CN114991705B - 一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍，涉及浮箍领域。该油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍，包括外壳主体，外壳主体包括内套管和外套管，内套管内壁之间设置有缓冲阀结构，缓冲阀结构由阀体和弧形缓冲板组成，所述阀体底部设置有球阀，球阀底部中间固定连接有金属支杆，球阀底部设置有球托，所述球托呈圆环状，所述球托底部固定连接有弹簧杆，弹簧杆底部设置有底部支撑结构，电容极板安装槽内部之间设置有电容式位移传感器。通过设置缓冲阀结构对冲击到球阀之前的水泥浆液进行一个缓冲消能作用，通过电容式位移传感器与金属支杆之间的相对位移远程对弹簧杆状态进行监测，以便于及时发现问题。

Description

一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍

技术领域

本发明涉及浮箍领域，具体为一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍。

背景技术

浮箍、浮鞋是一种能够承受套管外水泥浆反向压力的套管接箍或引鞋，由于浮鞋或浮箍耐高温，密封性和可钻性好，方便连接，因而可代替引鞋，套管鞋等，浮箍的主要作用是引导套管顺利入井，调整下套管时套管柱所受的浮力，固井时可以防止水泥导流回套管内。

油田固井时，由于灌注水泥浆时会产生很大的冲击力，对球阀和弹簧杆造成冲蚀作用，使得球阀和弹簧杆易发生损坏，使得固井的效果大打折扣，当将浮箍下井之后，工作人员就无法对浮箍内部结构进行查看，不能及时发现浮箍内部的结构是否损坏，从而无法及时更换。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍，解决了球阀和弹簧杆在冲蚀作用下发生损坏而导致固井效果不佳且无法判断损坏程度的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍，包括外壳主体，所述外壳主体包括内套管和外套管，所述内套管外径底部一圈固定连接有连接套，所述连接套底部中间一圈贯穿并设置有螺纹安装槽，所述内套管内壁顶部至中间的内径上设置有套管螺纹部，所述内套管内壁底部至中间的内径上设置有阀体螺纹部，所述外套管外径顶部一圈固定连接有螺纹座，且螺纹座与螺纹安装槽之间螺纹连接，所述外套管内壁上靠近底部的位置贯穿设置有一圈底板安装槽。

优选的，所述内套管内壁之间设置有缓冲阀结构，所述缓冲阀结构由阀体和弧形缓冲板组成，所述阀体内表面呈中间开口直径较小而顶部与底部开口直径较大的沙漏状，所述阀体与阀体螺纹部之间螺纹连接，所述阀体内壁左右两侧靠近顶部的位置均贯穿设置有安装孔，所述安装孔内壁之间均转动连接有安装块，所述安装块相对的一侧均固定连接有弹性块，所述弹性块为小型弹簧组成且处于压缩状态，所述弹性块之间固定连接有弧形缓冲板，所述弧形缓冲板顶部贯穿设置有多个通液孔。

优选的，所述阀体底部设置有球阀，所述球阀顶部贯穿设置有碗状的凹槽，所述球阀底部中间固定连接有金属支杆。

优选的，所述球阀底部设置有球托，所述球托呈圆环状，所述球托底部固定连接有弹簧杆，所述弹簧杆使用的材料为钛合金弹簧。

优选的，所述弹簧杆底部设置有底部支撑结构，所述底部支撑结构包括支撑架，所述支撑架呈中间设置有十字板的圆环架状，所述支撑架与底板安装槽之间转动连接，所述支撑架顶部位于十字板与圆环架连接处的位置均贯穿设置有通孔，所述支撑架顶部中间贯穿设置有支杆滑动槽，所述支杆滑动槽左右两侧内壁中间均贯穿设置有电容极板安装槽，且所述电容极板安装槽之间贯通并贯穿支撑架内部，所述电容极板安装槽内部之间设置有电容式位移传感器。

