CN113482569B - 多级分离式水泥浆堵漏工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油机械井下工具技术领域，尤其是一种多级分离式水泥浆堵漏工具，包括本体、滑套、至少两个堵塞、封堵组件、第一限位机构、第二限位机构、第三限位机构、第四限位机构、第五限位机构、上封堵板及水泥浆袋组件，其利用内泄压孔预先与外泄压孔连通，便于该堵漏工具随钻井管柱顺利到达井底；并在水泥浆进入到水泥浆袋中之前，由第五限位机构自动嵌入内泄压孔，故而可实现其他液体不会进入到水泥浆袋中，确保水泥浆袋中的水泥浆不会被稀释污染；同时能够依据井底裂纹的大小，选择合适用量的水泥浆将其置于储存空间内，水泥浆用量可控，无须充满整个管柱，不会出现污染井底环境的现象，且操作难度低，分离工具少，降低再次钻进的难度。

Description

多级分离式水泥浆堵漏工具

技术领域

本发明涉及石油机械井下工具技术领域，尤其是一种多级分离式水泥浆堵漏工具。

背景技术

随着油气开采的深入，尤其是页岩气的开发，由于地质条件的原因，钻遇暗河、溶洞等恶性漏失地层，引起钻井液的大量流失，工期停滞不前，人力物力大量的浪费。由于裂缝较大，常规堵漏液颗粒过小，无法有效架桥封堵，同样造成堵漏液的大量流失，因此，必须对漏失严重地层进行有效封堵才能够重新开始钻进；

申请号为CN 200910250537.2的中国专利公开了一种地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具，主要存在的问题是堵漏泥浆充满整个钻井井筒，造成污染和浪费，后者采用缩颈弹簧与井壁接触并不可靠，且缩颈弹簧的上端适中开放，无法保证钻井液或其他液体不进入堵漏袋；

申请号为CN 201710364048.4的中国专利公开了一种拦截袋式堵漏工具，其提出了采用泥浆堵漏的方法，主要存在的问题依旧是水泥浆充满整个井筒，会对井底环境造成伤害；

申请号为CN 202020399837.9的中国专利可控式拦截堵漏工具，主要采用储料管与单向阀进配合，但实际上其堵漏袋的脱落时间无法控制，因此后期的提钻时间无法控制，且钻杆内的其他液体由于无法及时关闭单向阀而导致对堵漏袋内水泥浆的稀释并污染井底；

鉴于此，本发明旨在提供一种水泥浆用量可控，且不会被其他液体稀释的多级分离式水泥浆堵漏工具。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中钻井堵漏时，水泥浆用量不可控，亦容易被其他液体稀释的问题，现提供一种多级分离式水泥浆堵漏工具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多级分离式水泥浆堵漏工具，用于安装在钻井管柱的底端，该多级分离式水泥浆堵漏工具包括：

本体，外壁上开设有外泄压孔，本体的底端具有冲堵槽；

滑套，轴向上贯穿有内孔，滑套滑动安装在本体内，滑套的外壁上具有与内孔连通的内泄压孔，内孔的上端与钻井管柱的管孔的下端连通；

至少两个堵塞，用于滑动配置于管孔或内孔内，且堵塞能够从管孔移动至内孔，位于最上方的堵塞为上堵塞，位于最下方的堵塞为下堵塞，上堵塞和下堵塞之间形成用于容纳水泥浆的储存空间；

封堵组件，以一定的预紧力安装在本体的底端，并封堵住冲堵槽的开口，冲堵槽与封堵组件之间形成冲堵腔；

第一限位机构，用于和上堵塞配合；

第二限位机构，用于和滑套配合；

上封堵板，通过第三限位机构所提供的一定的结合力固定在内孔中，且内泄压孔位于上封堵板的上方，封堵组件位于上封堵板的下方；

水泥浆袋组件，通过第四限位机构所提供的一定的结合力固定在本体的底端，水泥浆袋组件中的水泥浆袋和内孔的底端连通；

以及第五限位机构，用于和内泄压孔配合，所述滑套能在本体中向下移动以依次具备泄压位置、冲堵位置及耦合位置；

当滑套位于泄压位置时，外泄压孔与内泄压孔连通，内泄压孔与冲堵腔互不连通，第一限位机构用于在滑套与下堵塞之间提供一定的阻力，使滑套能够随下堵塞同步向下移动至冲堵位置；

