CN204098852U - 一种固井水泥头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种固井水泥头，包括水泥头本体、固井胶塞，挡杆罩筒，所述挡杆罩筒内设有T形挡杆，还包括锁紧销、锁紧销套筒，锁紧销套筒顶端开有通孔，锁紧销的销轴一端穿出所述通孔伸入T形挡杆上开有的锁紧孔中，另一端通过销盘连接一带弹簧座的锁紧弹簧；所述通孔处设有密封圈；销盘外缘设有密封圈；销盘上端的锁紧销套筒筒壁开有进气口；T形挡杆由挡杆和打开塞组成；挡杆罩筒内还设有气控打开胶囊，并置于打开塞的内侧；气控打开胶囊为可伸缩变形的中空胶囊；气控打开胶囊的进气管与锁紧销套筒筒壁上的进气口相连；进气口连接气源的进气管。可远程实现释放固井胶塞，解决挡杆难以退出或需要高空操作的问题，避免高空作业风险，安全可靠。

Description

一种固井水泥头

技术领域

本实用新型涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种固井水泥头。

背景技术

固井作业为石油钻井工程的一道关键工序，因为固井作业为一次性作业，施工风险较大，所以对于施工的连续性要求很高。现在使用的水泥头的释放胶塞装置为在水泥头本体上对称地焊接两组套筒及挡杆组件，档杆后端为螺杆结构，前端为光杆结构，螺杆与套筒之间为螺纹联结。挡杆伸入水泥头内腔时可以支撑住胶塞，并防止胶塞意外下行而进入套管，当需要释放胶塞时则通过两个施工人员在水泥头两侧同时旋转两个挡杆，挡杆通过螺纹的作用与套筒之间发生位移，可以将挡杆退出水泥头，从而将胶塞释放，实现将水泥浆与替浆液隔离并且一直将水泥浆顶替进环空中的作用，从而完成固井作业。这种水泥头存在以下几个问题：1、螺杆与套筒之间的联结螺纹因变形或颗粒卡死而无法旋转；2、因套管真空较大等原因而导致螺纹联结扭矩过大，施工人员无法打开；3、传递扭矩的花键变形无法传递扭矩；4、井口障碍物过多、操作不方便，钻台面湿滑易摔倒；5、井口手工具操作可能落井；6、在特殊条件或程序下(尾管回接或套管未下到位)，水泥头离钻台面过高，导致施工人员无法正常操作，需要使用两个吊篮将两个施工人员吊升至空中，但是在空中旋退挡杆非常不方便，对于操作人员以及钻台面人员均不安全，可能会发生碰伤、高空坠落以及高空落物。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服公知技术存在的上述缺陷，而提供一种固井水泥头，可以远程动作实现释放固井胶塞，解决挡杆难以退出或需要高空操作的问题，有利于提高释放固井胶塞的成功率及时效性，降低施工风险及井口操作风险，尤其可以避免高空作业的风险，操作简便安全可靠，反应迅速。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，依据本实用新型提供的一种固井水泥头，包括：水泥头本体、水泥头压帽、固井胶塞，所述水泥头本体两侧对称焊接有挡杆罩筒，所述挡杆罩筒内设有T形挡杆，所述T形挡杆伸入水泥头本体腔体内部抵住固井胶塞，其中，还包括锁紧销、锁紧销套筒，所述锁紧销套筒顶端开有通孔，所述锁紧销的销轴一端穿出所述通孔伸入T形挡杆上开有的锁紧孔中，另一端通过销盘连接一带弹簧座的锁紧弹簧，所述弹簧座与挡杆罩筒筒壁固定连接；所述通孔处设有密封圈，与所述销轴接触形成密封；所述销盘外缘设有密封圈，与锁紧销套筒内壁接触形成密封；所述销盘上端的锁紧销套筒筒壁开有进气口；所述T形挡杆由挡杆和打开塞组成；所述挡杆罩筒内还设有气控打开胶囊，并置于打开塞的内侧；所述气控打开胶囊为可伸缩变形的中空胶囊；所述气控打开胶囊的进气管与锁紧销套筒筒壁上的进气口相连；所述进气口连接气源的进气管。

本实用新型还可以采取以下技术方案进一步实现：

前述的固井水泥头，其中，所述锁紧销末端连接一拉绳，通过弹簧座延伸至钻台面。

前述的固井水泥头，其中，还包括一手柄螺杆，所述T形挡杆从打开塞一端开有内螺孔，所述手柄螺杆的手柄端置于锁紧销套筒外部，另一端伸入内螺孔，通过螺杆上的外螺纹与T形挡杆的内螺纹连接；所述打开塞外缘对称地设置有两个凸块，所述挡杆罩筒内壁沿轴向对称开有相应的凹槽，所述凸块嵌入所述凹槽中。