优选的，所述金属支杆在支杆滑动槽内滑动，所述金属支杆与电容式位移传感器之间电性连接，所述电容式位移传感器与计算机端电性连接。

优选的，所述球阀以及球托均采用轻质塑料材质，所述金属支杆的底端在弹簧杆未发生形变的情况下与支撑架的表面恰好位于同一水平面内。

工作原理：首先浮箍外壳主体由内套管和外套管组成，内套管内部设置有套管螺纹部，用以与引流套管连接，外套管外表面也设置有螺纹，也用以与引流套管连接，内套管与外套管之间则通过螺纹座与连接套之间的组合完成连接，使得内外套管的拆卸十分方便；其次在内套管内部设置有缓冲阀结构，缓冲阀结构由阀体和弧形缓冲板组成，弧形缓冲板通过左右两侧的安装块安装在阀体内的安装孔内，由于弹性块的作用，安装块可卡合在安装孔内，水泥浆从弧形缓冲板顶部流入，经过弧形缓冲板的缓冲作用，再从通液孔流下去，此时液体冲击球阀的冲击力可被消去大部分，初始状态下，球阀的顶部表面与阀体的下部锥形表面接触，形成一个单向阀装置，当液体从底侧流过来时，在液体自带的冲力下，球阀会堵住阀体，阻止液体继续流通，因此液体只能从顶部流下，在冲力的作用下，球阀会向底侧运动，然后压缩弹簧杆，水泥浆即可从阀体通过，同时球阀底部的金属支杆会向底侧滑动，同时填满支杆滑动槽之间的空隙，防止水泥浆进入支杆滑动槽内部，位于支撑架内的电容式位移传感器即可获得金属支杆的位移数据，并将数据传输至计算机端，通过计算机端处理即可获得水泥浆对球阀的冲击能量的数据，同时还能对弹簧杆的状态进行监测，避免弹簧杆损坏之后未及时发现而影响固井效果，当水泥浆停止灌注之后，在弹簧杆的作用下，球阀可回到初始位置，形成单向阀结构，阻止水泥浆回流，此外，在球阀的顶部表面设置有碗状凹槽，可配合弧形缓冲板提高球阀耐冲蚀的能力。

本发明提供了一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍。具备以下有益效果：

1、本发明通过设置有缓冲阀结构来提高装置耐冲蚀的能力，缓冲阀结构由阀体和弧形缓冲板组成，弧形缓冲板通过左右两侧的安装块安装在阀体内的安装孔内，由于弹性块的作用，安装块可卡合在安装孔内，这使得弧形缓冲板的安装拆卸十分方便，水泥浆从弧形缓冲板顶部流入，经过弧形缓冲板的缓冲作用，再从通液孔流下去，通液孔也可阻止水泥浆内的大型杂质进入管道内，避免管道发生堵塞，弧形缓冲板可在阀体内转动，将冲击能转换成转动能，此时液体冲击球阀的冲击力即可被抵消一部分，水泥浆再通过通液孔和边缘空隙处流下对球阀造成冲力，同时球阀顶部设置的碗状凹槽亦可起到抗冲的作用。

2、本发明通过球阀在液体冲力作用下向底侧移动，形成在球阀底部设置的金属支杆与位于支撑架内的电容式位移传感器之间的相对运动，即可获得金属支杆的位移数据，再将数据传输至计算机端，通过计算机端处理即可获得水泥浆对球阀的冲击能量的数据，同时还能对弹簧杆的状态进行监测，避免弹簧杆损坏之后未及时发现而影响固井效果，当水泥浆停止流动之后，在弹簧杆的作用下，球阀可回到初始位置，形成单向阀结构，阻止水泥浆回流。

