CN205713980U - 一种伸缩式下套管密封排气灌浆装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及石油天然气开采机械技术领域，具体涉及一种伸缩式下套管密封排气灌浆装置。该装置包括上下端盖上设有中心孔的筒体、设置在筒体上端的吊环和设置在吊环上的索链；筒体内穿有灌浆管，灌浆管的上端连接高压胶管；灌浆管内壁上端设置有密封座，密封座上具有上端开口小下端开口大的锥形孔；灌浆管内壁上密封座的下端依次设置有封堵球和压缩弹簧，压缩弹簧一端顶压在封堵球上，另一端顶压在灌浆管内壁上；穿出筒体下端盖的灌浆管外套设有第一圆盘和密封塞，第一圆盘和密封塞上设置有相互连通的排气孔，排气孔通过排气管与井口环空连接；筒体外周向间隔布设伸缩气缸，伸缩气缸的活塞杆连接在第一圆盘上。该装置集灌浆、排气、截流为一体。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油天然气开采机械技术领域，具体涉及一种伸缩式下套管密封排气灌浆装置。
背景技术
钻井完井过程中，需要向已钻成的井眼内下入套管，以封隔地层建立油气通道。下套管过程中，每下20至30根套管，需要向套管内灌入钻井液，用于平衡地层压力，防止挤扁套管，也为了给套管配重，使之方便下入。目前大部分钻井作业现场下套管灌浆一般都是作业人员将灌浆管线放入套管内，用绳索将灌浆管线与套管吊卡捆绑固定，再开泵灌浆，这种灌浆方法存在捆绑用时长，套管易粘卡；灌浆时，管线易从套管内滑脱，造成人员伤害，钻井液外泄污染环境。也有一部分作业现场使用自主研制的灌浆装置，依然未能有效解决灌浆和排气问题。
ZL201320836854.4公布了一种套管自动灌浆工具，它接在套管与阻流环之间，正常下套管时，井眼环空泥浆自动灌入套管，但如果进入复杂井段，下套管遇阻，需开泵循环，正常后，再次下套管时，由于内外销钉剪短，内外套不能复位，就不能再次灌浆，套管到底固井时，阻碍了水泥浆的顺利注入。ZL201120499164.5公布了一种伸缩式下套管用自动灌浆装置，悬挂在大钩(或顶驱)下，但整体长度太长，影响了作业人员更换吊卡等作业，同时不能实现边灌浆边排气，灌入的钻井液会随套管内空气外排而喷洒至钻台面，恶化作业环境，影响作业安全和速度，同时伸缩接头距离短，不能满足灌浆要求。ZL200920028101.4及ZL201220544237.2虽实现了边灌浆边排气等主体功能，但每次灌浆需要装卸，费时费力，影响作业时效等问题。ZL200620159454.4公开了一种伸缩式压力密封灌浆装置，该装置虽然使整个下套管过程中施工作业不停顿，缩短下套管时间，但是在灌浆结束时不具有截流功能，会造成灌浆管内钻井液抛洒。
实用新型内容
为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种伸缩式下套管灌浆排气装置，集灌浆、排气、截流功能为一体，具有一次性安装，空间占用小，中途不用拆卸即可下套管，减轻劳动强度，缩短了灌浆停等时间，提高了作业时效，实现了安全、环保。
