CN113374443B - 一种自旋转可钻式划眼浮鞋 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自旋转可钻式划眼浮鞋，包括外壳本体，套设在外壳本体下端内部的传动结构件，所述传动结构件与外壳本体转动连接，通过自旋转导向头、外壳本体、传动结构件与滚动结构件四者两两结合，使得原先不具备旋转功能的导向头可以360°自由旋转，实现该工具自主旋转引导套管下入功能，通过设置切削扶正组件，在当下套管的过程中遇到阻碍时，可以利用金属切削块在缩颈井壁段进行切削划眼，使缩颈井壁段井径扩大到正常尺寸，利于后续套管顺利下方，而扶正条的作用是扶正套管，保证套管的局中度及提高固井质量，解决现有产品仅适用特定的下入工具、适用范围小的问题，扩大其适用范围，不受下入工具的制约。

Description

一种自旋转可钻式划眼浮鞋

技术领域

本发明属于石油生产相关技术领域，具体涉及一种自旋转可钻式划眼浮鞋。

背景技术

目前常规的固井浮鞋，都没有划眼的效果，在下套管作业时，井壁上的遇阻点会挤压套管，使下放套管遇阻并使套管产生变形，严重影响固井质量，同时，现有的防逆流机构通过阀杆、阀球、弹簧、阀座以及与阀杆滑动配合的固定件构成，工作液体流经阀杆、弹簧时，阀杆与固定件容易出现卡死的显现，导致阀球不能够与阀座密封，从而使得浮鞋丧失防逆流的作用，同时弹簧容易被腐蚀，使用寿命不长。

为此，申请号为CN201920713058.9公开了一种划眼式浮鞋，包括浮鞋筒，浮鞋筒的下部外缘圆周局部固定有多个螺旋条，螺旋条上沿其螺旋方向均布固定有多个通孔，通孔与浮鞋筒内部连通，浮鞋筒上部内设置有防逆流装置。本实用新型，结构简单，使用方便，螺旋条外部覆焊有硬质合金颗粒，下套管时若遇到阻碍，可以利用螺旋条以及其外部的硬质合金颗粒将阻碍磨除，修整井壁，通孔排出的泥浆能够冲刷井壁。

虽然上述方案中具有不错的有益性，但仍存在以下问题：

1、导向头与本体采用固定连接的方式，不具有旋转效果，无法实现自主旋转引导套管下入功能，需要适用特定的下入工具、适用范围小；

2、不具备导向性，无法引导套管顺利到达预设位置；

3、密封件及内部结构件尺寸及安装位置较为不合理，使得内部结构件承压不稳定，产品性能实现的保障性及质量稳定性差；

4、无“抱死”构件或“抱死”构件，结构不够合理导致产品不可钻除或钻除时间长；

5、需要通过特定型式顶驱及旋转套管转动才能实现旋转引导下入功能问题，而特定型式顶驱及旋转套管价格昂贵、成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自旋转可钻式划眼浮鞋，以解决上述背景技术中提出的不具有引导功能、内部结构件承压不稳定以及成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自旋转可钻式划眼浮鞋，包括外壳本体，套设在外壳本体下端内部的传动结构件，所述传动结构件与外壳本体转动连接，所述外壳本体的外部设有用于疏通井下堵塞物以及扶正套管的切削扶正组件，所述传动结构件的下端螺纹连接有自旋转导向头，所述外壳本体的上端内部固定套设有内部承载件，所述内部承载件中设置有能够上下运动控制泥浆流通的阀芯组件，所述传动结构件中设置有配合阀芯组件在上下运动过程对自旋转导向头进行锁固的锁定组件，所述自旋转导向头为中空结构且下端开设有用于将泥浆排出的通孔，所述外壳本体上开设有用于排出堵塞泥浆的备用通孔，所述外壳本体的内部还设置有用于对备用通孔进行封堵的封堵组件，所述自旋转导向头底部通孔堵塞时可通过封堵组件与阀芯组件的配合运动打开备用通孔将泥浆排出。

优选的，所述外壳本体的下端圆周内壁上开设有若干个半圆形轨道槽一，所述传动结构件的上端圆周外壁上开设有与外壳本体内壁上若干个半圆形轨道槽对应的半圆形轨道槽二，所述半圆形轨道槽一与半圆形轨道槽二之间设置有滚动结构件。