当滑套位于冲堵位置时，外泄压孔和内泄压孔相互错开且互不连通，下堵塞与上封堵板之间所形成的活塞腔通过内泄压孔与冲堵腔连通，且滑套自动与第二限位机构配合，第二限位机构用于在滑套与本体之间提供一定的结合力，使滑套固定在本体上；第二限位机构被设置成，在下堵塞克服第一限位机构的阻力后向下移动至和上封堵板接触的过程中，第二限位机构使滑套保持静止，封堵组件从本体上分离；第三限位机构被设置成，下堵塞能够通过推动上封堵板，以带动滑套克服第二限位机构的结合力，使滑套移动至耦合位置；

当滑套位于耦合位置时，第五限位机构自动嵌入内泄压孔，水泥浆袋组件形成对滑套向下运动的阻碍；且第四限位机构被设置成，在下堵塞克服第三限位机构的结合力后向下移动的过程中，水泥浆袋组件保持固定在本体上，上封堵板与滑套分离，下堵塞、上封堵板及储存空间的水泥浆进入水泥浆袋中；第五限位机构被设置成，对上堵塞提供一定的阻力，使滑套能够随上堵塞同步向下移动，由滑套推动水泥浆袋组件克服第四限位机构的结合力，实现水泥浆袋组件与本体分离。

本方案中利用外泄压孔和内泄压孔的设置，使滑套在泄压位置时，井孔、滑套的内孔、及钻井管柱的管孔彼此连通，故而便于该堵漏工具随钻井管柱顺利到达井底，堵漏工具及井管柱不易发生变形，同时能够依据井底裂纹的大小，选择合适用量的水泥浆将其置于储存空间内，水泥浆用量可控，无须充满整个管柱，并能够依次将封堵组件、上封堵板及水泥浆袋组件从本体上分离，最终水泥浆袋中的水泥浆凝固，实现堵漏，其中，水泥浆进入到水泥浆袋中之前，第五限位机构会自动嵌入内泄压孔，故而可实现其他液体不会进入到水泥浆袋中，确保水泥浆袋中的水泥浆不会被稀释污染，提高堵漏质量。

进一步地，还包括第一弹性元件，所述第一弹性元件用于向上抵住滑套。

进一步地，所述第一限位机构包括第一剪钉，所述第一剪钉固定在滑套的上端，且第一剪钉伸入滑套的内孔中；

或者，所述第一限位机构包括第一弹性伸缩件，所述第一弹性伸缩件固定在滑套的上端，且第一弹性伸缩件与上堵塞接触时，能够将上堵塞的轴向运动转化为自身的伸缩运动，所述第一弹性伸缩件伸入至滑套的内孔中。

进一步地，所述第二限位机构包括具有缺口的锁紧环，所述锁紧环嵌入在本体下端内部的卡槽中，所述滑套的外周壁沿其轴向间隔分布有若干第一外齿和若干第二外齿，第一外齿的径向高度＜第二外齿的径向高度，所述第一外齿均位于第二外齿的下方，所述锁紧环的内周壁沿其轴向间隔分布有若干内齿，所述第一外齿、第二外齿及内齿均由滑套至水泥浆袋组件方向逐渐向内倾斜；

或者，所述第二限位机构包括阻尼圈，所述滑套插入阻尼圈时，与阻尼圈之间形成有高阻尼段和低阻尼段，高阻尼段位于低阻尼段的上方。

进一步地，所述第三限位机构包括第三剪钉，所述第三剪钉固定在滑套的底端上，且插入至上封堵板内；

或者，所述第三限位机构包括第三胶水层，所述上封堵板通过第三胶水层粘接固定在滑套的内周壁上；

或者，所述第三限位机构包括第二弹性伸缩件，所述第二弹性伸缩件固定在滑套的上端，且第二弹性伸缩件抵紧上封堵板，并能够将上封堵板的轴向运动转化为自身的伸缩运动。

进一步地，所述第四限位机构包括第四剪钉，所述第四剪钉固定在本体的底端，且插入至水泥浆袋组件内；

或者，所述第四限位机构包括第四胶水层，所述水泥浆袋组件通过第四胶水层粘接固定在本体的底端；

或者，所述第四限位机构包括第三弹性伸缩件，所述第三弹性伸缩件固定在本体的底端，且第三弹性伸缩件抵紧水泥浆袋组件，并能够将水泥浆袋组件的轴向运动转化为自身的伸缩运动。

