CN106639911B - 一种变径漂浮接箍 - Google Patents
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Abstract
本发明一种变径漂浮接箍，包括变径芯子、套管和工作筒，所述工作筒两端通过接箍与套管连接；所述的变径芯子位于工作筒内，所述的工作筒上开有环形槽，工作筒的环形槽与变径芯子上的定位筒之间设有定位块。本发明变径漂浮接箍具备常规漂浮接箍降低套管下入摩阻的功能又具有通过管柱缩径处的能力。本发明变径漂浮接箍在套管下到位后，通过井筒升压解除变径芯子的固定，继续泵注液体可以直接将变径芯子推至井底。当变径芯子达到井底后，升高井筒压力（比解除变径芯子的固定的压力高），可以击穿活塞下端面薄弱处，使套管内和环空连通后，启动固井程序。
Description
技术领域
本发明属于采油工程完井技术领域，具体提供一种长水平段水平井下套管时所用的一种变径漂浮接箍，适用于应用固井滑套、定位球座等大通径压裂工具完井的井况。
背景技术
随着水平井钻井技术的提高以及油气田开发的需要，水平井水平段长度越来越长，国内水平段长度超过1500m的井越来越多，该类井水平段下套管时摩阻很大，为此需要采用漂浮接箍使水平段套管内充满空气，进而降低水平段管柱摩阻，为套管顺利下入预定位置做准备。目前已有的漂浮接箍均是采用钢性密封芯子，不具备变形能力，钢性密封芯子下落时无法通过漂浮接箍下方各级滑套或球座处的缩径，限制了漂浮接箍的使用范围。
发明内容
为了解决常规漂浮接箍内部密封芯子不能通过下部工具缩径的问题，本发明提供一种变径漂浮接箍，用于使用固井滑套、定位球座等大通径压裂工具的水平井下套管时降摩阻，既具备常规漂浮接箍降低套管下入摩阻的功能又具有通过管柱缩径处的能力。
本发明采用的技术方案为：
一种变径漂浮接箍，包括变径芯子、套管和工作筒，所述工作筒两端通过接箍与套管连接；所述的变径芯子位于工作筒内，所述的工作筒上开有环形槽， 工作筒的环形槽与变径芯子上的定位筒之间设有定位块。
所述变径芯子包括上皮碗、中皮碗、定位块、定位筒、下皮碗、上中心筒、下中心筒和活塞；所述上皮碗、中皮碗硫化在上中心筒两端，下皮碗与下中心筒硫化成一体；所述定位筒位于中皮碗和下皮碗之间，所述活塞位于定位筒内，所述定位块插在定位筒上开有的等腰梯形孔内，所述定位块沿定位筒周向均匀分布。
所述的上皮碗和中皮碗结构相同，均由橡胶皮碗与上中心筒硫化而成，所述下皮碗由上下两个橡胶皮碗与下中心筒硫化而成，橡胶皮碗上大下小，呈碗状，皮碗内表面为圆锥面，皮碗外表面分为上下两部分，上部为圆柱面，下部为圆锥面；下皮碗的上端与定位筒的下端连接，定位筒的上端与中皮碗的下端连接。
所述的定位筒是一个厚壁圆筒，定位筒中部沿周向均匀分布若干个等腰梯形通孔，通孔在定位筒的内侧长与外侧，等腰梯形通孔角度与定位块角度相同，所述定位筒等腰梯形通孔下部均匀分布若干个螺纹销钉通孔。
所述的定位块是一个等腰梯形体，顶部窄、底部宽，底部端面为弧面，弧面半径与活塞上部圆柱半径相同。
所述的活塞是一个圆柱体，活塞外壁带有一个圆柱台阶，活塞上部圆柱外径小，下部圆柱外径大，活塞圆柱体内部有一个中心孔，中心孔没有穿透活塞下端，活塞通过圆柱台阶定位在定位筒下端。
所述定位筒与活塞通过销钉连接。
所述工作筒是一个圆筒体，工作筒上下端带有外螺纹与套管连接，工作筒内部带有一个环形槽，环形槽截面呈等腰梯形，等腰梯形环槽固定定位块。
本发明的有益效果：
（1）和常规漂浮接箍钢性密封芯子不同，本发明采用单向承压皮碗式变径芯子，使得其既具有常规漂浮接箍减轻套管下入摩阻的功能，又可以和带有缩径的压裂工具配合使用，拓展了漂浮接箍的应用范围。
（2）与常规漂浮接箍投下胶塞推动钢性密封芯子到井底不同，本发明变径漂浮接箍在套管下到位后，通过井筒升压解除变径芯子的固定，继续泵注液体可以直接将变径芯子推至井底。
（3）当变径芯子达到井底后，升高井筒压力（比解除变径芯子的固定的压力高），可以击穿活塞下端面薄弱处，使套管内和环空连通后，启动固井程序。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明变径芯子结构示意图（半剖）。
