CN111042763A

CN111042763A - 一种免钻分级箍及固井装置

Info

Publication number: CN111042763A
Application number: CN201911426695.9A
Authority: CN
Inventors: 曹宝玉
Original assignee: Baoji Mengtai Petroleum Machinery Co ltd
Current assignee: Baoji Mengtai Petroleum Machinery Co ltd
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-04-21

Abstract

本公开涉及一种免钻分级箍及固井装置，其中，免钻分级箍包括：本体，呈管状结构，并开设有循环孔；第一级，包括：下接头，安装于本体下端并部分包覆于本体的管状结构的内部；空心胶塞体，从下接头上端装入下接头的内孔中；空心胶塞，硫化于空心胶塞体的外周面；挠性塞座，连接于空心胶塞体上端；和挠性塞，可从挠性塞座上端装入挠性塞座的内孔；第二级，包括：打开塞座，位于挠性塞座的上端；和重力打开塞，可从打开塞座上端装入打开塞座的内孔；以及第三级，包括：关闭塞座，位于打开塞座的上端；和关闭塞，可从关闭塞座上端装入关闭塞座的内孔。本公开能够保证分级箍中工具动作的顺序性，并可以保证分级箍中的循环孔完全关闭。

Description

一种免钻分级箍及固井装置

技术领域

本公开涉及油田作业领域，尤其涉及一种免钻分级箍及固井装置。

背景技术

分级箍即分级注水泥器，当一次作业难以满足长封固段固井作业时，一般采用两级或多级注水泥作业，以减轻地面设备及管线的负荷，减轻一次注水泥段对地层形成的压力，保护地层不被破坏，提升固井质量。

目前，油田上使用的分级箍，有机械式分级箍、液压式分级箍和免钻分级箍(常规为双级)。机械式分级箍适用于井斜小于15°的井况，液压式分级箍适用于井斜大于15°的井况，免钻分级箍适用于井斜小于35°的井况。

机械/液压式分级箍固井完毕后，需要下入钻头钻除分级箍内部部件，确保钻除后的分级箍内孔与套管内孔保持一致，保证后期其它作业；但对于分级固井完毕后即投入使用而不需要后期作业的，使用机械/液压式分级箍就降低了钻井时效，也增加了作业成本，因而现在大多采用免钻分级箍。

免钻分级箍，即固井完毕后，分级箍内部部件自由下落到井底，分级箍内孔与套管一样，不需要再下入钻头钻除，显著提升钻井时效。但常规双级免钻分级箍，不能保证各级按顺序动作，会出现多级同步动作的情况，且容易出现关闭套下行后无法锁定限位、循环孔没有完全关闭、或循环孔关闭后井口有返浆等现象。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种免钻分级箍及固井装置，能够保证分级箍中工具动作的顺序性，并可以保证分级箍中的循环孔完全关闭。

