CN113216897B - 一种固井施工用浮箍浮鞋 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固井施工设备组件领域，且公开了一种固井施工用浮箍浮鞋，包括外壳，所述外壳内腔的顶部设有定位阀座，且定位阀座的中部开设有导流孔，所述外壳内腔的底部设有下位载板，所述下位载板的外沿开设有下位通孔，且下位载板的中部固定套装有定位竖管。该固井施工用浮箍浮鞋，通过外壳内定位竖管、活塞、阀芯的联动设计，配合定位竖管内充入的高压气体，利用高压气体提供阀芯封堵导流孔的保持力，取消了现有浮箍浮鞋采用弹簧弹力的设计方式，有效的避免了因井内高温、长时间使用，导致弹簧的弹性性能降低，使得密封效果下降，容易造固井施工中水泥浆倒流的问题，从而保障了整个固井施工作业的质量。
Description
技术领域
本发明涉及固井施工设备组件领域，具体为一种固井施工用浮箍浮鞋。
背景技术
浮箍浮鞋是一种能产生浮力的一种套管引鞋或接箍，是固井施工中必不可少的设备，浮鞋接在套管柱末端, 浮箍接在距套管柱末端20-30米处，浮鞋和浮箍均起到回压凡尔的作用，用于防止固井作业时，水泥浆倒流，从而保障固井的质量，目前浮箍浮鞋的反向密封主要采用压缩弹簧支撑式和扭簧舌板式密封。
然而，现有的浮箍浮鞋在使用时，利用了弹簧的弹力，这使得因井内高温、长时间使用等因素影响，导致弹簧的弹性性能降低，使得密封效果下降，容易造固井施工中水泥浆倒流的问题，从而影响固井施工作业的质量，并且，现有的浮箍浮鞋在弹力作用下进行密封时，阀芯与阀座接触时造成的冲击容易使得阀芯与定位阀座的密封面磨损，导致阀芯与定位阀座的贴合不彻底，存在泄漏状况，水泥浆倒流造成固井质量不合格的问题。
发明内容
本发明提供了一种固井施工用浮箍浮鞋，具备密封效果好的优点，解决了背景技术中提到的技术问题。
为实现以上目的，本发明提供如下技术方案予以实现：一种固井施工用浮箍浮鞋，包括外壳，所述外壳内腔的顶部设有定位阀座，且定位阀座的中部开设有导流孔，所述外壳内腔的底部设有下位载板，所述下位载板的外沿开设有下位通孔，且下位载板的中部固定套装有定位竖管，所述定位竖管的两端均做密封处理，所述定位竖管内设有活塞，且活塞的顶端延伸出定位竖管顶端的外部并固定连接有位于定位阀座下方的阀芯，所述定位竖管内设有位于活塞下方的高压气体，在该高压气体下使得活塞带动阀芯保持上移的趋势封堵导流孔，在常态下。
可选的，所述定位阀座内开设有位于导流孔外侧的环形槽，且定位阀座底部与阀芯的密封处开设有接通环形槽和导流孔的冲洗孔，所述环形槽内活动套装有环形塞，且环形塞的顶部与环形槽的顶部内壁之间设有弹簧
可选的，所述阀杆的顶部固定套装有位于阀芯下方的限位板，且限位板的外侧与外壳的内壁活动套接，限位板的外沿开设有上位通孔。
可选的，所述下位载板的顶部与限位板的底部之间设有橡胶封隔套，且橡胶封隔套套装在定位竖管的外侧，所述橡胶封隔套的两端分别通过固定环固定在下位载板的顶部和限位板的底部，且橡胶封隔套内注满阻尼油，所述定位竖管顶部的两侧开设有位于活塞上方的节流孔，且定位竖管的底部和顶部分别密封套接有下位密封塞和上位密封塞，所述上位密封塞的中部与阀杆的外侧活动密封。
本发明提供了一种固井施工用浮箍浮鞋，具备以下有益效果：
1、该固井施工用浮箍浮鞋，通过外壳内定位竖管、活塞、阀芯的联动设计，配合定位竖管内充入的高压气体，利用高压气体提供阀芯封堵导流孔的保持力，取消了现有浮箍浮鞋采用弹簧弹力的设计方式，有效的避免了因井内高温、长时间使用，导致弹簧的弹性性能降低，使得密封效果下降，容易造固井施工中水泥浆倒流的问题，从而保障了整个固井施工作业的质量。
