CN116006127B - 多次开关循环堵漏装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井工具技术领域，是一种多次开关循环堵漏装置，包括滑套、球座、滑阀套、缓冲复位件和竖向设置的中心管。本发明结构合理而紧凑，使用方便，球座内有上小下大阶梯孔状的落球通道，球座上端沿圆周间隔均布有若干个下端均延伸至落球通道大径段且径向贯通的缺口，在堵漏施工时投入大球，大球落在球座上端，大球带动球座向下移动，内喷孔和外喷孔的设置，小球在堵漏施工完成后，投入到工具的指定位置，并及时将内喷孔堵住，从而保证了及时通过管柱打压将大球通过落球通道打入下部，大球落下后，然后球座上端收缩后复位，同时滑阀套在缓冲复位件的作用下上移至初始位置，可实现多次的开关堵漏作业，具有安全、省力、简便、高效的特点。

Description

多次开关循环堵漏装置

技术领域

本发明涉及油田在勘探开发过程中的钻井工具技术领域，是一种多次开关循环堵漏装置。

背景技术

在油气田的勘探开发中，水平井、大位移井越来越多，钻遇地层的复杂性增大，钻井的难度也不断增加，井漏会时常发生。由于水平井、大位移井钻井时的钻具组合中常常含有井下动力钻具及井下测量仪器，在进行堵漏作业时，为避免大颗粒堵漏材料及对井下动力钻具及井下测量仪器造成损害，一般不用原钻具进行堵漏作业，而是采用提出原钻具，更换不带测试仪器及井下动力钻具的专门堵漏钻具进行井眼堵漏的方法。这样一来，就增加起下钻的程序，增加了非钻进时间，使得钻井效率降低，作业成本增加，无法满足优快钻井的需求。

发明内容

本发明提供了一种多次开关循环堵漏装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有堵漏钻具进行井眼堵漏时存在增加起下钻次数，延长非钻进时间，降低钻井效率，增加作业成本的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种多次开关循环堵漏装置，包括滑套、球座、滑阀套、缓冲复位件和竖向设置的中心管，中心管中部外侧沿圆周间隔均布有若干个径向贯通的外喷孔，中心管上部内侧套装有上部外侧与中心管内侧密封接触的滑套，对应每个外喷孔上方位置的滑套中部外侧均设有径向贯通的内喷孔，对应内喷孔下方位置的滑套内侧密封安装有球座，球座内有上小下大阶梯孔状的落球通道，球座上端沿圆周间隔均布有若干个下端均延伸至落球通道大径段且径向贯通的缺口，对应球座下方位置的滑套外侧密封套装有滑阀套，对应外喷孔上方和下方位置的滑阀套外侧均与中心管内侧密封接触，对应外喷孔下方位置的滑阀套下部外侧与中心管下部内侧之间设有缓冲复位件。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述缓冲复位件可包括压缩弹簧和定位螺钉，滑阀套下部外侧沿圆周间隔设有至少一个开口向外且下端均向下延伸至滑阀套下端面的定位槽，对应每个定位槽位置的中心管外侧均设有径向贯通的定位螺孔，每个定位螺孔内均固定安装有内端位于对应的定位槽下部的定位螺钉，压缩弹簧设于定位螺钉上方和外喷孔下方之间位置的中心管内侧与滑阀套外侧之间。

上述中心管内可具有由上至下内径依次减小的第一孔段、第二孔段、第三孔段和第四孔段，第四孔段的内径大于落球通道的最大内径，第二孔段和第三孔段之间形成第一台阶面，第一台阶面位于外喷孔下方和定位螺钉上方之间，第三孔段和第四孔段之间形成第二台阶面，第二台阶面位于第一台阶面下方和定位螺钉上方之间，外喷孔设于第二孔段，第一孔段内固定安装有上端位于中心管上方的上接头，滑阀套内具有由上至下直径依次减小的第一台阶孔，第一台阶孔的小径段内径不小于落球通道的最大内径，滑套下端外侧螺接于第一台阶孔的大径段内，滑套上部外侧密封套装于第二孔段上部，对应外喷孔下方位置的滑阀套外侧固定有限位环台，限位环台与第二孔段内壁之间上下间隔设有至少一个第一密封圈，压缩弹簧上端与限位环台下端面相抵，压缩弹簧下端与第二台阶面相抵，对应球座下方与外喷孔上方之间位置的滑套下部外侧套装有密封环，密封环内侧与滑套外侧之间上下间隔有至少一个第二密封圈，密封环外侧与第二孔段内壁之间上下间隔设有至少一个第三密封圈。

