CN203130037U - 一种球座式胶塞系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种球座式胶塞系统，其包括连接短节、密封短节、球座、尾管胶塞本体；连接短节、密封短节以及尾管胶塞本体依次固定连接，球座设置在密封短节下端内部；球座(11)通过球座剪钉(8)与密封短节(5)之间连接；憋压剪断球座剪钉(8)，球座(11)下移至尾管胶塞本体(13)内腔底部；球座(11)的过流通道与尾管胶塞本体(13)的过流通道相连通；本实用新型实现了胶塞与球座的一体化设计，部分零件可回收循环利用，同时尾管胶塞本体使用非金属材料，既满足现场施工要求，又减少了需钻除的附件，提高了胶塞系统的可钻性，节省了钻除时间，延长了钻头使用寿命，并一定程度上提高了尾管固井作业效率。

Description

一种球座式胶塞系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于油田尾管固井设备，具体涉及一种尾管悬挂器中的球座式胶塞系统。

背景技术

尾管胶塞是油、气井尾管固井施工中一种用于注水泥作业的井下工具，它的作用是在尾管固井过程中与钻杆胶塞复合后刮削尾管井壁，隔离泥浆与水泥浆，最终落到球座上实现碰压的作用。传统的尾管胶塞一般通过剪钉连接在尾管悬挂器中心管的下部，当固井替浆时，钻杆胶塞从井口下落，到达尾管胶塞处，与尾管胶塞复合，压力升高剪断剪钉，复合后的胶塞在尾管中继续下行，同时刮削尾管井壁，推动水泥浆下行，到达球座后实现碰压，替浆结束。

由于传统的尾管胶塞与球座是分开的，且用后所有部件不可回收，因此存在着很多不足：

1）球座一般位于整个尾管串的底部，造成投球下落时间长，送球憋压需要泵入的液体量大；

2）尾管胶塞及球座所有部件不可回收，成本高；

3）需要在尾管串下部连接配套球座，增加了工具附件和不必要的螺纹连接；

4）如果需要继续钻进，则需钻除的零部件多，耗时的同时，影响钻头寿命；

5）尾管胶塞及球座的材料多为和铸铁材料，造成钻除困难，且对钻头的寿命影响很大。

如图1所示，美国专利US6848511B1提供了一种球座胶塞系统，该系统结构复杂，不易加工，安装较为繁琐，且球座剪钉在剪断的同时，球座下落即释放胶塞，无法进行尾管悬挂器替浆前循环操作。

实用新型内容

为解决现有技术中的尾管胶塞与球座分开造成零部件多、不可回收、替浆过程中耗时且替浆后钻除过程中钻除附件多、难度大、时间长等难题，本实用新型设计开发了一种新型球座式胶塞系统。

本实用新型的技术方案如下

一种球座式胶塞系统，所述系统包括连接短节1、密封短节5、球座11、尾管胶塞本体13；所述连接短节1、密封短节5以及尾管胶塞本体13依次固定连接；

所述球座11设置在所述密封短节5下端内部；所述球座11和尾管胶塞本体13内部均设有过流通道；

所述球座11通过球座剪钉8与密封短节5之间连接；憋压剪断所述球座剪钉8，所述球座11下移至所述尾管胶塞本体13内腔底部；所述球座11的过流通道与所述尾管胶塞本体13的过流通道相连通。

所述球座11侧壁上设置有球座过流孔10；所述尾管胶塞本体13内部设置有径向过流孔14和轴向过流孔16；所述径向过流孔14与所述球座过流孔10对齐并连通，所述轴向过流孔16分别与所述径向过流孔14和所述尾管胶塞本体13外部的尾管内孔相连通。

为了使球座11和尾管胶塞本体13中的过流通道相连通，所述系统还包括憋压球21；

所述憋压球21坐封设置在所述球座11上，其作用是通过憋压球21憋压使得所述球座剪钉8断裂，进而使得球座11下落至指定位置。

所述球座11的外侧壁上设置有胶塞球座卡簧12；所述尾管胶塞本体13的内腔侧壁上设置有尾管卡簧槽15；

所述球座卡簧12与所述尾管卡簧槽15配合连接，以限制球座11的轴向位移。

所述系统还包括钻杆胶塞19；

在替浆过程中，取出憋压球21，并使所述钻杆胶塞19坐封设置在所述球座11上；

所述钻杆胶塞19外侧壁上设有钻杆胶塞卡簧20；所述球座11的侧壁上设置有球座卡簧槽9；所述钻杆胶塞卡簧20与所述球座卡簧槽9配合连接，以限制钻杆胶塞19与尾管胶塞本体13复合后，钻杆胶塞19的轴向位移；

