CN113250652B

CN113250652B - 一种集成座封球座式固井胶塞

Info

Publication number: CN113250652B
Application number: CN202110682798.2A
Authority: CN
Inventors: 张代明; 聂云飞; 石庆伟
Original assignee: Qingdao Ruixin Petroleum Equipment Manufacturing Co ltd; Dongying Ruifeng Petroleum Technology Development Co ltd
Current assignee: Qingdao Ruixin Petroleum Equipment Manufacturing Co ltd; Dongying Ruifeng Petroleum Technology Development Co ltd
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2021-10-08
Anticipated expiration: 2041-06-21
Also published as: CN113250652A

Abstract

本发明提供一种集成座封球座式固井胶塞，涉及油气田固井工具技术，包括钻杆胶塞、密封接头、座封球座、丢手接头、尾管胶塞和钢球，所述钻杆胶塞、所述密封接头、所述丢手接头和所述尾管胶塞按序依次连接；其中，所述密封接头与所述丢手接头通过第一棘爪连接，所述座封球座安装于所述丢手接头内部，所述丢手接头与所述尾管胶塞螺纹连接；所述钢球位于所述座封球座靠近所述密封接头的一端，解决固井作业时悬挂器座封及封隔器丢手过程中送入工具管柱不承受上顶力，同时又要满足整个固井作业能够顺利施工的问题。

Description

一种集成座封球座式固井胶塞

技术领域

本发明涉及油气田固井工具技术，尤其涉及一种集成座封球座式固井胶塞。

背景技术

目前固井管柱的座封球座普遍设计在尾管胶塞的碰压球座上，而碰压球座又设计在完井管柱的末端，送入工具内外连通，这种结构设计在座封上部悬挂器及封隔器丢手作业时，送入工具承受较大的上顶力，以9-8/5固井管柱为例，丢手压力达到22MPa时送入工具上顶力可达到10T以上，因而无法设计较高的丢手压力，同时较大的管柱上顶力也带来了作业风险。如何解决固井作业时悬挂器座封及封隔器丢手过程中送入工具管柱不承受上顶力，同时又要满足整个固井作业能够顺利施工，是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明实施例的第一方面，提供一种集成座封球座式固井胶塞，包括钻杆胶塞、密封接头、座封球座、丢手接头、尾管胶塞和钢球，所述钻杆胶塞、所述密封接头、所述丢手接头和所述尾管胶塞按序依次连接；

其中，所述密封接头与所述丢手接头通过第一棘爪连接，所述座封球座安装于所述丢手接头内部，所述丢手接头与所述尾管胶塞螺纹连接；

所述钢球位于所述座封球座靠近所述密封接头的一端。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述第一棘爪位于所述密封接头靠近所述丢手接头的一端；

所述第一棘爪包括固定连接于所述密封接头上的第一棘爪臂，以及位于所述第一棘爪臂远离所述密封接头一端的第一棘爪凸块，所述第一棘爪凸块位于所述第一棘爪臂的外侧；

所述丢手接头内壁开设有供所述第一棘爪凸块嵌入的第一棘爪卡槽；

所述第一棘爪凸块在所述座封球座外壁的挤压下，位于所述第一棘爪卡槽内。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述钻杆胶塞包括芯轴、与所述芯轴螺纹连接的固定接头、与所述固定接头远离所述芯轴一端连接的引导接头；

所述芯轴外侧套设有多个伞状胶盘，多个所述胶盘的直径不同，且伞状所述胶盘的开口远离所述固定接头设置；

其中，所述固定接头的直径等于所述密封接头的内径，所述胶盘的直径大于所述密封接头的内径。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述固定接头靠近所述引导接头一端的外侧设有第一卡环，所述第一卡环突出在所述固定接头外表面。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述座封球座包括内部的芯套和外部的外套，所述外套远离钢球的一端外侧开设有多个螺纹孔，所述螺纹孔内安装有第一剪钉，所述外套和所述芯套通过所述第一剪钉连接；

所述外套通过第二棘爪与所述丢手接头连接。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述外套远离所述钢球的一端外侧开设有多个第一密封槽，所述第一密封槽内嵌设有第一密封圈。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述丢手接头与所述密封接头之间通过第二剪钉连接，所述丢手接头与所述尾管胶塞之间通过螺纹结构连接；

