CN205977173U - 一种用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，包括：注水泥器本体；套设在注水泥器本体的下半部分的膨胀胶筒以及从上至下位于注水泥器本体内的关闭套、球座和平衡阀体；位于平衡阀体内的平衡阀关孔套；位于关闭套内的关闭塞座；两端分别与关闭套和与平衡阀体内壁紧贴的打开套；位于打开套与关闭套之间的挡环。平衡阀体和平衡阀关孔套上分别设有节流孔和旁通孔用于使套管内外连通，平衡阀体关闭后能实现管柱内外不再连通，实现了传统盲板的功能与作用。本实用新型提供的用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，该装置集分级注水泥器、膨胀胶筒、平衡阀、球座多功能于一体，简化了传统管柱结构，节约了作业时间，提高了安全性。

Description

一种用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置

技术领域

本实用新型涉及石油固井领域，尤其涉及一种用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置。

背景技术

筛管顶部注水泥工艺，一般用于水平井或大斜度井的完井方式。整个井筒的水平段或大斜度段下入一段筛管然后接着下套管直至井口，为了防止环空气液体的窜流或上部套管需要分层开采，上部套管要进行固井作业。常规管串结构包括：筛管串、盲板、管外封隔器、注水泥器、套管串。工艺实施：下管柱至设计井深，通过向管内注入钻井液实现憋压，先涨封管外封隔器，再打开注水泥器循环孔。其中盲板的作用是实现管内憋压，固井时隔离盲板上部水泥浆防止其进入筛管；封隔器涨封后隔离筛管和上部套管外环空，防止水泥浆进入筛管下部环空。封隔器涨封结束后打开注水泥器循环孔建立循环通道，进行上部套管固井作业。

传统工艺管柱中，由于盲板的存在使套管内外隔离，套管内是封闭空间。在下套管过程中套管内液柱的振动会产生一定的水击压力，导致注水泥器容易提前开孔，管外封隔器提前涨封的风险。

同时，盲板的存在下管柱过程中，管柱外始终存在钻井液，内部需要及时补充钻井液以抵消管柱内外压差，增加了下套管作业时间。并且在注水泥器开孔之前无法循环钻井液，一旦出现井漏或遇阻只能起套管，所以这种传统的工艺也限制了对井下异常情况的处理手段。

传统工艺中在管柱下放或上提时管内液柱产生压力波动，若造成分级注水泥提前开孔，继而无法涨封管外封隔器，则无法完成固井作业，给工程带来损失。

实用新型内容

本实用新型的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本实用新型而学习。

为克服现有技术的问题，本实用新型提供一种用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，用平衡阀体和球座装置替代了传统工艺管柱中的盲板结构，改变了传统管柱“死腔”的结构形式。在下套管过程中不再出现水击压力，如果管柱出现遇阻也可通过循环来帮助管柱下到位，避免了传统工艺的高作业风险。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本实用新型的一个方面，提供一种用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，其特征在于，包括：

注水泥器本体，其上下两端分别连有上接头与下接头，所述注水泥器本体的内壁设有关闭套卡簧槽、关闭套挡块，其侧壁设有第一进液孔以及第一循环孔；

膨胀胶筒，套设在所述注水泥器本体的下半部分，并紧贴所述第一进液孔；

平衡阀体，固定在所述注水泥器本体内，所述平衡阀体上设有沿所述平衡阀体轴向设置的节流孔以及与所述第一进液孔齐平的第二进液孔；

平衡阀关孔套，与所述平衡阀体内壁紧贴，用于关闭所述节流孔，所述平衡阀关孔套上设有旁通孔；

关闭套，固定在所述注水泥器本体内，其上设有与所述关闭套卡簧槽相匹配的关闭卡簧以及与所述第一循环孔齐平的第二循环孔；

关闭塞座，固定连接在所述关闭套内；所述关闭塞座上设有与所述关闭套挡块相匹配的挡块收缩槽；

打开套，其第一端的外壁与所述关闭套的内壁紧贴，第二端的外壁与所述平衡阀体的内壁紧贴，且在所述第二端的内壁设置球座，所述打开套上还设有第三进液孔，用于在所述打开套第一次下滑后，与所述第一进液孔、第二进液孔连通；