图2是本发明定位筒结构示意图（半剖）。
图3是本发明定位块结构示意图。
图4是本发明变径漂浮接箍在套管下入时锚定及密封状态示意图（半剖）。
图5是本发明变径漂浮接箍在套管下入到位后，井筒升压解除变径芯子固定后的状态示意图（半剖）。
图6是本发明变径芯子在到达井底后, 通过升高井筒压力,击穿活塞下端面薄弱处后的状态示意图（半剖）。
附图标记说明：1、上皮碗；2、中皮碗；3、定位块；4、定位筒；5、销钉；6、下皮碗；7、活塞；8、套管；9、接箍；10、工作筒；11、上中心筒；12、下中心筒。
具体实施方式
实施例1：
为了解决常规漂浮接箍内部密封芯子不能通过下部工具缩径的问题，本发明提供了一种如图4所示的一种变径漂浮接箍，本发明提供的一种变径漂浮接箍，用于使用固井滑套、定位球座等大通径压裂工具的水平井下套管时降摩阻，既具备常规漂浮接箍降低套管下入摩阻的功能又具有通过管柱缩径处的能力。
如图1所示，一种变径漂浮接箍，包括变径芯子、套管8和工作筒10，所述工作筒10两端通过接箍9与套管8连接；所述的变径芯子位于工作筒10内，所述的工作筒10上开有环形槽， 工作筒10的环形槽与变径芯子上的定位筒4之间设有定位块3。
套管8连接浮鞋、浮箍、漂浮接箍下井（从下至上），漂浮接箍与浮箍之间的距离根据水平段长度确定，在下入漂浮接箍前套管8内不灌浆。套管8下到位后，井筒升压至45MPa后，使得定位块3从工作筒10环形槽内滑出，变径芯子的固定解除，继续泵注液体直接将变径芯子推至井底。当变径芯子达到井底后，升高井筒压力至55MPa时，击穿活塞7下端面薄弱处，使套管内和环空连通后，启动水泥固井程序。
与常规漂浮接箍投下胶塞推动钢性密封芯子到井底不同，本发明变径漂浮接箍在套管8下到位后，通过井筒升压解除变径芯子的固定，继续泵注液体可以直接将变径芯子推至井底。当变径芯子达到井底后，升高井筒压力（比解除变径芯子的固定的压力高），可以击穿活塞下端面薄弱处，使套管内和环空连通后，启动固井程序。
实施例2：
基于上述实施例的基础上，本实施例中，所述变径芯子包括上皮碗1、中皮碗2、定位块3、定位筒4、下皮碗6、上中心筒11、下中心筒12和活塞7；所述上皮碗1、中皮碗2硫化在上中心筒11两端，下皮碗6与下中心筒12硫化成一体；所述定位筒4位于中皮碗2和下皮碗6之间，所述活塞7位于定位筒4内，所述定位块3插在定位筒4上开有的等腰梯形孔内，所述定位块3沿定位筒4周向均匀分布。
所述的上皮碗1和中皮碗2结构相同，均由橡胶皮碗与上中心筒11硫化而成，所述下皮碗6由上下两个橡胶皮碗与下中心筒12硫化而成，上、下中心筒均为金属中心筒。橡胶皮碗上大下小，呈碗状，皮碗内表面为圆锥面，皮碗外表面分为上下两部分，上部为圆柱面，下部为圆锥面；下皮碗6的上端与定位筒4的下端连接，定位筒4的上端与中皮碗2的下端连接。
上皮碗1、中皮碗2、下皮碗6自由外径尺寸相同，均为135mm，皮碗收缩后可通过110mm缩径。
所述的定位筒4是一个厚壁圆筒，定位筒4中部沿周向均匀分布若干个等腰梯形通孔，通孔在定位筒4的内侧长与外侧，等腰梯形通孔角度与定位块角度相同，所述定位筒等腰梯形通孔下部均匀分布若干个螺纹销钉通孔。
所述定位筒4与活塞7通过销钉5连接。
套管8下到位后，井筒升压至45MPa后剪断销钉5后，液压推动活塞7下行，定位块3失去活塞7的支撑后产生缩径，从工作筒10环形槽内滑出，变径芯子的固定解除，继续泵注液体直接将变径芯子推至井底。当变径芯子达到井底后，升高井筒压力至55MPa时，击穿活塞7下端面薄弱处，使套管内和环空连通后，启动水泥固井程序。
如图2所示，定位筒4是一个厚壁圆筒，定位筒4上端有外螺纹和中皮碗2下端连接，定位筒4下端有外螺纹和下皮碗6上端连接，定位筒4中部沿周向均匀分布四个等腰梯形通孔，通孔在定位筒4内侧长，在定位筒4外侧短，等腰梯形通孔角度与定位块角度相同，∠α=∠β=∠c=∠d，在定位筒4等腰梯形通孔下部均匀分布四个螺纹销钉5通孔。销钉5是一个带有外螺纹的圆柱体。
