CN110905442B - 一种套管外环空水泥浆填充封隔器 - Google Patents

Abstract

按本发明涉及套管外环空水泥浆填充封隔器，包括上接头、中心管、固定套、上支撑套、下支撑套、胶筒，中心管一端与上接头一端内壁固定连接，固定套两端分别与上接头、中心管固定连接，下支撑套被密封固定在中心管上，上支撑套嵌套在环形空间内，胶筒两端分别与上支撑套、下支撑套固定连接；环形空间内设有给压机构和压缩套，压缩套一端受给压机构驱动其沿中心管轴向方向移动，另一端侧壁上设有若干个吸入式单向阀，且吸入式单向阀与胶筒之间沿中心管外壁形成水泥填充空间；固定套侧壁上设有流道，给压机构给予压缩套压力，压缩套挤压上支撑套，使得吸入式单向阀与流道形成贯通结构。本发明保证施工正常进行，提高固井质量。

Description

一种套管外环空水泥浆填充封隔器

技术领域

本发明属于石油、天然气固井工具技术领域，尤其涉及一种套管外环空水泥浆填充封隔器。

背景技术

油气井在进行固完井后期作业时，需要用到封隔器来进行高低压层间或油气水层间的封隔。通常采用套管外封隔器，用以封隔套管外与井眼之间的环空形成永久性桥塞，防止固井过程因水泥固化失重，使地层油、气、水上窜，提高重点层段的固井质量。传统的封隔器使用水或泥浆进行填充，例如：(1)内管法，操作起来比较困难，需使用连续油管，工艺复杂，风险大，不易于推广应用，而且套管外环空不能实现注水泥固井；(2)全井注水泥法，操作起来较容易，但浪费大量水泥，污染环境，且套管外环空不能实现注水泥固井；因此，传统的封隔器填充方法已无法满足现场施工的要求。

因此，基于这些问题，提供一种不增加现有施工工序，既实现封隔器内充填水泥浆，又实现套管外环空注水泥进行固井，保证施工正常进行，提高固井质量的套管外环空水泥浆填充封隔器，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种不增加现有施工工序既实现封隔器内充填水泥浆，又实现套管外环空注水泥进行固井，保证施工正常进行，提高固井质量的套管外环空水泥浆填充封隔器。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种套管外环空水泥浆填充封隔器，包括上接头、中心管、固定套、上支撑套、下支撑套、胶筒，所述中心管一端与所述上接头一端内壁固定连接，所述固定套套设在所述中心管外侧，且固定套两端分别与所述上接头、中心管固定连接，所述固定套与所述中心管之间一端密封连接，另一端形成环形空间，且密封端为固定套与所述上接头接触端；

所述下支撑套被密封固定在中心管上，所述上支撑套嵌套在所述环形空间内，所述胶筒两端分别与所述上支撑套、下支撑套固定连接；

所述环形空间内设有给压机构和压缩套，所述压缩套一端受所述给压机构驱动其沿所述中心管轴向方向移动，另一端侧壁上设有若干个吸入式单向阀，所述上支撑套与所述压缩套设有吸入式单向阀的一端端面紧密接触，且吸入式单向阀与胶筒之间沿所述中心管外壁形成水泥填充空间；

所述固定套远离所述上接头端侧壁上设有若干个与所述吸入式单向阀位置匹配的流道，所述给压机构给予所述压缩套压力，所述压缩套挤压上支撑套，使得吸入式单向阀与流道形成贯通结构，使得泥浆由流道通过吸入式单向阀进入水泥填充空间。

进一步的，所述给压机构包括压缩弹簧、活塞，所述活塞一端与压缩套接触，所述压缩弹簧套设在中心管上，且位于所述活塞另一端与固定套之间的空间内，所述压缩弹簧所在位置的中心管上设有若干个压力流通孔，所述压力流通孔可打开或者被封闭。

进一步的，所述压力流通孔处固定设有碰压挡杆，通过所述碰压挡杆能将所述压力流通孔密封或者打开。

进一步的，所述固定套一端与所述中心管通过限位销钉固定连接，且所述压缩套侧壁上轴向设有可供所述限位销钉穿过的通道槽。

进一步的，所述压缩套安装吸入式单向阀的一端部分嵌入水泥填充空间内，且形成使自吸入式单向阀与水泥填充空间贯通的水泥浆流通道。

进一步的，所述上支撑套、下支撑套均通过部分嵌入所述胶筒与所述胶筒固定连接，且所述下支撑套与所述中心管侧壁形成密封。

进一步的，还包括密封箍，所述密封箍固定套设在所述中心管外壁上，所述下支撑套与所述密封箍固定连接。

进一步的，所述活塞与所述中心管、固定套接触侧均设有密封圈。

进一步的，所述中心管与所述上接头连接处还设有密封圈。

进一步的，所述密封箍一端与所述中心管通过紧固销钉固定连接，另一侧内壁通过密封圈与中心管密封接触，且末端通过挡圈将密封圈密封到密封箍与中心管之间。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明设计有吸入式单向阀，其可吸入套管外环空水泥浆，并防止水泥浆倒返，保证胶筒内水泥浆填充量；

