CN106555562A - 排量控制复位式自灌浆盲板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种排量控制复位式自灌浆盲板，属于石油行业完井领域，其包括：外筒、剪切销钉、上密封圈、下密封圈、关闭套和内支撑体，内支撑体固定于外筒内，且内支撑体具有环形轴向支撑体和圆形径向支撑体，环形轴向支撑体开设有至少一道与圆形径向支撑体底部连通的流体流动通道；关闭套位于环形轴向支撑体的内壁上且与环形轴向支撑体通过剪切销钉固定，关闭套的外壁嵌设有上、下密封圈，当关闭套下行至由圆形径向支撑体挡止时，上、下密封圈连同关闭套将流体流动通道密封。本发明不需要投放座封法尔，只需通过排量的调升即可达到关闭盲板的目的；还具有自动灌浆功能，可用于下套管时自动灌浆、下套管过程中途循环，并在下完套管后恢复盲板功能。

Description

排量控制复位式自灌浆盲板

技术领域

本发明涉及石油行业完井领域，主要是用于特殊完井及固井工艺中，特别是用于下套管时自动灌浆、下套管过程中途循环，并在下完套管后恢复盲板功能。

背景技术

目前在一些特殊完井及固井作业中，需要在套管串中安装盲板，盲板的作用是使套管底部形成封闭，关闭循环通道。套管底部封闭后，可以利用井口打压对安置在盲板上部管串中的封隔器、分级箍等工具进行控制操作。

现有的盲板有两类：一类是一块普通的堵头，只能起到封堵作用，套管下入过程中无法自动灌浆，无法循环，对复杂井及深井施工风险很大，严重时会造成工程事故；另一类是可以循环的盲板，如一篇发明名称为“循环式免钻盲板固井装置”的发明专利，该发明专利中提出了一种可循环的免钻盲板，在下套管过程中遇阻可随时开泵循环解卡，套管下到指定位置时开泵循环，投入座封凡尔在凡尔座上，以此封堵循环通道。然而，该发明专利最大的缺陷是在关闭循环通道时需要投入凡尔，而由于凡尔在套管中下入时，有可能没有完全座封在凡尔座上，造成座封不严，对后续的控制操作存在较大的影响；另外投入凡尔需要时间，可能会带来井下复杂情况；还有就是在斜井和水平井中无法投入凡尔。

有鉴于此，为克服现有的盲板所存在的种种技术缺陷，本发明人基于相同领域的研发，并经过不断测试及改良，进而有本发明的产生。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种排量控制复位式自灌浆盲板，盲板的关闭不需要投放座封法尔，只需通过排量的调升，即可达到关闭盲板的目的；而且具有自动灌浆功能，可用于筛管顶部注水泥、封隔器完井等必须使用盲板装置的固井施工中，且可用于下套管时自动灌浆、下套管过程中途循环，并在下完套管后恢复盲板功能。

为达上述目的，本发明提供一种一种排量控制复位式自灌浆盲板，其包括：外筒、剪切销钉、上密封圈、下密封圈、关闭套和内支撑体，其中

所述的内支撑体固定于外筒内，且内支撑体具有沿外筒轴向方向延伸的环形轴向支撑体、以及沿外筒径向方向延伸且与环形轴向支撑体的底部连接的圆形径向支撑体，所述的环形轴向支撑体的内壁在接近圆形径向支撑体处开设有至少一道与圆形径向支撑体底部连通的流体流动通道；

所述的关闭套呈圆筒状，位于内支撑体的环形轴向支撑体的内壁上，且关闭套与环形轴向支撑体通过剪切销钉进行连接固定，所述的关闭套的外壁嵌设有上密封圈及下密封圈，当关闭套下行至由圆形径向支撑体挡止时，上密封圈和下密封圈连同关闭套能够将环形轴向支撑体上所开设的流体流动通道密封，实现盲板功能。

所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其中，所述的关闭套的外壁上还嵌设有卡簧，所述的环形轴向支撑体内壁上对应于卡簧设有卡槽，当关闭套下行至由圆形径向支撑体挡止时，卡簧能够卡入到所述的卡槽内，卡簧保证了关闭套下行后无法倒回上行。

所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其中，还包括压环，其固定于外筒内，且内支撑体的上表面顶抵于压环的下表面，而关闭套的顶端由压环限位。

所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其中，还包括调压器，其部分嵌设于关闭套的内壁处，调压器的存在能够有效承受压力，从而剪断剪切销钉，使关闭套顺利落下。

所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其中，所述的流体流动通道采用弯道，且在弯道的拐角处采用圆弧型设置，避免当钻井液以过大压力经过时破坏流体流动通道。

所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其中，所述的流体流动通道采用直道，工艺简单，便于制造。

所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其中，所述的环形轴向支撑体的外壁对应于剪切销钉处削薄厚度，一方面节约材料和生产成本，另一方面便于剪切销钉的插入。

所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其中，所述的流体流动通道为多道且呈等距辐射形式布置，使得流体通过更加通畅。