2、该固井施工用浮箍浮鞋，通过活塞内定位竖管内移动，带动阀芯纵向移动对导流孔进行封堵或打开动作，在停止灌浆时，阀芯在定位竖管内活塞下方的气压作用下随活塞上进行移封堵导流孔时，活塞的上移将上方的阻尼油经节流孔压出，利用节流孔的节流缓冲，在阀芯接触定位阀座对导流孔进行封堵时，有效的避免了阀芯在高气压作用下与定位阀座接触时，造成的冲击容易使得阀芯与定位阀座的密封面磨损，导致阀芯与定位阀座的贴合不彻底，存在泄漏状况，水泥浆倒流造成固井质量不合格的问题。
3、该固井施工用浮箍浮鞋，通过定位阀座内开设接通环形槽与阀芯和定位阀座密封接触面的冲洗孔，在固井灌浆作业中，利用灌浆时的压力，使得弹簧处于压缩状态，以便在停止注浆时，利用弹簧被压缩的弹性势能，使得环形塞下移将环形槽内的灌浆液压出，从而在阀芯对导流孔进行封堵时，利用压出的灌浆液进行冲洗，有效的防止阀芯贴附定位阀座密封时，灌浆液中的泥浆处于阀芯与定位阀座的密封处，导致阀芯与定位阀座的贴合不彻底，影响密封效果，导致水泥浆倒流，影响固井质量的问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明图1的A处局部放大示意图；
图3为本发明图1的B处局部放大示意图。
图中：1、外壳；2、定位阀座；201、导流孔；202、冲洗孔；203、环形塞；204、弹簧；3、下位载板；301、下位通孔；4、定位竖管；401、节流孔；402、下位密封塞；403、上位密封塞；5、活塞；6、阀杆；7、限位板；701、上位通孔；8、阀芯；9、橡胶封隔套；901、固定环；10、阻尼油。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，一种固井施工用浮箍浮鞋，包括外壳1，外壳1内腔的顶部固定套装定位阀座2，定位阀座2的中部开设有导流孔201，外壳1内腔的底部固定套装有下位载板3，下位载板3的外沿开设有下位通孔301，下位载板3的中部固定套装有定位竖管4，且定位竖管4的底部和顶部均作密封处理，定位竖管4的内部活动套装有活塞5，活塞5的顶端延伸出定位竖管4顶端的外部并固定连接有位于定位阀座2下方的阀芯8，定位竖管4底部的一侧设有充气口，通过该充气口向定位竖管4内充满气体，在该高压气体下使得活塞5带动阀芯8保持上移的趋势封堵导流孔201，在常态下，由定位竖管4内充满气体的压力，使得阀芯8在定位阀座2下方保持封堵定位阀座2中部的导流孔201状态，配合定位阀座2下方水泥浆向上的压力，有效防止固井施工时，水泥浆倒流，从而保障了固井的质量，并且，在进行灌浆时，灌浆压力克服定位竖管4内气压，使得阀芯8下移打开导流孔201，确保固井施工作业时的灌浆的有效进行，并在灌浆结束后，利用定位竖管4的气压，能够使得活塞5带动阀芯8重新上移封堵导流孔201，整个固井作业灌浆过程中，利用定位竖管4内充满气体的高压力，提供阀芯8封堵导流孔201的保持力，取消了现有浮箍浮鞋采用弹簧弹力的设计方式，有效的避免了因井内高温、长时间使用，导致弹簧的弹性性能降低，使得密封效果下降，容易造固井施工中水泥浆倒流的问题，从而保障了整个固井施工作业的质量。
定位阀座2内开设有位于导流孔201外侧的环形槽，且定位阀座2底部与阀芯8的密封处开设有接通环形槽和导流孔201的冲洗孔202，环形槽内活动套装有环形塞203，且环形塞203的顶部与环形槽的顶部内壁之间设有弹簧204，在固井灌浆作业中，在灌浆压力下，使得阀芯8下移打开导流孔201的同时，灌浆液还通过冲洗孔202进入环形槽内，并在注入压力下使得环形塞203上移压缩弹簧204，在停止注浆时，利用弹簧204被压缩的弹性势能，使得环形塞203下移将环形槽内的灌浆液压出，从而在阀芯8对导流孔201进行封堵时，利用压出的灌浆液进行冲洗，有效的防止阀芯8贴附定位阀座2密封时，灌浆液中的泥浆处于阀芯8与定位阀座2的密封处，导致阀芯8与定位阀座2的贴合不彻底，影响密封效果，导致水泥浆倒流，影响固井质量的问题。