所述螺纹结构包括开设在所述丢手接头上的螺纹孔，以及安装在所述螺纹孔内的螺钉。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述丢手接头靠近所述密封接头一端的内壁开设有第二密封槽，所述第二密封槽内嵌设有第二密封圈。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述尾管胶塞包括尾管芯轴、位于所述尾管芯轴外壁的多个尾管胶盘、以及尾管胶盘调节结构；

所述尾管胶盘外端突出在所述尾管芯轴外表面；

所述调节结构包括位于所述尾管芯轴外侧的卡块，以及螺纹连接在所述尾管芯轴外侧的调节环，所述尾管胶盘位于所述调节环与所述卡块之间。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述尾管芯轴远离所述丢手接头的一端安转有护帽；

所述尾管芯轴远离所述丢手接头的一端的外侧安转有第二卡环。

本发明提供了一种集成座封球座式固井胶塞，以解决固井作业时悬挂器座封及封隔器丢手过程中送入工具管柱不承受上顶力，同时又要满足整个固井作业能够顺利施工的问题，其具有以下显著效果：

1.座封球座设计在固井胶塞内部，保证座封悬挂器及丢手封隔器时只在固井胶塞上端钻杆内部承压。解决了常规固井作业中送入工具承受较大上顶力的问题；

2.在座封作业完成后继续打压可打掉球座，满足后续的钻杆胶塞复合锁紧要求；

3.座封球座在打掉前锁紧密封接头的第一棘爪，座封球座打掉后，第一棘爪失去约束，后续钻杆胶塞与尾管胶塞复合锁紧后继续打压即可使尾管胶塞完成丢手。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种集成座封球座式固井胶塞的剖视图；

图2为集成座封球座式固井胶塞之钻杆胶塞剖视图；

图3为集成座封球座式固井胶塞之座封球座剖视图；

图4为集成座封球座式固井胶塞之丢手接头剖视图；

图5为集成座封球座式固井胶塞之尾管胶塞剖视图；

图6为集成座封球座式固井胶塞打掉球座后剖视图；

图7为集成座封球座式固井胶塞之钻杆胶塞与丢手接头复合锁紧后剖视图；

图8为集成座封球座式固井胶塞丢手后剖视图。

附图标记：

10、钻杆胶塞；20、密封接头；30、座封球座；40、丢手接头；50、尾管胶塞；60、钢球；101、胶盘；102、芯轴；103、固定接头；104、第一卡环；105、引导接头；201、第一棘爪臂；202、第一棘爪凸块；203、第一棘爪卡槽；301、外套；302、芯套；303、第一密封圈；305、第一剪钉；401、第二剪钉；402、第二密封圈；403、第三剪钉；501、调节环；502、尾管胶盘；503、尾管芯轴；505、第二卡环；506、护帽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例

一种集成座封球座式固井胶塞，参见图1-5，包括钻杆胶塞10、密封接头20、座封球座30、丢手接头40、尾管胶塞50和钢球60，其中，所述钻杆胶塞10、所述密封接头20、所述丢手接头40和所述尾管胶塞50按序依次连接，示例性的，所述钻杆胶塞10、所述密封接头20、所述丢手接头40和所述尾管胶塞50从左到右按序依次连接。

其中，所述密封接头20与所述丢手接头40通过第一棘爪连接，所述座封球座30安装于所述丢手接头40内部，所述丢手接头40与所述尾管胶塞50螺纹连接，所述钢球60位于座封球座30靠近密封接头20的一端。

下面对以上结构进行展开说明：

第一棘爪：

第一棘爪位于所述密封接头20靠近所述丢手接头40的一端，在一些实施例中，第一棘爪包括固定连接于所述密封接头20上的第一棘爪臂201，以及位于所述第一棘爪臂201远离所述密封接头20一端的第一棘爪凸块202，第一棘爪凸块202位于第一棘爪臂201的外侧，丢手接头40内壁开设有供第一棘爪凸块202嵌入的第一棘爪卡槽203，第一棘爪凸块202在座封球座30外壁的挤压下，位于第一棘爪卡槽203内。

可以理解的是，第一棘爪凸块202在失去座封球座30外壁的挤压时，可以轻易脱离第一棘爪卡槽203，使得密封接头20与丢手接头40脱离。

钻杆胶塞10：

钻杆胶塞10包括芯轴102、与所述芯轴102螺纹连接的固定接头103、与所述固定接头103远离所述芯轴102一端连接的引导接头105，可以理解的是，引导接头105与芯轴102通过固定接头103连接，引导接头105的截面可以是圆台形状，引导接头105靠近密封接头20一端的面积小于另一端，用于引导密封接头20顺利进入密封接头20内部。