所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其中，所述外筒的内壁上设有台阶，所述的内支撑体的下表面边缘由所述的台阶限位，确保内支撑体不会从外筒中掉落。

所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其中，所述的上密封圈和下密封圈均采用O型密封圈，但不以此为限，只要能够实现本发明所需的密封效果即可。

本发明的有益效果是：盲板的关闭不需要投放座封法尔，只需通过排量的调升，即可达到关闭盲板的目的，安全可靠、结构简单；而且，本发明所提供的排量控制复位式自灌浆盲板具有自动灌浆功能，可用于筛管顶部注水泥、封隔器完井等必须使用盲板装置的固井施工中，且可用于下套管时自动灌浆、下套管过程中途循环，并在下完套管后恢复盲板功能，完成设计的特殊工程作业。

附图说明

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：

图1是根据本发明的排量控制复位式自灌浆盲板(流体流动通道为直角弯道)的结构示意图；

图2是根据本发明的排量控制复位式自灌浆盲板(流体流动通道为弧形弯道)的结构示意图；

图3是根据本发明的排量控制复位式自灌浆盲板(流体流动通道为直道)的结构示意图。

附图标记说明：1-外筒；11-台阶；2-压环；3-剪切销钉；4-卡簧；5-调压器；6-上密封圈；7-关闭套；8-下密封圈；9-内支撑体；91-环形轴向支撑体；92-圆形径向支撑体；93-流体流动通道；94-卡槽。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，其为本发明的排量控制复位式自灌浆盲板的结构示意图。本发明提供一种排量控制复位式自灌浆盲板，其主要包括：外筒1、压环2、剪切销钉3、卡簧4、调压器5、上密封圈6、下密封圈8、关闭套7和内支撑体9。其中，所述的压环2和内支撑体9分别固定于外筒1内，且内支撑体9的上表面顶抵于压环2的下表面，防止内支撑体9向上移动，内支撑体9的下表面边缘由外筒1内壁上的台阶11限位，防止内支撑体9从外筒1中掉落。

所述的内支撑体9具有沿外筒1轴向方向延伸的环形轴向支撑体91以及沿外筒1的径向方向延伸且与环形轴向支撑体91的底部连接的圆形径向支撑体92，因此，所述的内支撑体9的截面大致呈凹字形。此外，所述的环形轴向支撑体91在接近圆形径向支撑体92处开设有至少一道与圆形径向支撑体92底部连通的流体流动通道93。所述的流体流动通道93可采用直角弯道(图1)、弧形弯道(图2)或者直道(图3)。当流体流动通道93采用弧形弯道时，能够避免当钻井液以过大压力经过时破坏流体流动通道93。当流体流动通道93采用直道时，可简化加工工艺，减少加工成本。

所述的关闭套7呈圆筒状，其位于内支撑体9的环形轴向支撑体91的内壁上，关闭套7的顶端由压环2限位，且关闭套7与环形轴向支撑体91通过剪切销钉3进行连接固定，此时流体流动通道93是打开状态，剪切销钉91防止关闭套7在初始状态时就掉落并关闭流体流动通道93。所述的环形轴向支撑体91的外壁对应于剪切销钉3处可削薄厚度，一方面节约材料和生产成本，另一方面便于剪切销钉3的插入。

所述的关闭套7的外壁上由上向下依次嵌设有卡簧4、上密封圈6以及下密封圈8，所述的环形轴向支撑体91内壁上对应于卡簧4设有卡槽94。当关闭套7下行至最低处(由圆形径向支撑体92挡止)时，卡簧4的高度与环形轴向支撑体91内壁上的卡槽94的高度相同，上密封圈6的高度高于环形轴向支撑体91上所开设的流体流动通道93的上边缘，而下密封圈8的高度低于流体流动通道93的下边缘。此时关闭套7外壁上的卡簧4能够恰好卡入到环形轴向支撑体91内壁上的卡槽94内，而上密封圈6以及下密封圈8连同关闭套7恰好能够将环形轴向支撑体91上所开设的流体流动通道93密封，实现盲板功能。

此外，在优选的实施例中，所述的调压器5可呈圆环状但不以此为限，其嵌设于关闭套7的内壁处且突出于关闭套7的内壁，当流体的循环排量较大时，调压器5所受的压力较大，因此关闭套7所受的向下的压力较大，大到能够剪断剪切销钉3时，关闭套7即可落下，并利用上密封圈6和下密封圈8关闭流体流动通道93。调压器5的存在能够有效承受压力，从而剪断剪切销钉3，使关闭套7顺利落下。

在另一优选的实施例中，所述的压环2与外筒1的连接可采用螺纹连接方式，便于安装和拆卸，但连接方式不以此为限。而内支撑体9与外筒1的连接还可采用过盈配合，从而确保内支撑体9不会从外筒1中掉落，但是同样地，连接方式也不以此为限。

