CN114562199A - 一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,首先将装置放至井漏处,向钻柱内注入水泥浆并经主钻头用于堵漏;待灌注水泥浆完成后,将所述装置上提并向钻柱内注入钻井液用于清洗装置;在水泥凝固后下放所述装置,并在主钻头处施加钻压,此时驱动杆相对上筒体下移直至驱动杆台阶抵住上筒体的上端面,复位弹簧被压缩,防掉块远离内座台;所述芯轴随驱动杆向下移动,芯轴与二级钻头配合使二级钻头径向伸出,用于协助主钻头钻水泥塞;当钻水泥塞完成后,上提所述装置时,主钻头处的轴向钻压消失,驱动杆相对上筒体上移并驱动芯轴一起移动,芯轴使二级钻头径向收缩,可避免起钻时二级钻头刮切井壁。本装置可用于减少堵漏时间从而提高钻井效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下装置,具体是一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,属于机械工程或钻井工程技术领域。
背景技术
在油气钻井过程中常遇到漏失地层,造成钻井流体介质损失并可能导致正常钻进无法继续进行。针对这种钻井问题,现场普遍采用堵漏剂对漏失处进行堵漏,例如专用的低密度堵漏剂。然而,结合现场应用效果,常规堵漏剂效果并不理想。由于水泥浆具有凝固特性,工程实践表明水泥是较好的堵漏材料。
油田现场采用水泥堵漏时,首先将现有钻柱从井下起出,更换光钻杆钻柱,然后将光钻杆下至漏点进行灌注水泥浆。待水泥浆灌注完成后,将钻柱提离水泥面30-60米,用钻井液冲洗钻柱,然后将光钻杆钻柱提至地面。卸下光钻杆并安装带有牙轮钻头的钻具组合,待水泥浆凝固后,下入钻柱并使用牙轮钻头钻水泥塞。在钻完水泥塞后,视情况继续钻进或起钻更换钻具再重新下钻。在此过程中,为实现堵漏及钻水泥塞,需要频繁起钻和更换钻具组合,非生产时间长,钻进效率低。
为完成井眼堵漏及钻水泥塞并尽可能减少漏失事故造成的影响,可考虑设计专用的堵漏和钻水泥塞专用工具,从而减少处理漏失事故处理过程中的起下钻次数并最终提高易漏地层的钻井效率。
发明内容
本发明的目的在于:提出一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,用于一趟起下钻便可完成井眼堵漏和钻水泥塞过程,减少非生产时间,提高钻井效率。
本发明采用的技术方案是:
一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,包括驱动杆、芯轴、上筒体和下筒体,所述驱动杆包括驱动杆大径段和驱动杆小径段,所述驱动杆大径段内部设有锁紧螺纹,所述驱动杆小径段的下端设有轴向爪块;在所述上筒体内部中间设有内座台,在所述内座台上设有座台槽和座台内孔;所述芯轴包括芯轴大径段和芯轴小径段,所述芯轴小径段的下端设有T型槽;所述下筒体的侧壁设有径向贯通的钻头滑槽;所述轴向爪块插入座台槽中,所述上筒体与下筒体通过螺纹连接,所述芯轴安装于驱动杆、上筒体和下筒体内部且穿过座台内孔;所述驱动杆大径段内部设有锁紧块,所述锁紧块外部设有螺纹且与锁紧螺纹配合;所述芯轴的上端抵住锁紧块;所述芯轴大径段与内座台之间设有复位弹簧;所述钻头滑槽内设有二级钻头,所述二级钻头的一端设有T型凸块,所述T型凸块嵌入T型槽内;所述下筒体的下端通过螺纹连接有主钻头。
所述驱动杆还包括驱动杆台阶、端部螺纹孔和钻具螺纹;当驱动杆相对上筒体向下移动时,所述驱动杆台阶抵住上筒体的上端面;所述驱动杆的下端设有防掉块,所述防掉块通过连接螺栓固定于驱动杆下端,所述连接螺栓与端部螺纹孔配合;所述防掉块为圆盘状且设有通孔,所述芯轴小径段穿过防掉块的通孔;当防掉块上移时,防掉块的上端抵住内座台的下端;所述钻具螺纹用于将驱动杆与上部钻具连接。
所述芯轴上还设有芯轴台阶、斜流道和斜平面;所述芯轴台阶抵住复位弹簧的上端,所述斜流道为设于芯轴小径段上的斜向通孔,芯轴内部的钻井液可经斜流道流向芯轴外部;所述斜平面设于芯轴的下端,斜平面的数量为2个且沿芯轴的中心轴对称分布;当采用经过芯轴中心轴且与斜平面相垂直的假想平面将芯轴截开,假想平面与2个斜平面所形成的2条交线之间的夹角大于0°但小于180°;所述T型槽设于斜平面内。
