0027] 下面将结合附图对本发明做进一步说明。
[0028] 图1显示了根据本发明的一种作为钻具短节安装在钻杆(图中未示出)上以对钻杆胶塞100进行现场试验的装置50。如图1所示,装置50包括具有内腔I的本体2、设置在本体2的侧壁上用于循环泥浆的循环孔7、与本体2的下端可拆卸式相连接的筒状的下接头6,以及设置在内腔I中的滑套4。其中,滑套4在通井过程中处于封堵循环孔7的位置,并且在通井结束后响应于钻杆胶塞100放入内腔I中所导致的憋压作用而露出循环孔7。
[0029] 如图1到3所示,该装置50可作为钻具短节安装在钻杆上应用于现场施工中,同时进行钻杆胶塞100的试验。在将装置50靠近钻头安装完成后下钻,进行通井作业,通井到位后,准备循环泥浆前,投入钻杆胶塞100,进行循环,当钻杆胶塞100与钻具短节50复合,憋压使滑套4下移,露出循环孔7,继续进行循环,完成洗井作用,起钻,从钻具短节50中取出钻杆胶塞100,进行检测以评价钻杆胶塞100的工作性能。
[0030] 由于钻杆胶塞100与装置50配合进行替浆和憋压作用,能模拟钻杆胶塞100的实际工作环境,从而提高钻杆胶塞100的测试准确率。并且不影响装置50作为钻具短节的其它现场操作流程,从而经济性好。同时,此装置50自身结构简单,工作可靠,并且易于制造。
[0031] 在一个实施例中,滑套4通过剪切销3固定在本体2上,剪切销3构造为在10〜12MPa的压力下被剪断。也就是当钻杆胶塞100与装置50复合,憋压到大约10〜12MPa的第一压力后,剪切销3被剪断,从而滑套4向下运动,露出循环孔7。
[0032] 在一个实施例中,如图1所示,滑套4的长度与钻杆胶塞100的长度的比为I〜
1.5。通过这种设置,实现了钻杆胶塞100和滑套4的更好的配合,有利于模拟钻杆胶塞100的实际工况,并提高钻杆胶塞100试验结果的精准性。同时,这种设置使得结构合理,易于制造。滑套4的长度为滑套4的轴向尺寸。同理地,钻杆胶塞100的长度为钻杆胶塞100的轴向尺寸。
[0033] 在滑套4的下游的内壁上设置有能与钻杆胶塞100密封式配合以便进行憋压的第一台阶部41,如图1所示。钻杆胶塞100的胶塞芯91上设置有径向向外的坡状的第四台阶部92,如图2所示。为保证第一台阶部41能与第四台阶部92配合,第一台阶部41构造为由滑套4的内壁上凸出的坡状环形台阶。因此,如图3所示,在投入钻杆胶塞100后,钻杆胶塞100的的第四台阶部92能与第一台阶部41配合,用于为钻杆胶塞100定位。此时,钻杆胶塞100的胶盘93变形式抵接在滑套4的内壁上。从而通过上述的设置有利于更好的模拟钻杆胶塞100的实际工作境况。
[0034] 如图1所示,下接头6的上端插入到本体2的下端的内腔I中,并且形成有沿径向向内凸出的定位部61。在滑套4的外壁上设置有能与定位部61相配合的第二台阶部42。滑套4在下移过程中,通过第二台阶部42和定位部61的配合,为滑套4定位,如图3所示。这种设置结构简单,使得装配操作容易,易于实现,避免了在本体2的内腔I的壁上或下接头6的内壁上专门设置用于承接下滑的滑套4的突出件,从而简化了加工,降低了制造成本。
[0035] 如图3所示,在滑套4的下端的外壁上设置防退卡簧5,在下接头6的内壁上设置能与防退卡簧5相匹配的卡簧槽62。当滑套4下移至第二台阶部42和定位部61配合时,防退卡簧5进入卡簧槽62内。从而防止了滑套4的回弹,保证了工作稳定性。
[0036] 如图1所示,在下接头6的外壁上设置为本体2的下端定位的第三台阶面63。此第三台阶面63有利于下接头6和本体2的装配。可以设置螺栓8穿透下接头I的侧壁与本体2固定连接,实现下接头I和本体2的可拆卸式连接。由此,在起钻后,可以将下接头I和本体2分离,方便地取出钻杆胶塞100。
[0037] 装置50还需要满足作为钻具短节的工作需求,所以在循环过程中,为了保证循环孔7的过流面积大于或等于管串水眼(图中未示出)的过流面积,循环孔7的个数与直径大小可与现场管串排量匹配。