优选的，所述切削扶正组件包括多个金属切削块与两条扶正条，所述扶正条固定套设在外壳本体的外部，多个所述金属切削块均匀固定在两条扶正条与外壳本体上。

优选的，所述阀芯组件包括单向阀芯，所述单向阀芯的上端两侧外壁上固定连接有限位块，所述内部承载件的内壁上开设有供以限位块上下滑动的倒三角状限位槽，所述单向阀芯的上端外部套设有弹簧，所述单向阀芯的下端外部套设有旋转块，所述弹簧的上端与单向阀芯固定连接，所述弹簧的下端抵在旋转块的上表面，所述旋转块的圆周外壁上设有内螺纹结构，所述旋转块转动连接在内部承载件与外壳本体之间，所述单向阀芯的下端固定连接有螺旋条。

优选的，所述螺旋条分为上部分的螺旋状结构与下部分的长条状结构，所述旋转块的下端开设有用于螺旋条下部分长条状结构穿过的螺旋槽，且螺旋槽与螺旋条上部分螺旋状结构旋转配合。

优选的，所述锁定组件包括锁紧板，所述锁紧板固定在螺旋条的下端，所述锁紧板呈内十字支撑的环状结构，所述锁紧板的环状结构下表面均匀固定有四个锁定块，四个所述锁定块的两侧外壁上均固定连接有安全销，所述传动结构件的上端开设有与四个锁定块配合的锁定槽。

优选的，所述封堵组件包括滑块，所述外壳本体的内壁上开设有与备用通孔相通的滑槽，所述滑块滑动设置于滑槽中，所述滑块呈Z字型结构，且上端内壁上设有与旋转块螺纹配合的外螺纹结构。

优选的，所述内部承载件的上下两端圆周外壁上均开设有安装固定槽，所述外壳本体的内壁上开设有与安装固定槽相对应的安装槽，所述外壳本体在安装固定槽位置处开设有直孔，所述直孔内插接有安装螺纹销，所述安装固定槽的内部设有安装固定条，所述安装固定条上开设有与安装螺纹销螺纹配合的螺纹孔。

所述内部承载件的上端部分与中间部分的圆周外壁上均开设有密封槽，所述密封槽中设置有密封圈。

与现有划眼浮鞋技术相比，本发明提供了一种自旋转可钻式划眼浮鞋，具备以下有益效果：

1、本发明通过自旋转导向头、外壳本体、传动结构件与滚动结构件四者两两结合，使得原先不具备旋转功能的导向头可以360°自由旋转，实现该工具自主旋转引导套管下入功能，通过设置切削扶正组件，在当下套管的过程中遇到阻碍时，可以利用金属切削块在缩颈井壁段进行切削划眼，使缩颈井壁段井径扩大到正常尺寸，利于后续套管顺利下方，而扶正条的作用是扶正套管，保证套管的局中度及提高固井质量，解决现有产品仅适用特定的下入工具、适用范围小的问题，扩大其适用范围，不受下入工具的制约；

2、本发明在设计、制造过程中，增加导向头的锁定组件，可以防止灌井过程中的导向头旋转，而通过设置导向头旋转引导套管顺利到达预设位置，解决现有产品自身不具备导向性问题；

3、本发明通过设置安装固定条，可以在浮鞋损坏或维修时更方便的对浮鞋进行装卸，通过选用合适的密封件、内部结构件尺寸，以及调整更加科学的安装位置，使得承压组件的承压作用及稳定性大幅提高，解决现有产品承压作用不稳定问题；

4、本发明在浮鞋灌井的过程中，当主通孔堵塞时可以打开备用通孔，通过备用通孔完成固井作业，可以防止由于堵塞产生的井下事故的产生，解决现有产品无“抱死”构件或“抱死”构件不合理导致产品不可钻除或钻除时间长的问题；

5、本发明解决现有产品必须通过特定型式顶驱及旋转套管转动才能实现旋转引导下入功能问题，原有技术中特定型式顶驱及旋转套管价格昂贵、成本高，而本发明可节省使用方的施工成本。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明提出的一种自旋转可钻式划眼浮鞋结构示意图；