所述轴向爪块的数量大于1且沿驱动杆小径段周向均匀分布;所述座台槽的数量与轴向爪块的数量相等。
所述轴向爪块在座台槽内允许移动的位移大于驱动杆台阶与上筒体上端面之间的距离。
所述下筒体上的钻头滑槽数量为2个且沿下筒体圆周均匀分布,钻头滑槽的中心线与下筒体的中心轴垂直;所述钻头滑槽内壁设有密封环槽,在所述密封环槽内设有第二密封圈用于密封二级钻头。
所述T型凸块可沿T型槽滑动,所述二级钻头上还设有硬质合金孔用于安装硬质合金柱。
所述主钻头内设有大径流道,用于钻井液和水泥浆的流通。
在所述驱动杆小径段与上筒体内壁间设有第一密封圈。
在装置安装好后,首先将装置放至井眼中的井漏处,主钻头处无钻压,向钻柱内注入水泥浆,水泥浆流至驱动杆经芯轴的斜流道后流过下筒体和主钻头的大径通道流出用于堵漏,在此过程中防掉块与内座台的下端抵住;待灌注水泥浆完成后,将所述装置向上提3根或6根钻柱长度,并向钻柱内注入钻井液,待钻井液将所述装置内的水泥浆清洗干净后等待水泥凝固;在水泥凝固后下放所述装置,并在主钻头处施加钻压,此时驱动杆相对上筒体下移直至驱动杆台阶抵住上筒体的上端面,复位弹簧被压缩,防掉块远离内座台;所述芯轴随驱动杆向下移动,T型槽与T型凸块配合的机构在斜平面作用下使二级钻头径向伸出,用于协助钻水泥塞;当钻水泥塞完成后,上提所述装置时,主钻头处的轴向钻压消失,驱动杆相对上筒体上移并驱动芯轴一起移动,芯轴上的T型槽使二级钻头径向收缩,可避免起钻时二级钻头刮切井壁。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果是:(1)现有技术对应的装置首先将钻柱起出井口,更换注水泥用的光钻杆装置,待注水泥完成后,起出光钻杆装置,然后更换钻水泥塞装置,待钻完水泥塞后又下入常规钻井装置,该过程需要花费大量时间,本装置则至少节省一次起钻时间以及一次下钻时间;(2)现有装置中,二级钻头的伸出普遍采用水力驱动,而这种驱动方式对水泥浆效果极差,无法有效伸出,本装置中采用钻压式驱动,通过施加钻压使装置中的驱动杆下行即可将二级钻头外扩从而用于钻水泥塞。
附图说明
图1为本发明一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置的结构示意图;
图2为图1中的A-A剖面示意图;
图3为图1中的B-B剖面示意图;
图4为本发明一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置中的驱动杆的结构示意图;
图5为本发明一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置中的驱动杆的另一结构示意图;
图6为本发明一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置中的芯轴的结构示意图;
图7为本发明一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置中的上筒体的结构示意图;
图8为本发明一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置中的上筒体的另一结构示意图;
图9为本发明一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置中的下筒体的结构示意图;
图10为本发明一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置中的二级钻头的结构示意图;
图11为本发明一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置中的二级钻头的另一结构示意图;
图12为本发明一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置中的主钻头的结构示意图;
图13为本发明一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置中的主钻头的另一结构示意图;