挡环，位于所述打开套与所述关闭套之间，用于使所述打开套的顶端停留在所述第一循环孔与第二循环孔的底端位置。

优选地，所述注水泥器本体的内壁设有防转钉，所述关闭套的外壁沿轴向设有长条形的防转槽，用于容纳所述防转钉。

优选地，所述挡环通过螺纹与所述关闭套相连；所述挡环通过打开套剪钉与所述打开套相连。

优选地，所述平衡阀关孔套通过平衡阀关闭剪钉与所述平衡阀体相连。

优选地，所述第一循环孔为若干个，均匀设置在所述注水泥器本体上。

优选地，所述打开套用于与所述平衡阀体的内壁紧贴的侧壁上设有锯齿防退机构。

优选地，所述打开套上设有压力平衡孔。

优选地，所述膨胀胶筒的两端分别设有上防突环和下防突环。

优选地，所述上防突环和下防突环分别通过上紧固钉和下紧固钉固定在所述注水泥器本体上。

优选地，还包括若干扶正块设置在下接头的外壁上。

本实用新型提供了一种用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，管柱下到位，可进行循环洗井。作业时通过投球憋压方式使膨胀胶筒涨封。继续憋压关闭平衡阀装置同时关闭进液孔，让液体永久充满在膨胀胶筒内。关闭平衡阀装置的同时打开注水泥器循环孔。然后进行循环洗井、注前置液、注水泥浆、释放关闭塞、替浆至碰压，碰压后继续加压关闭注水泥器循环孔，完成固井施工。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本实用新型的解释说明，而不构成对本实用新型的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本实用新型实施例的用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置的半剖示意图。

图2为图1所示的用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置沿A-A处的全剖放大示意图。

图3为图1所示的用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置沿B-B处的全剖放大示意图。

图4为本实用新型实施例的关闭胶塞的结构示意图。

图5为本实用新型实施例的打开胶木球或铜球的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型提供一种用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，包括：

注水泥器本体2，其上下两端分别连有上接头1与下接头19，例如注水泥器本体2通过螺纹连接上接头1与下接头19，一般地，在上接头1与注水泥器本体2之间以及下接头19与注水泥器本体2之间还设有密封圈；注水泥器本体2的内壁设有关闭套卡簧槽201、关闭套挡块302，其侧壁设有第一进液孔121以及第一循环孔701；

膨胀胶筒16，套设在注水泥器本体2的下半部分，并紧贴第一进液孔121；

平衡阀体9，固定在注水泥器本体2内，例如通过螺纹与注水泥器本体2的内壁相连；平衡阀体9上设有沿平衡阀体9轴向设置的节流孔901以及与第一进液孔121齐平的第二进液孔122；

平衡阀关孔套15，与平衡阀体9内壁紧贴，用于关闭节流孔901，平衡阀关孔套15上设有旁通孔152；在具体实施时，平衡阀关孔套15通过平衡阀关闭剪钉151与平衡阀体9相连，一般地，在平衡阀关孔套15与平衡阀体9之间安装有2组密封圈；

关闭套4，固定在注水泥器本体2内，更具体地，关闭套4上设有与关闭套卡簧槽201相匹配的关闭卡簧402以及与第一循环孔701齐平的第二循环孔702；

关闭塞座3，固定连接在关闭套4内，本实施例中，关闭塞座3是通过关闭剪钉401固定在关闭套4上的；关闭塞座3上设有与关闭套挡块302相匹配的挡块收缩槽301；当关闭套挡块302进入挡块收缩槽301后会造成关闭套4下行，从而关闭第一循环孔701；需要说明的是，注水泥器本体2上是设有与关闭套挡块302一侧相匹配的挡块凹槽的，关闭套挡块302贯穿关闭塞座3的侧壁并部分位于挡块凹槽内，从而使与关闭塞座3相连的关闭套4得以固定在注水泥器本体2内，此时，关闭套4上的第二循环孔702是与注水泥器本体2上的第一循环孔701是相齐平的；当关闭塞座3下行时，关闭套挡块302会从注水泥器本体2上的挡块凹槽内脱出并进入到位于关闭塞座3的挡块收缩槽301内，从而使关闭套4跟随关闭塞座3一起下行，关闭第一循环孔701；