如图3所示，定位块3是一个等腰梯形体，顶部窄、底部宽，底部端面为弧面，弧面半径与活塞7上部圆柱半径相同，定位块3插在定位筒4等腰梯形孔内，沿定位筒4周向均匀分布，定位块3底部由活塞7上部圆柱面支撑。定位块3处于支撑状态时外径为129mm，失去支撑后外径与定位筒4外径相同，为90m。
所述的活塞7是一个圆柱体，活塞外壁带有一个圆柱台阶，活塞7上部圆柱外径小，下部圆柱外径大，活塞7圆柱体内部有一个中心孔，中心孔没有穿透活塞7下端，活塞7通过圆柱台阶定位在定位筒4下端。
活塞7是一个圆柱体，活塞7外壁带有一个圆柱台阶，活塞7上部圆柱外径小，下部圆柱外径大，活塞7上部圆柱外壁至上而下分布一个密封圈槽和一个环形销钉环形槽，活塞7下部圆柱外壁分布两个密封圈槽，活塞7圆柱体内部有一个中心孔，中心孔没有穿透活塞下端。活塞7依靠圆柱台阶定位在定位筒4下端，同时用销钉5固定。
所述工作筒10是一个圆筒体，工作筒10上下端带有外螺纹与套管8连接，工作筒10内部带有一个环形槽，环形槽截面呈等腰梯形，等腰梯形环槽固定定位块3。
工作筒10是一个圆筒体，外径152mm，内通径为124.26mm，上下端带有外螺纹与套管8连接，工作筒10内部带有一个环形槽，环形槽截面呈等腰梯形，环形槽底径为129m，等腰梯形环槽用于固定定位块3。
该变径漂浮接箍的工作过程如下：
套管连接浮鞋、浮箍、漂浮接箍下井（从下至上），漂浮接箍与浮箍之间的距离根据水平段长度确定，在下入漂浮接箍前套管内不灌浆。如图4所示，套管下到位后，井筒升压至45MPa后剪断销钉5后，如图5、图6所示，液压推动活塞7下行，定位块3失去活塞7的支撑后产生缩径，从工作筒10环形槽内滑出，变径芯子的固定解除，继续泵注液体直接将变径芯子推至井底。当变径芯子达到井底后，升高井筒压力至55MPa时，击穿活塞7下端面薄弱处，使套管内和环空连通后，启动水泥固井程序。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种变径漂浮接箍，其特征在于：包括变径芯子、套管（8）和工作筒（10），所述工作筒（10）两端通过接箍（9）与套管（8）连接；所述的变径芯子位于工作筒（10）内，所述的工作筒（10）上开有环形槽，工作筒（10）的环形槽与变径芯子上的定位筒（4）之间设有定位块（3）；所述变径芯子包括上皮碗（1）、中皮碗（2）、定位块（3）、定位筒（4）、下皮碗（6）、上中心筒（11）、下中心筒（12）和活塞（7）；所述上皮碗（1）、中皮碗（2）硫化在上中心筒（11）两端，下皮碗（6）与下中心筒（12）硫化成一体；所述定位筒（4）位于中皮碗（2）和下皮碗（6）之间，所述活塞（7）位于定位筒（4）内，所述定位块（3）插在定位筒（4）上开有的等腰梯形孔内，所述定位块（3）沿定位筒（4）周向均匀分布；所述的上皮碗（1）和中皮碗（2）结构相同，均由橡胶皮碗与上中心筒（11）硫化而成，所述下皮碗（6）由上下两个橡胶皮碗与下中心筒（12）硫化而成，橡胶皮碗上大下小，呈碗状，皮碗内表面为圆锥面，皮碗外表面分为上下两部分，上部为圆柱面，下部为圆锥面；下皮碗（6）的上端与定位筒（4）的下端连接，定位筒（4）的上端与中皮碗（2）的下端连接；所述的定位筒（4）是一个厚壁圆筒，定位筒（4）中部沿周向均匀分布若干个等腰梯形通孔，通孔在定位筒（4）的内侧长于 外侧，等腰梯形通孔角度与定位块角度相同，所述定位筒等腰梯形通孔下部均匀分布若干个螺纹销钉通孔；所述的定位块（3）是一个等腰梯形体，顶部窄、底部宽，底部端面为弧面，弧面半径与活塞（7）上部圆柱半径相同；所述的活塞（7）是一个圆柱体，活塞外壁带有一个圆柱台阶，活塞（7）上部圆柱外径小，下部圆柱外径大，活塞（7）圆柱体内部有一个中心孔，中心孔没有穿透活塞（7）下端，活塞（7）通过圆柱台阶定位在定位筒（4）下端。
2.根据权利要求1所述的一种变径漂浮接箍，其特征在于：所述定位筒（4）与活塞（7）通过销钉（5）连接。
3.根据权利要求1所述的一种变径漂浮接箍，其特征在于：所述工作筒（10）是一个圆筒体，工作筒（10）上下端带有外螺纹与套管（8）连接，工作筒（10）内部带有一个环形槽，环形槽截面呈等腰梯形，等腰梯形环槽固定定位块（3）。
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