2、本发明设计有限位销钉，其一可使固定套与中心管固定连接防止压力过大时固定套发生变形，其二可限定压缩套最大移动距离，防止压缩套从固定套内脱落；

3、本发明设计有碰压挡杆及压力流通孔，钻井液可通过其反复打压，推动活塞运动，反复胀封封隔器胶筒，提高封隔器的封隔效果；

4、本发明设计有水泥填充空间，可较多的充填套管外环空吸入的水泥浆，待水泥浆凝固后提高胶筒膨胀强度。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明实施例提供的套管外环空水泥浆填充封隔器的结构剖面图；

图2为本发明实施例提供的套管外环空水泥浆填充封隔器的压缩套的结构剖面图；

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面就结合图1、图2来具体说明本发明。

实施例1

图1为本发明实施例提供的套管外环空水泥浆填充封隔器的结构剖面图；图2为本发明实施例提供的套管外环空水泥浆填充封隔器的压缩套的结构剖面图；如图1～2所示，本实施例提供的一种套管外环空水泥浆填充封隔器，包括上接头1、中心管2、固定套3、上支撑套15、下支撑套9、胶筒8，所述中心管2一端与所述上接头1一端内壁固定连接，在本实施例中，中心管2一端与所述上接头1一端内壁螺纹连接，并且，所述中心管2与所述上接头1连接处还设有密封圈22，所述固定套3套设在所述中心管2外侧，且固定套3两端分别与所述上接头1、中心管2固定连接，具体的，在本实施例中，固定套3两端分别与所述上接头1、中心管2分别通过防脱销钉21、限位销钉17固定连接，所述固定套3与所述中心管2之间一端密封连接：通过密封圈20密封接触，且密封端为固定套3与所述上接头1接触端，另一端形成环形空间；

所述下支撑套9被密封固定在中心管2上，所述上支撑套15嵌套在所述环形空间内，所述胶筒8两端分别与所述上支撑套15、下支撑套9固定连接，在本实施例中，所述上支撑套15、下支撑套9均通过硫化部分嵌入所述胶筒8与所述胶筒8固定连接，且所述下支撑套9与所述中心管2侧壁之间通过密封圈14形成密封；

所述环形空间内设有给压机构和压缩套6，所述压缩套6一端受所述给压机构驱动其沿所述中心管2轴向方向移动，另一端侧壁上设有若干个吸入式单向阀7，所述上支撑套15与所述压缩套6设有吸入式单向阀7的一端端面紧密接触，且吸入式单向阀7与胶筒8之间沿所述中心管2外壁形成水泥填充空间25；

所述固定套3远离所述上接头1端侧壁上设有若干个与所述吸入式单向阀7位置匹配的流道24，所述给压机构给予所述压缩套6压力，所述压缩套6挤压上支撑套15，使得吸入式单向阀7与流道24形成贯通结构，使得泥浆由流道24通过吸入式单向阀7进入水泥填充空间25。

所述给压机构包括压缩弹簧4、活塞5，所述活塞5一端与压缩套6接触，所述压缩弹簧4套设在中心管2上，且位于所述活塞5另一端与固定套3之间的空间内，所述压缩弹簧4所在位置的中心管2上设有若干个压力流通孔23，所述压力流通孔23可打开或者被封闭。

所述压力流通孔23处固定设有碰压挡杆19，通过所述碰压挡杆19能将所述压力流通孔23密封或者打开，碰压挡杆19的作用是将压力流通孔23密封或者打开，其结构能够将压力流通孔23挡住，通过后期施工时投入顶替胶塞剪断碰压挡杆19即可，在本实施例中，碰压挡杆19为块状结构，分布在环形安装圈上，环形安装圈通过螺纹安装在中心管2内壁上，在施工时投入顶替胶塞即可剪断碰压挡杆19。

所述固定套3一端与所述中心管2通过限位销钉17固定连接，且所述压缩套6侧壁上轴向设有可供所述限位销钉17穿过的通道槽26，所述压缩套6安装吸入式单向阀7的一端部分嵌入水泥填充空间25内，且形成使吸入式单向阀7与水泥填充空间25贯通的水泥浆流通道16。

还包括密封箍10，所述密封箍10固定套设在所述中心管2外壁上，所述下支撑套9与所述密封箍10固定连接，所述密封箍10一端与所述中心管2通过紧固销钉13固定连接，另一侧内壁通过密封圈12与中心管2密封接触，且末端通过挡圈11将密封圈密封到密封箍10与中心管2之间。