图中:1-驱动杆,1a-驱动杆大径段,1b-驱动杆台阶,1c-驱动杆小径段,1d-轴向爪块,1e-端部螺纹孔,1f-钻具螺纹,1h-锁紧螺纹,2-锁紧块,3-芯轴,3a-芯轴大径段,3b-芯轴台阶,3c-芯轴小径段,3d-斜流道,3e-斜平面,3f-T型槽,4-复位弹簧,5-上筒体,5a-内座台,5b-座台槽,5c-座台内孔,6-第一密封圈,7-防掉块,8-连接螺栓,9-下筒体,9a-钻头滑槽,9b-密封环槽,10-二级钻头,10a-T型凸块,10b-硬质合金孔,11-第二密封圈,12-主钻头,12a-大径流道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例:
如图1-10所示,一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,包括驱动杆1、芯轴3、上筒体5和下筒体9,所述驱动杆1包括驱动杆大径段1a和驱动杆小径段1c,所述驱动杆大径段1a内部设有锁紧螺纹1h,所述驱动杆小径段1c的下端设有轴向爪块1d;在所述上筒体5内部中间设有内座台5a,在所述内座台5a上设有座台槽5b和座台内孔5c;所述芯轴3包括芯轴大径段3a和芯轴小径段3c,所述芯轴小径段3c的下端设有T型槽3f;所述,下筒体9的侧壁设有径向贯通的钻头滑槽9a;所述轴向爪块1d插入座台槽5b中,所述上筒体5与下筒体9通过螺纹连接,所述芯轴3安装于驱动杆1、上筒体5和下筒体9内部且穿过座台内孔5c;所述驱动杆大径段1a内部设有锁紧块2,所述锁紧块2外部设有螺纹且与锁紧螺纹1h配合;所述芯轴3的上端抵住锁紧块2;所述芯轴大径段3a与内座台5a之间设有复位弹簧4;所述钻头滑槽9a内设有二级钻头10,所述二级钻头10的一端设有T型凸块10a,所述T型凸块10a嵌入T型槽3f内;所述下筒体9的下端通过螺纹连接有主钻头12。
如图4和图5所示,所述驱动杆1还包括驱动杆台阶1b、端部螺纹孔1e和钻具螺纹1f;当驱动杆1相对上筒体5向下移动时,所述驱动杆台阶1b抵住上筒体5的上端面;所述驱动杆1的下端设有防掉块7,所述防掉块7通过连接螺栓8固定于驱动杆1下端,所述连接螺栓8与端部螺纹孔1e配合;所述防掉块7为圆盘状且设有通孔,所述芯轴小径段3c穿过防掉块7的通孔;当防掉块7上移时,防掉块7的上端抵住内座台5a的下端;所述钻具螺纹1f用于将驱动杆1与上部钻具连接。
如图6所示,所述芯轴3上还设有芯轴台阶3b、斜流道3d和斜平面3e;所述芯轴台阶3b抵住复位弹簧4的上端,所述斜流道3d为设于芯轴小径段3c上的斜向通孔,芯轴3内部的钻井液可经斜流道3d流向芯轴3外部;所述斜平面3e设于芯轴3的下端,斜平面的数量为2个且沿芯轴3的中心轴对称分布;当采用经过芯轴3中心轴且与斜平面3e相垂直的假想平面将芯轴3截开,假想平面与2个斜平面3e所形成的2条交线之间的夹角大于0°但小于180°;所述T型槽3f设于斜平面3e内。
所述轴向爪块4的数量大于1且沿驱动杆小径段1c周向均匀分布;所述座台槽5b的数量与轴向爪块4的数量相等。
所述轴向爪块1d在座台槽5b内允许移动的位移大于驱动杆台阶1b与上筒体5上端面之间的距离。
如图9所示,所述下筒体9上的钻头滑槽9a数量为2个且沿下筒体9圆周均匀分布,钻头滑槽9a的中心线与下筒体9的中心轴垂直;所述钻头滑槽9a内壁设有密封环槽9b,在所述密封环槽9b内设有第二密封圈11用于密封二级钻头10。
如图10和图11所示,所述T型凸块10a可沿T型槽3f滑动,所述二级钻头10上还设有硬质合金孔10b用于安装硬质合金柱。
如图12和图13所示,所述主钻头12内设有大径流道12a,用于钻井液和水泥浆的流通。
在所述驱动杆小径段1c与上筒体5内壁间设有第一密封圈6。