进一步地，所述第五限位机构包括第五剪钉、第二弹性元件及挡板，所述本体上具有隐藏孔，所述第五限位机构位于隐藏孔中，所述挡板与内泄压孔相匹配，所述第五剪钉固定在挡板上，所述第二弹性元件抵住挡板，挡板上的第五剪钉抵住滑套的外壁，当滑套移动至其上的内泄压孔与挡板正对时，挡板嵌入内泄压孔中，且第五剪钉伸入至内孔中。

进一步地，所述水泥浆袋组件还包括连接套，所述连接套通过第四限位机构所提供的一定的结合力固定在本体的底端，所述水泥浆袋固定在连接套上，所述水泥浆袋通过连接套和内孔的底端连通。

进一步地，所述封堵组件包括引鞋和下封堵板，所述引鞋与本体的底端过盈配合，所述下封堵板封堵住冲堵槽的开口，且下封堵板被夹持固定在引鞋和本体之间，所述水泥浆袋被下封堵板所托持。

进一步地，所述堵塞包括位于下端的金属头和位于上端的橡胶材质的柱塞，所述金属头和柱塞固定连接，所述柱塞的外周面具有若干环形密封唇。

本发明的有益效果是：本发明多级分离式水泥浆堵漏工具其内泄压孔预先与外泄压孔连通，处于打开状态，便于该堵漏工具随钻井管柱顺利到达井底，堵漏工具及井管柱不易发生变形；并在水泥浆进入到水泥浆袋中之前，由第五限位机构自动嵌入内泄压孔，故而可实现其他液体不会进入到水泥浆袋中，确保水泥浆袋中的水泥浆不会被稀释污染，提高堵漏质量；同时能够依据井底裂纹的大小，选择合适用量的水泥浆将其置于储存空间内，水泥浆用量可控，无须充满整个管柱，不会出现污染井底环境的现象，且操作难度低，分离工具少，降低再次钻进的难度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明多级分离式水泥浆堵漏工具其滑套处于泄压位置时的示意图；

图2是图1中A的局部放大示意图；

图3是图1中B的局部放大示意图；

图4是本发明多级分离式水泥浆堵漏工具其滑套处于冲堵位置时的示意图；

图5是图4中C的局部放大示意图；

图6是本发明封堵组件与本体分离时的示意图；

图7是本发明下堵塞上封堵板接触时的示意图；

图8是本发明多级分离式水泥浆堵漏工具其滑套处于耦合位置时的示意图；

图9是图8中D的局部放大示意图；

图10是本发明中上封堵板、下堵塞及储存空间内的水泥浆与本体分离时的示意图；

图11是图10中E的局部放大示意图；

图12是本发明中水泥浆袋组件与本体分离时的示意图；

图13本发明中上堵塞的示意图；

图14是本发明中下堵塞的示意图；

图15是本发明中锁紧环的俯视示意图；

图16是本发明中滑套与锁紧环配合时的示意图；

图中：1、第一限位机构，101、第一剪钉；

2、第二限位机构，201、锁紧环，2011、缺口，2012、内齿；

3、第三限位机构，301、第三剪钉；

4、第四限位机构，401、第四剪钉；

5、第五限位机构，501、第五剪钉，502、第二弹性元件，503、挡板；

6、钻井管柱，601、管孔；

7、本体，701、外泄压孔，702、冲堵槽，703、隐藏孔；

8、滑套，801、内孔，802、内泄压孔，803、第一外齿，804、第二外齿；

9、水泥浆袋组件，901、水泥浆袋，902、连接套；

10、封堵组件，1001、引鞋，1002、下封堵板；

11、上堵塞，12、下堵塞，13、储存空间，14、冲堵腔，15、第一弹性元件，16、连接头，17、上封堵板，18、金属头，19、柱塞，20、环形密封唇。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

实施例1

如图1-16所示，一种多级分离式水泥浆堵漏工具，用于安装在钻井管柱6的底端，该多级分离式水泥浆堵漏工具包括：

本体7，外壁上开设有外泄压孔701，本体7的底端具有冲堵槽702；

滑套8，轴向上贯穿有内孔801，滑套8滑动安装在本体7内，滑套8的外壁上具有与内孔801连通的内泄压孔802，内孔801的上端与钻井管柱6的管孔601的下端连通，本实施例中，滑套8与本体7同轴设置；

至少两个堵塞，用于滑动配置于管孔601或内孔801内，且堵塞能够从管孔601移动至内孔801，位于最上方的堵塞为上堵塞11，位于最下方的堵塞为下堵塞12，上堵塞11和下堵塞12之间形成用于容纳水泥浆的储存空间13；

