CN108468519B - 套管灌浆帽及套管灌浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种套管灌浆帽及套管灌浆方法，套管灌浆帽包括圆板状的灌浆帽本体，灌浆帽本体的上面设置有提手、注入管和返出管，灌浆帽本体的一侧设置有与灌浆帽本体垂直的固定挡板，另一侧通过铰链铰接有可向下摆动至与灌浆帽本体垂直的活动挡板，固定挡板和活动挡板的下端分别向内侧相对弯折形成有弯钩，固定挡板、活动挡板的外侧分别设置有紧固索固定钩、紧固索限位钩，紧固索固定钩上连接有紧固索，紧固索的活动端设置有当紧固索绕经紧固索限位钩后可扣在紧固索固定钩上的固定扣环。本发明适用于在下套管作业过程中，可在不影响作业时效、不增加作业风险和作业人员工作量的前提下，利用下套管作业间隙对下入井内的套管串进行灌浆作业。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气钻井工程的技术领域，具体涉及一种在下套管作业过程中对套管串进行灌浆的套管灌浆帽和套管灌浆方法。
背景技术
在钻井现场下套管作业过程中，需要及时将下入井内的套管串灌满钻井液，以免因套管串掏空过多，导致套管串内外压差过大挤毁套管串。同时在下套管过程中，需要对敞口套管串端口进行覆盖，避免井口落物风险。
目前，海上钻井作业现场对下入井内的套管串采取以下方式进行灌浆：
1)每下入5～10根套管后，将套管串坐卡瓦悬挂在井口，下放顶驱至套管接箍上方30cm左右，将顶驱喇叭口对准套管，开泥浆泵至大排量进行灌浆作业；该方法需要中断下套管作业，影响作业时效；同时专门停下来灌浆，每次下5～10根套管再灌浆，累计灌浆量大，灌浆时间长，增加井内套管串静止时间，极大增加黏附卡钻风险，另外，在灌浆过程中极易在套管串内产生大气泡，因井口无封盖，一旦喷出，钻井液将洒满钻台面，作业人员极易受伤等。
2)边下套管边灌浆，该方法是利用顶驱下套管过程中，控制下套管速度，同时开泥浆泵进行灌浆作业，该方法克服了方法1)里因灌浆带来的增加的井内套管串静止时间，减少了黏附卡钻风险，但因顶驱喇叭口与套管接箍距离1～2m，且顶驱喇叭口与套管串不在一条竖线上，在边下套管边灌浆过程中，大量钻井液洒落下来，具有如下弊端：①油基钻井液作业时，因强腐蚀特性，洒落到作业人员眼睛或者皮肤上，造成人员损伤风险极大；②洒落在司钻房玻璃窗上的油基钻井液造成司钻视野受限，极易引起误操作，作业风险极大；③洒落在钻台面上的油基钻井液极易引起作业人员滑倒，人员安全难以保证；④受环境影响大，海风稍大，油基钻井液洒落更严重，极易飘落至海洋，环境保护难以保证；⑤灌浆排量受限，排量一般只能在300L/min，要灌满套管串需要较多时间，因此一般都是控制下套管速度，作业时效低；⑥灌浆过程中在套管串内极易产生大气泡，因井口无封盖，一旦喷出，钻井液将洒满钻台面，作业人员极易受伤等。
由于海洋钻机日费高，要求高作业时效以便有效降低作业成本，目前下套管灌浆方式时效低、风险高、环保压力大，因此，很有必要提供一种套管灌浆装置，操作简单，无需中断下套管作业，无需增加井内套管串静止时间，无井口落物风险，无环境保护压力，同时能够极大降低作业风险，提高作业效率，有效降低作业成本。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种套管灌浆帽及套管灌浆方法，其适用于在下套管作业过程中，可在不影响作业时效、不增加作业风险和作业人员工作量的前提下，利用下套管作业间隙对下入井内的套管串进行灌浆作业。