CN107013183B - 尾管胶塞装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及尾管固井装置技术领域，是一种尾管胶塞装置，包括芯轴、套管胶塞总成、上压帽、下压帽、内滑套、解锁剪钉、上接头、脱塞剪钉和棘爪套，在芯轴外侧套装有套管胶塞总成，在芯轴的上端外侧固定安装有下端压紧在套管胶塞总成上的上压帽，在芯轴的下端外侧固定安装有上端抵紧在套管胶塞总成底面的下压帽；内滑套的下部外侧套装在芯轴的上部内侧且两者通过解锁剪钉连接在一起。本发明结构合理而紧凑，使用方便省力，不易提前失效，可靠性高，可使钻杆胶塞和套管胶塞总成之间能保持良好的附和压力，还可以避免套管胶塞总成在装配及入井过程中的磨损，从而有助于尾管固井保持质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及尾管固井装置技术领域，是一种尾管胶塞装置。
背景技术
尾管固井施工中，大小胶塞(套管胶塞与钻杆胶塞)附和压力是判断钻杆胶塞与尾管胶塞实现锁定及套管胶塞正常下行的重要数据，附和压力与套管胶塞的结构设计密切相关。目前广泛使用的尾管胶塞与悬挂器连接仅靠剪切销钉固定，这种结构在大小胶塞附和时，可能造成两个胶塞还未实现完全附和就会造成剪切销钉被剪断的情况（原因可能是管内外存在压差，套管胶塞中与钻杆胶塞密封处不干净），这样将造成钻杆胶塞在下行过程中与套管胶塞脱开，致使井内留有“灰塞”即水泥塞，以及混浆和无法碰压等情况，将严重影响尾管固井质量。
发明内容
本发明提供了一种尾管胶塞装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有套管胶塞与钻杆胶塞存在的附和压力不足，剪钉易提前剪断，导致失效，使得钻杆胶塞在下行过程中与套管胶塞脱开，出现井内留有水泥塞，以及混浆和无法碰压等情况，严重影响尾管固井质量的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种尾管胶塞装置，包括芯轴、套管胶塞总成、上压帽、下压帽、内滑套、解锁剪钉、上接头、脱塞剪钉和棘爪套，在芯轴外侧套装有套管胶塞总成，在芯轴的上端外侧固定安装有下端压紧在套管胶塞总成上的上压帽，在芯轴的下端外侧固定安装有上端抵紧在套管胶塞总成底面的下压帽；内滑套的下部外侧套装在芯轴的上部内侧且两者通过解锁剪钉连接在一起，内滑套的上部位于上压帽内侧且两者之间形成环空腔，对应内滑套下方位置的芯轴内侧设有下限位环台；上接头的下部内侧套装在上压帽的上部外侧且两者通过脱塞剪钉连接在一起；在上接头内固定安装有下部卡入环空腔内且能与上压帽内壁形成限位并能在内滑套下行后解除限位的棘爪套。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述棘爪套可包括呈上下依次分布的圆环段和爪瓣段，爪瓣段通过沿圆周分布的纵向槽分隔形成至少两片棘爪瓣，每片棘爪瓣的顶端均与对应位置的圆环段底面固定在一起；圆环段位于上压帽上方且与上接头的内侧固定安装在一起，爪瓣段卡入环空腔内，对应棘爪瓣下部位置的上压帽的内侧设有内环槽，每片棘爪瓣的下端外侧均固定有卡入对应内环槽内的限位凸块。
上述套管胶塞总成可包括挡环和至少两个呈上下依次分布的套管胶圈，套管胶圈包括筒圈和翼圈，在筒圈的中部外侧设有呈上口宽下口窄的倒锥台状的翼圈；每两相邻的套管胶圈之间均设有挡环，且位于上方的筒圈的下部压紧于挡环的上部内侧，位于下方的筒圈的上部压紧于挡环的下部内侧；上压帽的下部外侧设有压紧在顶部筒圈的上部外侧的上压环，下压帽的上部外侧设有压紧在底部筒圈的下部外侧的下压环。
