CN203756117U - 自灌浆旋流浮箍 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自灌浆旋流浮箍。包括：本体；置于本体的内腔并与本体固定的凡尔座容；容置于凡尔座腔径较大的第一内腔内的关闭滑套；将关闭滑套和凡尔座固定的可折断定位器；从本体外壁开设的经关闭滑套和凡尔座的循环孔；容置于凡尔座腔径较小的第二内腔内，位于第一内腔下方半球凡尔；一端固定在半球凡尔上，另一端沿孔板上设置的通孔可滑移移动的导杆；位于半球凡尔下方，容置于本体的内腔内并与本体固定，沿本体内腔的轴向方向，开设有过流孔的孔板；一端固定在孔板上设置的凹台上，另一端固定在半球凡尔上，容置有导杆的扭簧。应用本实用新型，可以提高下套管效率、降低钻探生产成本、提高水泥环胶结强度。

Description

自灌浆旋流浮箍

技术领域

本实用新型涉及钻探技术，尤其涉及一种自灌浆旋流浮箍。

背景技术

石油、煤层气钻井工程施工中，往井眼中快速、安全的下套管是一项必须的工作。目前的做法是通过在套管下部接上普通的弹簧式浮箍，弹簧式浮箍下再接上旋流短节和引鞋。在下套管过程中，弹簧浮箍需要间歇性的停止下套，在间歇期间，向套管内灌入定量的钻井泥浆，以实现套管内外压差平衡，从而保护套管和采用普通浮箍的凡尔（阀）座不被破坏。但由于采用间歇性的停止下套，下套停滞容易造成粘卡，导致下套管不顺利，下套管效率低，严重的可致生产事故，在需要快速下套的深井、超深井及漏失井施工时尤为明显；进一步地，由于向套管内灌入钻井泥浆所需时间较长，而在灌钻井泥浆时，钻机停止工作，钻机使用效率较低，增加了钻探生产成本；而且，在进行钻井泥浆灌入时，套管内空气被灌入的钻井泥浆压缩，容易导致钻井泥浆反喷污染钻台，且压缩空气进入井内容易造成井下复杂情况，影响环空封固质量；此外，环空水泥浆未经旋流处理，水泥环胶结强度较低，影响了完井质量。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种自灌浆旋流浮箍，提高下套管效率、降低钻探生产成本、提高水泥环胶结强度。