在本公开的一个方面，提供一种免钻分级箍，包括：

本体，呈管状结构，并开设有循环孔；

第一级，包括：

下接头，安装于所述本体下端并部分包覆于所述本体的管状结构的内部；

空心胶塞体，从所述下接头上端装入所述下接头的内孔中；

空心胶塞，硫化于所述空心胶塞体的外周面；

挠性塞座，连接于所述空心胶塞体上端；和

挠性塞，可从所述挠性塞座上端装入所述挠性塞座的内孔；

第二级，包括：

打开塞座，位于所述挠性塞座的上端；和

重力打开塞，可从所述打开塞座上端装入所述打开塞座的内孔；以及

第三级，包括：

关闭塞座，位于所述打开塞座的上端；和

关闭塞，可从所述关闭塞座上端装入所述关闭塞座的内孔。

在一些实施例中，所述分级箍还包括：

中心管，设置于所述挠性塞座的上端，并沿所述本体的径向位于所述打开塞座和所述关闭塞座之间；

关闭套，安装于所述中心管外侧，并可与所述本体上的循环孔相对正；

挡环，从所述本体上端装入所述本体的内孔，并位于所述关闭套的上端；以及

上接头，连接于所述本体的上端，并抵接于所述挡环。

在一些实施例中，所述分级箍还包括：

第一锁块，设置于所述中心管，并沿所述本体的轴向定位于所述挡环和所述上接头之间；

第二锁块，设置于所述挠性塞座，并沿所述本体的轴向定位于所述挠性塞座和所述打开塞座之间；

锁环，套设于所述中心管，并位于所述中心管的下端；以及

第三锁块，限位安装于所述锁环和所述中心管之间。

在一些实施例中，所述第一级还包括：

空心胶塞锁簧护套，设置于所述空心胶塞体的下端；

空心胶塞锁簧，设置于所述空心胶塞体和所述空心胶塞锁簧护套之间；以及

碰压座，连接于所述下接头下端并位于所述空心胶塞体的下端。

在一些实施例中，所述分级箍还包括：

空心胶塞体剪销，定位设置于所述挠性塞座和所述下接头之间；

关闭剪销，定位设置于所述关闭塞座和所述中心管之间；以及

打开剪销，定位设置于所述打开塞座和所述中心管之间。

在一些实施例中，所述分级箍还包括：

第一紧定螺钉，用于将所述本体分别紧固连接于所述下接头和所述上接头；

第二紧定螺钉，用于紧固连接所述空心胶塞体和所述挠性塞座；

导向螺钉，能够在所述关闭套与所述本体上的循环孔对正后，安装于所述本体。

在一些实施例中，所述关闭套与所述中心管在所述循环孔的上侧和下侧分别由位于所述关闭套和所述中心管之间的U型密封圈进行密封。

在一些实施例中，所述中心管沿自身轴向无缩径。

在一些实施例中，所述锁环由特殊合金3YC7材料制成。

在本公开的另一个方面，提供一种固井装置，包括如前文任一实施例所述的分级箍。

因此，根据本公开实施例，能够保证分级箍中工具动作的顺序性，并可以保证分级箍中的循环孔完全关闭。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开一些实施例的分级箍的半剖视角度的结构示意图；

图2是根据本公开一些实施例的分级箍靠近上接头的局部区域的半剖视角度的结构示意图；

图3是根据本公开一些实施例的分级箍靠近下接头的局部区域的半剖视角度的结构示意图；

图4是根据本公开一些实施例的分级箍中重力打开塞的结构示意图；

图5是根据本公开一些实施例的分级箍中关闭塞的半剖视结构示意图；

图6是根据本公开一些实施例的分级箍中挠性塞的半剖视结构示意图；

图7是根据本公开一些实施例的分级箍中碾压座装配于下接头的结构示意图。

图中：

1、上接头，2、本体，3、关闭套，4、中心管，5、关闭塞座，6、打开塞座，7、挠性塞座，8、空心胶塞体，9、空心胶塞，10、下接头，11、第一紧定螺钉，12、锁块1，13、挡环，14、关闭剪销，15、导向螺钉，16、U型密封圈，17、打开剪销，18、第二锁块，19、第三锁块，20、锁环，21、空心胶塞体剪销，22、第二紧定螺钉，23、空心胶塞锁簧，24、空心胶塞锁簧护套，25、重力打开塞，26、关闭塞，27、挠性塞，28、碰压座。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1～7所示：