图2为本发明提出的一种自旋转可钻式划眼浮鞋剖面结构示意图；

图3为本发明提出的一种自旋转可钻式划眼浮鞋侧剖面结构示意图；

图4为本发明提出的图2中A-A处剖面结构示意图；

图5为本发明提出的旋转块结构示意图；

图6为本发明提出的螺旋条与旋转块配合结构示意图；

图7为本发明提出的图2中B处局部放大结构示意图；

图中：1、外壳本体；2、自旋转导向头；3、传动结构件；4、滚动结构件；5、锁紧板；6、弹簧；7、金属切削块；8、扶正条；9、单向阀芯；10、螺旋条；11、滑块；12、安装固定槽；13、密封圈；14、内部承载件；15、备用通孔；16、旋转块；17、安装固定条；18、安装螺纹销；19、安全销；20、限位块；21、螺旋槽；22、滑槽；23、锁定块。

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-图7，本发明提供一种技术方案：一种自旋转可钻式划眼浮鞋，包括外壳本体1，套设在外壳本体1下端内部的传动结构件3，传动结构件3与外壳本体1转动连接，外壳本体1的外部设有用于疏通井下堵塞物以及扶正套管的切削扶正组件，传动结构件3的下端螺纹连接有自旋转导向头2，外壳本体1的上端内部固定套设有内部承载件14，内部承载件14中设置有能够上下运动控制泥浆流通的阀芯组件，传动结构件3中设置有配合阀芯组件在上下运动过程对自旋转导向头2进行锁固的锁定组件，自旋转导向头2为中空结构且下端开设有用于将泥浆排出的通孔，外壳本体1上开设有用于排出堵塞泥浆的备用通孔15，外壳本体1的内部还设置有用于对备用通孔15进行封堵的封堵组件，自旋转导向头2底部通孔堵塞时可通过封堵组件与阀芯组件的配合运动打开备用通孔15将泥浆排出。

值得留意的是，外壳本体1的下端圆周内壁上开设有若干个半圆形轨道槽一，传动结构件3的上端圆周外壁上开设有与外壳本体1内壁上若干个半圆形轨道槽对应的半圆形轨道槽二，半圆形轨道槽一与半圆形轨道槽二之间设置有滚动结构件4，外壳本体1通过滚动结构件4与传动结构件3旋转连接，并起到限位作用。

需要注意的是，切削扶正组件包括多个金属切削块7与两条扶正条8，扶正条8固定套设在外壳本体1的外部，多个金属切削块7均匀固定在两条扶正条8与外壳本体1上，在当下套管的过程中遇到阻碍时，可以利用金属切削块7在缩颈井壁段进行切削划眼，使缩颈井壁段井径扩大到正常尺寸，利于后续套管顺利下方，而扶正条8的作用是扶正套管，保证套管的局中度及提高固井质量。

值得了解的是，阀芯组件包括单向阀芯9，单向阀芯9的上端两侧外壁上固定连接有限位块20，内部承载件14的内壁上开设有供以限位块20上下滑动的倒三角状限位槽，单向阀芯9的上端外部套设有弹簧6，单向阀芯9的下端外部套设有旋转块16，弹簧6的上端与单向阀芯9固定连接，弹簧6的下端抵在旋转块16的上表面，旋转块16的圆周外壁上设有内螺纹结构，旋转块16转动连接在内部承载件14与外壳本体1之间，单向阀芯9的下端固定连接有螺旋条10，而螺旋条10分为上部分的螺旋状结构与下部分的长条状结构，旋转块16的下端开设有用于螺旋条10下部分长条状结构穿过的螺旋槽21，且螺旋槽21与螺旋条10上部分螺旋状结构旋转配合，在当螺旋条10上下运动时，旋转块16能够对应旋转。

需要明白的是，锁定组件包括锁紧板5，锁紧板5固定在螺旋条10的下端，锁紧板5呈内十字支撑的环状结构，锁紧板5的环状结构下表面均匀固定有四个锁定块23，四个锁定块23的两侧外壁上均固定连接有安全销19，传动结构件3的上端开设有与四个锁定块23配合的锁定槽，通过安全销19可以卡住四个锁定块23使之不会完全落下。