上述内滑套的下部外侧可沿圆周分布有至少一个防转导向槽，对应各个防转导向槽位置的芯轴上均固定安装有内端卡入对应防转导向槽内的防转钉。
上述下压帽的下部外侧可设有外环槽，在外环槽内套装有自锁环，下压帽的下端外侧固定安装有位于自锁环下方的安装套，自锁环为开口环，在开口环外侧分布有截面呈三角形的自锁倒齿，自锁倒齿的下边线呈向外上方倾斜状，自锁倒齿的上边线呈水平状或向外上方倾斜状。
上述上接头与芯轴之间、芯轴与上压帽之间、芯轴与下压帽之间以及分别对应解锁剪钉上方和下方位置的内滑套与芯轴之间均可设有密封圈。
上述下压帽的下部外侧可设有密封环槽，在密封环槽内安装有密封圈。
本发明结构合理而紧凑，使用方便省力，不易提前失效，可靠性高，可使钻杆胶塞和套管胶塞总成之间能保持良好的附和压力，避免钻杆胶塞在下行过程中与套管胶塞总成脱开，出现井内留有水泥塞，以及混浆和无法碰压等情况，还可以避免套管胶塞总成在装配及入井过程中的磨损，从而有助于尾管固井保持质量稳定。
附图说明
附图1为本发明最佳实施例在使用状态下的主视半剖视结构示意图。
附图2为附图1中棘爪套的立体局部剖视放大结构示意图。
附图中的编码分别为：1为芯轴，2为上压帽，3为下压帽，4为内滑套，5为解锁剪钉，6为上接头，7为脱塞剪钉，8为下限位环台，9为圆环段，10为棘爪瓣，11为限位凸块，12为挡环，13为筒圈，14为翼圈，15为上压环，16为下压环，17为防转导向槽，18为防转钉，19为外环槽，20为自锁环，21为安装套，22为密封圈，23为钻杆胶塞。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
如附图1、2所示，该尾管胶塞装置包括芯轴1、套管胶塞总成、上压帽2、下压帽3、内滑套4、解锁剪钉5、上接头6、脱塞剪钉7和棘爪套，在芯轴1外侧套装有套管胶塞总成，在芯轴1的上端外侧固定安装有下端压紧在套管胶塞总成上的上压帽2，在芯轴1的下端外侧固定安装有上端抵紧在套管胶塞总成底面的下压帽3；内滑套4的下部外侧套装在芯轴1的上部内侧且两者通过解锁剪钉5连接在一起，内滑套4的上部位于上压帽2内侧且两者之间形成环空腔，对应内滑套4下方位置的芯轴1内侧设有下限位环台8；上接头6的下部内侧套装在上压帽2的上部外侧且两者通过脱塞剪钉7连接在一起；在上接头6内固定安装有下部卡入环空腔内且能与上压帽2内壁形成限位并能在内滑套4下行后解除限位的棘爪套。
在使用过程中，将本发明接入预设管串，并下入井内的预设位置，在替浆过程中，先投入钻杆胶塞23，钻杆胶塞23将下行至内滑套4中并与内滑套4内孔相匹配，此时内滑套4所承受的来自钻杆胶塞23的压力将逐渐增大，当压力增大至剪断解锁剪钉5后，内滑套4将随钻杆胶塞23下行直至座于下限位环台8上，此时可解除棘爪套与上压帽2之间的限位，芯轴1将承受到内滑套4向其传递的向下的压力，从而剪断脱塞剪钉7，实现替浆作业；在该使用过程中，由于内滑套4下行后方可解除棘爪套与上压帽2之间的限位，因此可有效防止脱塞剪钉7提前被剪断，确保钻杆胶塞23和套管胶塞总成之间能保持良好的附和压力。本发明结构合理而紧凑，使用方便省力，不易提前失效，可靠性高，可使钻杆胶塞23和套管胶塞总成之间能保持良好的附和压力，避免钻杆胶塞23在下行过程中与套管胶塞总成脱开，出现井内留有水泥塞，以及混浆和无法碰压等情况，从而有助于尾管固井保持质量稳定。根据需求，在上接头6的下部内侧可沿圆周均布有四个或六个将其与上压帽2安装在一起的脱塞剪钉7，这个可使其受力更加均匀。