在本公开的一个方面，提供一种免钻分级箍，包括：

本体2，呈管状结构，并开设有循环孔；

第一级，包括：

下接头10，安装于所述本体2下端并部分包覆于所述本体2的管状结构的内部；

空心胶塞8，从所述下接头10上端装入所述下接头10的内孔中；

空心胶塞9，硫化于所述空心胶塞8的外周面；

挠性塞座7，连接于所述空心胶塞8上端；和

挠性塞27，可从所述挠性塞座7上端装入所述挠性塞座7的内孔；

第二级，包括：

打开塞座6，位于所述挠性塞座7的上端；和

重力打开塞25，可从所述打开塞座6上端装入所述打开塞座6的内孔；以及

第三级，包括：

关闭塞座5，位于所述打开塞座6的上端；和

关闭塞26，可从所述关闭塞座5上端装入所述关闭塞座5的内孔。

在一些实施例中，所述分级箍还包括：

中心管4，设置于所述挠性塞座7的上端，并沿所述本体2的径向位于所述打开塞座6和所述关闭塞座5之间；

关闭套3，安装于所述中心管4外侧，并可与所述本体2上的循环孔相对正；

挡环13，从所述本体2上端装入所述本体2的内孔，并位于所述关闭套3的上端；以及

上接头1，连接于所述本体2的上端，并抵接于所述挡环13。

在一些实施例中，所述分级箍还包括：

第一锁块12，设置于所述中心管4，并沿所述本体2的轴向定位于所述挡环13和所述上接头1之间；

第二锁块18，设置于所述挠性塞座7，并沿所述本体2的轴向定位于所述挠性塞座7和所述打开塞座6之间；

锁环20，套设于所述中心管4，并位于所述中心管4的下端；以及

第三锁块19，限位安装于所述锁环20和所述中心管4之间。

在一些实施例中，所述第一级还包括：

空心胶塞锁簧护套24，设置于所述空心胶塞8的下端；

空心胶塞锁簧23，设置于所述空心胶塞8和所述空心胶塞锁簧护套24之间；以及

碰压座28，连接于所述下接头10下端并位于所述空心胶塞8的下端。

在一些实施例中，所述分级箍还包括：

空心胶塞8剪销，定位设置于所述挠性塞座7和所述下接头10之间；

关闭剪销14，定位设置于所述关闭塞座5和所述中心管4之间；以及

打开剪销17，定位设置于所述打开塞座6和所述中心管4之间。

在一些实施例中，所述分级箍还包括：

第一紧定螺钉11，用于将所述本体2分别紧固连接于所述下接头10和所述上接头1；

第二紧定螺钉22，用于紧固连接所述空心胶塞8和所述挠性塞座7；

导向螺钉15，能够在所述关闭套3与所述本体2上的循环孔对正后，安装于所述本体2。

在一些实施例中，所述关闭套3与所述中心管4在所述循环孔的上侧和下侧分别由位于所述关闭套3和所述中心管4之间的U型密封圈16进行密封。

在一些实施例中，所述中心管4沿自身轴向无缩径。

在一些实施例中，所述锁环20由特殊合金3YC7材料制成。

本申请的安装过程为：

所述空心胶塞9硫化在所述空心胶塞8上，所述空心胶塞8左端连接所述挠性塞座7，并用所述第二紧定螺钉22紧固，所述空心胶塞8右端连接所述空心胶塞锁簧23和空心胶塞锁簧护套24；所述挠性塞座7和空心胶塞8从所述下接头10内孔上端装入，并用所述空心胶塞8剪销定位，所述碰压座28连接在所述下接头10下端；所述挠性塞27从所述挠性塞座7上端内孔装入，此为第一级；所述打开塞座6和所述重力打开塞25，此为第二级；

所述关闭塞座5和所述关闭塞26，此为第三级。

所述挠性塞座7左端依次安装所述第二锁块18、打开塞座6、关闭塞座5、中心管4和第一锁块12，并用所述关闭剪销14和打开剪销17，分别对所述关闭塞座5和打开塞座6定位；所述中心管4上依次安装所述U型密封圈16、关闭套3、第三锁块19和锁环20，在所述第三锁块19处限位。

所述本体2下端与所述下接头10上端连接，用所述第一紧定螺钉11紧固；从所述本体2上端内孔装入所述挡环13，所述本体2上端连接所述上接头1，并用所述第一紧定螺钉11紧固；调节所述关闭套3与所述本体2上的循环孔对正后，在所述本体2上安装所述导向螺钉15。

本发明的工作过程为：

第一级注水泥后，释放挠性塞27，剪断空心胶塞8剪销，挠性塞座7、空心胶塞9和空心胶塞8(即第一级)顶替泥浆下行，缓慢通过分级箍后，继续下行至碰压座28碰压，防止倒返；一级固井完毕后，释放第二锁块18，投入重力打开塞25，井口憋压，压差剪断打开剪销17，打开塞座6(即第二级)下行，露出循环孔；二级注水泥完毕后，投入关闭塞26替浆，关闭塞26坐在关闭塞座5上，胶塞叶裙全部进入中心管4，井口憋压，剪断关闭剪钉，关闭塞座5(即第三级)下行，释放第一锁块12，同时带动中心管4、关闭套3和第三锁块19下行，关闭循环孔，此时锁环20打开，防止关闭套3回移；循环孔完全关闭后，释放第三锁块19，继续打压，中心管4及其内部部件自由下落到井底，候凝，免钻固井完成。

与现有技术相比，本发明设置了三种锁块和三种剪销，三级均有限位，前一级不动，下一级无法动作，保证了工具动作的顺序性；且所述关闭套3的锁环20，采用了特殊合金材料3YC7，增强了其弹性功能，可以使关闭套3下行限位并锁定，保证了循环孔可以完全关闭。