在装置安装好后,首先将装置放至井眼中的井漏处,主钻头12处无钻压,向钻柱内注入水泥浆,水泥浆流至驱动杆1经芯轴3的斜流道3d后流过下筒体9和主钻头12的大径流道12a流出用于堵漏,在此过程中防掉块7与内座台5a的下端抵住;待灌注水泥浆完成后,将所述装置向上提3根或6根钻柱长度,并向钻柱内注入钻井液,待钻井液将所述装置内的水泥浆清洗干净后等待水泥凝固;在水泥凝固后下放所述装置,并在主钻头12处施加钻压,此时驱动杆1相对上筒体5下移直至驱动杆台阶1b抵住上筒体5的上端面,复位弹簧4被压缩,防掉块7远离内座台5a;所述芯轴3随驱动杆1向下移动,T型槽3f与T型凸块10a配合的机构在斜平面3e作用下使二级钻头10径向伸出,用于协助钻水泥塞;当钻水泥塞完成后,上提所述装置时,主钻头12处的轴向钻压消失,驱动杆1相对上筒体5上移并驱动芯轴3一起移动,芯轴3上的T型槽3f使二级钻头10径向收缩,可避免起钻时二级钻头10刮切井壁。
以上所述具体实施方式用于说明本发明而非限制本发明的范围,任何本领域的技术人员在不脱离本发明的构思和原则前提下所做出的等同变化与修改,均属于本发明系统的保护范围。
Claims (10)
1.一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,包括驱动杆(1)、芯轴(3)、上筒体(5)和下筒体(9),其特征在于,所述驱动杆(1)包括驱动杆大径段(1a)和驱动杆小径段(1c),所述驱动杆大径段(1a)内部设有锁紧螺纹(1h),所述驱动杆小径段(1c)的下端设有轴向爪块(1d);在所述上筒体(5)内部中间设有内座台(5a),在所述内座台(5a)上设有座台槽(5b)和座台内孔(5c);所述芯轴(3)包括芯轴大径段(3a)和芯轴小径段(3c),所述芯轴小径段(3c)的下端设有T型槽(3f);所述下筒体(9)的侧壁设有径向贯通的钻头滑槽(9a);所述轴向爪块(1d)插入座台槽(5b)中,所述上筒体(5)与下筒体(9)通过螺纹连接,所述芯轴(3)安装于驱动杆(1)、上筒体(5)和下筒体(9)内部且穿过座台内孔(5c);所述驱动杆大径段(1a)内部设有锁紧块(2),所述锁紧块(2)外部设有螺纹且与锁紧螺纹(1h)配合;所述芯轴(3)的上端抵住锁紧块(2);所述芯轴大径段(3a)与内座台(5a)之间设有复位弹簧(4);所述钻头滑槽(9a)内设有二级钻头(10),所述二级钻头(10)的一端设有T型凸块(10a),所述T型凸块(10a)嵌入T型槽(3f)内;所述下筒体(9)的下端通过螺纹连接有主钻头(12)。
2.根据权利要求1所述的一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,其特征在于,所述驱动杆(1)还包括驱动杆台阶(1b)、端部螺纹孔(1e)和钻具螺纹(1f);当驱动杆(1)相对上筒体(5)向下移动时,所述驱动杆台阶(1b)抵住上筒体(5)的上端面;所述驱动杆(1)的下端设有防掉块(7),所述防掉块(7)通过连接螺栓(8)固定于驱动杆(1)下端,所述连接螺栓(8)与端部螺纹孔(1e)配合;所述防掉块(7)为圆盘状且设有通孔,所述芯轴小径段(3c)穿过防掉块(7)的通孔;当防掉块(7)上移时,防掉块(7)的上端抵住内座台(5a)的下端;所述钻具螺纹(1f)用于将驱动杆(1)与上部钻具连接。
3.根据权利要求1所述的一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,其特征在于,所述芯轴(3)上还设有芯轴台阶(3b)、斜流道(3d)和斜平面(3e);所述芯轴台阶(3b)抵住复位弹簧(4)的上端,所述斜流道(3d)为设于芯轴小径段(3c)上的斜向通孔,芯轴(3)内部的钻井液可经斜流道(3d)流向芯轴(3)外部;所述斜平面(3e)设于芯轴(3)的下端,斜平面的数量为2个且沿芯轴(3)的中心轴对称分布;当采用经过芯轴(3)中心轴且与斜平面(3e)相垂直的假想平面将芯轴(3)截开,假想平面与2个斜平面(3e)所形成的2条交线之间的夹角大于0°但小于180°;所述T型槽(3f)设于斜平面(3e)内。
4.根据权利要求1所述的一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,其特征在于,所述轴向爪块(1d)的数量大于1且沿驱动杆小径段(1c)周向均匀分布;所述座台槽(5b)的数量与轴向爪块(1d)的数量相等。