为了实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种伸缩式下套管密封排气灌浆装置，包括上下端盖上设有中心孔的筒体、设置在筒体上端的吊环和设置在吊环上的索链；所述筒体内穿设置有灌浆管，所述灌浆管与筒体上下端盖中心孔之间为间隙配合；所述灌浆管的上端连接高压胶管；所述灌浆管内壁上端设置有密封座，所述密封座与灌浆管内壁密封配合，所述密封座上具有上端开口小下端开口大的锥形孔；所述灌浆管内壁上密封座的下端由上而下依次设置有用于封堵锥形孔的封堵球和压缩弹簧，所述压缩弹簧一端顶压在封堵球上，另一端顶压在灌浆管内壁上；穿出筒体下端盖的灌浆管外由上而下依次套设有第一圆盘和密封塞，所述第一圆盘与灌浆管紧配合；所述第一圆盘和密封塞上设置有相互连通的排气孔，所述排气孔通过排气管与井口环空连接；所述筒体外周向间隔布设有伸缩气缸，所述伸缩气缸固定在筒体上，所述伸缩气缸的活塞杆连接在第一圆盘上。
为了更好的实现封堵球对锥形孔的封堵作用，所述封堵球的直径小于所述锥形孔下端开口的内径，大于所述锥形孔上端开口的外径。
所述压缩弹簧的内径小于封堵球的直径，外径小于灌浆管的内径。
所述密封塞为橡胶或木质材料，用于密封套管接箍台阶面及灌浆管与钛管内螺纹的环形空间。
为了更好的实现密封作用，所述密封塞的形状为上宽下窄锥形。
所述灌浆管上密封塞下端还套设有避免密封塞脱落的托盘。所述托盘的外径下于套管的内径。
所述筒体内筒体与灌浆管之间套设有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧一端固定在筒体下端盖上，另一端固定在灌浆管上。
所述伸缩弹簧外径下于筒体内径，其内径大于或等于灌浆管外径。伸缩弹簧对灌装管起支撑、复位作用。
所述筒体上端盖与伸缩弹簧之间灌浆管上套设有第二圆盘，所述伸缩弹簧通过第二圆盘固定在灌浆管上；所述第二圆盘与灌浆管之间为紧配合。
上述通过将第一圆盘和第二圆盘焊接在灌浆管上的方式实现第一圆盘和第二圆盘与灌浆管紧配合。
所述筒体的上端盖上沿中心孔周向布设有用于对高压胶管下行、上行起扶正作用的立柱，所述立柱上端设有滚动轴承。
所述灌浆管的上端设置有连接油壬，所述高压胶管通过连接油壬与灌浆管连接。上述筒体上端盖中心孔的内径大于所述连接油壬的外径，以使连接由壬能够通过上端盖的中心孔。
所述灌浆管内壁上设置有环状凸台，所述压缩弹簧通过环状凸台顶压在灌浆管内壁上。
所述筒体上端外壁上对称设有第一凸沿和第二凸沿，所述吊环通过第一凸沿和第二凸沿连接在筒体上。
所述筒体外壁上布设有吊耳，所述伸缩气缸通过吊耳固定在筒体上。
所述伸缩气缸的数量为2～4个，相对于筒体外壁周向对称分布。
所述立柱的数量为2～4个，相对于筒体上盖中心孔周向对称分布。
所述排气孔的数量为2～4个，其排气量大于灌浆量。
本实用新型伸缩式下套管密封排气灌浆装置，在下套管前，通过吊环和索链将该装置可以提前悬挂固定在钻井大钩下，承受套管内空气上行的反作用力，对灌浆排气装置进行固定定位，确保装置不脱离套管，下套管作业时不用拆除，省却了每下20～30根套管拆装一次灌浆头工序，节约了作业时间，提高了工作时效；通过伸缩气缸推动第一圆盘向下移动，同时第一圆盘带动灌浆管向下移动，并内插在套管内，快速地与套管连接，建立灌浆通道；同时通过密封塞和设置在密封塞和第一圆盘上的排气孔实现灌浆管与套管的密封和快速排气，避免套管内的空气与钻井液的混合物喷出套管，污染钻台面，恶化作业环境，减少了钻井液的浪费，消减了作业人员因泥泞而摔倒的安全风险；另外，灌浆结束后压缩弹簧上移自动复位的过程中将封堵球顶压封堵锥形孔，实现了对灌浆管的封堵截流，消除了灌浆管内的钻井液抛洒，实现安全、环保。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的伸缩式下套管密封排气灌浆装置的整体结构示意图；