芯轴102外侧套设有多个伞状胶盘101，多个所述胶盘101的直径不同，且伞状所述胶盘101的开口远离所述固定接头103设置，胶盘101通过硫化固定在芯轴102上。其中，所述固定接头103的直径等于所述密封接头20的内径，所述胶盘101的直径大于所述密封接头20的内径。可以理解的是，钻杆胶塞10插入到密封接头20内部后，胶盘101的外端与密封接头20内壁紧密抵触，形成密封配合。

其中，固定接头103靠近所述引导接头105一端的外侧设有第一卡环104，所述第一卡环104突出在所述固定接头103外表面，第一卡环104用于后续将钻杆胶塞10紧密卡设在密封接头20内。

座封球座30：

座封球座30包括内部的芯套302和外部的外套301，所述外套301远离钢球60的一端外侧开设有多个螺纹孔，所述螺纹孔内安装有第一剪钉305，所述外套301和所述芯套302通过所述第一剪钉305连接，所述外套301通过第二棘爪与所述丢手接头40连接。

外套301和丢手接头40之间设有第三剪钉403。

其中，第二棘爪的结构与第一棘爪的结构类似，在此不再赘述。另外，外套301远离所述钢球60的一端外侧开设有多个第一密封槽，所述第一密封槽内嵌设有第一密封圈303，通过第一密封圈303与密封接头20之间形成密封。

另外，第一剪钉305在外力的作用下可以被剪断，从而失去其原先的固定作用，使得座封球座30失去固定力，座封球座30可以脱离密封接头20。

丢手接头40：

丢手接头40与所述密封接头20之间通过第二剪钉401连接，所述丢手接头40与所述尾管胶塞50之间通过螺纹结构连接；螺纹结构包括开设在所述丢手接头40上的螺纹孔，以及安装在所述螺纹孔内的螺钉。

可以理解的是，第二剪钉401在外力的作用下可以被剪断，从而失去其原先的固定作用，使得丢手接头40与所述密封接头20失去固定力，密封接头20可以脱离丢手接头40。

丢手接头40靠近所述密封接头20一端的内壁开设有第二密封槽，第二密封槽内嵌设有第二密封圈402。可以理解的是，丢手接头40通过第二密封圈402与密封接头20之间形成密封。

尾管胶塞50：

尾管胶塞50包括尾管芯轴503、位于所述尾管芯轴503外壁的多个尾管胶盘502、以及尾管胶盘502调节结构，尾管胶盘502外端突出在所述尾管芯轴503外表面，调节结构包括位于所述尾管芯轴503外侧的卡块，以及螺纹连接在所述尾管芯轴503外侧的调节环501，所述尾管胶盘502位于所述调节环501与所述卡块之间。

可以理解的是，转动芯轴102上的调节环501，可以调节调节环501与卡块之间的距离，从而调节尾管胶盘502在芯轴102上的位置。

另外，尾管芯轴503远离所述丢手接头40的一端安转有护帽506，尾管芯轴503远离所述丢手接头40的一端的外侧安转有第二卡环505。

参见图6-8，具体实施过程如下：

座封过程：

钢球60坐落在座封球座30上后封堵内部通道，此时可进行上部悬挂器的座挂及封隔器的丢手作业。

钻杆胶塞10与尾管胶塞50密封锁紧过程：

座封球座30从丢手接头40脱离后，钻杆胶塞10通过钻杆泵送至丢手接头40内部，此时钻杆胶塞10的胶盘101与密封接头20内孔形成密封，固定接头103与丢手接头40内孔通过第二密封圈402形成密封配合。

固井胶塞丢手过程：

钻杆胶塞10与丢手接头40限位锁紧后，钻杆胶塞10推动丢手接头40及尾管胶塞50下行，管内压力升至一定数值后，钢球60推动座封球座30的芯套302下行，芯套302率先剪断第一剪钉305，芯套302下行至一定距离后带动外套301下行，外套301下行会剪断剪第三剪钉403，外套301剪断后整个座封球座30从丢手接头40脱离，同时因芯套302的下行使第一棘爪失去约束，第二剪钉401开始受力，第二剪钉401在外力的作用下可以被剪断，从而失去其原先的固定作用，使得丢手接头40与所述密封接头20失去固定力，密封接头20可以脱离丢手接头40继续泵送作业，直至将尾管胶塞50泵送至碰压座封球座30后完成后续固井作业。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种集成座封球座式固井胶塞，包括钻杆胶塞（10）、密封接头（20）、座封球座（30）、丢手接头（40）、尾管胶塞（50）和钢球（60），其特征在于，所述钻杆胶塞（10）、所述密封接头（20）、所述丢手接头（40）和所述尾管胶塞（50）按序依次抵触；