封堵组件10，以一定的预紧力安装在本体7的底端，并封堵住冲堵槽702的开口，冲堵槽702与封堵组件10之间形成冲堵腔14；

第一限位机构1，用于和上堵塞11配合；

第二限位机构2，用于和滑套8配合；

上封堵板17，通过第三限位机构3所提供的一定的结合力固定在内孔801中，且内泄压孔802位于上封堵板17的上方，封堵组件10位于上封堵板17的下方；

水泥浆袋组件9，通过第四限位机构4所提供的一定的结合力固定在本体7的底端，水泥浆袋组件9中的水泥浆袋901和内孔801的底端连通；

以及第五限位机构5，用于和内泄压孔802配合，所述滑套8能在本体7中向下移动以依次具备泄压位置、冲堵位置及耦合位置；

当滑套8位于泄压位置时，外泄压孔701与内泄压孔802连通，内泄压孔802与冲堵腔14互不连通，第一限位机构1用于在滑套8与下堵塞12之间提供一定的阻力，使滑套8能够随下堵塞12同步向下移动至冲堵位置；

当滑套8位于冲堵位置时，外泄压孔701和内泄压孔802相互错开且互不连通，下堵塞12与上封堵板17之间所形成的活塞腔通过内泄压孔802与冲堵腔14连通，且滑套8自动与第二限位机构2配合，第二限位机构2用于在滑套8与本体7之间提供一定的结合力，使滑套8固定在本体7上；第二限位机构2被设置成，在下堵塞12克服第一限位机构1的阻力后向下移动至和上封堵板17接触的过程中，第二限位机构2使滑套8保持静止，封堵组件10从本体7上分离；第三限位机构3被设置成，下堵塞12能够通过推动上封堵板17，以带动滑套8克服第二限位机构2的结合力，使滑套8移动至耦合位置；

当滑套8位于耦合位置时，第五限位机构5自动嵌入内泄压孔802，水泥浆袋组件9形成对滑套8向下运动的阻碍；且第四限位机构4被设置成，在下堵塞12克服第三限位机构3的结合力后向下移动的过程中，水泥浆袋组件9保持固定在本体7上，上封堵板17与滑套8分离，下堵塞12、上封堵板17及储存空间13的水泥浆进入水泥浆袋901中；第五限位机构5被设置成，对上堵塞11提供一定的阻力，使滑套8能够随上堵塞11同步向下移动，由滑套8推动水泥浆袋组件9克服第四限位机构4的结合力，实现水泥浆袋组件9与本体7分离。

本实施例中本体7具体可采用连接头16安装在钻井管柱6的底端；

还包括第一弹性元件15，所述第一弹性元件15用于向上抵住滑套8；利用第一弹性元件15的设计，可使滑套8向上抵住连接头16，使滑套8的位置不会轻易的发生改变，确保该堵漏工具在初始时保持在泄压位置。

本实施例中第一限位机构1包括第一剪钉101，所述第一剪钉101固定在滑套8的上端，且第一剪钉101伸入滑套8的内孔801中；当下堵塞12克服第一剪钉101的阻力时，第一剪钉101断裂，下堵塞12向下运动，滑套8静止；第一剪钉101具体可采用压板压紧固定在滑套8上，压板采用螺钉固定在滑套8上，第一剪钉101位于内孔801外的部位可设置开口槽，以实现在第一剪钉101发生断裂时，断裂处位于内孔801外；

或者，所述第一限位机构1包括第一弹性伸缩件，所述第一弹性伸缩件固定在滑套8的上端，且第一弹性伸缩件与上堵塞11接触时，能够将上堵塞11的轴向运动转化为自身的伸缩运动，所述第一弹性伸缩件伸入至滑套8的内孔801中；例如，第一弹性伸缩件采用球头柱塞；当下堵塞12克服第一弹性伸缩件的阻力时，第一弹性伸缩件收缩，下堵塞12向下运动，滑套8静止；

