CN110630210A - 一种黄土层防漏堵漏工具及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种黄土层防漏堵漏工具及其使用方法，至少包括管体及自上而下依次套设于管体上的胶筒总成、滑套；所述胶筒总成两端分别设有上部钢圈、下部钢圈，上部钢圈固定于管体上部，下部钢圈与管体下部之间设有剪切销钉，当下压力大于剪切销钉承受能力，销钉剪断，滑套上移，从而轴向挤压滑套。使用时，将该堵漏工具与入井导管串连接，下入黄土井眼，当导管串到达井底后，滑套与井底接触，导管靠自重下压滑套，并剪断剪切销钉，导管串继续下行，挤压胶筒；胶筒沿轴向压缩，径向膨胀，与井壁接触，形成密封。该方法对导管串和黄土层井眼之间的环空在井底形成了可靠封隔堵塞，使得后续钻进中，循环的钻井液不与黄土层接触，起到防漏堵漏的作用。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井工具领域，具体涉及一种黄土层防漏堵漏工具及其使用方法。
背景技术
陆地石油钻井施工中，在钻遇地表黄土层过程中，因土质疏松和孔隙导致钻井液严重漏失，形成地层水洗污染和钻井施工效率低下。如何高效低成本阻止这种漏失，确保环保无污染高效快速钻完黄土层，长期以来，本行业一直致力于在工具、工艺、方法方面的改进提高，但时至当下仍未找到一种国际公认普遍采用的堵漏可靠成本低廉的技术方法或工具。
目前，实际钻井施工中在用的技术措施主要有：水泥封固、小排量弱参数钻进、胀眼器扩眼、干式掘进、软物缠绕制塞等。水泥封固堵漏可靠但对于较薄黄土层，成本过高；胀眼器扩眼和小排量弱参数钻进只能减缓不能杜绝漏失；软物缠绕制塞是在井队现场采用的临时应对措施，缠绕外径过大遇阻过小无堵漏效果，干式掘进尚在试验评价阶段。因此设计一种防漏堵漏效果可靠、造价低、操作简单、可循环重复使用的新型工很必要。
发明内容
为了解决在石油钻井过程中，钻至黄土层时易发生井漏影响钻井时效及发生环境污染等问题，本发明公开了一种黄土层防漏堵漏工具及其使用方法。
为此，本发明所采用的技术方案如下：
一种黄土层防漏堵漏工具，至少包括管体及自上而下依次套设于管体上的胶筒总成、滑套，所述胶筒总成至少包括胶筒，所述胶筒的两端分别设置有上部钢圈、下部钢圈，所述上部钢圈固定于管体的上部，下部钢圈固定于管体的下部，且下部钢圈与管体之间通过剪切销钉定位；所述滑套可沿管体向上滑动，推动下部钢圈剪断剪切销钉后，持续上行并挤压胶筒，使胶筒沿轴向压缩，径向膨胀，与井壁接触，形成密封。
进一步地，所述管体的下部还设置有限位螺栓，用于对滑套进行下行限位。
进一步地，所述胶筒的内部安装有若干弹簧片，所述弹簧片的一端与上部钢圈或下部钢圈相连，弹簧片的另一端自由设置。
优选地，所述的弹簧片为片状弹簧，片状弹簧整体硫化在胶筒中。
进一步地，所述滑套包括上圆环、下圆环，所述上圆环与下圆环之间焊接有沿管体长度方向布设的拉筋条。
进一步地，所述拉筋条设置有若干，若干拉筋条环绕上圆环、下圆环的周向均匀布设。
优选地，所述上圆环、下圆环同轴设置并由若干并排设置的拉筋条连接形成中空的笼状结构。
优选地，所述上部钢圈与管体之间用螺栓固定，下部钢圈与滑套之间为无间隙接触。
一种黄土层防漏堵漏工具的使用方法，具体为：将该堵漏工具的管体上部与入井导管串下端连接，堵漏工具在前入井导管串在后依次下入黄土井眼，达井底后，滑套与井底接触，导管串靠自重下压滑套，并剪断剪切销钉，导管串继续下行，滑套相对于导管串为上行并挤压胶筒；胶筒沿轴向压缩，径向膨胀，与井壁接触，形成密封；随后钻井作业在导管串内进行，钻井液从导管串及钻杆环空内上返。
