CN114687702A - 一种超长水泥塞弃井丢手工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超长水泥塞弃井丢手工具，包括下接头及球座丢手组件；所述下接头的一端的内侧壁上形成有卡槽，所述下接头的另一端用于连接注浆管道；所述球座丢手组件包括弹性棘爪管、击落球座、第一剪切销钉及胶塞，所述弹性棘爪管的一端与所述下接头的一端连通、并形成有与所述卡槽相配合的棘爪部，所述棘爪部用于卡入所述卡槽内。本发明提出的技术方案的有益效果是：由于本装置可丢弃下接头及注浆管道，从而不需要反复起下钻，可一次性封堵弃井，并且不需要上提注浆管道，从而可防止注浆管道在未凝固水泥浆中移动而造成未凝固水泥浆的扰动，从而可改善水泥塞的封堵效果，从而可改善水泥塞的封堵效果。
Description
技术领域
本发明涉及油气田用注水泥塞弃井作业工具，尤其是涉及一种超长水泥塞弃井丢手工具。
背景技术
注水泥塞是一种重要的永久性弃井方式(如申请号为CN200310105335.1的中国发明专利)，为永久性封固废弃的井下层位提供了必要的保障。
目前由于地面泵注设备的排量和压力的限制，常规的注水泥塞都只能够将水泥塞注入到离尾管底部几十米最多三百米左右的深度，无法形成更深，甚至几千米的水泥塞来确保超长废弃层位的一次性封堵，而需要多次少量的来回反复起下钻，反复多趟的短距离泵注水泥塞，从而造成了很高的作业费用和大量的作业时间浪费，并且反复起下钻的过程中会造成未凝固水泥浆的扰动，造成水泥塞的封堵效果差。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种超长水泥塞弃井丢手工具，用以解决现有的注水泥塞工具不能一次性封堵弃井、且反复起下钻的过程中会造成未凝固水泥浆的扰动、造成水泥塞的封堵效果差的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种超长水泥塞弃井丢手工具，包括下接头及球座丢手组件；
所述下接头的一端的内侧壁上形成有卡槽，所述下接头的另一端用于连接注浆管道；
所述球座丢手组件包括弹性棘爪管、击落球座、第一剪切销钉及胶塞，所述弹性棘爪管的一端与所述下接头的一端连通、并形成有与所述卡槽相配合的棘爪部，所述棘爪部用于卡入所述卡槽内，所述击落球座内置于所述下接头内，所述击落球座的外侧壁与所述棘爪部抵接，所述击落球座的中心形成有过流孔，所述第一剪切销钉穿过所述下接头的侧壁后与所述击落球座的外侧壁抵接，所述胶塞用于塞设于所述过流孔内。
在一些实施例中，所述球座丢手组件还包括钢球，所述钢球用于塞设于所述过流孔内。
在一些实施例中，所述球座丢手组件还包括第一密封圈，所述第一密封圈套设于所述击落球座上，所述第一密封圈的外侧壁与所述下接头的内侧壁抵接。
在一些实施例中，所述球座丢手组件还包括第二密封圈，所述第二密封圈套设于所述击落球座上，所述第二密封圈的外侧壁与所述弹性棘爪管的内侧壁抵接。
在一些实施例中，所述弹性棘爪管的一端还形成有凹槽，所述下接头的一端形成有与所述凹槽相配合的凸耳，所述凸耳用于卡设于所述凹槽内。
在一些实施例中，所述超长水泥塞弃井丢手工具还包括反旋脱扣组件，所述反旋脱扣组件包括压差循环套及上接头，所述压差循环套的一端与所述弹性棘爪管的另一端固定连接，所述压差循环套的另一端与所述上接头螺纹连接。
在一些实施例中，所述压差循环套的一端内置于所述弹性棘爪管的另一端并相互固定连接；所述反旋脱扣组件还包括第三密封圈，所述第三密封圈套设于所述压差循环套的外侧壁上，所述第三密封圈的外侧壁与所述弹性棘爪管的内侧壁抵接。