本实施例中第二限位机构2包括具有缺口2011的锁紧环201，所述锁紧环201嵌入在本体7下端内部的卡槽中，所述滑套8的外周壁沿其轴向间隔分布有若干第一外齿803和若干第二外齿804，第一外齿803的径向高度＜第二外齿804的径向高度，所述第一外齿803均位于第二外齿804的下方，所述锁紧环201的内周壁沿其轴向间隔分布有若干内齿2012，所述第一外齿803、第二外齿804及内齿2012均由滑套8至水泥浆袋组件9方向逐渐向内倾斜；也就是说滑套8在向下运动的过程中，滑套8的第一外齿803首先会与锁紧环201的内齿2012啮合，而后第二外齿804再与内齿2012啮合，由于第一外齿803的径向高度＜第二外齿804的径向高度，因此，第一外齿803与内齿2012配合时，锁紧环201所需扩张的幅度较小，滑套8所需克服的力较小，但是该力＞第一弹性元件15的弹力，以防止滑套8返回向上运动，而第二外齿804与内齿2012配合时，锁紧环201所需扩张的幅度较大，滑套8所需克服的力较小；其中，当滑套8位于冲堵位置时，滑套8的第一外齿803与锁紧环201的内齿2012配合，防止滑套8在第一弹性元件15的作用下向上运动，且锁紧环201会对滑套8的第二外齿804形成阻挡，以便于下堵塞12向下运动时，克服第一剪钉101的阻力，使第一剪钉101发生断裂；

或者，所述第二限位机构2包括阻尼圈，所述滑套8插入阻尼圈时，与阻尼圈之间形成有摩擦力高的高阻尼段和摩擦力低的低阻尼段，高阻尼段位于低阻尼段的上方；当滑套8位于冲堵位置时，滑套8位于低阻尼段，利用低阻尼段的摩擦力，防止滑套8在第一弹性元件15的作用下向上运动，且高阻尼段会对滑套8形成阻挡，以便于下堵塞12向下运动时，克服第一剪钉101的阻力，使第一剪钉101发生断裂。

本实施例中第三限位机构3包括第三剪钉301，所述第三剪钉301固定在滑套8的底端上，且插入至上封堵板17内；当下堵塞12向下运动时克服第三剪钉301在上封堵板17与滑套8之间的结合力时，第三剪钉301发生断裂，下堵塞12向下运动，滑套8在第二限位机构2的作用下静止；第三剪钉301具体可采用压板压紧固定在滑套8上，压板采用螺钉固定在滑套8上，第三剪钉301位于内孔801外的部位可设置开口槽，以实现在第三剪钉301发生断裂时，断裂处位于内孔801外；

或者，所述第三限位机构3包括第三胶水层，所述上封堵板17通过第三胶水层粘接固定在滑套8的内周壁上；当下堵塞12向下运动时克服第三胶水层在上封堵板17与滑套8之间的结合力时，第三胶水层被破坏，下堵塞12向下运动，滑套8在第二限位机构2的作用下静止；

或者，所述第三限位机构3包括第二弹性伸缩件，所述第二弹性伸缩件固定在滑套8的上端，且第二弹性伸缩件抵紧上封堵板17，并能够将上封堵板17的轴向运动转化为自身的伸缩运动；例如，第二弹性伸缩件采用球头柱塞；当下堵塞12克服第二弹性伸缩件的阻力时，第二弹性伸缩件收缩，下堵塞12向下运动，滑套8静止。

本实施例中水泥浆袋组件9还包括连接套902，所述连接套902通过第四限位机构4所提供的一定的结合力固定在本体7的底端，所述水泥浆袋901具体可采用卡箍固定在连接套902上，水泥浆袋901通过连接套902和内孔801的底端连通；

第四限位机构4包括第四剪钉401，所述第四剪钉401固定在本体7的底端，且插入至水泥浆袋组件9的连接套902内；当滑套8向下运动时克服第四剪钉401在连接套902与本体7之间的结合力时，第四剪钉401发生断裂，滑套8向下运动，本体7静止；第四剪钉401具体可采用压板压紧固定在本体7上，压板采用螺钉固定在本体7上；

或者，所述第四限位机构4包括第四胶水层，所述水泥浆袋组件9的连接套902通过第四胶水层粘接固定在本体7的底端；当下堵塞12向下运动克服第四胶水层在连接套902与本体7之间的结合力时，第四胶水层被破坏，连接套902与本体7分离；

或者，所述第四限位机构4包括第三弹性伸缩件，所述第三弹性伸缩件固定在本体7的底端，且第三弹性伸缩件抵紧水泥浆袋组件9的连接套902，并能够将水泥浆袋组件9的连接套902的轴向运动转化为自身的伸缩运动；例如，第三弹性伸缩件采用球头柱塞；当连接套902克服第三弹性伸缩件的阻力时，第三弹性伸缩件收缩，连接套902与本体7分离。

