CN205477525U - 水平井漂浮下套管管柱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种包括油层套管、在油层套管内设置有漂浮机构、顶替胶塞、尾部胶塞和浮箍，其中，漂浮机构包括上封隔器、油管和下封隔器，油管设置在油层套管的水平管内，并通过分别设置油管顶端和底端的上封隔器和下封隔器，将油管固定在油层套管的内壁上；在油层套管上封隔器、下封隔器与油管之间形成的封闭环空内充有常压或加压空气；该水平井漂浮下套管管柱能够通过调整漂浮机构内封闭环空的体积和其中空气压力来实现水平段套管在泥浆中居中，在注水泥过程中有效避免因重力作用导致的水平段固井水泥环一侧偏薄弱而另一侧过厚从而产生的固井质量问题，同时避免了因装置套管扶正器而产生的一系列技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油完井技术领域，特别涉及一种水平井漂浮下套管管柱。
背景技术
目前，水平井和大斜度井在固井技术实施中由于水泥浆顶替问题等因素的影响而与直井有很大的差异，固井成功率低且费用高，长水平段固井更是高难度作业。
通过对套管管柱进行扶正是一条提高固井质量的主要技术思路。研究表明套管居中度越大、稠化钻井液越易被清除干净，有利于清洁井眼、提高水泥浆顶替效率。然而,目前需要仍解决的是常规套管扶正器在使用中需要较高的复位力和较低的启动力、较低的摩擦系数和较高的耐冲击强度以及满足套管柱旋转需要的有待优化等技术难题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于水平井在注水泥浆时有效避免因重力作用导致的水平段固井水泥环一侧偏薄弱而另一侧过厚的水平井漂浮下套管管柱。
为此，本实用新型技术方案如下：
一种水平井漂浮下套管管柱，包括油层套管、在油层套管内设置有漂浮机构、顶替胶塞、尾部胶塞和浮箍；其中：
漂浮机构包括上封隔器、油管和下封隔器，油管设置在油层套管的水平管内，并通过分别设置油管顶端和底端的上封隔器和下封隔器，将油管固定在油层套管的内壁上；在油层套管上封隔器、下封隔器与油管之间形成的封闭环空内充有常压或加压空气；
顶替胶塞包括顶替胶塞本体、胶塞筒外筒、胶塞堵滑套和胶塞堵；顶替胶塞本体中心设有通孔，胶塞筒外筒设置在顶替胶塞本体底面上且与顶替胶塞本体中心通孔贯通；胶塞堵滑套设置在胶塞堵顶面上，且胶塞筒外筒密封插装在胶塞堵滑套上方并通过多个第一剪切销钉固定；
尾部胶塞包括尾部胶塞本体、尾部胶塞滑套、螺纹外筒；尾部胶塞本体中心设有通孔，尾部胶塞滑套设置在尾部胶塞本体顶面上且与尾部胶塞本体中心通孔贯通；螺纹外筒上端与油管螺纹连接、下端密封插装在尾部胶塞滑套上并通过多个第二剪切销钉固定；
浮箍设置在油层套管底端，尾部胶塞本体形状与浮箍顶部凹陷部形状相适应，使尾部胶塞本体能够坐封在浮箍的顶部。
进一步地，油层套管的长度与裸眼井筒的长度、弯曲角度一致。
进一步地，上封隔器和下封隔器分别通过丝扣连接并固定在油管的顶端和底端。
进一步地，顶替胶塞本体和尾部胶塞本体侧壁均自上而下逐渐向内收缩为锥形结构；顶替胶塞本体最大外径与油层套管内径一致；；胶塞堵最大外径与油管内径一致，保证彻底将管串内的水泥浆顶替干净。
该水平井漂浮下套管管柱也可应用于大斜度井中,进行泥浆固井作业。
与现有技术相比，该水平井漂浮下套管管柱在下套管过程中，能够通过调整漂浮机构内封闭环空的体积和其中空气压力来实现水平段套管在泥浆中居中，在注水泥过程中有效避免因重力作用导致的水平段固井水泥环一侧偏薄弱而另一侧过厚从而产生的固井质量问题，避免了因装置套管扶正器而产生需要较高的复位力和较低的启动力和较低的摩擦系数和较高的耐冲击强度以及满足套管柱旋转需要等一系列技术问题。