上述定位螺钉可密封螺接在设于第二台阶面下方的第四孔段的定位螺孔内。

上述外喷孔可为外大内小的台阶孔，外喷孔内螺接有右端与限位环台上方的滑阀套外侧相接触的喷嘴。

上述对应内喷孔下方位置的滑套下部内侧可固定有内环台，球座密封座于内环台上，对应球座上侧位置的滑套内侧设有第一内环槽，第一内环槽内由上至下依次设有至少一个卡簧。

上述对应第一内环槽上方位置的滑套上部外侧与中心管内侧之间可上下间隔分布有至少一个第四密封圈，对应最下方第四密封圈与第一内环槽之间位置的滑套内侧设有第二内环槽，第二内环槽内壁沿圆周间隔均布有两个内大外小的锥形内喷孔。

上述限位环台下端面与第一台阶面之间的距离可为第一距离，内喷孔中心轴线与对应位置的外喷孔中心轴线之间的距离为第二距离，外喷孔最小半径与内喷孔最小直径的和值为误差值，第一距离大于第二距离与误差值的差值，并且第一距离小于第二距离与误差值的和值。

上述对应第一内环槽下方与内环台上侧之间位置的滑套内周面可包括第一内周面和第二内周面，第二内周面直径小于第一内周面直径，并且第二内周面和与第一内周面过渡部位成型有上大下小的过渡锥面，球座下部外侧与第二内周面之间上下间隔分布有至少一个第五密封圈，球座上端沿圆周间隔均布有若干个下端均位于过渡锥面下方的缺口，缺口于水平面上的投影呈外宽内窄的梯形。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，球座内有上小下大阶梯孔状的落球通道，球座上端沿圆周间隔均布有若干个下端均延伸至落球通道大径段且径向贯通的缺口，在堵漏施工时投入大球，大球落在球座上端，大球带动球座向下移动，内喷孔和外喷孔的设置，小球在堵漏施工完成后，投入到工具的指定位置，并及时将内喷孔堵住，从而保证了及时通过管柱打压将大球通过落球通道打入下部，大球落下后，然后球座上端收缩后复位，同时滑阀套在缓冲复位件的作用下上移至初始位置，可实现多次的开关堵漏作业，具有安全、省力、简便、高效的特点。

附图说明

附图1为本发明拆掉上接头后的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1中A-A处的剖视放大结构示意图。

附图3为附图1中B-B处的剖视放大结构示意图。

附图4为本发明投入大球后滑阀套下移后的主视剖视结构示意图。

附图5为本发明投入小球后堵住内喷孔时的主视剖视结构示意图。

附图6为本发明大球落下时的主视剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为滑套，2为球座，3为滑阀套，4为中心管，5为内喷孔，6为落球通道，7为压缩弹簧，8为定位螺钉，9为第一台阶面，10为第二台阶面，11为上接头，12为限位环台，13为第一密封圈，14为密封环，15为第二密封圈，16为第三密封圈，17为喷嘴，18为内环台，19为卡簧，20为第二内环槽，21为第四密封圈，22为缺口，23为过渡锥面，24为第五密封圈。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3、4、5、6所示，该多次开关循环堵漏装置包括滑套1、球座2、滑阀套3、缓冲复位件和竖向设置的中心管4，中心管4中部外侧沿圆周间隔均布有若干个径向贯通的外喷孔，中心管4上部内侧套装有上部外侧与中心管4内侧密封接触的滑套1，对应每个外喷孔上方位置的滑套中部外侧均设有径向贯通的内喷孔5，对应内喷孔5下方位置的滑套1内侧密封安装有球座2，球座2内有上小下大阶梯孔状的落球通道6，球座2上端沿圆周间隔均布有若干个下端均延伸至落球通道6大径段且径向贯通的缺口22，对应球座2下方位置的滑套1外侧密封套装有滑阀套3，对应外喷孔上方和下方位置的滑阀套3外侧均与中心管4内侧密封接触，对应外喷孔下方位置的滑阀套3下部外侧与中心管4下部内侧之间设有缓冲复位件。

球座2内有上小下大阶梯孔状的落球通道6，球座2上端沿圆周间隔均布有若干个下端均延伸至落球通道6大径段且径向贯通的缺口22，在堵漏施工时投入大球，大球落在球座2上端，大球带动球座2向下移动，内喷孔5和外喷孔的设置，小球在堵漏施工完成后，投入到工具的指定位置，并及时将内喷孔5堵住，从而保证了及时通过管柱打压将大球通过落球通道6打入下部，大球落下后，然后球座2上端收缩后复位，同时滑阀套3在缓冲复位件的作用下上移至初始位置，可实现多次的开关堵漏作业，本发明结构合理而紧凑，使用方便，具有安全、省力、简便、高效的特点。