图2是本实用新型实施例中第一圆盘的整体结构示意图。
具体实施方式
实施例
一种伸缩式下套管密封排气灌浆装置，如图1和图2所示，包括上下端盖上设有中心孔的筒体1、设置在筒体上端的吊环4和设置在吊环上的索链5；所述筒体内穿设置有灌浆管6，所述灌浆管6与筒体1上下端盖中心孔之间为间隙配合；所述灌浆管6的上端连接高压胶管11；所述灌浆管6内壁上端设置有密封座7，所述密封座7与灌浆管6内壁密封配合，所述密封座7上具有上端开口小下端开口大的锥形孔；所述灌浆管6内壁上密封座7的下端由上而下依次设置有用于封堵锥形孔的封堵球8和压缩弹簧9，所述压缩弹簧9一端顶压在封堵球8上，另一端顶压在灌浆管6内壁上；穿出筒体1下端盖的灌浆管6外由上而下依次套设有第一圆盘12和密封塞14，所述第一圆盘12与灌浆管6紧配合；所述第一圆盘12和密封塞14上设置有相互连通的排气孔13，所述排气孔13通过排气管16与井口环空连接；所述筒体1外周向间隔布设有伸缩气缸17，所述伸缩气缸17固定在筒体1上，所述伸缩气缸17的活塞杆连接在第一圆盘12上。
本实施例中通过将第一圆盘和第二圆盘焊接在灌浆管上的方式实现第一圆盘和第二圆盘与灌浆管紧配合，其他的能够实现第一圆盘和第二圆盘的紧配合的方式应当视为焊接的等同技术特征。
为了实现对灌装管的支撑和复位作用，本实施例筒体内筒体1与灌浆管6之间套设有伸缩弹簧18，所述伸缩弹簧18一端固定在筒体下端盖2上，另一端固定在灌浆管6上。所述伸缩弹簧外径小于筒体内径，其内径大于或等于灌浆管外径。同时，本实施例中为了将伸缩弹簧18一端固定在灌浆管6上，所述筒体上端盖3与伸缩弹簧18之间灌浆管6上焊接有第二圆盘19，所述第二圆盘19作为伸缩弹簧18的弹簧座，所述伸缩弹簧18通过第二圆盘19固定在灌浆管上。
为了实现对高压胶管下行、上行起导向扶正作用，本实施例中所述筒体1的上端盖3上沿中心孔周向布设有上端设有滚动轴承的立柱21，作为高压胶管的扶正柱。所述立柱21的数量为2～4个，相对于筒体上盖中心孔周向对称分布。
为了将吊环固定在筒体上，本实施例中筒体1上端外壁上对称设有第一凸沿23和第二凸沿24，所述吊环4通过第一凸沿23和第二凸沿24固定在筒体1上。
为了将高压胶管11与灌浆管6连接，本实施例中所述灌浆管6的上端焊接有连接油壬20，所述高压胶管6通过连接油壬20与灌浆管6连接。本实施例中筒体1上端盖3中心孔的内径大于所述连接油壬20的外径，以使连接由壬20能够通过上端盖1的中心孔。
本实施例中为了将压缩弹簧的下端顶压在灌浆管内壁上，所述灌浆管6内壁上设置有环状凸台10，作为压缩弹簧的弹簧座，所述压缩弹簧通过环状凸台10顶压在灌浆管内壁上。所述环状凸台10为圆环形钢盘。
为了将伸缩气缸17固定在筒体1上，本实施例中所述筒体1外壁上布设有吊耳22，所述伸缩气缸17通过吊耳22固定在筒体上。所述伸缩气缸17的数量为2～4个，相对于筒体1外壁周向对称分布。
为了更好的实现封堵球对锥形孔的封堵截流作用，本实施例中封堵球为钢球，其直径小于所述锥形孔下端开口的内径，大于所述锥形孔上端开口的外径。压缩弹簧的内径小于封堵球的直径，外径小于灌浆管的内径。
为了更好的实现本实施例装置密封自动排气灌浆作用，本实施例中密封塞为橡胶或木质材料，密封塞的形状为上宽下窄锥形，用于密封套管接箍台阶面及灌浆管与套管内螺纹的环形空间。同时，本实施例中灌浆管上密封塞14下端还套设有避免密封塞14脱落的托盘15。所述托盘15的外径小于套管的内径。排气孔的数量为2～4个，其排气量大于灌浆量。