封堵组件包括滑块11，外壳本体1的内壁上开设有与备用通孔15相通的滑槽22，滑块11滑动设置于滑槽22中，滑块11呈Z字型结构，且上端内壁上设有与旋转块16螺纹配合的外螺纹结构，正常状态下滑块11堵住备用通孔15使之封闭起来，当旋转块16转动时，滑块11向上滑动，进而能够将备用通孔15打开，排出堵塞的泥浆。

值得理解的是，内部承载件14的上下两端圆周外壁上均开设有安装固定槽12，外壳本体1的内壁上开设有与安装固定槽12相对应的安装槽，外壳本体1在安装固定槽12位置处开设有直孔，直孔内插接有安装螺纹销18，安装固定槽12的内部设有安装固定条17，安装固定条17上开设有与安装螺纹销18螺纹配合的螺纹孔，安装时，安装固定条17预承载在安装固定槽12内，内部承载件14与安装固定条17在外壳本体1内部下移到安装固定槽12下端口位置处，拧紧安装螺纹销18，安装固定条17在安装螺纹销18的转动作用下收到挤压，使得两个安装螺纹销18之间的安装固定条17向内、外径方向折叠扭曲，从而填满卡住安装固定槽12，达到安装固定作用，在拆卸时只需拧松安装螺纹销18，使安装固定条17在扭曲发生形变的地方恢复原样，使得安装固定条17重新全部回缩到内部承载件14内，这时就可以将内部承载件14轻松取出进行拆换。

需要清楚的是，内部承载件14的上端部分与中间部分的圆周外壁上均开设有密封槽，密封槽中设置有密封圈13，使内部承载件14与外壳本体1之间能够良好密封。

本发明的工作原理及使用流程如下：在固井作业中，下套管时，自旋转导向头2与传动结构件3固定连接，传动结构件3与外壳本体1通过滚动结构件4滚动连接，所以自旋转导向头2可以360°自主旋转引导套管下入功能。同时若下套管时遇到阻碍，可以利用金属切削块7在缩颈井壁段进行切削划眼，使缩颈井壁段井径扩大到正常尺寸，利于后续套管顺利下方。扶正条8套设在外壳本体1上，保证套管的局中度及提高固井质量。

在灌井过程中，水泥浆进入外壳本体1内，经内部承载件14轴心通孔处流到单向阀芯9上对单向阀芯9施压，当水泥浆压力达到一定值的时候使单向阀芯9向下移动迫使弹簧6压缩，单向阀芯9上端的外圆台面与内部承载件14的圆台表面出现一定的间隙而形成使水泥浆流出的通道，同时由于限位块20的作用使得单向阀芯9只会垂直下移。单向阀芯9下方为螺旋条10，单向阀芯9下移使得螺旋条10同步下移，螺旋条10下移带动锁紧板5下移，锁紧板5下移带动锁定块23下移，当锁定块23卡住传动结构件3上的锁定槽且安全销19限位限制下移时，自旋转导向头2被锁紧转动停止旋转，此时螺旋条10下方的长条部分穿过螺旋槽21且螺旋部分未接触螺旋槽21。水泥浆通过自旋转导向头2上的通孔流出，完成固井作业。固井完成后停止水泥浆的注入，此时单向阀芯9上的液压退去，单向阀芯9在弹簧6的作用下回拉，单向阀芯9上端外圆台面与内部承载件14的圆台表面重新贴合形成密封，从而防止水泥浆返回。

当自旋转导向头2上的通孔出现堵塞时，单向阀芯9下方空腔被水泥浆填满。此时增加水泥浆注入压力，单向阀芯9下移，同时带动螺旋条10、锁紧板5、锁定块23下行，安全销19在压力的作用下断裂，螺旋条10螺旋部分与螺旋槽21配合连接，单向阀芯9在限位块20的作用下只能垂直下移，从而螺旋条10的螺旋部分带动旋转块16旋转，旋转块16旋转带动滑块11在滑槽22的限制下只能上移，从而使滑块11上行露出备用通孔15，水泥浆可以从备用通孔15流出，从而达成防堵塞目的。

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 (5)