使用时，首先将工具连接好后随钻具一起下入井中进行正常钻进作业，当发现井漏时，从井口投入大球，待大球落在球座2上时开泵，在水压力的作用下大球推动球座2、滑套1和滑阀套3一起下行，直至滑套1上的内喷孔5与中心管4上的外喷孔连通，此时可进行堵漏作业，堵漏作业完成后再在井口投入小球，小球在流体的作用下堵塞滑套1上的内喷孔5，继续打压，在水压力的作用下大球将挤压球座2，由于球座2上设有缺口22，在压力达到设计压力时，球座2上端将胀大使大球通过落球通道6落入中心管4下部内侧，此时在缓冲复位件的作用下，球座2本、滑套1和滑阀套3将一起上行恢复至初始下井状态，此时又可恢复正常钻进，如果再次发生井漏还可重复上述操作。

可根据实际需要，对上述多次开关循环堵漏装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、3、4、5、6所示，缓冲复位件包括压缩弹簧7和定位螺钉8，滑阀套3下部外侧沿圆周间隔设有至少一个开口向外且下端均向下延伸至滑阀套3下端面的定位槽，对应每个定位槽位置的中心管4外侧均设有径向贯通的定位螺孔，每个定位螺孔内均固定安装有内端位于对应的定位槽下部的定位螺钉8，压缩弹簧7设于定位螺钉8上方和外喷孔下方之间位置的中心管4内侧与滑阀套3外侧之间。

根据需求，定位槽的数量为两个。在使用过程中，通过设置压缩弹簧7，能够保证循环堵漏施工完成后使滑阀套3及时上移复位，通过设置定位螺钉8，能够保证本发明在使用过程中内喷孔5与外喷孔相对应，有效的减少流动阻力，且能在需要时能使小球及时的将外喷孔堵住。

如附图1、2、4、5、6所示，中心管4内具有由上至下内径依次减小的第一孔段、第二孔段、第三孔段和第四孔段，第四孔段的内径大于落球通道6的最大内径，第二孔段和第三孔段之间形成第一台阶面9，第一台阶面9位于外喷孔下方和定位螺钉8上方之间，第三孔段和第四孔段之间形成第二台阶面10，第二台阶面10位于第一台阶面9下方和定位螺钉8上方之间，外喷孔设于第二孔段，第一孔段内固定安装有上端位于中心管4上方的上接头11，滑阀套3内具有由上至下直径依次减小的第一台阶孔，第一台阶孔的小径段内径不小于落球通道6的最大内径，滑套1下端外侧螺接于第一台阶孔的大径段内，滑套1上部外侧密封套装于第二孔段上部，对应外喷孔下方位置的滑阀套3外侧固定有限位环台12，限位环台12与第二孔段内壁之间上下间隔设有至少一个第一密封圈13，压缩弹簧7上端与限位环台12下端面相抵，压缩弹簧7下端与第二台阶面10相抵，对应球座2下方与外喷孔上方之间位置的滑套1下部外侧套装有密封环14，密封环14内侧与滑套1外侧之间上下间隔有至少一个第二密封圈15，密封环14外侧与第二孔段内壁之间上下间隔设有至少一个第三密封圈16。

根据需求，上接头11利用丝扣和中心管4连接在一起，该丝扣为锥形密封扣，上接头11的上部内侧和中心管4下部外侧均设有连接丝扣，连接丝扣为标准钻杆扣，第三密封圈16具有抗冲蚀和耐磨性，第三密封圈16固定在密封环14外侧。在使用过程中，通过设置第一台阶面9，便于限位环台12下移后进行限位，便于内喷孔5和外喷孔的连通状态保持，同时也能够防止滑阀套3下移距离过大后使压缩弹簧7变形量过大失效，通过设置第二台阶面10和限位环台12，便于压缩弹簧7的安装，通过设置密封环14，能够便于第二密封圈15和第三密封圈16的维护，降低本发明使用过程中的故障率。

如附图1、3、4、5、6所示，定位螺钉8密封螺接在设于第二台阶面10下方的第四孔段的定位螺孔内。

在使用过程中，通过这样的设置，便于定位螺钉8的拆装，也便于滑阀套3的拆装，降低本发明的拆装难度。

如附图1、4、5、6所示，外喷孔为外大内小的台阶孔，外喷孔内螺接有右端与限位环台12上方的滑阀套3外侧相接触的喷嘴17。

在使用过程中，通过设置喷嘴17，能够便于后续的堵漏作业，还能够在限位环台12下移后上移至初始位置时对限位环台12进行限位，能够实现滑阀套3的上下往复移动，进而实现多次开关循环堵漏作业，同时还能够避免滑阀套3上移距离过大后定位螺钉8滑出定位槽，提高本发明使用过程中的可靠性。