其中，所述密封接头（20）与所述丢手接头（40）通过第一棘爪连接，所述座封球座（30）安装于所述丢手接头（40）内部，所述丢手接头（40）与所述尾管胶塞（50）螺纹连接；

所述钢球（60）位于所述座封球座（30）靠近所述密封接头（20）的一端。

2.根据权利要求1所述的一种集成座封球座式固井胶塞，其特征在于，所述第一棘爪位于所述密封接头（20）靠近所述丢手接头（40）的一端；

所述第一棘爪包括固定连接于所述密封接头（20）上的第一棘爪臂（201），以及位于所述第一棘爪臂（201）远离所述密封接头（20）一端的第一棘爪凸块（202），所述第一棘爪凸块（202）位于所述第一棘爪臂（201）的外侧；

所述丢手接头（40）内壁开设有供所述第一棘爪凸块（202）嵌入的第一棘爪卡槽（203）；

所述第一棘爪凸块（202）在所述座封球座（30）外壁的挤压下，位于所述第一棘爪卡槽（203）内。

3.根据权利要求1所述的一种集成座封球座式固井胶塞，其特征在于，所述钻杆胶塞（10）包括芯轴（102）、与所述芯轴（102）螺纹连接的固定接头（103）、与所述固定接头（103）远离所述芯轴（102）一端连接的引导接头（105）；

所述芯轴（102）外侧套设有多个伞状胶盘（101），多个所述胶盘（101）的直径不同，且伞状所述胶盘（101）的开口远离所述固定接头（103）设置；

其中，所述固定接头（103）的直径等于所述密封接头（20）的内径，所述胶盘（101）的直径大于所述密封接头（20）的内径。

4.根据权利要求3所述的一种集成座封球座式固井胶塞，其特征在于，所述固定接头（103）靠近所述引导接头（105）一端的外侧设有第一卡环（104），所述第一卡环（104）突出在所述固定接头（103）外表面。

5.根据权利要求1所述的一种集成座封球座式固井胶塞，其特征在于，所述座封球座（30）包括内部的芯套（302）和外部的外套（301），所述外套（301）远离钢球（60）的一端外侧开设有多个螺纹孔，所述螺纹孔内安装有第一剪钉（305），所述外套（301）和所述芯套（302）通过所述第一剪钉（305）连接，所述外套（301）和所述丢手接头（40）之间设有第三剪钉（403）；

所述外套（301）通过第二棘爪与所述丢手接头（40）连接。

6.根据权利要求5所述的一种集成座封球座式固井胶塞，其特征在于，所述外套（301）远离所述钢球（60）的一端外侧开设有多个第一密封槽，所述第一密封槽内嵌设有第一密封圈（303）。

7.根据权利要求1所述的一种集成座封球座式固井胶塞，其特征在于，所述丢手接头（40）与所述密封接头（20）之间通过第二剪钉（401）连接，所述丢手接头（40）与所述尾管胶塞（50）之间通过螺纹结构连接；

所述螺纹结构包括开设在所述丢手接头（40）上的螺纹孔，以及安装在所述螺纹孔内的螺钉。

8.根据权利要求7所述的一种集成座封球座式固井胶塞，其特征在于，所述丢手接头（40）靠近所述密封接头（20）一端的内壁开设有第二密封槽，所述第二密封槽内嵌设有第二密封圈（402）。

9.根据权利要求1所述的一种集成座封球座式固井胶塞，其特征在于，所述尾管胶塞（50）包括尾管芯轴（503）、位于所述尾管芯轴（503）外壁的多个尾管胶盘（502）、以及尾管胶盘（502）调节结构；

所述尾管胶盘（502）外端突出在所述尾管芯轴（503）外表面；

所述调节结构包括位于所述尾管芯轴（503）外侧的卡块，以及螺纹连接在所述尾管芯轴（503）外侧的调节环（501），所述尾管胶盘（502）位于所述调节环（501）与所述卡块之间。

10.根据权利要求9所述的一种集成座封球座式固井胶塞，其特征在于，所述尾管芯轴（503）远离所述丢手接头（40）的一端安装有护帽（506）；

所述尾管芯轴（503）远离所述丢手接头（40）的一端的外侧安装有第二卡环（505）。