打开套6，其第一端的外壁紧贴关闭套4内壁设置，第二端的外壁与平衡阀体9内壁紧贴，优选地，打开套6用于与平衡阀体9内壁紧贴的侧壁上设有锯齿防退机构；在打开套6的第二端内壁设置球座13，此外，打开套6上还设有第三进液孔123，用于在打开套6第一次下滑后，与第一进液孔121、第二进液孔122连通，从而使液体依次通过第三进液孔123、第二进液孔122、第一进液孔121后进入到膨胀胶筒16；

挡环8，位于打开套6与关闭套4之间，在本实施中，挡环8通过螺纹与关闭套4相连，挡环8通过打开套剪钉601与打开套6相连，一般地，挡环8与关闭套4之间以及挡环8与打开套之间设有密封圈23，例如，在打开套6与挡环8与平衡阀体9之间不同部位共安装有3组密封圈；挡环8用于使打开套6的顶端停留在第一循环孔701与第二循环孔702的底端位置，从而使第一循环孔701与第二循环孔702处于打开的状态。

在本实用新型的一个实施例中，第一循环孔701为若干个，例如是6个，均匀设置在注水泥器本体2上。第二循环孔702是与第一循环孔701相对应的。

为防止关闭套4在下行时形成“死腔”压缩，还可以在打开套6上设有压力平衡孔602。为防止关闭套4转动，可以注水泥器本体的内壁设有防转钉5，而关闭套4则的外壁沿轴向设有长条形的防转槽50，用于容纳防转钉5。一般地，防转槽50的长度要等于或大于关闭套4可以下行的最大距离。

为防止膨胀胶筒16在涨封过程胶筒边缘破裂，可以膨胀胶筒16的两端分别设有上防突环10和下防突环17，且该上防突环10和下防突环17分别通过上紧固钉11和下紧固钉18固定在注水泥器本体2上，以加强防突环对膨胀胶筒16的压紧。本实施例中上防突环10和下防突环17与注水泥器本体2之间安装有4组密封圈。

本实施例中，还包括若干扶正块20，例如是8个，设置在下接头19的外壁上，该些扶正块20能在管柱下入过程有效保护膨胀胶筒16及注水泥器本体2不被磕碰。

下面结合本实用新型提供的一种用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置的使用方法进一步阐述本实用新型。

本实用新型中使用管串结构例如为：筛管串、膨胀式注水泥装置、套管串、固井水泥头；其中，膨胀式注水泥装置的下端连接筛管串，上端连接套管串。

膨胀式注水泥装置在下入过程中旁通孔152与节流孔901处于打开状态，内外压力平衡，从而能实现自动灌浆功能。

下完套管后开泵循环，泥浆通过旁通孔152与节流孔901的孔道进入下部筛管实现循环。循环结束投如图5所示的胶木球或铜球21，采用开泵的方式将胶木球或铜球21泵送到球座13实现管串内部密封。

憋压4MPa将打开套6上面的打开套剪钉601剪断，使打开套6向下运动，使液体能依次通过第三进液孔123、第二进液孔122、第一进液孔121后进入到膨胀胶筒16。

液体充满膨胀胶筒16后，继续憋压至12Mpa，使平衡阀关孔套15上面的剪钉151剪断平衡阀关闭。平衡阀关孔套15和打开套6向下运动将旁通孔152与节流孔901的循环通道关闭，同时打开第一循环孔701与第二循环孔702，使双级箍内外连通建立循环通道，挡环8的设置能使打开套6的顶端停留在第一循环孔701与第二循环孔702的底端位置，从而使第一循环孔701与第二循环孔702处于打开的状态。此外，打开套6在向下移的同时还把第一进液孔121永久关闭了，进而保证膨胀胶筒16在涨封后不再回缩。位于打开套6上的压力平衡孔602把关闭套4与双级箍本体2之间的内腔液体连通，防止关闭套4在下行时形成“死腔”压缩。

固井施工注完水泥浆后释放如图4所示的关闭胶塞22，顶替胶塞，替浆至关闭胶塞22到达关闭塞座3前100-150米时将排量降至0.5-1m³/min左右。

关闭胶塞22到达关闭塞座3后附加5Mpa从而剪断关闭剪钉401。然后在钻井液憋压产生的力作用下，关闭胶塞22会推动关闭塞座3继续下行，当关闭套挡块302进入收缩槽301后打开套4就会下行进而关闭第一循环孔701。关闭卡簧402进入到关闭套卡簧槽201可以起到防退作用，放回水卸水泥头，整个固井施工结束。