本实施例中第五限位机构5包括第五剪钉501、第二弹性元件502及挡板503，所述本体7上具有隐藏孔703，所述第五限位机构5位于隐藏孔703中，所述挡板503与内泄压孔802相匹配，所述第五剪钉501固定在挡板503上，所述第二弹性元件502抵住挡板503，挡板503上的第五剪钉501抵住滑套8的外壁，当滑套8移动至其上的内泄压孔802与挡板503正对时，挡板503嵌入内泄压孔802中，且第五剪钉501伸入至内孔801中；本实施例中第一弹性元件15和第二弹性元件502具体可采用弹簧。

在挡板503嵌入内泄压孔802后，当上堵塞11会推动第五剪钉501，以带动滑套8一起向下运动，从而由滑套8推动连接套902与本体7分离。

本实施例中封堵组件10包括引鞋1001和下封堵板1002，所述引鞋1001与本体7的底端过盈配合，所述下封堵板1002封堵住冲堵槽702的开口，且下封堵板1002被夹持固定在引鞋1001和本体7之间，所述水泥浆袋901被下封堵板1002所托持，引鞋1001的底端优选设计为锥形结构，封堵组件10会托持住水泥浆袋901，使其处于折叠状态，以便于缩减该堵漏工具的体积，具体地，由封堵组件10中负责托持住折叠状态的水泥浆袋901。

本实施例中堵塞包括位于下端的金属头18和位于上端的橡胶材质的柱塞19，所述金属头18和柱塞19固定连接，所述柱塞19的外周面具有若干环形密封唇20；堵塞到达管孔601时，环形密封唇20与管孔601紧密接触，形成密封；同样，堵塞到达内孔801时，环形密封唇20与内孔801紧密接触，形成密封。

本实施例中的本体7可采用拼接式结构，以便于形成冲堵槽702，以及第四限位机构4和第五限位机构5的安装。

本实施例的工作原理如下：

钻井管柱6承载堵塞工具到达井底漏失层，向钻井管柱6的管孔601内放入下堵塞12，水泥浆在泥浆泵的作用下泵入钻井管柱6的管孔601，而后再放入上堵塞11，水泥浆位于下堵塞12和上堵塞11之间，与钻井液封隔开；

随后向钻井管柱6的管孔601内泵入钻井液(钻井液也可以为替换为其他液体)，由钻井液推动上堵塞11和下堵塞12向下运动，并逐步提高管孔601内的压力，具体过程为；

初始时，滑套8位于泄压位置，外泄压孔701与内泄压孔802连通，降低了钻井管柱6下入和水泥浆液泵入的难度，随之钻井液持续泵入管孔601内，下堵塞12被推动至滑套8内，并会被第一剪钉101阻挡，滑套8在第一剪钉101的作用下随下堵塞12同步向下移动，直至滑套8位于冲堵位置，且滑套8上的第一外齿803自动与锁紧环201的内齿2012啮合；

滑套8到达冲堵位置后，外泄压孔701和内泄压孔802相互错开且互不连通，下堵塞12与上封堵板17之间所形成的活塞腔通过内泄压孔802与冲堵腔14连通，随之管孔601内泵入钻井液的压力增大，第一剪钉101被下堵塞12推断，下堵塞12向上封堵板17靠拢，活塞腔内的液体进入到冲堵腔14，利用液压力使引鞋1001和下封堵板1002与本体7分离，实现一级分离，水泥浆袋901随之向下展开，而后下堵塞12与上封堵板17接触；其中，冲堵腔14内可在下井之前，预先充满钻井液；

随着管孔601内泵入钻井液的压力继续增大，下堵塞12推动上封堵板17带动滑套8同步向下，滑套8上的第二外齿804与锁紧环201的内齿2012啮合，且滑套8会相对锁紧环201向下移动，直至滑套8的底端端部与连接套902接触，此时，滑套8位于耦合位置，挡板503在第二弹性元件502的作用下嵌入内泄压孔802内；随之管孔601内泵入钻井液的压力继续增大，第三剪钉301被下堵塞12推断，上封堵板17、下堵塞12及储存空间内的水泥浆均落入到水泥浆袋901中，实现二级分离，在此过程中，挡板503在第二弹性元件502的作用下封堵住内泄压孔802，第五剪钉501随之伸入内孔801中，而上堵塞11会被第五剪钉501阻挡；

随着管孔601内泵入钻井液的压力再次增大，滑套8随上堵塞11同步下移，由滑套8推动连接套902，使连接套902及其上的水泥浆袋901从本体7上掉落，实现三级分离；