在一些实施例中，所述上接头的一端内置于所述压差循环套的另一端；所述反旋脱扣组件还包括第四密封圈，所述第四密封圈套设于所述上接头的外侧壁上，所述第四密封圈的外侧壁与所述压差循环套的内侧壁抵接。
在一些实施例中，所述压差循环套的侧壁上开设有卸浆孔；所述超长水泥塞弃井丢手工具还包括卸浆组件，所述卸浆组件包括压差滑套及第二剪切销钉，所述压差滑套内置于所述压差循环套内、并与所述卸浆孔的孔口处贴合，以使所述卸浆孔处于密闭状态，所述第二剪切销钉穿过所述压差循环套后与所述压差滑套抵接。
在一些实施例中，所述卸浆组件还包括第五密封圈及第六密封圈，所述第五密封圈及所述第六密封圈均套设于所述压差滑套上，所述第五密封圈及所述第六密封圈的外侧壁均与所述压差循环套的内侧壁抵接，所述第五密封圈及所述第六密封圈分别位于所述卸浆孔的两侧。
与现有技术相比，本发明提出的技术方案的有益效果是：入井施工前，将弹性棘爪管的上端与钻杆的下端连接，下接头的下端与注浆管道(如油管)连接，并下入到井中预设深度，将胶塞取出备用，计算需要泵入的水泥浆的比重和体积，将水泥浆通过钻杆、弹性棘爪管、下接头及注浆管道注入到井内后，再在钻杆内投入胶塞，并继续泵入水泥浆，从而推动胶塞下移，当地面泵压突然升高时，表明胶塞密封端面与击落球座的过流孔的内侧壁已抵接，此时继续增加地面泵压，直到击落球座受到的推力大于第一剪切销钉的最大静摩擦力，此时，击落球座迅速下移，弹性棘爪管的棘爪部从下接头的卡槽处脱离，再上提钻杆，带动弹性棘爪管上移，从而使下接头及注浆管道与上方的弹性棘爪管分离，下接头及注浆管道被丢弃于井内的水泥浆内，从而通过本装置注水泥塞时，由于本装置可丢弃下接头及注浆管道，从而不需要反复起下钻，可一次性封堵弃井，并且不需要上提注浆管道，从而可防止注浆管道在未凝固水泥浆中移动而造成未凝固水泥浆的扰动，从而可改善水泥塞的封堵效果，从而可改善水泥塞的封堵效果。
附图说明
图1是本发明提供的超长水泥塞弃井丢手工具的一实施例的结构示意图；
图2是图1中的弹性棘爪管及压差循环套的立体结构示意图；
图3是图1中的下接头的凸耳的立体结构示意图；
图4是图1中的区域A在卸浆孔处于开启状态时的结构示意图；
图中：1-下接头、11-凸耳、2-球座丢手组件、21-弹性棘爪管、211-棘爪部、212-凹槽、22-击落球座、23-第一剪切销钉、24-胶塞、25-钢球、26-第一密封圈、27-第二密封圈、3-反旋脱扣组件、31-压差循环套、311-卸浆孔、32-上接头、33-第三密封圈、34-第四密封圈、4-卸浆组件、41-压差滑套、42-第二剪切销钉、43-第五密封圈、44-第六密封圈。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
请参照图1和图2，本发明提供了一种超长水泥塞弃井丢手工具，包括下接头1及球座丢手组件2。
所述下接头1的一端的内侧壁上形成有卡槽，所述下接头1的另一端用于连接注浆管道。
所述球座丢手组件2包括弹性棘爪管21、击落球座22、第一剪切销钉23及胶塞24，所述弹性棘爪管21的一端与所述下接头1的一端连通、并形成有与所述卡槽相配合的棘爪部211，所述棘爪部211用于卡入所述卡槽内，棘爪部211为弹性棘爪，棘爪部211受力后可以径向变形收拢，这样就实现了上提上部管柱与下部管柱脱离的功能。所述击落球座22内置于所述下接头1内，所述击落球座22的外侧壁与所述棘爪部211抵接，从而可抵接棘爪部211，防止棘爪部211脱离卡槽，所述击落球座22的中心形成有过流孔，所述第一剪切销钉23穿过所述下接头1的侧壁后与所述击落球座22的外侧壁抵接，所述胶塞24用于塞设于所述过流孔内。