附图说明
图1为本实用新型的水平井漂浮下套管管柱的剖面结构示意图；
图2为本实用新型的水平井漂浮下套管管柱的顶替胶塞的剖视图；
图3为本实用新型的水平井漂浮下套管管柱的尾部胶塞的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。
如图1示，该水平井漂浮下套管管柱适用于在地层岩体中开发的水平井和斜井中的泥浆顶替作业中，能够有效提高泥浆顶替效率。
具体地，该水平井漂浮下套管管柱包括油层套管3、在油层套管3内设置有漂浮机构、顶替胶塞4、尾部胶塞8和浮箍9；其中：
油层套管3套装在裸眼井筒2中，油层套管3的长度与裸眼井筒2的长度、弯曲角度一致；
漂浮机构包括上封隔器5、油管6和下封隔器7，油管6设置在油层套管3的水平管内，上封隔器5和下封隔器7分别通过丝扣连接并固定在油管6的顶端和底端，使油管6固定在油层套管3的内壁上；在油层套管3上封隔器5、下封隔器7与油管6之间形成的封闭环空内充有常压或加压空气；
其中，在油层套管3与油管6之间形成的封闭环空内的实际空气压力与封闭环空的体积以及油层套管3及内置等部件的重量相适应，使封闭环空内的空气对油层套管3及内置等部件所产生的浮力与自身重力相抵消，避免因油层套管3及内置等部件的重量产生的重力作用导致油层套管3在裸眼井筒2内未居中设置，进而导致水平段水泥环一侧偏薄弱而另一侧过厚；
如图2所示，顶替胶塞4包括顶替胶塞本体401、胶塞筒外筒402、胶塞堵滑套404和胶塞堵405；顶替胶塞本体401中心设有通孔，胶塞筒外筒402设置在顶替胶塞本体401底面上且与顶替胶塞本体401中心通孔贯通；胶塞堵滑套404设置在胶塞堵405顶面上，且胶塞筒外筒402密封插装在胶塞堵滑套404上方并通过多个第一剪切销钉403固定；
其中，顶替胶塞本体401最大外径与油层套管3内径一致；胶塞堵405最大外径与油管6内径一致；顶替胶塞本体401和胶塞堵405的侧壁均自上而下逐渐向内收缩为锥形结构；顶替胶塞本体401最大外径与油层套管3内径一致；胶塞堵405最大外径与油管6内径一致，使顶替胶塞4和胶塞堵405分别在油层套管3和油管6内受压力作用滑动过程中，始终与油层套管3和油管6的内壁密封贴合状态，使泥浆只能从顶替胶塞本体401的通孔内流过并施压在胶塞堵405顶面上，同时使得在泥浆顶替作业过程中的碰压得以实现；
如图3所示，尾部胶塞8包括尾部胶塞本体801、尾部胶塞滑套802、螺纹外筒803；尾部胶塞本体801中心设有通孔，尾部胶塞滑套802设置在尾部胶塞本体801顶面上且与尾部胶塞本体801中心通孔贯通；螺纹外筒803上端与油管6螺纹连接、下端密封插装在尾部胶塞滑套802上并通过多个第二剪切销钉804固定；其中，尾部胶塞本体801的侧壁自上而下逐渐向内收缩为锥形结构；
浮箍9设置在油层套管3底端，尾部胶塞本体801形状与浮箍9顶部凹陷部形状相适应，使尾部胶塞本体801能够坐封在浮箍9的顶部。
使用该水平井漂浮下套管管柱进行泥浆顶替作业的具体实施方式：
S1、如图1完成漂浮固井管柱安装，上封隔器5和下封隔器7与油层套管3座封形成充满空气密闭空间，顶替胶塞4安装连接后待用；
S2、注水泥浆施工：
a)泵注设计量水泥浆后，在井口放置顶替胶塞4，套管内注入泥浆(钻井液)开始进行泥浆顶替作业；泥浆推动胶塞4下行，当顶替胶塞4与上封隔器5接触后，发生第一次碰压，即井口设备监测到有第一次压力突变现象发生；