其中连接套902分离后，水泥浆已固化，故而此时，钻井液流入水泥浆袋901中已不会造成污染。

上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种多级分离式水泥浆堵漏工具，用于安装在钻井管柱(6)的底端，其特征在于：该多级分离式水泥浆堵漏工具包括：

本体(7)，外壁上开设有外泄压孔(701)，本体(7)的底端具有冲堵槽(702)；

滑套(8)，轴向上贯穿有内孔(801)，滑套(8)滑动安装在本体(7)内，滑套(8)的外壁上具有与内孔(801)连通的内泄压孔(802)，内孔(801)的上端与钻井管柱(6)的管孔(601)的下端连通；

至少两个堵塞，用于滑动配置于管孔(601)或内孔(801)内，且堵塞能够从管孔(601)移动至内孔(801)，位于最上方的堵塞为上堵塞(11)，位于最下方的堵塞为下堵塞(12)，上堵塞(11)和下堵塞(12)之间形成用于容纳水泥浆的储存空间(13)；

封堵组件(10)，以一定的预紧力安装在本体(7)的底端，并封堵住冲堵槽(702)的开口，冲堵槽(702)与封堵组件(10)之间形成冲堵腔(14)；

第一限位机构(1)，用于和上堵塞(11)配合；

第二限位机构(2)，用于和滑套(8)配合；

上封堵板(17)，通过第三限位机构(3)所提供的一定的结合力固定在内孔(801)中，且内泄压孔(802)位于上封堵板(17)的上方，封堵组件(10)位于上封堵板(17)的下方；

水泥浆袋组件(9)，通过第四限位机构(4)所提供的一定的结合力固定在本体(7)的底端，水泥浆袋组件(9)中的水泥浆袋(901)和内孔(801)的底端连通；

以及第五限位机构(5)，用于和内泄压孔(802)配合，所述滑套(8)能在本体(7)中向下移动以依次具备泄压位置、冲堵位置及耦合位置；

当滑套(8)位于泄压位置时，外泄压孔(701)与内泄压孔(802)连通，内泄压孔(802)与冲堵腔(14)互不连通，第一限位机构(1)用于在滑套(8)与下堵塞(12)之间提供一定的阻力，使滑套(8)能够随下堵塞(12)同步向下移动至冲堵位置；

当滑套(8)位于冲堵位置时，外泄压孔(701)和内泄压孔(802)相互错开且互不连通，下堵塞(12)与上封堵板(17)之间所形成的活塞腔通过内泄压孔(802)与冲堵腔(14)连通，且滑套(8)自动与第二限位机构(2)配合，第二限位机构(2)用于在滑套(8)与本体(7)之间提供一定的结合力，使滑套(8)固定在本体(7)上；第二限位机构(2)被设置成，在下堵塞(12)克服第一限位机构(1)的阻力后向下移动至和上封堵板(17)接触的过程中，第二限位机构(2)使滑套(8)保持静止，封堵组件(10)从本体(7)上分离；第三限位机构(3)被设置成，下堵塞(12)能够通过推动上封堵板(17)，以带动滑套(8)克服第二限位机构(2)的结合力，使滑套(8)移动至耦合位置；

当滑套(8)位于耦合位置时，第五限位机构(5)自动嵌入内泄压孔(802)，水泥浆袋组件(9)形成对滑套(8)向下运动的阻碍；且第四限位机构(4)被设置成，在下堵塞(12)克服第三限位机构(3)的结合力后向下移动的过程中，水泥浆袋组件(9)保持固定在本体(7)上，上封堵板(17)与滑套(8)分离，下堵塞(12)、上封堵板(17)及储存空间(13)的水泥浆进入水泥浆袋(901)中；第五限位机构(5)被设置成，对上堵塞(11)提供一定的阻力，使滑套(8)能够随上堵塞(11)同步向下移动，由滑套(8)推动水泥浆袋组件(9)克服第四限位机构(4)的结合力，实现水泥浆袋组件(9)与本体(7)分离。

2.根据权利要求1所述的多级分离式水泥浆堵漏工具，其特征在于：还包括第一弹性元件(15)，所述第一弹性元件(15)用于向上抵住滑套(8)。

3.根据权利要求1所述的多级分离式水泥浆堵漏工具，其特征在于：所述第一限位机构(1)包括第一剪钉(101)，所述第一剪钉(101)固定在滑套(8)的上端，且第一剪钉(101)伸入滑套(8)的内孔(801)中；