入井施工前，将弹性棘爪管21的上端与钻杆的下端连接，下接头1的下端与注浆管道(如油管)连接，并下入到井中预设深度，将胶塞24取出备用，计算需要泵入的水泥浆的比重和体积，将水泥浆通过钻杆、弹性棘爪管21、下接头1及注浆管道注入到井内后，再在钻杆内投入胶塞24，并继续泵入水泥浆，从而推动胶塞24下移，当地面泵压突然升高时，表明胶塞24密封端面与击落球座22的过流孔的内侧壁已抵接，此时继续增加地面泵压，直到击落球座22受到的推力大于第一剪切销钉23的最大静摩擦力，此时，击落球座22迅速下移，弹性棘爪管21的棘爪部211从下接头1的卡槽处脱离，再上提钻杆，带动弹性棘爪管21上移，从而使下接头1及注浆管道与上方的弹性棘爪管21分离，下接头1及注浆管道被丢弃于井内的水泥浆内，从而通过本装置注水泥塞时，由于本装置可丢弃下接头1及注浆管道，从而不需要反复起下钻，可一次性封堵弃井，并且不需要上提注浆管道，从而可防止注浆管道在未凝固水泥浆中移动而造成未凝固水泥浆的扰动，从而可改善水泥塞的封堵效果。
为了进一步提高丢手稳定性，请参照图1，在一优选的实施例中，所述球座丢手组件2还包括钢球25，所述钢球25用于塞设于所述过流孔内。在使用时，若投入胶塞24后，始终不能使得泵注压力升高，表明此时胶塞24和击落球座22之间没有有效密封，存在漏失点，击落球座22没有能够有效下移，上部钻具无法顺利丢手，此时需要尽快从上部投入钢球25，并快速泵送至击落球座22，坐落至其顶部，再次形成密封，泵压升高，推动击落球座22下移，此时地面泵压会有突降显示，表明工具成功丢手，上提管柱起出上部钻具。
为了提高密封性能，请参照图1，在一优选的实施例中，所述球座丢手组件2还包括第一密封圈26，所述第一密封圈26套设于所述击落球座22上，所述第一密封圈26的外侧壁与所述下接头1的内侧壁抵接。
为了提高密封性能，请参照图1，在一优选的实施例中，所述球座丢手组件2还包括第二密封圈27，所述第二密封圈27套设于所述击落球座22上，所述第二密封圈27的外侧壁与所述弹性棘爪管21的内侧壁抵接。
为了便于传递扭矩，请参照图1和图3，在一优选的实施例中，所述弹性棘爪管21的一端还形成有凹槽212，所述下接头1的一端形成有与所述凹槽212相配合的凸耳11，所述凸耳11用于卡设于所述凹槽212内，从而便于传递扭矩，使得管柱在下钻过程中遇到遇阻时可以正向旋转管柱同时下放管柱，以便通过遇阻点，管柱得以顺下下放到位。
为了进一步提高丢手稳定性，请参照图1，在一优选的实施例中，所述超长水泥塞弃井丢手工具还包括反旋脱扣组件3，所述反旋脱扣组件3包括压差循环套31及上接头32，所述压差循环套31的一端与所述弹性棘爪管21的另一端固定连接，所述压差循环套31的另一端与所述上接头32螺纹连接，在使用时，若投入胶塞24及钢球25后，依然没有能够实现管柱丢手，即管柱重量没有减轻，下部管柱依然还悬挂着，此时反旋管柱，使压差循环套31及上接头32脱扣，将上部钻具起出，完成下部管柱的脱离。本实施例中，压差循环套31及上接头32的连接螺纹的圈数为20圈，数量足够多，在稍微误操作的反旋动作中，不会导致意外脱扣。
为了提高密封性，请参照图1，在一优选的实施例中，所述压差循环套31的一端内置于所述弹性棘爪管21的另一端并相互固定连接；所述反旋脱扣组件3还包括第三密封圈33，所述第三密封圈33套设于所述压差循环套31的外侧壁上，所述第三密封圈33的外侧壁与所述弹性棘爪管21的内侧壁抵接。
为了提高密封性，请参照图1，在一优选的实施例中，所述上接头32的一端内置于所述压差循环套31的另一端；所述反旋脱扣组件3还包括第四密封圈34，所述第四密封圈34套设于所述上接头32的外侧壁上，所述第四密封圈34的外侧壁与所述压差循环套31的内侧壁抵接。