所述尾管胶塞本体13与密封短节5之间设置有尾管胶塞剪钉7；憋压剪断所述尾管胶塞剪钉7，所述钻杆胶塞19、球座11与尾管胶塞本体13共同推动水泥浆下行至防转浮箍上方。

所述连接短节1与密封短节5之间设置有连接套3；

所述连接套3为一个中央开孔的冒状结构，所述连接套3的中央开孔穿过所述连接短节1，且所述连接套3下沿与所述密封短节5上端通过螺纹连接固定；

所述连接套3与密封短节5之间设置有一组螺钉4

一组所述螺钉4沿周向贯穿所述连接套3并紧顶在所述密封短节5侧壁上；

所述连接短节1的内腔侧壁上设有连接短节过流孔2；所述连接短节过流孔2两端分别与所述连接短节1内腔以及外部环空相连通。

连接短节过流孔2的作用是当投球憋压时，压力传到连接短节1和尾管的环空，起到座封悬挂器的作用；此外，在刚开始下入过程中，起到平衡管内外压差，方便下入，也可防止挤坏管件。

所述尾管胶塞本体13外壁上设置有皮碗套17；

所述皮碗套17包括一组皮碗，一组所述皮碗沿轴向依次分布在所述尾管胶塞本体13外壁上；

在固井过程中，所述皮碗套17随所述尾管胶塞本体13下行，皮碗套17的外缘与井壁相接触，实现对尾管壁的刮削。

所述尾管胶塞本体13底部设置有防转齿18；

所述防转齿18与所述防转浮箍配合连接，其作用是钻除时防止胶塞转动、提高后期钻除效率。

所述系统还包括第一密封圈6-1和第二密封圈6-2；

所述第一密封圈6-1的数量为一组，一组所述第一密封圈6-1沿轴向依次设置在密封短节5外侧壁上；

所述第二密封圈6-2设置在所述球座11侧壁上。

所述第一密封圈6-1的作用是保证投球后尾管与中心管环空之间的密封作用，憋压球憋压后实现尾管悬挂器的座挂动作；

所述第二密封圈的作用是保证球座11与密封短节5之间的密封作用。

所述尾管胶塞本体13为非金属胶塞，优选材料为玻璃纤维增强复合材料。

本实用新型的工作原理为：所有零部件通过悬挂器送入井内，通过密封短节5来封隔悬挂器中心管与尾管之间的环空。

投球，球落到球座11上后，憋压实现悬挂器的座挂；继续憋压，压力升至球座剪钉8的剪切值时，球座剪钉8剪断，球座11下行落入尾管胶塞本体13下部，球座卡簧12卡入尾管卡簧槽15中，对球座11进行轴向锁紧限位。这时，球座过流孔10与尾管胶塞本体13的径向过流孔14对齐，重新建立循环通道。

替浆时，投入钻杆胶塞19，钻杆胶塞19下行至球座11中，钻杆胶塞卡簧20卡入球座11的球座卡簧槽9中，对钻杆胶塞19进行轴向限位，憋压。当压力升至尾管胶塞剪钉7的剪切值时，尾管胶塞剪钉7剪断，尾管胶塞本体13、球座11及钻杆胶塞一起推动水泥浆下行。下行至防转浮箍上后，防转齿18插入防转浮箍对应的防转槽中，实现碰压，而连接短节1、连接套3以及密封短节5又可提出井口，实现循环利用。

本实用新型的特点如下：

1)将球座与尾管胶塞设计为一体式，整个设计简单紧凑，安装方便，满足现场尾管固井施工工艺要求；

2)连接短节上开有径向过流孔，密封短节上的密封圈可以密封中心管与尾管之间的环空，投球憋压后实现尾管悬挂器的座挂动作；

3)球座内部与尾管胶塞本体内部均设有卡簧槽，分别配合钻杆胶塞及球座外部的卡簧，可以实现钻杆胶塞与球座，球座与尾管胶塞之间的轴向锁紧与限位；

4)尾管胶塞本体上设计有轴向与径向过流通道，与球座上的过流通道配合，保证球座落到尾管胶塞本体后，还能建立有效的循环；

5)密封短节与尾管胶塞本体分开设计，在保证密封的同时，实现密封短节等部件的回收再利用，同时又减少了钻除零件的数目，提高钻井速度及钻头寿命。

6)在胶塞最下方，设计有防转机构，可以同管串下部的防转浮箍相配合，防止在钻除胶塞时转动，提高钻除效率。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)球座与尾管胶塞一体式设计，缩短了投球憋压时间，减少了固井附件数目，提高了尾管固井效率；