为达到上述目的，本实用新型实施例提供的一种自灌浆旋流浮箍，包括：本体、关闭滑套、可折断定位器、凡尔座、半球凡尔、扭簧、导杆以及孔板；

凡尔座容置于本体的内腔内并与本体固定；

关闭滑套容置于凡尔座的阶梯内腔中位于钻井方向上方的第一内腔内；

可折断定位器将关闭滑套和凡尔座固定，固定后的关闭滑套的端面与凡尔座的第一内腔形成留置空间；

从本体外壁，开设有经关闭滑套和凡尔座并延伸至凡尔座的第一内腔的循环通道；

半球凡尔容置于凡尔座的腔径较小的第二内腔内，并与第二内腔内壁密封接触，所述第二内腔在钻井方向上位于所述第一内腔下方；

导杆一端固定在半球凡尔上，另一端沿孔板上设置的通孔可滑移移动；

孔板在钻井方向上位于半球凡尔下方，容置于本体的内腔内并与本体固定，孔板在钻井方向上沿本体内腔，开设有过流孔；

扭簧中容置有导杆，扭簧的一端固定在孔板上设置的凹台上，另一端固定在半球凡尔上。

较佳地，进一步包括：

第一密封圈，设置于凡尔座上开设的循环通道的外侧。

较佳地，进一步包括：

第二密封圈，设置于本体上开设的循环通道的外侧。

较佳地，所述第一密封圈位于凡尔座上与关闭滑套接触的位置，第二密封圈位于本体上与凡尔座接触的位置。

较佳地，所述循环孔的数量为4个，沿本体钻井方向、以所述循环通道为中心，周向均布。

较佳地，所述可折断定位器为剪钉或螺栓。

较佳地，进一步包括：

角形卡簧，放置于凡尔座开设的凹槽中，所述凹槽底端与所述关闭滑套接触。

较佳地，采用固定螺钉固定凡尔座与本体。

较佳地，所述本体的内腔进一步设置为限位台肩结构，凡尔座的第二内腔对应的外壁设置有与限位台肩相匹配的斜面结构。

较佳地，进一步包括：

矩形卡簧，位于孔板的下方并与孔板相接触，放置于本体的内腔开设的凹槽内，开设有容置导杆的通孔。

由上述技术方案可见，本实用新型实施例提供的一种自灌浆旋流浮箍，在下套管时，井内的泥浆通过设置的循环孔进入套管内，实现套管内外压差平衡，提升了下套管效率，无需采用间歇性的停止下套，减少了对底层的激动压力冲击，有效避免了“下套管活塞效应”，并且在下套过程中可随时进行正向循环，不会破坏自灌浆结构，从而降低钻探生产成本；而且，在套管下到位后，向井筒注入水泥浆，在循环孔附近形成径向液流，孔板的过流孔处形成轴向返液，二者相混合，能有效地提高水泥环胶结强度，增强环空封固效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为本实用新型实施例的自灌浆旋流浮箍结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

现有的弹簧式浮箍，采用间歇性的停止下套管方式，在间歇期间，向套管内灌入定量的钻井泥浆，以实现套管内外压差平衡，从而保护灌浆旋流浮箍不被破坏。但由于采用间歇性的停止下套，下套停滞容易造成粘卡，导致下套管效率低；而在灌钻井泥浆时，钻机停止工作，钻机使用效率较低，增加了钻探生产成本；此外，在进行钻井泥浆灌入时，套管内被压缩的空气容易导致钻井泥浆反喷污染钻台。

本实用新型中，提供一种自灌浆旋流浮箍，通过在自灌浆旋流浮箍中设置用以钻井泥浆可进行正反方向流通的循环孔，在下套管过程中，泥浆可通过循环孔流入自灌浆旋流浮箍内，实现套管内外压差平衡，从而无需采用间歇性的停止下套管方式，钻机可连续工作，使得自灌浆旋流浮箍具备自灌浆功能，可正反方向循环泥浆、开泵无憋堵、操作简便同时具备旋流功能，提高了下套管效率，降低了钻探生产成本。

图1为本实用新型实施例的自灌浆旋流浮箍结构示意图。参见图1，该自灌浆旋流浮箍包括：本体01、关闭滑套02、可折断定位器06、凡尔座08、半球凡尔09、扭簧10、导杆11以及孔板12。

凡尔座08容置于本体01的内腔内并与本体01固定，凡尔座08的内腔为阶梯内腔；

关闭滑套02容置于凡尔座08的位于钻井方向上方，即腔径较大的第一内腔内；

可折断定位器06将关闭滑套02和凡尔座08固定，固定后的关闭滑套02的端面与凡尔座08的第一内腔形成留置空间；

从本体01外壁，开设有经关闭滑套02和凡尔座08并延伸至凡尔座08的第一内腔的循环孔或通道14；

半球凡尔09容置于凡尔座08的腔径较小的第二内腔内，并与第二内腔内壁密封接触并沿第二内腔内壁可滑移，所述第二内腔位于所述第一内腔下方，即在钻井方向上位于所述第一内腔下方，钻井方向即自灌浆旋流浮箍的轴向方向，往地底钻探的方向为下方；

导杆11一端固定在半球凡尔09上，另一端沿孔板12上设置的通孔可滑移移动；

孔板12位于半球凡尔09下方，容置于本体01的内腔内并与本体01固定，孔板12上沿本体内腔的轴向方向，开设有过流孔15；

扭簧10的一端固定在孔板12上设置的凹台上，另一端固定在半球凡尔09上，扭簧10内容置有导杆11。

本实用新型实施例中，半球凡尔09与孔板12在本体内腔的排列方向为本体内腔的轴向方向，图中轴向方向的右方为下方。

实际应用中，为了增强通过循环孔14流过的流体的密封性，还可以在本体01以及关闭滑套02上设置密封圈。这样，该自灌浆旋流浮箍进一步包括：第一密封圈04和第二密封圈05。