为了保障了整个泵注水泥塞管柱的安全性，请参照图1，在一优选的实施例中，所述压差循环套31的侧壁上开设有卸浆孔311；所述超长水泥塞弃井丢手工具还包括卸浆组件4，所述卸浆组件4包括压差滑套41及第二剪切销钉42，所述压差滑套41内置于所述压差循环套31内、并与所述卸浆孔311的孔口处贴合，以使所述卸浆孔311处于密闭状态，所述第二剪切销钉42穿过所述压差循环套31后与所述压差滑套41抵接。本实施例中，压差滑套41的上端面环形截面积要大于压差滑套41下端面环形截面积，从而管柱内打压时，其上下端面产生的推力不相等，上端面的推力大于下端面的推力，若推力差大于第二剪切销钉42受到的最大静摩擦力，则压差滑套41就可以向下移动，使卸浆孔311开启，从而在紧急情况下可将多余的水泥将循环出地面，保障了整个泵注水泥塞管柱的安全性。
为了提高密封性，请参照图1，在一优选的实施例中，所述卸浆组件4还包括第五密封圈43及第六密封圈44，所述第五密封圈43及所述第六密封圈44均套设于所述压差滑套41上，所述第五密封圈43及所述第六密封圈44的外侧壁均与所述压差循环套31的内侧壁抵接，所述第五密封圈43及所述第六密封圈44分别位于所述卸浆孔311的两侧，从而可提高密封效果，防止水泥浆在正常情况下从卸浆孔311排出。
本发明提供的丢手工具的装配顺序为：将弹性棘爪管21的下端密封圈槽内安装上对应的密封圈，将棘爪部211的外圆外径压小，将其装入下接头1内，同时找正正旋扭矩凸耳的相位并对齐，将棘爪头前端一直敲击到下接头1内，将击落球座22的外侧密封槽分别安装上对应的密封圈，将装好密封圈后的击落球座22装入下接头1，从下接头1外侧的沉底销钉孔处观察击落球座22的外侧剪切销钉槽与螺纹中心对齐时即可，安装上第一剪切销钉23，将压差滑套41的外侧两处密封圈槽分别装上对应的密封圈，并敲击装入内，并对齐第二剪切销钉42的销钉孔位，旋入第二剪切销钉42并拧紧，同时将尾部螺纹与弹性棘爪管21的上部内螺纹连接起来，将反扣接的下端密封槽内装上对应的密封圈，将下部螺纹与压差循环套31的内部螺纹连接拧紧，此时无需将钢球25和胶塞24装入整个工具的内腔内，待施工时才会使用到，至此完成装配。
本发明提供的丢手工具的详细工作过程为：
(1)入井施工前，核对所需下入的工具的内外径规格以及螺纹种类和大小型号，将钢球25和胶塞24从包装箱中取出备用；
(2)整个工具的上端与钻杆的尾部连接，下端与油管连接，下入到井中指定深度，上提记录此时管柱的悬重值，计算好需要泵入的水泥浆的比重和体积，并泵入对应量的水泥浆，接着投入胶塞24，再继续泵入水泥浆，当地面泵压突然升高时，表明胶塞24已经碰压，即胶塞24的密封端面与击落球座22的内密封台阶处行程密封，此时继续增加地面泵压到第一剪切销钉23的最大静摩擦力时，击落球座22迅速下移，此时泵压会突降，表明击落球座22已经滑移到底部，弹性棘爪管21的棘爪头已经从下接头1内部的棘爪头凹槽处脱离，然后上提管柱，管柱的悬重明显减轻，表明尾部管柱已经顺利丢手，直接起出上部管柱即可；
(3)若上述步骤不能使得泵注时压力升高，表明此时胶塞24和击落球座22没有有效密封，存在漏失点，击落球座22没有能够有效下移，上部钻具无法顺利丢手，此时需要尽快从上部投入钢球25，并快速泵送至击落球座22，坐落至其顶部，再次形成密封，泵压升高，推动击落球座22下移，此时地面泵压会有突降显示，表明工具成功丢手，上提管柱起出上部钻具；