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一方面，提供一种套管灌浆帽，包括圆板状的灌浆帽本体，所述灌浆帽本体的上面设置有提手、注入管和返出管，所述注入管和返出管的下端连通至灌浆帽本体的下表面，所述灌浆帽本体的一侧设置有与灌浆帽本体垂直的固定挡板，另一侧通过铰链铰接有可向下摆动至与灌浆帽本体垂直的活动挡板，所述固定挡板和活动挡板的下端分别向内侧相对弯折形成有弯钩，所述固定挡板、活动挡板的外侧分别设置有紧固索固定钩、紧固索限位钩，所述紧固索固定钩上连接有紧固索，所述紧固索的活动端设置有当所述紧固索绕经所述紧固索限位钩后可扣在紧固索固定钩上的固定扣环。
作为进一步的改进，所述灌浆帽本体分为上下两层，上层的直径大于下层的直径，在上层和下层连接处设置有环形的密封圈安装槽，所述密封圈安装槽中安装有O型密封圈。
作为进一步的改进，所述铰链为可使活动挡板摆动复位至与灌浆帽本体垂直的弹性铰链。
作为进一步的改进，所述紧固索限位钩和/或所述紧固索固定钩的形状为末端向上弯折的L形。
作为进一步的改进，所述注入管为直管，注入管的上端设置有用于与固井管线连接的由壬接头。
作为进一步的改进，所述返出管为U型弯管，返出管的出口端朝下。
本发明提供的套管灌浆帽，包括圆板状的灌浆帽本体，所述灌浆帽本体的上面设置有提手、注入管和返出管，所述注入管和返出管的下端连通至灌浆帽本体的下表面，所述灌浆帽本体的一侧设置有与灌浆帽本体垂直的固定挡板，另一侧通过铰链铰接有可向下摆动至与灌浆帽本体垂直的活动挡板，所述固定挡板和活动挡板的下端分别向内侧相对弯折形成有弯钩，所述固定挡板、活动挡板的外侧分别设置有紧固索固定钩、紧固索限位钩，所述紧固索固定钩上连接有紧固索，所述紧固索的活动端设置有当所述紧固索绕经所述紧固索限位钩后可扣在紧固索固定钩上的固定扣环。在使用时，灌浆帽本体上的注入管与钻台上的固井管线连接，提供钻井液注入套管串的通道，返出管将灌浆时套管串内的气体或灌满后多余的钻井液导流至井口排出；固定挡板和活动挡板底端的直角弯钩钩住套管接箍下端面，在竖向上起到限位作用，而将套管接箍、固定挡板和活动挡板缠绕一圈的紧固索则提供横向限位作用。在下套管作业过程中，利用顶驱连接下一根套管作业间隙，将套管灌浆帽快速安装在坐在井口的套管接箍上，开泥浆泵至大排量，对下入井内的套管串进行灌浆作业。本发明既可避免井内套管串因掏空被挤毁、套管串端口敞开时井口落物等风险，也极大提高了下套管效率，降本增效显著。本发明具有结构简单、加工方便、投资成本低、可重复使用等优点，且现场操作简单，效率高，无作业风险，应用前景良好，能够广泛应用于下套管灌浆作业。
另一方面，本发明提供一种采用如上所述套管灌浆帽进行套管灌浆的方法包括以下步骤：
S1、准备作业：
①检查注入管、返出管是否畅通；
②检查O型密封圈是否安装在密封圈安装槽内并无掉落风险；
③检查活动挡板打开/关闭是否顺畅；
④作业前将套管灌浆帽放置在井口区合适位置；
⑤将钻台上的固井管线与注入管连接；
S2、安装灌浆帽：
①顶驱下放套管串至井口坐卡位置；
②套管串坐好卡瓦，打开顶驱吊卡；
③顶驱移开，连接钻台大门口下一根套管；
④作业人员一手提着套管灌浆帽提手，一手打开活动挡板；
⑤作业人员将灌浆帽本体盖在坐卡套管接箍上，固定挡板底端的弯钩挂住套管接箍下端面；
⑥作业人员慢慢松开活动挡板，使其自动复位，活动挡板底端弯钩挂住套管接箍下端面；
⑦作业人员拿着紧固索缠绕套管接箍、活动挡板一圈，将固定扣环套在固定挡板上的紧固索固定钩上；
⑧作业人员示意司钻准备就绪，开泵灌浆；
S3、灌浆作业：
①司钻根据安装套管灌浆帽作业人员指示开启泥浆泵；
②司钻迅速将泥浆泵排量开至1300～1500L/min进行灌浆；