2)避免了水平井及大斜度井中，憋压球不好到位的风险；

3)连接短节、连接套、密封短节等部件在固井后可回收，实现循环利用，节约了工具成本；

4)所有零部件结构紧凑，长度很短，同时使用了非金属易钻材料，这样在需要继续钻进的时候，大大降低了钻除时间，提高了钻头寿命。

附图说明

图1为现有技术中的球座胶塞系统结构示意图；

图2为本实用新型的一种球座式胶塞系统的结构示意图。

图3为投入钻杆胶塞后的球座式胶塞结构示意图；

附图编号说明：

1-连接短节；2-连接短节过流孔；3-连接套；4-螺钉；5-密封短节；6-1第一密封圈；6-2第二密封圈；7-尾管胶塞剪钉；8-球座剪钉；9-球座卡簧槽；10-球座过流孔；11-球座；12-球座卡簧；13-尾管胶塞本体；14-径向过流孔；15-尾管卡簧槽；16-轴向过流孔；17-皮碗套；18-防转齿；19-钻杆胶塞；20-钻杆胶塞卡簧；21-憋压球；

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明，本实用新型的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

具体实施方式

如图2、图3所示,一种球座式胶塞系统，所述系统包括连接短节1、密封短节5、球座11、尾管胶塞本体13；所述连接短节1、密封短节5以及尾管胶塞本体13依次固定连接，所述球座11固定在所述密封短节5下端内部；所述球座11和尾管胶塞本体13内部均设有过流通道；

所述球座11侧壁上设置有球座过流孔10；

所述尾管胶塞本体13内部设置有径向过流孔14和轴向过流孔16；

所述径向过流孔14与所述球座过流孔10对齐并连通，所述轴向过流孔16分别与所述径向过流孔14和所述尾管胶塞本体13外部的尾管内孔相连通。

所述球座11与密封短节5之间设置有球座剪钉8；

所述系统还包括憋压球21；所述憋压球21坐封设置在所述球座11上，通过憋压球21憋压使所述球座剪钉8断裂，所述球座11下移至所述尾管胶塞本体13内腔底部；

所述球座11的外侧壁上设置有胶塞球座卡簧12；所述尾管胶塞本体13的内腔侧壁上设置有尾管卡簧槽15；所述球座卡簧12与所述尾管卡簧槽15配合连接。

所述系统还包括钻杆胶塞19；

在替浆过程中，取出憋压球21，并将所述钻杆胶塞19坐封设置在所述球座11上；所述尾管胶塞本体13与密封短节5之间设置有尾管胶塞剪钉7；通过钻杆胶塞19憋压，使得所述尾管胶塞剪钉7断裂，所述钻杆胶塞19与尾管胶塞本体13共同下移至防转浮箍上方。

所述钻杆胶塞19外侧壁上设有钻杆胶塞卡簧20；所述球座11的内腔侧壁上设置有球座卡簧槽9；所述钻杆胶塞卡簧20与所述球座卡簧槽9配合连接。

所述连接短节1与密封短节5之间设置有连接套3；

连接短节1底部为阶梯式结构，所述连接套3为一个中央开孔的冒状结构，所述连接套3的中央开孔穿过所述连接短节1，并套接在连接短节1底部的台阶上，且连接套3下沿与密封短节5上端通过螺纹连接；连接套3上设有一组螺钉4，一组螺钉4沿周向均匀分布在连接套3外壁上，且一组螺钉4穿过连接套3并紧顶住密封短节5,将连接短节1与密封短节5固定连接为一体。

所述连接短节1的内腔侧壁上设有连接短节过流孔2；所述连接短节过流孔2两端分别与所述连接短节1内腔以及外部环空相连通。

所述尾管胶塞本体13外壁上设置有皮碗套17；

所述皮碗套17包括4个皮碗，4个皮碗沿轴向硫化在尾管胶塞本体13外壁上，且4个皮碗与尾管胶塞本体13外壁紧密贴合。

所述尾管胶塞本体13底部设置有防转齿18；所述防转齿18与所述防转浮箍配合连接。

所述系统还包括2个第一密封圈6-1；2个所述第一密封圈6-1沿轴向依次设置在密封短节5外侧壁上。

所述系统还包括第二密封圈6-2，所述第二密封圈6-2设置在所述球座11侧壁上。

尾管胶塞本体13为玻璃纤维增强复合材料。

上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施方式所描述的结构，因此前面描述的方式只是优选地，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种球座式胶塞系统，所述系统包括连接短节（1）、密封短节（5）、球座（11）、尾管胶塞本体（13）；所述连接短节（1）、密封短节（5）以及尾管胶塞本体（13）依次固定连接；