附图说明

图1为本发明的外壳主体示意图；

图2为本发明的爆炸示意图；

图3为本发明的内外套管连接示意图；

图4为本发明的俯视爆炸图；

图5为本发明的弧形缓冲板结构示意图；

图6为本发明的内部爆炸图；

图7为本发明的底部支撑结构示意图；

图8为本发明的内套管内部示意图。

其中，1、外壳主体；10、内套管；11、连接套；12、螺纹安装槽；13、阀体螺纹部；14、套管螺纹部；20、外套管；21、底板安装槽；22、螺纹座；3、缓冲阀结构；30、阀体；31、安装孔；32、安装块；33、弹性块；34、弧形缓冲板；35、通液孔；4、球阀；5、球托；6、弹簧杆；7、金属支杆；8、底部支撑结构；80、支撑架；81、支杆滑动槽；82、电容极板安装槽；83、电容式位移传感器；84、通孔。

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。

实施例：

如图1-8所示，本发明实施例提供一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍，包括外壳主体1，外壳主体1包括内套管10和外套管20，内套管10外径底部一圈固定连接有连接套11，连接套11底部中间一圈贯穿并设置有螺纹安装槽12，内套管10内壁顶部至中间的内径上设置有套管螺纹部14，内套管10内壁底部至中间的内径上设置有阀体螺纹部13，外套管20外径顶部一圈固定连接有螺纹座22，且螺纹座22与螺纹安装槽12之间螺纹连接，通过连接套11与螺纹座22之间的组合可轻松实现内套管10与外套管20的连接，方便拆卸的同时方便对装置进行检修，外套管20内壁上靠近底部的位置贯穿设置有一圈底板安装槽21。

内套管10内壁之间设置有缓冲阀结构3，缓冲阀结构3由阀体30和弧形缓冲板34组成，阀体30内表面呈中间开口直径较小而顶部与底部开口直径较大的沙漏状，阀体30与阀体螺纹部13之间螺纹连接，阀体30内壁左右两侧靠近顶部的位置均贯穿设置有安装孔31，安装孔31内壁之间均转动连接有安装块32，安装块32相对的一侧均固定连接有弹性块33，弹性块33为小型弹簧组成且处于压缩状态，弹性块33之间固定连接有弧形缓冲板34，弧形缓冲板34通过安装块32与安装孔31之间卡合之后即可与阀体30连接为一体，而且弧形缓冲板34可在阀体30内转动，当液体流过来且冲击力很大时，可造成弧形缓冲板34的转动，来抵抗部分冲击力，弧形缓冲板34顶部贯穿设置有多个通液孔35，用来使水泥浆通过且阻挡颗粒较大的杂质。

阀体30底部设置有球阀4，球阀4顶部贯穿设置有碗装的凹槽，可减弱水泥浆冲击球阀4的冲击效果，球阀4底部中间固定连接有金属支杆7。

球阀4底部设置有球托5，球托5呈圆环状，球托5的直径要小于球阀4的直径，可承托球阀4，球托5底部固定连接有弹簧杆6，弹簧杆6使用的材料为钛合金弹簧，钛合金材质制成的弹簧杆6兼具高弹性与耐冲耐腐蚀能力。

弹簧杆6底部设置有底部支撑结构8，底部支撑结构8包括支撑架80，支撑架80呈中间设置有十字板的圆环架状，支撑架80与底板安装槽21之间转动连接，支撑架80顶部位于十字板与圆环架连接处的位置均贯穿设置有通孔84，通孔84一方面可减小支撑架80的重量，一方面可扩大水泥浆流通空间，支撑架80顶部中间贯穿设置有支杆滑动槽81，支杆滑动槽81左右两侧内壁中间均贯穿设置有电容极板安装槽82，且电容极板安装槽82之间贯通并贯穿支撑架80内部，电容极板安装槽82内部之间设置有电容式位移传感器83。

金属支杆7在支杆滑动槽81内滑动，金属支杆7与支杆滑动槽81的直径大小一致，当下滑之后可完全贴合，阻止水泥浆液进入支杆滑动槽81内，金属支杆7与电容式位移传感器83之间电性连接，当金属支杆7在球阀4的带动下向底侧移动时可穿过电容式位移传感器83两块电容极板之间，造成电路变化，进而可计算金属支杆7的位移，电容式位移传感器83与计算机端电性连接，由于弹簧杆6是具有一定弹性模量的，当知道金属支杆7的位移即可知道弹簧杆6的压缩距离，通过计算机处理之后可以对球阀4受到的冲击力进行计算和持续检测，以便于工作人员对该浮箍的工作情况进行一个观测，确保水泥浆流通顺利。