[0038] 下面根据图1到3详细描述使用上述用于钻杆胶塞现场试验的装置50对钻杆胶塞100进行试验的方法:
[0039] 首先,将装置50作为钻具短节安装在靠近钻头(图中未示出)的位置,并下钻,进行通井作用。在通井完成后,向内腔I中投入钻杆胶塞100,钻杆胶塞100的导向头91引导钻杆胶塞100进入滑套4内。接着,进行泥浆循环洗井,泥浆压力使钻杆胶塞100的第四台阶部92与滑套4的第一台阶部41配合,同时,钻杆胶塞100的胶盘93能变形式抵接在内腔I上,使钻杆胶塞100与滑套4复合。泥浆循环使钻杆胶塞100以上的内腔I中憋压,当压力到大约10〜12MPa时,剪切销3被剪断,滑套4下移,循环孔7露出。继续进行循环,在循环洗井结束后,起钻,拧开螺栓8使下接头6和本体2分离,取出钻杆胶塞100。最后对钻杆胶塞100进行检测,观察钻杆胶塞100是否被破坏或者被破坏的程度用于评价其性能。
[0040] 虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述,但在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。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 (9)

1.一种作为钻具短节安装在钻杆上以对钻杆胶塞进行现场试验的装置,包括: 具有内腔的本体,其中钻杆胶塞能放入到所述内腔中, 设置在所述本体侧壁上的用于循环泥浆的循环孔, 设置在所述内腔中的滑套,其中,所述滑套构造成在通井过程中处于封堵所述循环孔的位置,并且在通井结束后响应于钻杆胶塞放入所述内腔中所导致的憋压作用而露出所述循环孔,和 与所述本体的下端相连接的下接头,所述下接头能被拆卸以便从所述内腔中取出钻杆胶塞。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,在所述滑套的下游的内壁上设置有能与钻杆胶塞配合以便进行憋压的第一台阶部。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述第一台阶部构造为由所述滑套的内壁上凸出的坡状环形台阶。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的装置,其特征在于,所述滑套的长度与钻杆胶塞的长度的比为I〜1.5。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述下接头的上端插入到所述本体的下端的内腔中,并且形成有沿径向向内凸出的用于为滑套定位的定位部。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,在所述滑套的外壁上设置有能与所述定位部相配合的第二台阶部,并且所述滑套的处于第二台阶部之下的部分插入到所述下接头的内孔中。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,在所述滑套的下端的外壁上设置防退卡簧,在所述下接头的内壁上设置能与所述防退卡簧相匹配的卡簧槽。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的装置,其特征在于,所述滑套通过能在一定压力下剪断的剪切销固定在所述本体上。
9.一种使用根据权利要求1到8中任一项所述的装置来进行钻杆胶塞现场试验的方法,包括以下步骤: 步骤一:将所述装置安装在钻杆上,并下钻,进行通井作业; 步骤二:通井完成后,向所述内腔中投入钻杆胶塞; 步骤三:进行泥浆循环洗井; 步骤四:当所述钻杆胶塞与所述滑套复合并憋压使所述滑套下移而露出所述循环孔,之后继续进行循环洗井操作; 步骤五:在循环洗井结束后,起钻并取出钻杆胶塞,并对其进行检测。
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