(4)若上述步骤依然没有能够实现管柱丢手，即管柱重量没有减轻，下部管柱依然还悬挂着，此时若管柱内压力依然能够憋起来，需要继续升高泵压直到压差滑套41带动第二剪切销钉42下移，此时压力会突然降为零，此时卸浆孔311被打开，此时应尽快将丢手工具上部管柱中的多余水泥从环空返出到地面，然后找到管柱在丢手工具处的中和点，反旋管柱脱扣，将上部钻具起出，完成下部管柱的脱离。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超长水泥塞弃井丢手工具，其特征在于，包括下接头及球座丢手组件；
所述下接头的一端的内侧壁上形成有卡槽，所述下接头的另一端用于连接注浆管道；
所述球座丢手组件包括弹性棘爪管、击落球座、第一剪切销钉及胶塞，所述弹性棘爪管的一端与所述下接头的一端连通、并形成有与所述卡槽相配合的棘爪部，所述棘爪部用于卡入所述卡槽内，所述击落球座内置于所述下接头内，所述击落球座的外侧壁与所述棘爪部抵接，所述击落球座的中心形成有过流孔，所述第一剪切销钉穿过所述下接头的侧壁后与所述击落球座的外侧壁抵接，所述胶塞用于塞设于所述过流孔内。
2.根据权利要求1所述的超长水泥塞弃井丢手工具，其特征在于，所述球座丢手组件还包括钢球，所述钢球用于塞设于所述过流孔内。
3.根据权利要求1所述的超长水泥塞弃井丢手工具，其特征在于，所述球座丢手组件还包括第一密封圈，所述第一密封圈套设于所述击落球座上，所述第一密封圈的外侧壁与所述下接头的内侧壁抵接。
4.根据权利要求1所述的超长水泥塞弃井丢手工具，其特征在于，所述球座丢手组件还包括第二密封圈，所述第二密封圈套设于所述击落球座上，所述第二密封圈的外侧壁与所述弹性棘爪管的内侧壁抵接。
5.根据权利要求1所述的超长水泥塞弃井丢手工具，其特征在于，所述弹性棘爪管的一端还形成有凹槽，所述下接头的一端形成有与所述凹槽相配合的凸耳，所述凸耳用于卡设于所述凹槽内。
6.根据权利要求1所述的超长水泥塞弃井丢手工具，其特征在于，还包括反旋脱扣组件，所述反旋脱扣组件包括压差循环套及上接头，所述压差循环套的一端与所述弹性棘爪管的另一端固定连接，所述压差循环套的另一端与所述上接头螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的超长水泥塞弃井丢手工具，其特征在于，所述压差循环套的一端内置于所述弹性棘爪管的另一端并相互固定连接；
所述反旋脱扣组件还包括第三密封圈，所述第三密封圈套设于所述压差循环套的外侧壁上，所述第三密封圈的外侧壁与所述弹性棘爪管的内侧壁抵接。
8.根据权利要求6所述的超长水泥塞弃井丢手工具，其特征在于，所述上接头的一端内置于所述压差循环套的另一端；
所述反旋脱扣组件还包括第四密封圈，所述第四密封圈套设于所述上接头的外侧壁上，所述第四密封圈的外侧壁与所述压差循环套的内侧壁抵接。
9.根据权利要求6所述的超长水泥塞弃井丢手工具，其特征在于，所述压差循环套的侧壁上开设有卸浆孔；
所述超长水泥塞弃井丢手工具还包括卸浆组件，所述卸浆组件包括压差滑套及第二剪切销钉，所述压差滑套内置于所述压差循环套内、并与所述卸浆孔的孔口处贴合，以使所述卸浆孔处于密闭状态，所述第二剪切销钉穿过所述压差循环套后与所述压差滑套抵接。
10.根据权利要求9所述的超长水泥塞弃井丢手工具，其特征在于，所述卸浆组件还包括第五密封圈及第六密封圈，所述第五密封圈及所述第六密封圈均套设于所述压差滑套上，所述第五密封圈及所述第六密封圈的外侧壁均与所述压差循环套的内侧壁抵接，所述第五密封圈及所述第六密封圈分别位于所述卸浆孔的两侧。
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