③作业人员关注返出管返出情况，一旦有钻井液返出，表明井内套管串已灌满，示意司钻关泥浆泵；
④司钻收到作业人员关泵提示后，迅速关泥浆泵；
S4、拆卸灌浆帽：
①司钻关好泥浆泵后示意作业人员已停泵；
②作业人员观察返出管返出情况，确认无返出后，取出紧固索固定钩上的固定扣环；
③作业人员解开缠绕的紧固索并放置好；
④作业人员一手抓着灌浆帽提手，一手打开活动挡板，根据顶驱连接下根套管情况，一旦下根套管被顶驱上提并垂直于井口时，将灌浆帽从套管接箍上迅速移开并放置在钻台合适位置；
S5、下套管作业：
①作业人员将灌浆帽从套管串接箍上移开；
②顶驱将下根套管下放至坐卡套管串接箍上方；
③作业人员将套管公母扣对准后上扣、紧扣；
④顶驱上提套管串，移开卡瓦后下放套管串；
S6、检查保养：
①下套管作业结束后，将套管灌浆帽与固井管线断开并吊至空旷地方；
②用高压水枪冲洗套管灌浆帽；
③将套管灌浆帽内外均匀涂抹上黄油。
本发明提供的采用如上所述套管灌浆帽进行套管灌浆的方法，适用于在下套管作业过程中，可在不影响作业时效、不增加作业风险和作业人员工作量的前提下，利用下套管作业间隙对下入井内的套管串进行灌浆作业，其现场操作简单，效率高，无作业风险。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是套管灌浆帽的结构示意图。
图2是图1的右视图。
图3是图1的俯视图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
结合图1至图3所示，本发明实施例提供的一种套管灌浆帽，包括圆板状的灌浆帽本体1，所述灌浆帽本体1为一圆形板，分为上下两层，两层圆形板的轴线在一条直线上，上层的直径大于下层的直径，上层圆形板外径比套管接箍外径大15cm，可以盖在套管接箍上端面；下层圆形板外径与套管内径匹配，上下层圆形板台阶处有一个环形的密封圈安装槽13，用于安装O型密封圈。所述的O型密封圈内径与密封圈安装槽匹配，外径与套管接箍外径匹配O型密封圈厚度为5mm，O型密封圈起密封作用，防止套管内的气体或者钻井液流出。
所述灌浆帽本体1的上面设置有提手2、注入管3和返出管4，所述的提手呈U型，长约10～15cm，两端分别焊接在灌浆帽本体上端面，提手中心与灌浆帽本体圆心在一条竖直线上，用于作业人员提起套管灌浆帽。所述注入管3和返出管4的下端连通至灌浆帽本体1的下表面，具体的，在灌浆帽本体上有两个孔，一个为注入孔，提供钻井液进入套管通道；一个为返出孔，提供套管内气体排出或者套管内钻井液溢出通道；两个孔分布在一条直径上，与圆心相距5～10cm。所述的注入管长度为10～15cm；注入管一端与灌浆帽本体上的注入孔边沿焊接，另一端为由壬接头，能够与固井管线由壬接头快速连接，提供钻井液进入套管的通道。所述的返出管呈U型，一端与灌浆帽本体上的返出孔边沿焊接，另一端延伸至灌浆帽本体外缘10cm处，端口朝下，且出口在灌浆帽本体下端面以下20cm左右，起导流作用，使套管内气体或者钻井液顺着返出管排至井口。
所述灌浆帽本体1的一侧设置有与灌浆帽本体1垂直的固定挡板5，另一侧通过铰链6铰接有可向下摆动至与灌浆帽本体1垂直的活动挡板7，所述的固定挡板、活动挡板宽度为10～15cm，厚度为5～10cm，所述铰链6为可使活动挡板7摆动复位至与灌浆帽本体1垂直的弹性铰链，当活动挡板打开时，对活动挡板有复位作用力。所述固定挡板5和活动挡板7的下端分别向内侧相对弯折形成有直角弯钩8，直角弯钩长度为15cm左右，直角弯钩上端面能够挂在套管接箍下端面，直角弯钩上端面与灌浆帽本体上层圆形板下端面之间的距离与套管接箍长度匹配，活动挡板打开时可以让套管灌浆帽顺利盖在套管接箍上或者从套管接箍上移开，当活动挡板关闭时，固定挡板、活动挡板下端的直角弯钩挂住套管接箍下端面，在竖向上起到限位作用。