可根据实际需要，对上述尾管胶塞装置作进一步优化或/和改进：
如附图1、2所示，棘爪套包括呈上下依次分布的圆环段9和爪瓣段，爪瓣段通过沿圆周分布的纵向槽分隔形成至少两片棘爪瓣10，每片棘爪瓣10的顶端均与对应位置的圆环段9底面固定在一起；圆环段9位于上压帽2上方且与上接头6的内侧固定安装在一起，爪瓣段卡入环空腔内，对应棘爪瓣10下部位置的上压帽2的内侧设有内环槽，每片棘爪瓣10的下端外侧均固定有卡入对应内环槽内的限位凸块11。根据需求，爪瓣段的下部或爪瓣段全部卡入环空腔内，棘爪瓣10的各个应力集中处均可采用圆角，棘爪瓣10与圆环段9的连接处均可为平滑过渡，这样可延长其使用寿命。在使用过程中，初始状态下，内滑套4可将限位凸块11压入内环槽中，确保内滑套4与上接头6之间形成良好限位，当内滑套4下行至其上端面位于内环槽下方后，芯轴1将对上接头6施加向下的作用力，从而剪断脱塞剪钉7，并使棘爪瓣10收紧后限位凸块11从内环槽中滑脱。
如附图1、2所示，套管胶塞总成包括挡环12和至少两个呈上下依次分布的套管胶圈，套管胶圈包括筒圈13和翼圈14，在筒圈13的中部外侧设有呈上口宽下口窄的倒锥台状的翼圈14；每两相邻的套管胶圈之间均设有挡环12，且位于上方的筒圈13的下部压紧于挡环12的上部内侧，位于下方的筒圈13的上部压紧于挡环12的下部内侧；上压帽2的下部外侧设有压紧在顶部筒圈13的上部外侧的上压环15，下压帽3的上部外侧设有压紧在底部筒圈13的下部外侧的下压环16。由此可通过上接头6和下压帽3将套管胶塞总成安装在芯轴1外侧，从而使套管胶塞总成保持良好的密封性能。
如附图1、2所示，内滑套4的下部外侧沿圆周分布有至少一个防转导向槽17，对应各个防转导向槽17位置的芯轴1上均固定安装有内端卡入对应防转导向槽17内的防转钉18。根据需求，内滑套4的下部外侧可沿沿圆周均布有两个防转导向槽17。由此可通过防转导向槽17和防转钉18实现内滑套4与芯轴1之间的限位，防止两者相对转动。
如附图1、2所示，下压帽3的下部外侧设有外环槽19，在外环槽19内套装有自锁环20，下压帽3的下端外侧固定安装有位于自锁环20下方的安装套21，自锁环20为开口环，在开口环外侧分布有截面呈三角形的自锁倒齿，自锁倒齿的下边线呈向外上方倾斜状，自锁倒齿的上边线呈水平状或向外上方倾斜状。由此可在自锁环20安装在管串内时，限制本发明上行。根据需求，自锁环20还可采用其它现有公知技术。
如附图1、2所示，上接头6与芯轴1之间、芯轴1与上压帽2之间、芯轴1与下压帽3之间以及分别对应解锁剪钉5上方和下方位置的内滑套4与芯轴1之间均设有密封圈22。这样可使其具有良好的密封性，确保解锁剪钉5和脱塞剪钉7能顺利剪断。
如附图1、2所示，下压帽3的下部外侧设有密封环槽，在密封环槽内安装有密封圈22。这样可使下压帽3能直接连接在预设管串中，且能保持其连接处的密封性。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (5)
1.一种尾管胶塞装置，其特征在于包括芯轴、套管胶塞总成、上压帽、下压帽、内滑套、解锁剪钉、上接头、脱塞剪钉和棘爪套，在芯轴外侧套装有套管胶塞总成，在芯轴的上端外侧固定安装有下端压紧在套管胶塞总成上的上压帽，在芯轴的下端外侧固定安装有上端抵紧在套管胶塞总成底面的下压帽；内滑套的下部外侧套装在芯轴的上部内侧且两者通过解锁剪钉连接在一起，内滑套的上部位于上压帽内侧且两者之间形成环空腔，对应内滑套下方位置的芯轴内侧设有下限位环台；上接头的下部内侧套装在上压帽的上部外侧且两者通过脱塞剪钉连接在一起；在上接头内固定安装有下部卡入环空