进一步地，所述入井导管串由数根等壁厚圆柱管短节通过螺纹连接或焊接连接而成。
本发明具有以下有益效果：
1. 密封可靠：本发明在导管与井眼之间环空形成的密封，是由胶筒在被压缩下膨胀填充而形成，可自动填充、受压助封，遇黄土井眼扩眼或坍塌，可自动补偿填满。
2. 可重复循环使用:本发明涉及的胶筒为可压缩可复位弹性筒体，首次使用后，将入井导管串连同底部连接的本发明所述的堵漏工具一同提离井底，在地面解体检查后，更换掉损坏件，可在下口井继续使用。
3. 本发明采用的销钉剪切原理，设定了较合理的剪断载荷，可确保导管串下入过程中，销钉不会提前被剪断，胶筒不会提前压缩膨胀，只有到井底完全释放导管串悬重后销钉才能被剪断，胶筒受压可靠膨胀。
4. 本发明所述的黄土层堵漏工具，具有结构简单，操作简便，制造成本低等优点，同时解决了黄土层表层钻井环空漏失问题，缩短了钻井周期，避免了环境污染。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的主视结构示意图。
图2为本发明胶筒总成的主视结构示意图
图3为本发明滑套的主视结构示意图。
附图标记说明：
1、管体；2、胶筒总成；3、滑套；4、限位螺栓；5、剪切销钉； 201、上钢圈；202、下钢圈；203、胶筒；204、弹簧片； 301、上圆环；302、下圆环；303、拉筋条。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语包括科技术语对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
第一实施方式
本发明的第一实施方式涉及一种黄土层防漏堵漏工具，如图 1所示，至少包括管体1及自上而下依次套设于管体1上的胶筒总成2、滑套3，如图 2所示，所述胶筒总成2至少包括胶筒203，所述胶筒203的两端分别设置有上部钢圈201、下部钢圈202，所述上部钢圈201固定于管体1的上部，下部钢圈202固定于管体1的下部，且下部钢圈202与管体1之间通过剪切销钉5定位； 所述滑套3可沿管体1向上滑动，推动下部钢圈202剪断剪切销钉5后，持续在压力作用下向上滑动并挤压胶筒203，使胶筒203沿轴向压缩，径向膨胀，与井壁接触，形成密封。
实际使用时：将堵漏工具的管体1上部与入井导管串下端连接，堵漏工具在前导管串在后陆续下入黄土井眼，达井底后，滑套3与井底接触，导管串靠自重下压滑套3，并剪断剪切销钉5，导管串继续下行，滑套3相对于导管串为上行并挤压胶筒203；胶筒203沿轴向压缩，径向膨胀，与井壁接触，形成密封；随后钻井作业在导管串内进行，钻井液从导管串及钻杆环空内上返。
本发明在导管与井眼之间环空形成的密封，是由胶筒在被压缩下膨胀填充而形成，可自动填充、受压助封，遇黄土井眼扩眼或坍塌，可自动补偿填满。本发明用工具对导管串和黄土层井眼之间的环空在井底形成了可靠封隔堵塞，使得后续钻进中，全部泥浆循环不能通过导管串和黄土层井眼之间的环空，从而从根本上解决了漏失问题。
第二实施方式
本实施方式涉及一种黄土层防漏堵漏工具，包括管体1，及自上而下依次套设于管体1上的胶筒总成2、滑套3，如图2所示，所述胶筒总成2包括上部钢圈201、下部钢圈202、胶筒203和弹簧片204，所述上部钢圈201、下部钢圈202分别设置于胶筒203的上、下两端，且上部钢圈201与管体1之间用螺栓固定，下部钢圈202与管体1之间通过剪切销钉5定位，下部钢圈202与滑套3之间为无间隙接触，所述滑套3可沿管体1向上滑动，推动下部钢圈202剪断剪切销钉5后，持续在压力作用下向上滑动，对胶筒203形成足够压力而使胶筒203径向膨胀，与井壁接触，形成密封。