第一密封圈04，设置于凡尔座08上开设的循环孔（通道）14的外侧；

第二密封圈05，设置于本体01上开设的循环孔14的外侧。

较佳地，第一密封圈04位于凡尔座08上靠近关闭滑套02的位置，即凡尔座上与关闭滑套接触的位置；第二密封圈05位于本体01上靠近凡尔座08的位置，即本体上与凡尔座接触的位置。

本实用新型实施例中，循环孔14的数量可以设置为4个，沿本体轴向方向、以所述循环通道为中心均布。当然，实际应用中，循环孔14的数量和布设位置也可以根据实际需要进行调整。

本实用新型实施例中，可折断定位器06可以是剪钉，也可以是螺栓或其它可折断并可用于固定的元件。

为了进一步对关闭滑套02进行定位，该自灌浆旋流浮箍进一步包括：

角形卡簧03，放置于凡尔座08开设的凹槽中，所述凹槽位置靠近关闭滑套02，即凹槽底端与所述关闭滑套接触。

本实用新型实施例中，角形卡簧03用于阻止关闭滑套02沿轴向方向的运动，辅助剪钉共同实现对关闭滑套02的定位和固定。

本实用新型实施例中，采用固定螺钉07固定凡尔座08与本体01。当然，实际应用中，也可以采用其它方式实现凡尔座08与本体01的固定，例如，固定螺栓等。

与前所述相类似，为了进一步对凡尔座08进行定位，较佳地，本体01的内腔设置为限位台肩16结构，凡尔座08的第二内腔对应的外壁设置为与限位台肩相匹配的斜面结构。

与前所述相类似，为了进一步对孔板12进行定位，该自灌浆旋流浮箍进一步包括：

矩形卡簧13，位于孔板12的下方并与孔板12相接触，放置于本体01的内腔开设的凹槽内，开设有容置导杆11的通孔。

这样，本实用新型的自灌浆旋流浮箍，通过在本体01、凡尔座08、关闭滑套02上分别相对应的4个循环孔，作为自灌泥浆、注水泥、旋流、紊流环空水泥浆的循环通道，并用第一密封圈04（循环孔上下各一个）和第二密封圈5（循环孔上下各一个）进行密封；关闭滑套02与凡尔座08通过剪钉06连接为一体后，再通过固定螺钉07与本体01螺纹连接定位，同时，在本体01的内腔位于凡尔座08与半球凡尔09相密封的位置处，设置限位台肩16，从而与固定螺钉07共同对凡尔座08进行限位；导杆11穿过扭簧10与半球凡尔9通过螺纹连接后，上端顶在凡尔座08的第二内腔内壁，起到防环空回压的作用，导杆11下端穿过钻有过流孔的孔板12，孔板12被卡簧13和扭簧10限制在本体01的下端。

本实用新型的自灌浆旋流浮箍工作流程如下：

完钻通井后需要下套管时，将本实用新型连接好下入井筒，井内的泥浆会通过循环孔进入套管内，此时可免除井口灌注泥浆，同时避免活塞效应，减少对地层的激动压力，有效避免井下复杂情况发生，提升了下套管效率，还无需采用间歇性的停止下套，从而降低钻探生产成本；套管下到位后，开泵循环至适合固井状态，从井口注入水泥浆，水泥浆一方面可以从开设的循环孔处流出，形成径向液流，另一方面，通过关闭滑套与凡尔座形成的留置空间，下流至凡尔座的第二内腔内与半球凡尔密封接触处，随着注入水泥浆的逐渐增多，水泥浆产生的压力推动半球凡尔，与半球凡尔螺纹连接的导杆沿孔板以及矩形卡簧开设的通孔中滑移，扭簧以及矩形卡簧被不断压缩；同时，半球凡尔与凡尔座的第二内腔脱离接触，形成空隙，水泥浆从形成的空隙处溢出，并通过孔板上的过流孔溢出至本体外壁形成轴向返液。这样，循环孔附近的径向液流与孔板的过流孔处形成的轴向返液混合，形成水泥浆紊流，能有效地提高水泥环胶结强度，增强环空封固效果；当注入水泥浆结束时，从井口释放常规固井胶塞，当常规固井胶塞到达关闭滑套的顶部时，形成碰压，在形成的碰压力剪断用于固定和定位关闭滑套的剪钉后，推动关闭滑套下行，从而关闭循环孔；同时，由于注入水泥浆结束，半球凡尔与凡尔座的第二内腔内壁接触并密封。可以承受管内外液柱压差带来的反向压力，从而可以保证阻断管内通道，防止水泥浆倒返。