或者，所述第一限位机构(1)包括第一弹性伸缩件，所述第一弹性伸缩件固定在滑套(8)的上端，且第一弹性伸缩件与上堵塞(11)接触时，能够将上堵塞(11)的轴向运动转化为自身的伸缩运动，所述第一弹性伸缩件伸入至滑套(8)的内孔(801)中。

4.根据权利要求1或2所述的多级分离式水泥浆堵漏工具，其特征在于：所述第二限位机构(2)包括具有缺口(2011)的锁紧环(201)，所述锁紧环(201)嵌入在本体(7)下端内部的卡槽中，所述滑套(8)的外周壁沿其轴向间隔分布有若干第一外齿(803)和若干第二外齿(804)，第一外齿(803)的径向高度＜第二外齿(804)的径向高度，所述第一外齿(803)均位于第二外齿(804)的下方，所述锁紧环(201)的内周壁沿其轴向间隔分布有若干内齿(2012)，所述第一外齿(803)、第二外齿(804)及内齿(2012)均由滑套(8)至水泥浆袋组件(9)方向逐渐向内倾斜；

或者，所述第二限位机构(2)包括阻尼圈，所述滑套(8)插入阻尼圈时，与阻尼圈之间形成有高阻尼段和低阻尼段，高阻尼段位于低阻尼段的上方。

5.根据权利要求1所述的多级分离式水泥浆堵漏工具，其特征在于：所述第三限位机构(3)包括第三剪钉(301)，所述第三剪钉(301)固定在滑套(8)的底端上，且插入至上封堵板(17)内；

或者，所述第三限位机构(3)包括第三胶水层，所述上封堵板(17)通过第三胶水层粘接固定在滑套(8)的内周壁上；

或者，所述第三限位机构(3)包括第二弹性伸缩件，所述第二弹性伸缩件固定在滑套(8)的上端，且第二弹性伸缩件抵紧上封堵板(17)，并能够将上封堵板(17)的轴向运动转化为自身的伸缩运动。

6.根据权利要求1所述的多级分离式水泥浆堵漏工具，其特征在于：所述第四限位机构(4)包括第四剪钉(401)，所述第四剪钉(401)固定在本体(7)的底端，且插入至水泥浆袋组件(9)内；

或者，所述第四限位机构(4)包括第四胶水层，所述水泥浆袋组件(9)通过第四胶水层粘接固定在本体(7)的底端；

或者，所述第四限位机构(4)包括第三弹性伸缩件，所述第三弹性伸缩件固定在本体(7)的底端，且第三弹性伸缩件抵紧水泥浆袋组件(9)，并能够将水泥浆袋组件(9)的轴向运动转化为自身的伸缩运动。

7.根据权利要求1所述的多级分离式水泥浆堵漏工具，其特征在于：所述第五限位机构(5)包括第五剪钉(501)、第二弹性元件(502)及挡板(503)，所述本体(7)上具有隐藏孔(703)，所述第五限位机构(5)位于隐藏孔(703)中，所述挡板(503)与内泄压孔(802)相匹配，所述第五剪钉(501)固定在挡板(503)上，所述第二弹性元件(502)抵住挡板(503)，挡板(503)上的第五剪钉(501)抵住滑套(8)的外壁，当滑套(8)移动至其上的内泄压孔(802)与挡板(503)正对时，挡板(503)嵌入内泄压孔(802)中，且第五剪钉(501)伸入至内孔(801)中。

8.根据权利要求1所述的多级分离式水泥浆堵漏工具，其特征在于：所述水泥浆袋组件(9)还包括连接套(902)，所述连接套(902)通过第四限位机构(4)所提供的一定的结合力固定在本体(7)的底端，所述水泥浆袋(901)固定在连接套(902)上，所述水泥浆袋(901)通过连接套(902)和内孔(801)的底端连通。

9.根据权利要求1所述的多级分离式水泥浆堵漏工具，其特征在于：所述封堵组件(10)包括引鞋(1001)和下封堵板(1002)，所述引鞋(1001)与本体(7)的底端过盈配合，所述下封堵板(1002)封堵住冲堵槽(702)的开口，且下封堵板(1002)被夹持固定在引鞋(1001)和本体(7)之间，所述水泥浆袋(901)被下封堵板(1002)所托持。

10.根据权利要求1所述的多级分离式水泥浆堵漏工具，其特征在于：所述堵塞包括位于下端的金属头(18)和位于上端的橡胶材质的柱塞(19)，所述金属头(18)和柱塞(19)固定连接，所述柱塞(19)的外周面具有若干环形密封唇(20)。

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