进一步地，所述胶筒203的内部安装有若干弹簧片204，所述弹簧片204的一端与上部钢圈201或下部钢圈202相连，弹簧片204的另一端自由设置。
值得一提的是，所述的弹簧片204为片状弹簧，片状弹簧整体硫化在胶筒203中。
本实施方式中所述胶筒203可被轴向压缩，压缩后可径向膨胀，胶筒203内部优选地安装有2-3片弹簧片，起支撑、传递轴向压力的作用。
实际使用时：将堵漏工具的管体1上部与入井导管串下端螺纹连接，具体地，所述入井导管串为数根等壁厚圆柱管短节通过螺纹连接或焊接连接的长段管子；堵漏工具在前导管串在后陆续下入黄土井眼，达井底后，滑套3与井底接触，导管串靠自重必要时可从井口施加其它辅助压力下压滑套3，并剪断剪切销钉5，导管串继续下行，滑套3相对于导管串为上行并挤压胶筒203；胶筒203沿轴向压缩，径向膨胀，与井壁接触，形成密封；随后钻井作业在导管串内进行，钻井液从导管串及钻杆环空内上返，隔断黄土层与环空循环的钻井液接触，起到防漏堵漏的作用。
需要特别说明的是，所述胶筒为可压缩可复位的弹性筒体，首次使用后，将入井导管串连同底部连接的本发明所述的堵漏工具一同提离井底，在地面解体检查后，更换掉损坏件，可在下口井继续使用。
第三实施方式
本实施方式提供了一种黄土层防漏堵漏工具，如图1所示，包括管体1及自上而下依次套设于管体1上的胶筒总成2、滑套3，所述管体1上还设置有限位螺栓4，如图2所示，所述胶筒总成2包括上部钢圈201、下部钢圈202、胶筒203和弹簧片204，所述上部钢圈201、下部钢圈202分别设置于胶筒203的上、下两端，且上部钢圈201与管体1之间用螺栓固定，下部钢圈202与管体1之间设置有剪切销钉5，且下部钢圈202与滑套3之间为无间隙接触，滑套3可沿管体1上下滑动，滑套3下行时由限位螺栓4限位；所述滑套3沿管体1向上滑动时，当下压力大于剪切销钉5的承受能力，剪切销钉5剪断，滑套在压力作用下继续向上滑动，对胶筒203形成足够压力而使胶筒203径向膨胀，与井壁接触，形成密封。
值得一提的是，本发明采用销钉剪切原理，设定了较合理的剪断载荷，可确保导管串下入过程中，销钉不会提前被剪断，胶筒不会提前压缩膨胀，只有到井底完全释放导管串悬重后销钉才能被剪断，胶筒受压可靠膨胀。
进一步地，如图3所示，所述滑套3包括上圆环301、下圆环302，所述上圆环301与下圆环302之间焊接有沿管体1长度方向布设的拉筋条303，所述拉筋条303设置有若干，若干拉筋条303环绕上圆环301、下圆环302的周向均匀布设。
进一步地，所述上圆环301、下圆环302同轴设置并由若干并排设置的拉筋条303连接形成中空的笼状结构。
本实施方式保护了一种黄土层防漏堵漏工具的使用方法，将该堵漏工具与入井导管串连接，下入黄土井眼，当入井导管串到达井底后，滑套3与井底接触，导管靠自重必要时可从井口施加其它辅助压力下压滑套3，并剪断剪切销钉5，导管串继续下行，挤压胶筒203；胶筒203沿轴向压缩，径向膨胀，与井壁接触，形成密封；随后钻井作业在导管串内进行，钻井液从导管串及钻杆环空内上返，本发明可在导管与井底之间形成密封，使钻井液无法从环空返回黄土层，从而解决黄土层表层钻井环空漏失问题，缩短了钻井周期，避免了环境污染。进一步地，所述的管体1与下入导管同规格，均为管状体结构。