1.一种自旋转可钻式划眼浮鞋，包括外壳本体(1)，套设在外壳本体(1)下端内部的传动结构件(3)，其特征在于：所述传动结构件(3)与外壳本体(1)转动连接，所述外壳本体(1)的外部设有用于疏通井下堵塞物以及扶正套管的切削扶正组件，所述传动结构件(3)的下端螺纹连接有自旋转导向头(2)，所述外壳本体(1)的上端内部固定套设有内部承载件(14)，所述内部承载件(14)中设置有能够上下运动控制泥浆流通的阀芯组件，所述传动结构件(3)中设置有配合阀芯组件在上下运动过程对自旋转导向头(2)进行锁固的锁定组件，所述自旋转导向头(2)为中空结构且下端开设有用于将泥浆排出的通孔，所述外壳本体(1)上开设有用于排出堵塞泥浆的备用通孔(15)，所述外壳本体(1)的内部还设置有用于对备用通孔(15)进行封堵的封堵组件，所述自旋转导向头(2)底部通孔堵塞时可通过封堵组件与阀芯组件的配合运动打开备用通孔(15)将泥浆排出；

所述阀芯组件包括单向阀芯(9)，所述单向阀芯(9)的上端两侧外壁上固定连接有限位块(20)，所述内部承载件(14)的内壁上开设有供以限位块(20)上下滑动的倒三角状限位槽，所述单向阀芯(9)的上端外部套设有弹簧(6)，所述单向阀芯(9)的下端外部套设有旋转块(16)，所述弹簧(6)的上端与单向阀芯(9)固定连接，所述弹簧(6)的下端抵在旋转块(16)的上表面，所述旋转块(16)的圆周外壁上设有内螺纹结构，所述旋转块(16)转动连接在内部承载件(14)与外壳本体(1)之间，所述单向阀芯(9)的下端固定连接有螺旋条(10)；

所述螺旋条(10)分为上部分的螺旋状结构与下部分的长条状结构，所述旋转块(16)的下端开设有用于螺旋条(10)下部分长条状结构穿过的螺旋槽(21)，且螺旋槽(21)与螺旋条(10)上部分螺旋状结构旋转配合；

所述锁定组件包括锁紧板(5)，所述锁紧板(5)固定在螺旋条(10)的下端，所述锁紧板(5)呈内十字支撑的环状结构，所述锁紧板(5)的环状结构下表面均匀固定有四个锁定块(23)，四个所述锁定块(23)的两侧外壁上均固定连接有安全销(19)，所述传动结构件(3)的上端开设有与四个锁定块(23)配合的锁定槽；

所述封堵组件包括滑块(11)，所述外壳本体(1)的内壁上开设有与备用通孔(15)相通的滑槽(22)，所述滑块(11)滑动设置于滑槽(22)中，所述滑块(11)呈Z字型结构，且上端内壁上设有与旋转块(16)螺纹配合的外螺纹结构。

2.根据权利要求1所述的一种自旋转可钻式划眼浮鞋，其特征在于：所述外壳本体(1)的下端圆周内壁上开设有若干个半圆形轨道槽一，所述传动结构件(3)的上端圆周外壁上开设有与外壳本体(1)内壁上若干个半圆形轨道槽对应的半圆形轨道槽二，所述半圆形轨道槽一与半圆形轨道槽二之间设置有滚动结构件(4)。

3.根据权利要求1所述的一种自旋转可钻式划眼浮鞋，其特征在于：所述切削扶正组件包括多个金属切削块(7)与两条扶正条(8)，所述扶正条(8)固定套设在外壳本体(1)的外部，多个所述金属切削块(7)均匀固定在两条扶正条(8)与外壳本体(1)上。

4.根据权利要求1所述的一种自旋转可钻式划眼浮鞋，其特征在于：所述内部承载件(14)的上下两端圆周外壁上均开设有安装固定槽(12)，所述外壳本体(1)的内壁上开设有与安装固定槽(12)相对应的安装槽，所述外壳本体(1)在安装固定槽(12)位置处开设有直孔，所述直孔内插接有安装螺纹销(18)，所述安装固定槽(12)的内部设有安装固定条(17)，所述安装固定条(17)上开设有与安装螺纹销(18)螺纹配合的螺纹孔。

5.根据权利要求1所述的一种自旋转可钻式划眼浮鞋，其特征在于：所述内部承载件(14)的上端部分与中间部分的圆周外壁上均开设有密封槽，所述密封槽中设置有密封圈(13)。

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