本实用新型提供的用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，该装置集分级注水泥器、膨胀胶筒、平衡阀、球座多功能于一体；利用平衡阀体装置结构取代了传统的盲板结构，有效解决了管柱“死腔”这个缺点，改变了传统管串不能循环的工艺弊端；通过旁通孔与节流孔使套管内外连通，使下管柱过程中激动压力的不再存在，实现了下套管过程自动灌浆的功能；平衡阀体关闭后能实现管柱内外不再连通，实现了传统盲板的功能与作用；位于注水泥器本体上的第一进液孔可永久关闭，防止膨胀胶筒涨封后失效；位于下接头的若干个扶正块在管柱下入过程有效保护膨胀胶筒及注水泥器本体不被磕碰，提高了工具在下入过程中的安全性。本实用新型简化了传统管柱结构，不但节约作业时间，降低成本，还有效降低井下风险，提高了施工的安全性。

以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质，可以有多种变型方案实现本实用新型。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，其特征在于，包括：

注水泥器本体(2)，其上下两端分别连有上接头(1)与下接头(19)，所述注水泥器本体的内壁设有关闭套卡簧槽(201)、关闭套挡块(302)，其侧壁设有第一进液孔(121)以及第一循环孔(701)；

膨胀胶筒(16)，套设在所述注水泥器本体(2)的下半部分，并紧贴所述第一进液孔(121)；

平衡阀体(9)，固定在所述注水泥器本体(2)内，所述平衡阀体(9)上设有沿所述平衡阀体(9)轴向设置的节流孔(901)以及与所述第一进液孔(121)齐平的第二进液孔(122)；

平衡阀关孔套(15)，与所述平衡阀体(9)内壁紧贴，用于关闭所述节流孔(901)，所述平衡阀关孔套(15)上设有旁通孔(152)；

关闭套(4)，固定在所述注水泥器本体(2)内，其上设有与所述关闭套卡簧槽(201)相匹配的关闭卡簧(402)以及与所述第一循环孔(701)齐平的第二循环孔(702)；

关闭塞座(3)，固定连接在所述关闭套(4)内；所述关闭塞座(3)上设有与所述关闭套挡块(302)相匹配的挡块收缩槽(301)；

打开套(6)，其第一端的外壁与所述关闭套(4)的内壁紧贴，第二端的外壁与所述平衡阀体(9)的内壁紧贴，且在所述第二端的内壁设置球座(13)，所述打开套(6)上还设有第三进液孔(123)，用于在所述打开套(6)第一次下滑后，与所述第一进液孔(121)、第二进液孔(122)连通；

挡环(8)，位于所述打开套(6)与所述关闭套(4)之间，用于使所述打开套(6)的顶端停留在所述第一循环孔(701)与第二循环孔(702)的底端位置。

2.根据权利要求1所述用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，其特征在于，所述注水泥器本体(2)的内壁设有防转钉(5)，所述关闭套(4)的外壁沿轴向设有长条形的防转槽(50)，用于容纳所述防转钉(5)。

3.根据权利要求1所述用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，其特征在于，所述挡环(8)通过螺纹与所述关闭套(4)相连；所述挡环(8)通过打开套剪钉(601)与所述打开套(6)相连。

4.根据权利要求1所述用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，其特征在于，所述平衡阀关孔套(15)通过平衡阀关闭剪钉(151)与所述平衡阀体(9)相连。

5.根据权利要求1所述用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，其特征在于，所述第一循环孔(701)为若干个，均匀设置在所述注水泥器本体(2)上。

6.根据权利要求1所述用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，其特征在于，所述打开套(6)用于与所述平衡阀体(9)的内壁紧贴的侧壁上设有锯齿防退机构。

7.根据权利要求1所述用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，其特征在于，所述打开套(6)上设有压力平衡孔(602)。

8.根据权利要求1所述用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，其特征在于，所述膨胀胶筒(16)的两端分别设有上防突环(10)和下防突环(17)。

9.根据权利要求8所述用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，其特征在于，所述上防突环(10)和下防突环(17)分别通过上紧固钉(11)和下紧固钉(18)固定在所述注水泥器本体(2)上。

10.根据权利要求1所述用于筛管顶部注水泥工艺的膨胀式注水泥装置，其特征在于，还包括若干扶正块(20)设置在下接头(19)的外壁上。