阀杆6的顶部固定套装有位于阀芯8下方的限位板7，且限位板7的外侧与外壳1的内壁活动套接，限位板7的外沿开设有上位通孔701，利用限位板7与外壳1的活动套接，对限位板7中部的阀杆6进行限位，配合定位竖管4对阀杆6底端进行限位，确保阀杆6在移动时，能够有效保持稳定的纵向移动，进而保障阀杆6顶端的阀芯8能够稳稳贴合定位阀座2，实现密封。
下位载板3的顶部与限位板7的底部之间设有橡胶封隔套9，且橡胶封隔套9套装在定位竖管4的外侧，橡胶封隔套9的两端分别通过固定环901固定在下位载板3的顶部和限位板7的底部，且橡胶封隔套9内注满阻尼油10，定位竖管4顶部的两侧开设有位于活塞5上方的节流孔401，且定位竖管4的底部和顶部分别密封套接有下位密封塞402和上位密封塞403，上位密封塞403的中部与阀杆6的外侧活动密封，在固井施工的灌浆阶段，阀芯8下移打开导流孔201时，活塞5在定位竖管4内下移，定位竖管4内活塞5上方阻尼油10的油量变大，而停止灌浆，阀芯8在定位竖管4内活塞5下方的气压作用下随活塞5上进行移封堵导流孔201时，活塞5的上移将上方的阻尼油10经节流孔401压出，利用节流孔401的节流缓冲，在阀芯8接触定位阀座2对导流孔201进行封堵时，有效的避免了阀芯8在高气压作用下与定位阀座2接触时，造成的冲击容易使得阀芯8与定位阀座2的密封面磨损，导致阀芯8与定位阀座2的贴合不彻底，存在泄漏状况，水泥浆倒流造成固井质量不合格的问题。
使用时，在向井内机械能固井灌浆作业时，灌浆的压力克服定位竖管4内气压对活塞5的向上作用力，使得阀芯8带动阀杆6、活塞5整体下移，从而打开导流孔201，灌浆液流经导流孔201、上位通孔701、下位通孔301，在停止灌浆阶段，灌浆压力消失，在定位竖管4内高气压作用下，使得活塞5带动阀杆6、阀芯8整体上移，使得阀芯8接触定位阀座2实现封堵，即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种固井施工用浮箍浮鞋，包括外壳（1），其特征在于：所述外壳（1）内腔的顶部设有定位阀座（2），且定位阀座（2）的中部开设有导流孔（201），所述外壳（1）内腔的底部设有下位载板（3），所述下位载板（3）的外沿开设有下位通孔（301），且下位载板（3）的中部固定套装有定位竖管（4），所述定位竖管（4）的两端均做密封处理，所述定位竖管（4）内设有活塞（5），且活塞（5）的顶端延伸出定位竖管（4）顶端的外部并固定连接有位于定位阀座（2）下方的阀芯（8），所述定位竖管（4）内设有位于活塞（5）下方的高压气体，在高压气体下使得活塞（5）带动阀芯（8）保持上移的趋势封堵导流孔（201），所述定位阀座（2）内开设有位于导流孔（201）外侧的环形槽，且定位阀座（2）底部与阀芯（8）的密封处开设有接通环形槽和导流孔（201）的冲洗孔（202），所述环形槽内活动套装有环形塞（203），且环形塞（203）的顶部与环形槽的顶部内壁之间设有弹簧（204），所述定位竖管（4）顶部的两侧开设有位于活塞（5）上方的节流孔（401），且定位竖管（4）的底部和顶部分别密封套接有下位密封塞（402）和上位密封塞（403），所述上位密封塞（403）的中部与阀杆（6）的外侧活动密封。
2.根据权利要求1所述的一种固井施工用浮箍浮鞋，其特征在于：所述阀杆（6）的顶部固定套装有位于阀芯（8）下方的限位板（7），且限位板（7）的外侧与外壳（1）的内壁活动套接，限位板（7）的外沿开设有上位通孔（701）。
3.根据权利要求2所述的一种固井施工用浮箍浮鞋，其特征在于：所述下位载板（3）的顶部与限位板（7）的底部之间设有橡胶封隔套（9），且橡胶封隔套（9）套装在定位竖管（4）的外侧，所述橡胶封隔套（9）的两端分别通过固定环（901）固定在下位载板（3）的顶部和限位板（7）的底部，且橡胶封隔套（9）内注满阻尼油（10）。
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