其特征在于：所述球座（11）设置在所述密封短节（5）下端内部；所述球座（11）和尾管胶塞本体（13）内部均设有过流通道；

所述球座（11）通过球座剪钉（8）与密封短节（5）之间连接；憋压剪断所述球座剪钉（8），所述球座（11）下移至所述尾管胶塞本体（13）内腔底部；所述球座（11）的过流通道与所述尾管胶塞本体（13）的过流通道相连通。

2.根据权利要求1所述的一种球座式胶塞系统，其特征在于：

所述球座（11）侧壁上设置有球座过流孔（10）；所述尾管胶塞本体（13）内部设置有径向过流孔（14）和轴向过流孔（16）；

所述径向过流孔（14）与所述球座过流孔（10）对齐并连通，所述轴向过流孔（16）分别与所述径向过流孔（14）和所述尾管胶塞本体（13）外部的尾管内孔相连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种球座式胶塞系统，其特征在于：

所述系统还包括憋压球（21）；所述憋压球（21）坐封设置在所述球座（11）上。

4.根据权利要求3所述的一种球座式胶塞系统，其特征在于：

所述球座（11）的外侧壁上设置有胶塞球座卡簧（12）；尾管胶塞本体（13）的内腔侧壁上设置有尾管卡簧槽（15）；所述球座卡簧（12）与所述尾管卡簧槽（15）配合连接，轴向锁定球座（11）。

5.根据权利要求1或2所述的一种球座式胶塞系统，其特征在于：

所述系统还包括钻杆胶塞（19）；所述钻杆胶塞（19）坐封设置在所述球座（11）上；

所述钻杆胶塞（19）外侧壁上设有钻杆胶塞卡簧（20）；所述球座（11）的侧壁上设置有球座卡簧槽（9）；所述钻杆胶塞卡簧（20）与所述球座卡簧槽（9）配合连接，轴向限位所述钻杆胶塞（19）。

6.根据权利要求5所述的一种球座式胶塞系统，其特征在于：

所述尾管胶塞本体（13）与密封短节（5）之间设置有尾管胶塞剪钉（7）；憋压剪断所述尾管胶塞剪钉（7），所述钻杆胶塞（19）、球座（11）与尾管胶塞本体（13）共同推动水泥浆下行至防转浮箍上方。

7.根据权利要求1所述的一种球座式胶塞系统，其特征在于：

所述连接短节（1）与密封短节（5）之间设置有连接套（3）；

所述连接套（3）为一个中央开孔的冒状结构，所述连接套（3）的中央开孔穿过所述连接短节（1），且所述连接套（3）下沿与所述密封短节（5）上端通过螺纹连接固定；

所述连接套（3）与密封短节（5）之间设置有一组螺钉（4）

一组所述螺钉（4）沿周向贯穿所述连接套（3）并紧顶在所述密封短节（5）侧壁上；

所述连接短节（1）的内腔侧壁上设有连接短节过流孔（2）；所述连接短节过流孔（2）两端分别与所述连接短节（1）内腔以及外部环空相连通。

8.根据权利要求1所述的一种球座式胶塞系统，其特征在于：

所述尾管胶塞本体（13）外壁上设置有皮碗套（17）；

所述皮碗套（17）包括一组皮碗，一组所述皮碗沿轴向依次分布在所述尾管胶塞本体（13）外壁上；

所述尾管胶塞本体（13）底部设置有防转齿（18）；

所述防转齿（18）与所述防转浮箍配合连接。

9.根据权利要求1所述的一种球座式胶塞系统，其特征在于：

所述系统还包括第一密封圈（6-1）和第二密封圈（6-2）；

所述第一密封圈（6-1）的数量为一组，一组所述第一密封圈（6-1）沿轴向依次设置在密封短节（5）外侧壁上；

所述第二密封圈（6-2）设置在所述球座（11）侧壁上。

10.根据权利要求8所述的一种球座式胶塞系统，其特征在于：

所述尾管胶塞本体（13）为非金属胶塞。

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