所述活塞5与所述中心管2、固定套3接触侧均设有密封圈，如密封圈18。

作为举例，在本实施例中，本发明的封隔器随套管下入到指定位置，实施正常固完井作业后，可投入顶替胶塞剪断碰压挡杆19，压力流通孔23通道打开；顶替胶塞与配套碰压座实现碰压后，可重复打压，钻井液压力推动活塞5反复运动，活塞5配合压缩套6反复对胶筒8压缩；当压缩套6向下运动，流道24与吸入式单向阀7、水泥浆流通道16形成通道，套管外环空水泥浆通过水泥浆流通道16流入胶筒8与中心管2内水泥填充空间25；自吸入式单向阀7可防止进入的水泥浆倒返，水泥浆凝固后，形成水泥石，封隔器寿命大大延长，实现固井和水泥充填双重工艺。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种套管外环空水泥浆填充封隔器，其特征在于：包括上接头（1）、中心管（2）、固定套（3）、上支撑套（15）、下支撑套（9）、胶筒（8），所述中心管（2）一端与所述上接头（1）一端内壁固定连接，所述固定套（3）套设在所述中心管（2）外侧，且固定套（3）两端分别与所述上接头（1）、中心管（2）固定连接，所述固定套（3）与所述中心管（2）之间一端密封连接，另一端形成环形空间，且密封端为固定套（3）与所述上接头（1）接触端；

所述下支撑套（9）被密封固定在中心管（2）上，所述上支撑套（15）嵌套在所述环形空间内，所述胶筒（8）两端分别与所述上支撑套（15）、下支撑套（9）固定连接；

所述环形空间内设有给压机构和压缩套（6），所述压缩套（6）一端受所述给压机构驱动其沿所述中心管（2）轴向方向移动，另一端侧壁上设有若干个吸入式单向阀（7），所述上支撑套（15）与所述压缩套（6）设有吸入式单向阀（7）的一端端面紧密接触，且吸入式单向阀（7）与胶筒（8）之间沿所述中心管（2）外壁形成水泥填充空间（25）；

所述固定套（3）远离所述上接头（1）端侧壁上设有若干个与所述吸入式单向阀（7）位置匹配的流道（24），所述给压机构给予所述压缩套（6）压力，所述压缩套（6）挤压上支撑套（15），使得吸入式单向阀（7）与流道（24）形成贯通结构，使得泥浆由流道（24）通过吸入式单向阀（7）进入水泥填充空间（25）；

所述给压机构包括压缩弹簧（4）、活塞（5），所述活塞（5）一端与压缩套（6）接触，所述压缩弹簧（4）套设在中心管（2）上，且位于所述活塞（5）另一端与固定套（3）之间的空间内，所述压缩弹簧（4）所在位置的中心管（2）上设有若干个压力流通孔（23），所述压力流通孔（23）可打开或者被封闭。

2.根据权利要求1所述的一种套管外环空水泥浆填充封隔器，其特征在于：所述压力流通孔（23）处固定设有碰压挡杆（19），通过所述碰压挡杆（19）能将所述压力流通孔（23）密封或者打开。

3.根据权利要求1所述的一种套管外环空水泥浆填充封隔器，其特征在于：所述固定套（3）一端与所述中心管（2）通过限位销钉（17）固定连接，且所述压缩套（6）侧壁上轴向设有可供所述限位销钉（17）穿过的通道槽（26）。

4.根据权利要求3所述的一种套管外环空水泥浆填充封隔器，其特征在于：所述压缩套（6）安装吸入式单向阀（7）的一端部分嵌入水泥填充空间（25）内，且形成使自吸入式单向阀（7）与水泥填充空间（25）贯通的水泥浆流通道（16）。

5.根据权利要求1所述的一种套管外环空水泥浆填充封隔器，其特征在于：所述上支撑套（15）、下支撑套（9）均通过部分嵌入所述胶筒（8）与所述胶筒（8）固定连接，且所述下支撑套（9）与所述中心管（2）侧壁形成密封。

6.根据权利要求2所述的一种套管外环空水泥浆填充封隔器，其特征在于：还包括密封箍（10），所述密封箍（10）固定套设在所述中心管（2）外壁上，所述下支撑套（9）与所述密封箍（10）固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种套管外环空水泥浆填充封隔器，其特征在于：所述活塞（5）与所述中心管（2）、固定套（3）接触侧均设有密封圈。

8.根据权利要求1所述的一种套管外环空水泥浆填充封隔器，其特征在于：所述中心管（2）与所述上接头（1）连接处还设有密封圈（22）。

9.根据权利要求6所述的一种套管外环空水泥浆填充封隔器，其特征在于：所述密封箍（10）一端与所述中心管（2）通过紧固销钉（13）固定连接，另一侧内壁通过密封圈（12）与中心管（2）密封接触，且末端通过挡圈（11）将密封圈密封到密封箍（10）与中心管（2）之间。

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