其中，初始时所泵注水泥浆的量根据实际作业要求制定，即形成水泥环在裸眼井筒2中的位置；
b)升压剪断胶塞堵405上方的剪切销钉403，使胶塞堵405顶部受到泥浆液压继续紧贴油管6内壁滑动进行水泥浆顶替作业；当胶塞堵405与尾部胶塞8接触并形成密封后之后，发生第二次碰压，即井口设备监测到有第二次压力突变现象发生；
c)继续沿套管内壁继续顶替水泥浆，升压剪断固定尾部胶塞8的剪切销钉804，使尾部胶塞8下行，直至尾部胶塞8坐落于浮箍9上，发生第三次碰压，即井口设备监测到有第三次压力突变现象发生，该信号说明水泥浆顶替到位，水泥浆顶替作业完成；
3)井口按照设计要求憋压候凝；
4)待水泥环凝固后，下打捞工具，采用常规打捞方法捞出顶替胶塞4、上封隔器5、油管6、下封隔器7，施工结束。
上述实施例的实施工艺施工中，注水泥浆和水泥候凝过程中，因漂浮结构中一直充满空气而为水平段套管提供额外的浮力，让油层套管3与裸眼井筒2环空处的水泥环厚度更加均匀。
综上所述，该水平井漂浮下套管管柱由于没有使用套管扶正装置，避免了因装置套管扶正器而产生需要较高的复位力和较低的启动力和较低的摩擦系数和较高的耐冲击强度以及满足套管柱旋转需要等一系列技术问题。
Claims (5)
1.一种水平井漂浮下套管管柱，包括油层套管(3)，其特征在于，在油层套管(3)内设置有漂浮机构，漂浮机构包括上封隔器(5)、油管(6)和下封隔器(7)，油管(6)设置在油层套管(3)的水平管内，并通过分别设置油管(6)顶端和底端的上封隔器(5)和下封隔器(7)，将油管(6)固定在油层套管(3)的内壁上；在油层套管(3)上封隔器(5)、下封隔器(7)与油管(6)之间形成的封闭环空内充有常压或加压空气。
2.根据权利要求1所述的水平井漂浮下套管管柱，其特征在于，还包括顶替胶塞(4)、尾部胶塞(8)和浮箍(9)；其中，
顶替胶塞(4)包括顶替胶塞本体(401)、胶塞筒外筒(402)、胶塞堵滑套(404)和胶塞堵(405)；顶替胶塞本体(401)中心设有通孔，胶塞筒外筒(402)设置在顶替胶塞本体(401)底面上且与顶替胶塞本体(401)中心通孔贯通；胶塞堵滑套(404)设置在胶塞堵(405)顶面上，且胶塞筒外筒(402)密封插装在胶塞堵滑套(404)上方并通过多个第一剪切销钉(403)固定；
尾部胶塞(8)包括尾部胶塞本体(801)、尾部胶塞滑套(802)、螺纹外筒(803)；尾部胶塞本体(801)中心设有通孔，尾部胶塞滑套(802)设置在尾部胶塞本体(801)顶面上且与尾部胶塞本体(801)中心通孔贯通；螺纹外筒(803)上端与油管(6)螺纹连接、下端密封插装在尾部胶塞滑套(802)上并通过多个第二剪切销钉(804)固定；
浮箍(9)设置在油层套管(3)底端，尾部胶塞本体(801)形状与浮箍(9)顶部凹陷部形状相适应，使尾部胶塞本体(801)能够坐封在浮箍(9)的顶部。
3.根据权利要求1或2所述的水平井漂浮下套管管柱，其特征在于，油层套管(3)的长度与裸眼井筒(2)的长度、弯曲角度一致。
4.根据权利要求1或2所述的水平井漂浮下套管管柱，其特征在于，上封隔器(5)和下封隔器(7)分别通过丝扣连接并固定在油管(6)的顶端和底端。
5.根据权利要求1或2所述的水平井漂浮下套管管柱，其特征在于，顶替胶塞本体(401)、胶塞堵(405)和尾部胶塞本体(801)侧壁均自上而下逐渐向内收缩为锥形结构；顶替胶塞本体(401)最大外径与油层套管(3)内径一致；胶塞堵405最大外径与油管(6)内径一致。
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