此外，本发明还有以下技术优势：小外径滑脱机构(分级箍内部部件)，分级箍内部中心管4与其内部关闭套3采用特殊密封机构设计，充分保证分级箍中心管4滑脱后内径大于套管内通径；无缩颈，保证下一步作业工具下入安全性能；套管内壁刮拭效果优异；优化的替浆工艺技术。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种免钻分级箍，其特征在于，包括：

本体(2)，呈管状结构，并开设有循环孔；

第一级，包括：

下接头(10)，安装于所述本体(2)下端并部分包覆于所述本体(2)的管状结构的内部；

空心胶塞(8)，从所述下接头(10)上端装入所述下接头(10)的内孔中；

空心胶塞(9)，硫化于所述空心胶塞(8)的外周面；

挠性塞座(7)，连接于所述空心胶塞(8)上端；和

挠性塞(27)，可从所述挠性塞座(7)上端装入所述挠性塞座(7)的内孔；

第二级，包括：

打开塞座(6)，位于所述挠性塞座(7)的上端；和

重力打开塞(25)，可从所述打开塞座(6)上端装入所述打开塞座(6)的内孔；以及

第三级，包括：

关闭塞座(5)，位于所述打开塞座(6)的上端；和

关闭塞(26)，可从所述关闭塞座(5)上端装入所述关闭塞座(5)的内孔。

2.根据权利要求1所述的分级箍，其特征在于，所述分级箍还包括：

中心管(4)，设置于所述挠性塞座(7)的上端，并沿所述本体(2)的径向位于所述打开塞座(6)和所述关闭塞座(5)之间；

关闭套(3)，安装于所述中心管(4)外侧，并可与所述本体(2)上的循环孔相对正；

挡环(13)，从所述本体(2)上端装入所述本体(2)的内孔，并位于所述关闭套(3)的上端；以及

上接头(1)，连接于所述本体(2)的上端，并抵接于所述挡环(13)。

3.根据权利要求2所述的分级箍，其特征在于，所述分级箍还包括：

第一锁块(12)，设置于所述中心管(4)，并沿所述本体(2)的轴向定位于所述挡环(13)和所述上接头(1)之间；

第二锁块(18)，设置于所述挠性塞座(7)，并沿所述本体(2)的轴向定位于所述挠性塞座(7)和所述打开塞座(6)之间；

锁环(20)，套设于所述中心管(4)，并位于所述中心管(4)的下端；以及

第三锁块(19)，限位安装于所述锁环(20)和所述中心管(4)之间。

4.根据权利要求1所述的分级箍，其特征在于，所述第一级还包括：

空心胶塞锁簧护套(24)，设置于所述空心胶塞(8)的下端；

空心胶塞锁簧(23)，设置于所述空心胶塞(8)和所述空心胶塞锁簧护套(24)之间；以及

碰压座(28)，连接于所述下接头(10)下端并位于所述空心胶塞(8)的下端。

5.根据权利要求2所述的分级箍，其特征在于，所述分级箍还包括：

空心胶塞(8)剪销，定位设置于所述挠性塞座(7)和所述下接头(10)之间；

关闭剪销(14)，定位设置于所述关闭塞座(5)和所述中心管(4)之间；以及

打开剪销(17)，定位设置于所述打开塞座(6)和所述中心管(4)之间。

6.根据权利要求2所述的分级箍，其特征在于，所述分级箍还包括：

第一紧定螺钉(11)，用于将所述本体(2)分别紧固连接于所述下接头(10)和所述上接头(1)；

第二紧定螺钉(22)，用于紧固连接所述空心胶塞(8)和所述挠性塞座(7)；

导向螺钉(15)，能够在所述关闭套(3)与所述本体(2)上的循环孔对正后，安装于所述本体(2)。

7.根据权利要求2所述的分级箍，其特征在于，所述关闭套(3)与所述中心管(4)在所述循环孔的上侧和下侧分别由位于所述关闭套(3)和所述中心管(4)之间的U型密封圈(16)进行密封。

8.根据权利要求2所述的分级箍，其特征在于，所述中心管(4)沿自身轴向无缩径。

9.根据权利要求3所述的分级箍，其特征在于，所述锁环(20)由特殊合金3YC7材料制成。

10.一种固井装置，其特征在于，包括如权利要求1～9任一所述的分级箍。