在再一优选的实施例中，所述的流体流动通道93可为多道且呈等距辐射形式布置，使得流体通过更加通畅。

在又一优选的实施例中，所述的上密封圈6和下密封圈8可采用O型密封圈，但不以此为限，只要能够实现本发明所需的密封效果即可。

此外，还可以采用其他的弹性结构替代所述的卡簧4。

本发明所提供的排量控制复位式自灌浆盲板的工作原理是：

首先，将本发明所提供的排量控制复位式自灌浆盲板安装于套管串设计位置(一般在底部，图中未示)，下入套管串时，此为初始状态，关闭套7通过剪切销钉3与内支撑体9的环形轴向支撑体91固定在一起，钻井液依次经过套管串底部安装的排量控制复位式自灌浆盲板的流体流动通道93、内支撑体9的腔体、关闭套7的通孔以及压环2的通孔向套管内灌入，实现自动灌浆功能。由于此时流体的循环排量较小，因此调压器5所受的压力较小，即关闭套7所受的向下的压力较小，无法剪断剪切销钉3，关闭套7不会落下，流体流动通道93处于打开状态，流体可以通过内支撑体9旁边的流体流动通道93流出，进行流体循环。

若有特殊情况(例如需清除井内杂质等情况)需要循环钻井液时，可增多排量，此时钻井液可通过盲板从套管内向环空流动，实现钻井液循环(应控制排量不超过设计剪断销钉排量)；当套管串下完后，加大排量循环，使排量达到或超设计剪断剪切销钉3的排量，剪切销钉3剪断，关闭套7掉落在内支撑体9的圆形径向支撑体92上，并关闭流体流动通道93，且由上密封圈6及下密封圈8对流体流动通道93进行密封，实现盲板功能。而且，关闭套7内嵌入的卡簧4此时同时卡入环形轴向支撑体91内壁上的卡槽94内，卡簧4保证了关闭套7下行后无法倒回上行，起到固定关闭套7的作用，确保关闭套7能够安全可靠的封闭流体流动通道93。

由上可知，本发明所提供的排量控制复位式自灌浆盲板的最大特点是：盲板的关闭不需要投放座封法尔，只需通过排量的调升，即可达到关闭盲板的目的，安全可靠、结构简单。

而且，本发明所提供的排量控制复位式自灌浆盲板具有自动灌浆功能，可用于筛管顶部注水泥、封隔器完井等必须使用盲板装置的固井施工中，而且可用于下套管时自动灌浆、下套管过程中途循环，并在下完套管后恢复盲板功能，完成设计的特殊工程作业。

本发明的有益效果是：在套管固井中，下套管中途不需要灌钻井液，避免浪费时间，同时可解决在套管灌浆静止过程中粘卡套管的风险，因此可以大大提高下套管安全性，提高下套管速度，减少施工时间，操作简单，提高效率。

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。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。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 (10)

1.一种排量控制复位式自灌浆盲板，其特征在于，包括：外筒、剪切销钉、上密封圈、下密封圈、关闭套和内支撑体，其中，

所述的内支撑体固定于外筒内，且内支撑体具有沿外筒轴向方向延伸的环形轴向支撑体、以及沿外筒径向方向延伸且与环形轴向支撑体的底部连接的圆形径向支撑体，所述的环形轴向支撑体的内壁在接近圆形径向支撑体处开设有至少一道与圆形径向支撑体底部连通的流体流动通道；

所述的关闭套呈圆筒状，位于内支撑体的环形轴向支撑体的内壁上，且关闭套与环形轴向支撑体通过剪切销钉固定，所述的关闭套的外壁嵌设有上密封圈及下密封圈，当关闭套下行至由圆形径向支撑体挡止时，上密封圈和下密封圈连同关闭套将流体流动通道密封。

2.根据权利要求1所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其特征在于，所述的关闭套的外壁上还嵌设有卡簧，所述的环形轴向支撑体内壁上对应于卡簧设有卡槽，当关闭套下行至由圆形径向支撑体挡止时，卡簧能够卡入到所述的卡槽内。

3.根据权利要求1所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其特征在于，还包括压环，其固定于外筒内，且内支撑体的上表面顶抵于压环的下表面，而关闭套的顶端由压环限位。

4.根据权利要求1所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其特征在于，还包括调压器，其部分嵌设于关闭套的内壁处。

5.根据权利要求1所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其特征在于，所述的流体流动通道采用弧形弯道。

6.根据权利要求1所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其特征在于，所述的流体流动通道采用直道。

7.根据权利要求1所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其特征在于，所述的环形轴向支撑体的外壁对应于剪切销钉处削薄厚度。

8.根据权利要求1所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其特征在于，所述的流体流动通道为多道且呈等距辐射形式布置。

9.根据权利要求1所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其特征在于，所述外筒的内壁上设有台阶，所述的内支撑体的下表面边缘由所述的台阶限位。

10.根据权利要求1所述的排量控制复位式自灌浆盲板，其特征在于，所述的上密封圈和下密封圈均采用O型密封圈。