至此，井筒环空向管内的流体通道全部关闭，固井完成。

由上述可见，本实用新型的自灌浆旋流浮箍，具有如下有益效果：

（1）下套管不停滞，不容易造成粘卡，实际下套管非常顺利，尤为适用于需要快速下套的深井、超深井及漏失井施工；

（2）自动向套管内灌入钻井液时间短且可以连续灌浆，灌泥浆时钻机不停顿，实现自动灌浆、下套一次到位，减少了人工参与，降低了生产成本，提高了下套管的安全性；

（3）现有产品灌泥浆时，必然伴有套管内空气被压缩的现象，容易导致泥浆反喷污染钻台，并且压缩空气进入井内容易造成井下复杂情况，影响环空封固质量，本实用新型在设计上，通过科学的计算，合理的设定进液孔径，避免了泥浆反喷造成的钻台污染问题；同时减少了井下复杂情况的发生。

显然，本领域技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种自灌浆旋流浮箍，其特征在于，该自灌浆旋流浮箍包括：本体、关闭滑套、可折断定位器、凡尔座、半球凡尔、扭簧、导杆以及孔板；

凡尔座容置于本体的内腔内并与本体固定；

关闭滑套容置于凡尔座的阶梯内腔中位于钻井方向上方的第一内腔内；

可折断定位器将关闭滑套和凡尔座固定，固定后的关闭滑套的端面与凡尔座的第一内腔形成留置空间；

从本体外壁，开设有经关闭滑套和凡尔座并延伸至凡尔座的第一内腔的循环通道；

半球凡尔容置于凡尔座的腔径较小的第二内腔内，并与第二内腔内壁密封接触，所述第二内腔在钻井方向上位于所述第一内腔下方；

导杆一端固定在半球凡尔上，另一端沿孔板上设置的通孔可滑移移动；

孔板在钻井方向上位于半球凡尔下方，容置于本体的内腔内并与本体固定，孔板在钻井方向上沿本体内腔，开设有过流孔；

扭簧中容置有导杆，扭簧的一端固定在孔板上设置的凹台上，另一端固定在半球凡尔上。

2.根据权利要求1所述的自灌浆旋流浮箍，其特征在于，进一步包括：

第一密封圈，设置于凡尔座上开设的循环通道的外侧。

3.根据权利要求2所述的自灌浆旋流浮箍，其特征在于，进一步包括：

第二密封圈，设置于本体上开设的循环通道的外侧。

4.根据权利要求3所述的自灌浆旋流浮箍，其特征在于，所述第一密封圈位于凡尔座上与关闭滑套接触的位置，第二密封圈位于本体上与凡尔座接触的位置。

5.根据权利要求1所述的自灌浆旋流浮箍，其特征在于，所述循环通道的数量为4个，沿本体钻井方向、以所述循环通道为中心，周向均布。

6.根据权利要求1所述的自灌浆旋流浮箍，其特征在于，所述可折断定位器为剪钉或螺栓。

7.根据权利要求1所述的自灌浆旋流浮箍，其特征在于，进一步包括：

角形卡簧，放置于凡尔座开设的凹槽中，所述凹槽底端与所述关闭滑套接触。

8.根据权利要求1所述的自灌浆旋流浮箍，其特征在于，采用固定螺钉固定凡尔座与本体。

9.根据权利要求8所述的自灌浆旋流浮箍，其特征在于，所述本体的内腔进一步设置为限位台肩结构，凡尔座的第二内腔对应的外壁设置有与限位台肩相匹配的斜面结构。

10.根据权利要求1所述的自灌浆旋流浮箍，其特征在于，进一步包括：

矩形卡簧，位于孔板的下方并与孔板相接触，放置于本体的内腔开设的凹槽内，开设有容置导杆的通孔。