前述的固井水泥头，其中，所述手柄螺杆靠近手柄端留有一段光杆，所述光杆上套有螺杆支撑架，光杆与螺杆支撑架的轴孔为间隙配合。

前述的固井水泥头，其中，所述的螺杆支撑架螺纹固定在挡杆罩筒上，中心设置有与手柄螺杆配套的滚珠轴套。

前述的固井水泥头，其中，所述挡杆伸入水泥头一端为抛光金属杆，通过密封圈与水泥头本体实现密封。

与现有技术相比，本实用新型至少有以下有益效果：

(1)本发明通过远程控制气源的方式，可实现远程动作释放固井胶塞，施工人员可远离井口危险区域，避免了人员受伤以及工具掉落井内等风险。

(2)在水泥头处在高空时，可以避免进行高空作业，在钻台面即可完成释放固井胶塞工作，极大地降低了施工风险，避免了高空坠落、高空落物、工具掉落井底等问题。

(3)采用气压转化为机械推力退回挡杆，没有任何机械传动机构，可靠性高。避免了现用的水泥头因为螺纹质量或清洁问题导致手柄无法旋转等问题。

(4)由于气源压力充足，气控打开胶囊迅速产生有效形变，释放固井胶塞耗时更短，提高了施工连续性及安全性。

(5)本发明设置了两套退出挡杆方式，在气控方式打开失败后还可以通过手动方式完成释放固井胶塞的工作。

附图说明

图1为本实用新型水泥头的结构示意图；

图2为图1的局部剖面示意图；

图3为图2的A-A向视图；

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的结构、特征及其效果，详细说明如下：

如图1至图3所示，本实用新型提供的一种固井水泥头，包括：水泥头本体1-7、水泥头压帽26、固井胶塞1-17，所述水泥头本体两侧对称焊接有挡杆罩筒1-14，所述挡杆罩筒内设有T形挡杆1-5，所述T形挡杆伸入水泥头本体腔体内部抵住固井胶塞，其中，还包括锁紧销1-12、锁紧销套筒1-18，所述锁紧销套筒顶端开有通孔，所述锁紧销的销轴一端穿出所述通孔伸入T形挡杆上开有的锁紧孔1-13中，另一端通过销盘连接一带弹簧座1-11的锁紧弹簧1-6，所述弹簧座与挡杆罩筒筒壁固定连接；较佳的，所述弹簧座为螺帽式弹簧座。

所述通孔处设有密封圈1-16，与所述销轴接触形成密封；较佳的，可设置两组橡胶密封圈；所述销盘外缘设有密封圈1-15，与锁紧销套筒内壁接触形成密封；较佳的，在销盘外缘开设两个环形槽，两组橡胶密封圈装入环形槽内；通过密封设置，使锁紧销套筒内部形成密闭的压力腔；

所述销盘上端的锁紧销套筒筒壁开有进气口1-10；所述T形挡杆1-5由挡杆1-51和打开塞1-52组成；所述挡杆罩筒内还设有气控打开胶囊1-3，并置于打开塞的内侧；气控打开胶囊可通过中心孔套在挡杆上，但不局限于此方式。

所述气控打开胶囊为可伸缩变形的中空胶囊；所述气控打开胶囊的进气管与锁紧销套筒筒壁上的进气口1-10相连；所述进气口通过接头23与气源的进气管连接。如图2所示，位于水泥头两侧的接头23与两条进气管24连接，该进气管通过三通汇集成一条气管并延伸至钻台面，并与气源25的控制机构相连，通过气源阀门控制进气及放气。

在锁紧状态时，T形挡杆伸入水泥头本体腔体内部挡住胶塞限制其下行，锁紧销的销轴一端因为锁紧弹簧作用而伸入挡杆上的锁紧孔中，防止挡杆因井内压力作用而自行退出水泥头腔体内部。

需要释放固井胶塞时，开启气源阀门，将低压气体通入锁紧销套筒内的压力腔中，由于压力腔很小，压力升高较快，克服锁紧弹簧阻力推动锁紧销下行，完成解锁工作；随着气量增多，气控打开胶囊内压力增大，胶囊变形并推动打开塞水平外移，带动挡杆外移退出水泥头本体腔体，从而释放固井胶塞。

本实施方式可进一步通过下面结构实现：

前述的固井水泥头，其中，所述锁紧销末端连接一拉绳1-4，通过弹簧座1-11延伸至钻台面。在发生气动解锁失败的情况，可以手动向下拉动拉绳，将锁紧销拉回锁紧销套筒1-18中实现解锁。

前述的固井水泥头，其中，还包括一手柄螺杆1-1，所述T形挡杆从打开塞一端开有内螺孔，所述手柄螺杆的手柄端置于锁紧销套筒外部，另一端伸入内螺孔，通过螺杆上的外螺纹与T形挡杆的内螺纹连接；所述打开塞1-5-2外缘对称地设置有两个凸块1-8，挡杆罩筒内壁沿轴向对称开有相应的凹槽1-19，所述凸块嵌入所述凹槽中。在远程气控打开失败的情况下，手柄螺杆作为备用的打开机构，通过旋转手柄，与手柄一体的螺杆通过螺纹转动而对T形挡杆产生向外的拉力，使之产生向外的水平位移，从而通过手动方式将挡杆退回，完成释放固井胶塞的工作；通过在打开塞外缘设置凸块及在挡杆罩筒内壁沿轴向对称开有相应的凹槽，防止在手动打开时T形挡杆的转动，保证其只产生向外的水平位移。