本实施例中第一圆盘、第二圆盘、环形凸台均为圆环形钢制圆盘。
本实施例灌浆装置的吊环4悬挂在钻井大钩上，并固定好索链5，再将高压胶管11与水龙带连接，接上伸缩气缸17供气管线即可。需要向套管内灌浆时，挂合伸缩气缸17气开关，为伸缩气缸17供气，伸缩气缸17的活塞杆伸出，推动与之连接的第一圆盘12下行并座于套管接箍上，同时与第一圆盘12焊接在一起的灌浆管6下行并插入套管接箍内，开泵顶开封堵球8，灌浆通道打开，实现套管灌浆，同时被钻井液置换的套管内空气从排气管16排出。灌浆结束停泵后，封堵球8在压缩弹簧9的作用下上行并座于密封座锥形孔内，封闭灌浆通道。停止伸缩气缸17供气，伸缩气缸17活塞杆收回，带动第一圆盘12、灌浆管6上行，脱离套管接箍复位，同时灌浆管6第二圆盘19在伸缩弹簧18作用下上行，带动灌浆管6复位，灌浆排气结束，不用拆卸灌浆排气装置即可恢复下套管作业。
Claims (9)
1.一种伸缩式下套管密封排气灌浆装置，其特征在于，包括上下端盖上设有中心孔的筒体、设置在筒体上端的吊环和设置在吊环上的索链；所述筒体内穿设置有灌浆管，所述灌浆管与筒体上下端盖中心孔之间为间隙配合；所述灌浆管的上端连接高压胶管；所述灌浆管内壁上端设置有密封座，所述密封座与灌浆管内壁密封配合，所述密封座上具有上端开口小下端开口大的锥形孔；所述灌浆管内壁上密封座的下端由上而下依次设置有用于封堵锥形孔的封堵球和压缩弹簧，所述压缩弹簧一端顶压在封堵球上，另一端顶压在灌浆管内壁上；穿出筒体下端盖的灌浆管外由上而下依次套设有第一圆盘和密封塞，所述第一圆盘与灌浆管紧配合；所述第一圆盘和密封塞上设置有相互连通的排气孔，所述排气孔通过排气管与井口环空连接；所述筒体外周向间隔布设有伸缩气缸，所述伸缩气缸固定在筒体上，所述伸缩气缸的活塞杆连接在第一圆盘上。
2.如权利要求1所述的伸缩式下套管密封排气灌浆装置，其特征在于，所述筒体内筒体与灌浆管之间套设有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧一端固定在筒体下端盖上，另一端固定在灌浆管上。
3.如权利要求2所述的伸缩式下套管密封排气灌浆装置，其特征在于，所述筒体上端盖与伸缩弹簧之间灌浆管上套设有第二圆盘，所述伸缩弹簧通过第二圆盘固定在灌浆管上；所述第二圆盘与灌浆管紧配合。
4.如权利要求1～3任一所述的伸缩式下套管密封排气灌浆装置，其特征在于，所述筒体的上端盖上沿中心孔周向对称布设有用于对高压胶管下行、上行起扶正作用的立柱，所述立柱上端设有滚动轴承。
5.如权利要求1～3任一所述的伸缩式下套管密封排气灌浆装置，其特征在于，所述灌浆管的上端设置有连接油壬，所述高压胶管通过连接油壬与灌浆管连接。
6.如权利要求1～3任一所述的伸缩式下套管密封排气灌浆装置，其特征在于，灌浆管上密封塞下端还套设有避免密封塞脱落的托盘。
7.如权利要求1～3任一所述的伸缩式下套管密封排气灌浆装置，其特征在于，所述灌浆管内壁上设置有环状凸台，所述压缩弹簧通过环状凸台顶压在灌浆管内壁上。
8.如权利要求1～3任一所述的伸缩式下套管密封排气灌浆装置，其特征在于，所述筒体上端外壁上对称设有第一凸沿和第二凸沿，所述吊环通过第一凸沿和第二凸沿连接在筒体上。
9.如权利要求1～3任一所述的伸缩式下套管密封排气灌浆装置，其特征在于，所述筒体外壁上布设有吊耳，所述伸缩气缸通过吊耳固定在筒体上。
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