腔内且能与上压帽内壁形成限位并能在内滑套下行后解除限位的棘爪套，棘爪套包括呈上下依次分布的圆环段和爪瓣段，爪瓣段通过沿圆周分布的纵向槽分隔形成至少两片棘爪瓣，每片棘爪瓣的顶端均与对应位置的圆环段底面固定在一起；圆环段位于上压帽上方且与上接头的内侧固定安装在一起，爪瓣段卡入环空腔内，对应棘爪瓣下部位置的上压帽的内侧设有内环槽，每片棘爪瓣的下端外侧均固定有卡入对应内环槽内的限位凸块，内滑套的下部外侧沿圆周分布有至少一个防转导向槽，对应各个防转导向槽位置的芯轴上均固定安装有内端卡入对应防转导向槽内的防转钉。
2.根据权利要求1所述的尾管胶塞装置，其特征在于套管胶塞总成包括挡环和至少两个呈上下依次分布的套管胶圈，套管胶圈包括筒圈和翼圈，在筒圈的中部外侧设有呈上口宽下口窄的倒锥台状的翼圈；每两相邻的套管胶圈之间均设有挡环，且位于上方的筒圈的下部压紧于挡环的上部内侧，位于下方的筒圈的上部压紧于挡环的下部内侧；上压帽的下部外侧设有压紧在顶部筒圈的上部外侧的上压环，下压帽的上部外侧设有压紧在底部筒圈的下部外侧的下压环。
3.根据权利要求1或2所述的尾管胶塞装置，其特征在于下压帽的下部外侧设有外环槽，在外环槽内套装有自锁环，下压帽的下端外侧固定安装有位于自锁环下方的安装套，自锁环为开口环，在开口环外侧分布有截面呈三角形的自锁倒齿，自锁倒齿的下边线呈向外上方倾斜状，自锁倒齿的上边线呈水平状或向外上方倾斜状。
4.根据权利要求1或2所述的尾管胶塞装置，其特征在于上接头与芯轴之间、芯轴与上压帽之间、芯轴与下压帽之间以及分别对应解锁剪钉上方和下方位置的内滑套与芯轴之间均设有密封圈；或/和，下压帽的下部外侧设有密封环槽，在密封环槽内安装有密封圈。
5.根据权利要求3所述的尾管胶塞装置，其特征在于上接头与芯轴之间、芯轴与上压帽之间、芯轴与下压帽之间以及分别对应解锁剪钉上方和下方位置的内滑套与芯轴之间均设有密封圈；或/和，下压帽的下部外侧设有密封环槽，在密封环槽内安装有密封圈。
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Legal Events
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20201110 Address after: 100120 Beijing Xicheng District six laying Kang Applicant after: CHINA NATIONAL PETROLEUM Corp. Applicant after: CNPC Xibu Drilling Engineering Co.,Ltd. Address before: 830026 science and technology management division, West drilling and Drilling Engineering Institute, No. 326 South Central Road, Urumqi economic and Technological Development Zone, the Xinjiang Uygur Autonomous Region, China Applicant before: CNPC Xibu Drilling Engineering Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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