前述的固井水泥头，其中，所述手柄螺杆1-1靠近手柄端留有一段光杆，所述光杆上套有螺杆支撑架1-2，光杆与螺杆支撑架的轴孔为间隙配合。较佳的，螺杆支撑架螺纹固定在挡杆罩筒上，中心设置有与手柄螺杆配套的滚珠轴套，用于在手动打开时支撑手柄螺杆并减小旋转时的扭矩。

前述的固井水泥头，其中，所述挡杆伸入水泥头一端为抛光金属杆，通过密封圈1-9与水泥头本体实现密封，可承受高压。较佳的，可设置两套密封圈。

在组装过程中，首先将安装6组O形密封圈，将气控打开胶囊放入挡杆罩筒中，再将T形挡杆套入气控打开胶囊及挡杆罩筒中，将螺杆支撑架与挡杆罩筒联结，然后将手柄螺杆伸入轴套，并将螺杆旋进挡杆螺孔中6圈以上，并反向旋转观察T形挡杆是否与联结完好。然后调节好T形挡杆位置，直到将挡杆上的锁紧孔与锁紧销套筒对应好，然后从锁紧销套筒中装入锁紧销、手动拉绳、锁紧弹簧、螺帽式弹簧座，最后检查锁紧情况，然后将固井胶塞装入水泥头，盖上水泥头压帽。在钻台上装好水泥头及管线闸门后，将接头与进气口连接，将进气管接入气源。

按施工顺序在需要释放固井胶塞时，开启钻井队气源阀门，压力空气进入锁紧销套筒内的压力腔中，由于压力腔很小，压力升高较快，并克服锁紧弹簧阻力推动挡杆锁紧销下行，完成解锁工作(如果需要则手动向下拉动解锁拉绳完成解锁)，随着气量增多，气控打开胶囊内压力增大，胶囊变形并推动打开塞水平外移，带动挡杆外移退出水泥头内腔，释放固井胶塞。如果远程气控失败，还可以手动旋转手柄螺杆，将与之螺纹连接的T形挡杆向外拉出，释放固井胶塞。之后，放出气体并复原所有机构。

同样的，也可以根据需要设计成远程动作分别释放固井底、顶胶塞的水泥头，释放底塞的结构原理与释放固井胶塞的相同，在此不再赘述，但是必须采用不同的气路联通，避免误操作而提前释放固井胶塞。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例，凡是依据本实用新型的技术方案对以上实施例进行的任何简单修改和等同变换，均属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.一种固井水泥头，包括：水泥头本体、水泥头压帽、固井胶塞，所述水泥头本体两侧对称焊接有挡杆罩筒，所述挡杆罩筒内设有T形挡杆，所述T形挡杆伸入水泥头本体腔体内部抵住固井胶塞，其特征在于，还包括锁紧销、锁紧销套筒，所述锁紧销套筒顶端开有通孔，所述锁紧销的销轴一端穿出所述通孔伸入T形挡杆上开有的锁紧孔中，另一端通过销盘连接一带弹簧座的锁紧弹簧，所述弹簧座与挡杆罩筒筒壁固定连接；所述通孔处设有密封圈，与所述销轴接触形成密封；所述销盘外缘设有密封圈，与锁紧销套筒内壁接触形成密封；所述销盘上端的锁紧销套筒筒壁开有进气口；所述T形挡杆由挡杆和打开塞组成；所述挡杆罩筒内还设有气控打开胶囊，并置于打开塞的内侧；所述气控打开胶囊为可伸缩变形的中空胶囊；所述气控打开胶囊的进气管与锁紧销套筒筒壁上的进气口相连；所述进气口连接气源的进气管。

2.根据权利要求1所述的固井水泥头，其特征在于，所述锁紧销末端连接一拉绳，通过弹簧座延伸至钻台面。

3.根据权利要求2所述的固井水泥头，其特征在于，还包括一手柄螺杆，所述T形挡杆从打开塞一端开有内螺孔，所述手柄螺杆的手柄端置于锁紧销套筒外部，另一端伸入内螺孔，通过螺杆上的外螺纹与T形挡杆的内螺纹连接；所述打开塞外缘对称地设置有两个凸块，所述挡杆罩筒内壁沿轴向对称开有相应的凹槽，所述凸块嵌入所述凹槽中。

4.根据权利要求3所述的固井水泥头，其特征在于，所述手柄螺杆靠近手柄端留有一段光杆，所述光杆上套有螺杆支撑架，光杆与螺杆支撑架的轴孔为间隙配合。

5.根据权利要求4所述的固井水泥头，其特征在于，所述的螺杆支撑架螺纹固定在挡杆罩筒上，中心设置有与手柄螺杆配套的滚珠轴套。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的固井水泥头，其特征在于，所述挡杆伸入水泥头一端为抛光金属杆，通过密封圈与水泥头本体实现密封。