综上所述，本发明所述的黄土层堵漏工具，具有结构简单，操作简便，制造成本低，且防漏堵漏 效果显著。
以上实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知部件和常用结构或常用手段，此处不再一一详细说明。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明专利宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。。
Claims (10)
1.一种黄土层防漏堵漏工具，其特征在于：至少包括管体（1），及自上而下依次套设于管体（1）上的胶筒总成（2）、滑套（3），所述胶筒总成（2）至少包括胶筒（203），所述胶筒（203）的两端分别设置有上部钢圈（201）、下部钢圈（202），所述上部钢圈（201）固定于管体（1）的上部，下部钢圈（202）固定于管体（1）的下部，且下部钢圈（202）与管体（1）之间通过剪切销钉（5）定位； 所述滑套（3）可沿管体（1）向上滑动，推动下部钢圈（202）剪断剪切销钉（5）后，持续上行并挤压胶筒（203），使胶筒（203）沿轴向压缩，径向膨胀，与井壁接触，形成密封。
2.根据权利要求1所述的一种黄土层防漏堵漏工具，其特征在于：所述管体（1）的下部还设置有限位螺栓（4），用于对滑套（3）进行下行限位。
3.根据权利要求1所述的一种黄土层防漏堵漏工具，其特征在于：所述胶筒（203）的内部安装有若干弹簧片（204），所述弹簧片（204）的一端与上部钢圈（201）或下部钢圈（202））相连，弹簧片（204）的另一端自由设置。
4.根据权利要求3所述的一种黄土层防漏堵漏工具，其特征在于：所述的弹簧片（204）为片状弹簧，片状弹簧整体硫化在胶筒（203）中。
5.根据权利要求1所述的一种黄土层防漏堵漏工具，其特征在于：所述滑套（3）包括上圆环（301）、下圆环（302），所述上圆环（301）与下圆环（302）之间焊接有沿管体（1）长度方向布设的拉筋条（303）。
6.根据权利要求5所述的一种黄土层防漏堵漏工具，其特征在于：所述拉筋条（303）设置有若干，若干拉筋条（303）环绕上圆环（301）、下圆环（302）的周向均匀布设。
7.根据权利要求5所述的一种黄土层防漏堵漏工具，其特征在于：所述上圆环（301）、下圆环（302）同轴设置并由若干并排设置的拉筋条（303）连接形成中空的笼状结构。
8.根据权利要求1所述的一种黄土层防漏堵漏工具，其特征在于：所述上部钢圈（201）与管体（1）之间用螺栓固定，下部钢圈（202）与滑套（3）之间为无间隙接触。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种黄土层防漏堵漏工具的使用方法，其特征在于：将该堵漏工具的管体（1）上部与入井导管串下端连接，堵漏工具在前入井导管串在后依次下入黄土井眼，达井底后，滑套（3）与井底接触，导管串靠自重下压滑套（3），并剪断剪切销钉（5），导管串继续下行，滑套（3）相对于导管串为上行并挤压胶筒（203）；胶筒（203）沿轴向压缩，径向膨胀，与井壁接触，形成密封；随后钻井作业在导管串内进行，钻井液从导管串及钻杆环空内上返。
10.根据权利要求9所述的一种黄土层防漏堵漏工具的使用方法，其特征在于：所述入井导管串由数根等壁厚圆柱管短节通过螺纹连接或焊接连接而成。
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