5.根据权利要求1所述的一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,其特征在于,所述轴向爪块(1d)在座台槽(5b)内允许移动的位移大于驱动杆台阶(1b)与上筒体(5)上端面之间的距离。
6.根据权利要求1所述的一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,其特征在于,所述下筒体(9)上的钻头滑槽(9a)数量为2个且沿下筒体(9)圆周均匀分布,钻头滑槽(9a)的中心线与下筒体(9)的中心轴垂直;所述钻头滑槽(9a)内壁设有密封环槽(9b),在所述密封环槽(9b)内设有第二密封圈(11)用于密封二级钻头(10)。
7.根据权利要求1所述的一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,其特征在于,所述T型凸块(10a)可沿T型槽(3f)滑动,所述二级钻头(10)上还设有硬质合金孔(10b)用于安装硬质合金柱。
8.根据权利要求1所述的一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,其特征在于,所述主钻头(12)内设有大径流道(12a),用于钻井液和水泥浆的流通。
9.根据权利要求1所述的一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,其特征在于,在所述驱动杆小径段(1c)与上筒体(5)内壁间设有第一密封圈(6)。
10.根据权利要求1所述的一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置,其特征在于,在装置安装好后,首先将装置放至井眼中的井漏处,主钻头(12)处无钻压,向钻柱内注入水泥浆,水泥浆流至驱动杆(1)经芯轴(3)的斜流道(3d)后流过下筒体(9)和主钻头(12)的大径通道(12a)流出用于堵漏,在此过程中防掉块(7)与内座台(5a)的下端抵住;待灌注水泥浆完成后,将所述装置向上提3根或6根钻柱长度,并向钻柱内注入钻井液,待钻井液将所述装置内的水泥浆清洗干净后等待水泥凝固;在水泥凝固后下放所述装置,并在主钻头(12)处施加钻压,此时驱动杆(1)相对上筒体(5)下移直至驱动杆台阶(1b)抵住上筒体(5)的上端面,复位弹簧(4)被压缩,防掉块(7)远离内座台(5a);所述芯轴(3)随驱动杆(1)向下移动,T型槽(3f)与T型凸块(10a)配合的机构在斜平面(3e)作用下使二级钻头(10)径向伸出,用于协助钻水泥塞;当钻水泥塞完成后,上提所述装置时,主钻头(12)处的轴向钻压消失,驱动杆(1)相对上筒体(5)上移并驱动芯轴(3)一起移动,芯轴(3)上的T型槽(3f)使二级钻头(10)径向收缩,可避免起钻时二级钻头(10)刮切井壁。
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CN115263211A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-11-01 | 西南石油大学 | 一种油气井遥控多次开关旁通装置与方法 |
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2022
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CN115263211A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-11-01 | 西南石油大学 | 一种油气井遥控多次开关旁通装置与方法 |
CN115263211B (zh) * | 2022-08-04 | 2023-06-20 | 西南石油大学 | 一种油气井遥控多次开关旁通装置与方法 |
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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