球阀4以及球托5均采用轻质塑料材质，塑料材质具有高耐腐蚀性能，不易被水泥浆腐蚀且质量足够轻就不会使弹簧杆6发生形变，金属支杆7的底端在弹簧杆6未发生形变的情况下与支撑架80的表面恰好位于同一水平面内，可根据弹簧杆6的性质以及与支撑架80之间的距离来确定金属支杆7的长度。

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 (6)

1.一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍，包括外壳主体（1），所述外壳主体（1）包括内套管（10）和外套管（20），所述内套管（10）外径底部一圈固定连接有连接套（11），所述连接套（11）底部中间一圈贯穿并设置有螺纹安装槽（12），所述内套管（10）内壁顶部至中间的内径上设置有套管螺纹部（14），所述内套管（10）内壁底部至中间的内径上设置有阀体螺纹部（13），所述外套管（20）外径顶部一圈固定连接有螺纹座（22），且螺纹座（22）与螺纹安装槽（12）之间螺纹连接，所述外套管（20）内壁上靠近底部的位置贯穿设置有一圈底板安装槽（21），其特征在于：所述内套管（10）内壁之间设置有缓冲阀结构（3），所述缓冲阀结构（3）由阀体（30）和弧形缓冲板（34）组成，所述阀体（30）内表面呈中间开口直径较小而顶部与底部开口直径较大的沙漏状，所述阀体（30）与阀体螺纹部（13）之间螺纹连接，所述阀体（30）内壁左右两侧靠近顶部的位置均贯穿设置有安装孔（31），所述安装孔（31）内壁之间均转动连接有安装块（32），所述安装块（32）相对的一侧均固定连接有弹性块（33），所述弹性块（33）为小型弹簧组成且处于压缩状态，所述弹性块（33）之间固定连接有弧形缓冲板（34），所述弧形缓冲板（34）顶部贯穿设置有多个通液孔（35）。

2.根据权利要求1所述的一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍，其特征在于：所述阀体（30）底部设置有球阀（4），所述球阀（4）顶部贯穿设置有碗装的凹槽，所述球阀（4）底部中间固定连接有金属支杆（7）。

3.根据权利要求2所述的一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍，其特征在于：所述球阀（4）底部设置有球托（5），所述球托（5）呈圆环状，所述球托（5）底部固定连接有弹簧杆（6），所述弹簧杆（6）使用的材料为钛合金弹簧。

4.根据权利要求3所述的一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍，其特征在于：所述弹簧杆（6）底部设置有底部支撑结构（8），所述底部支撑结构（8）包括支撑架（80），所述支撑架（80）呈中间设置有十字板的圆环架状，所述支撑架（80）与底板安装槽（21）之间转动连接，所述支撑架（80）顶部位于十字板与圆环架连接处的位置均贯穿设置有通孔（84），所述支撑架（80）顶部中间贯穿设置有支杆滑动槽（81），所述支杆滑动槽（81）左右两侧内壁中间均贯穿设置有电容极板安装槽（82），且所述电容极板安装槽（82）之间贯通并贯穿支撑架（80）内部，所述电容极板安装槽（82）内部之间设置有电容式位移传感器（83）。

5.根据权利要求4所述的一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍，其特征在于：所述金属支杆（7）在支杆滑动槽（81）内滑动，所述金属支杆（7）与电容式位移传感器（83）之间电性连接，所述电容式位移传感器（83）与计算机端电性连接。

6.根据权利要求4所述的一种油田固井用防堵耐冲蚀型浮箍，其特征在于：所述球阀（4）以及球托（5）均采用轻质塑料材质，所述金属支杆（7）的底端在弹簧杆（6）未发生形变的情况下与支撑架（80）的表面恰好位于同一水平面内。

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