所述固定挡板5、活动挡板7的外侧分别设置有紧固索固定钩12、紧固索限位钩10。所述紧固索固定钩12上连接有紧固索9，紧固索9为紧固链条，所述紧固索9的活动端设置有当所述紧固索9绕经所述紧固索限位钩10后可扣在紧固索固定钩12上的固定扣环11。所述的紧固索长度比套管接箍圆周长2～3cm，将紧固索围着套管接箍、活动挡板缠绕一圈后，将固定扣环套在固定挡板上的紧固索固定钩上，对活动挡板下端进行横向限位。所述紧固索限位钩10和所述紧固索固定钩12的形状为末端向上弯折的L形，紧固索限位钩10和所述紧固索固定钩12处于同一水平面，紧固索缠绕活动挡板时起限位作用。
下面结合图1至图3来说明本发明采用如上所述套管灌浆帽进行套管灌浆的方法，包括以下步骤：
S1、准备作业
①检查注入管，返出管是否畅通；
②检查O型密封圈是否安装在密封圈安装槽内并无掉落风险；
③将钻台上的固井管线与注入管连接；
④检查活动挡板打开/关闭是否顺畅，铰链涂抹点黄油；
⑤在活动挡板、固定挡板内壁上均匀涂抹丝扣油；
⑥检查紧固索状态；
⑦作业前将套管灌浆帽放置在井口区合适位置。
S2、安装灌浆帽
①顶驱下放套管串至井口坐卡位置；
②套管串坐好卡瓦，打开顶驱吊卡；
③顶驱移开，连接钻台大门口下一根套管；
④作业人员一手提着套管灌浆帽提手，一手打开活动挡板；
⑤作业人员将灌浆帽本体盖在坐卡套管接箍上，固定挡板底端直角弯钩挂住套管接箍下端面；
⑥作业人员慢慢松开活动挡板，使其自动复位，活动挡板底端直角弯钩挂住套管接箍下端面；
⑦作业人员拿着紧固索缠绕套管接箍、活动挡板一圈，将固定扣环套在固定挡板上的紧固索固定钩上；
⑧作业人员示意司钻准备就绪，开泵灌浆。
S3、灌浆作业
①司钻根据安装套管灌浆帽作业人员指示开启泥浆泵；
②司钻迅速将泥浆泵排量开至1300～1500L/min进行灌浆；
③作业人员关注返出管返出情况，一旦有钻井液返出，表明井内套管串已灌满，示意司钻关泥浆泵；
④司钻收到作业人员关泵提示后，迅速关泥浆泵。
S4、拆卸灌浆帽
①司钻关好泥浆泵后示意作业人员已停泵；
②作业人员观察返出管返出情况，确认无返出后，取出紧固索固定钩上的固定扣环；
③作业人员解开缠绕的紧固索并放置好；
④作业人员一手抓着灌浆帽提手，一手打开活动挡板，根据顶驱连接下根套管情况，一旦下根套管被顶驱上提并垂直于井口时，将灌浆帽从套管接箍上迅速移开并放置在钻台合适位置。
S5、下套管作业
①作业人员将灌浆帽从套管串接箍上移开；
②顶驱将下根套管下放至坐卡套管串接箍上方；
③作业人员将套管公母扣对准后上扣、紧扣；
④顶驱上提套管串，移开卡瓦后下放套管串。
S6、检查保养
①下套管作业结束后，将套管灌浆帽与固井管线断开并吊至空旷地方；
②用高压水枪冲洗干净，尤其是注入管和返出管，确保畅通；
③取下O型密封圈；
④将套管灌浆帽内外都均匀涂抹上黄油，尤其是铰链
上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。
总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种套管灌浆帽，其特征在于：包括圆板状的灌浆帽本体(1)，所述灌浆帽本体(1)的上面设置有提手(2)、注入管(3)和返出管(4)，所述注入管(3)和返出管(4)的下端连通至灌浆帽本体(1)的下表面，所述灌浆帽本体(1)的一侧设置有与灌浆帽本体(1)垂直的固定挡板(5)，另一侧通过铰链(6)铰接有可向下摆动至与灌浆帽本体(1)垂直的活动挡板(7)，所述固定挡板(5)和活动挡板(7)的下端分别向内侧相对弯折形成有弯钩(8)，所述固定挡板(5)、活动挡板(7)的外侧分别设置有紧固索固定钩(12)、紧固索限位钩(10)，所述紧固索固定钩(12)上连接有紧固索(9)，所述紧固索(9)的活动端设置有当所述紧固索(9)绕经所述紧固索限位钩(10)后可扣在紧固索固定钩(12)上的固定扣环(11)。