如附图1、4、5、6所示，对应内喷孔5下方位置的滑套1下部内侧固定有内环台18，球座2密封座于内环台18上，对应球座2上侧位置的滑套1内侧设有第一内环槽，第一内环槽内由上至下依次设有至少一个卡簧19。

根据需求，第一内环槽内依次设有两个卡簧19。在使用过程中，通过这样的设置，能够可靠的将球座2密封安装在滑套1内侧，在使用时，将大球投入球座2上侧，对大球加压时，大球能够带动球座2、滑套1和滑阀套3向下移动，通过设置卡簧19，便于球座2的拆装。

如附图1、4、5、6所示，对应第一内环槽上方位置的滑套1上部外侧与中心管4内侧之间上下间隔分布有至少一个第四密封圈21，对应最下方第四密封圈21与第一内环槽之间位置的滑套1内侧设有第二内环槽20，第二内环槽20内壁沿圆周间隔均布有两个内大外小的锥形内喷孔5。

根据需求，第二内环槽20上下两端和滑套1内壁之间均通过锥面过度。在使用过程中，通过设置第四密封圈21，滑套1下移后投入小球时，能够增强小球对内喷孔5和外喷孔的密封效果通过设置第二内环槽20，在堵漏过程中，小球投入第二内环槽20中能够在液体的带动下顺利进入内喷孔5内，内喷孔5设置为内大外小，能够增加小球与内喷孔5内壁的接触面积，提高密封效果，同时能够避免小球在液体的压力下外漏过大造成对应位置的喷嘴17挤压变形，降低后续的堵漏效果。

如附图1、4、5、6所示，限位环台12下端面与第一台阶面9之间的距离为第一距离，内喷孔5中心轴线与对应位置的外喷孔中心轴线之间的距离为第二距离，外喷孔最小半径与内喷孔5最小直径的和值为误差值，第一距离大于第二距离与误差值的差值，并且第一距离小于第二距离与误差值的和值。

根据需求，第二距离与第一距离相同。在使用过程中，误差值便于本发明的制作和安装，当滑阀套3向下移动至限位环台12下端面与第一台阶面9相接触时，内喷孔5与对应位置的外喷孔连通，此时再投入与内喷孔5相对应的小球时，能够快速对内喷孔5和外喷孔进行堵漏。

如附图1、2、4、5、6所示，对应第一内环槽下方与内环台18上侧之间位置的滑套1内周面包括第一内周面和第二内周面，第二内周面直径小于第一内周面直径，并且第二内周面和与第一内周面过渡部位成型有上大下小的过渡锥面23，球座2下部外侧与第二内周面之间上下间隔分布有至少一个第五密封圈24，球座2上端沿圆周间隔均布有若干个下端均位于过渡锥面23下方的缺口22，缺口22于水平面上的投影呈外宽内窄的梯形。

在使用过程中，通过设置过渡锥面23，利用小球将内喷孔5堵住后，增加中心管4内液体的压力，高压液体对球座2上侧的大球作用后，球座2上端径向向外膨胀，过渡锥面23能够对球座2外侧进行支撑，避免球座2膨胀收缩处多次弯折后断裂，球座2的使用寿命，缺口22于水平面上的投影呈外宽内窄的梯形，能够使得球座2上端膨胀和收缩时变形一致，使得大球顺利经落球通道6落入下方，便于下侧的堵漏作业。

本发明的使用过程：使用时，首先将工具连接好后随钻具一起下入井中进行正常钻进作业，当发现井漏时，从井口投入大球，待大球落在球座2上时开泵，在水压力的作用下大球推动球座2、滑套1、密封环14和滑阀套3一起下行并挤压压缩弹簧7，直至限位环台12下端面与第一台阶面9相接触时，此时滑套1上的内喷孔5与中心管4上的喷嘴17连通，此时可进行堵漏作业，堵漏作业完成后再在井口投入小球，小球在流体的作用下堵塞滑套1上的内喷孔5，继续打压，在水压力的作用下大球将挤压球座2，由于球座2上设有缺口22，在压力达到设计压力时，球座2上端将胀大使大球通过落球通道6落入中心管4下部内侧，此时在压缩弹簧7的弹力作用下，球座2本、滑套1、密封环14和滑阀套3将一起上行恢复至初始下井状态，此时又可恢复正常钻进，如果再次发生井漏还可重复上述操作。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (4)