2.根据权利要求1所述的套管灌浆帽，其特征在于：所述灌浆帽本体(1)分为上下两层，上层的直径大于下层的直径，在上层和下层连接处设置有环形的密封圈安装槽(13)，所述密封圈安装槽(13)中安装有O型密封圈。
3.根据权利要求1所述的套管灌浆帽，其特征在于：所述铰链(6)为可使活动挡板(7)摆动复位至与灌浆帽本体(1)垂直的弹性铰链。
4.根据权利要求1所述的套管灌浆帽，其特征在于：所述紧固索限位钩(10)和/或所述紧固索固定钩(12)的形状为末端向上弯折的L形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的套管灌浆帽，其特征在于：所述注入管(3)为直管，注入管(3)的上端设置有用于与固井管线连接的由壬接头。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的套管灌浆帽，其特征在于：所述返出管(4)为U型弯管，返出管(4)的出口端朝下。
7.一种采用权利要求1至6中任一项所述套管灌浆帽进行套管灌浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备作业：
①检查注入管、返出管是否畅通；
②检查O型密封圈是否安装在密封圈安装槽内并无掉落风险；
③检查活动挡板打开/关闭是否顺畅；
④作业前将套管灌浆帽放置在井口区合适位置；
⑤将钻台上的固井管线与注入管连接；
S2、安装灌浆帽：
①顶驱下放套管串至井口坐卡位置；
②套管串坐好卡瓦，打开顶驱吊卡；
③顶驱移开，连接钻台大门口下一根套管；
④作业人员一手提着套管灌浆帽提手，一手打开活动挡板；
⑤作业人员将灌浆帽本体盖在坐卡套管接箍上，固定挡板底端的弯钩挂住套管接箍下端面；
⑥作业人员慢慢松开活动挡板，使其自动复位，活动挡板底端弯钩挂住套管接箍下端面；
⑦作业人员拿着紧固索缠绕套管接箍、活动挡板一圈，将固定扣环套在固定挡板上的紧固索固定钩上；
⑧作业人员示意司钻准备就绪，开泵灌浆；
S3、灌浆作业：
①司钻根据安装套管灌浆帽作业人员指示开启泥浆泵；
②司钻迅速将泥浆泵排量开至1300～1500L/min进行灌浆；
③作业人员关注返出管返出情况，一旦有钻井液返出，表明井内套管串已灌满，示意司钻关泥浆泵；
④司钻收到作业人员关泵提示后，迅速关泥浆泵；
S4、拆卸灌浆帽：
①司钻关好泥浆泵后示意作业人员已停泵；
②作业人员观察返出管返出情况，确认无返出后，取出紧固索固定钩上的固定扣环；
③作业人员解开缠绕的紧固索并放置好；
④作业人员一手抓着灌浆帽提手，一手打开活动挡板，根据顶驱连接下根套管情况，一旦下根套管被顶驱上提并垂直于井口时，将灌浆帽从套管接箍上迅速移开并放置在钻台合适位置；
S5、下套管作业：
①作业人员将灌浆帽从套管串接箍上移开；
②顶驱将下根套管下放至坐卡套管串接箍上方；
③作业人员将套管公母扣对准后上扣、紧扣；
④顶驱上提套管串，移开卡瓦后下放套管串；
S6、检查保养：
①下套管作业结束后，将套管灌浆帽与固井管线断开并吊至空旷地方；
②用高压水枪冲洗套管灌浆帽；
③将套管灌浆帽内外均匀涂抹上黄油。
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