1.一种多次开关循环堵漏装置，其特征在于包括滑套、球座、滑阀套、缓冲复位件和竖向设置的中心管，中心管中部外侧沿圆周间隔均布有若干个径向贯通的外喷孔，中心管上部内侧套装有上部外侧与中心管内侧密封接触的滑套，对应每个外喷孔上方位置的滑套中部外侧均设有径向贯通的内喷孔，对应内喷孔下方位置的滑套内侧密封安装有球座，球座内有上小下大阶梯孔状的落球通道，球座上端沿圆周间隔均布有若干个下端均延伸至落球通道大径段且径向贯通的缺口，对应球座下方位置的滑套外侧密封套装有滑阀套，对应外喷孔上方和下方位置的滑阀套外侧均与中心管内侧密封接触，对应外喷孔下方位置的滑阀套下部外侧与中心管下部内侧之间设有缓冲复位件；

中心管内具有由上至下内径依次减小的第一孔段、第二孔段、第三孔段和第四孔段，第四孔段的内径大于落球通道的最大内径，第二孔段和第三孔段之间形成第一台阶面，第一台阶面位于外喷孔下方和定位螺钉上方之间，第三孔段和第四孔段之间形成第二台阶面，第二台阶面位于第一台阶面下方和定位螺钉上方之间，外喷孔设于第二孔段，第一孔段内固定安装有上端位于中心管上方的上接头，滑阀套内具有由上至下直径依次减小的第一台阶孔，第一台阶孔的小径段内径不小于落球通道的最大内径，滑套下端外侧螺接于第一台阶孔的大径段内，滑套上部外侧密封套装于第二孔段上部，对应外喷孔下方位置的滑阀套外侧固定有限位环台，限位环台与第二孔段内壁之间上下间隔设有至少一个第一密封圈，压缩弹簧上端与限位环台下端面相抵，压缩弹簧下端与第二台阶面相抵，对应球座下方与外喷孔上方之间位置的滑套下部外侧套装有密封环，密封环内侧与滑套外侧之间上下间隔有至少一个第二密封圈，密封环外侧与第二孔段内壁之间上下间隔设有至少一个第三密封圈；

外喷孔为外大内小的台阶孔，外喷孔内螺接有右端与限位环台上方的滑阀套外侧相接触的喷嘴；

对应内喷孔下方位置的滑套下部内侧固定有内环台，球座密封座于内环台上，对应球座上侧位置的滑套内侧设有第一内环槽，第一内环槽内由上至下依次设有至少一个卡簧；

对应第一内环槽下方与内环台上侧之间位置的滑套内周面包括第一内周面和第二内周面，第二内周面直径小于第一内周面直径，并且第二内周面和与第一内周面过渡部位成型有上大下小的过渡锥面，球座下部外侧与第二内周面之间上下间隔分布有至少一个第五密封圈，球座上端沿圆周间隔均布有若干个下端均位于过渡锥面下方的缺口，缺口于水平面上的投影呈外宽内窄的梯形。

2.根据权利要求1所述的多次开关循环堵漏装置，其特征在于缓冲复位件包括压缩弹簧和定位螺钉，滑阀套下部外侧沿圆周间隔设有至少一个开口向外且下端均向下延伸至滑阀套下端面的定位槽，对应每个定位槽位置的中心管外侧均设有径向贯通的定位螺孔，每个定位螺孔内均固定安装有内端位于对应的定位槽下部的定位螺钉，压缩弹簧设于定位螺钉上方和外喷孔下方之间位置的中心管内侧与滑阀套外侧之间。

3.根据权利要求1所述的多次开关循环堵漏装置，其特征在于定位螺钉密封螺接在设于第二台阶面下方的第四孔段的定位螺孔内。

4.根据权利要求1所述的多次开关循环堵漏装置，其特征在于对应第一内环槽上方位置的滑套上部外侧与中心管内侧之间上下间隔分布有至少一个第四密封圈，对应最下方第四密封圈与第一内环槽之间位置的滑套内侧设有第二内环槽，第二内环槽内壁沿圆周间隔均布有两个内大外小的锥形内喷孔；或/和，限位环台下端面与第一台阶面之间的距离为第一距离，内喷孔中心轴线与对应位置的外喷孔中心轴线之间的距离为第二距离，外喷孔最小半径与内喷孔最小直径的和值为误差值，第一距离大于第二距离与误差值的差值，并且第一距离小于第二距离与误差值的和值。