CN207177818U - 一种固井水泥头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种固井水泥头，包括本体、气动执行机构和阀杆；本体内部具有通孔，通孔通路上设有固井胶塞和球形阀芯，其中固井胶塞位于阀芯上方，阀芯通过阀杆连接气动执行机构，阀芯中央设有贯通的芯孔，阀芯可在阀杆的带动下旋转，使芯孔和通孔处于重合或非重合状态，从而实现通孔通路的贯通或关闭。本实用新型可远程释放固井胶塞，施工人员可远离井口危险区域，有效避免了施工风险，尤其是高空作业风险，同时还避免了水泥头因为螺纹质量等问题导致手柄无法旋转等问题。此外，本实用新型采用气动执行机构释放固井胶塞，反应迅速、耗时更短，极大地提高了施工连续性及安全性。

Description

一种固井水泥头

技术领域：

本实用新型涉及石油钻探工程中的固井施工领域，特别是涉及一种应用于固井胶塞释放作业的固井水泥头。

背景技术：

固井作业是石油钻井工程中的一道关键工序，同时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。目前常规使用的水泥头释放胶塞装置为在水泥头本体上对称的焊接两组套筒及档杆组件，档杆后端为螺杆结构，前端为光杆结构，螺杆于套之间为螺纹联结。档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施工人员在水泥头一侧旋转档杆，档杆通过螺纹的作用于套筒之间发生位移，可以将档杆退出水泥头，从而释放胶塞，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、螺杆与套筒之间的螺纹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，水泥头离钻台面过高，导致施工人员无法正常操作，需要使用吊篮将施工人员调至空中，但是在空中旋退档杆非常不方便，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。

发明内容：

为解决上述问题，本实用新型提供一种可远程操作，简便快速完成固井胶塞释放作业的固井水泥头。

本实用新型的技术方案如下：

所述固井水泥头包括：包括本体、气动执行机构和阀杆；所述本体内部具有轴向贯穿的通孔，通孔通路上设有固井胶塞和球形阀芯，其中固井胶塞位于阀芯上方，阀芯通过阀杆连接气动执行机构，阀芯中央设有贯通的芯孔，阀芯可在阀杆的带动下旋转，使其内部的芯孔和通孔处于重合或非重合状态，从而实现通孔通路的贯通或关闭。

所述气动执行机构包括外部的壳体、壳体内部中央的齿轮以及位于壳体两侧关于齿轮中心对称的一对活塞和齿条；每个活塞与其邻近的壳体侧壁间构成封闭的侧腔室，两个活塞之间构成封闭的中央腔室；两个侧腔室具有交汇的、通向壳体外部的气口A，中央腔室具有通向壳体外部的气口B；所述齿条连接在活塞朝向中央腔室的一侧并与齿轮相咬合，由此实现活塞和齿轮的连动配合。

进一步地，所述本体的顶部设有设有内螺纹，底端设有外螺纹，以便于和其它设备直接连接。

本实用新型结构相对简单、可靠性高，通过气动执行机构驱动阀芯转动实现远程释放固井胶塞，施工人员可远离井口危险区域，有效避免了人员受伤以及工具掉落井内等风险，即使是水泥头处在高空时，在钻台面即可完成胶塞释放工作，有效规避了高空作业风险，解决了空中旋退档杆非常不便以及可能发生的人员碰伤、坠落以及高空落物等问题，同时还避免了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。此外，本实用新型采用气动执行机构释放固井胶塞，反应迅速、耗时更短，极大地提高了施工连续性及安全性。

附图说明：

图1是本实用新型固井水泥头的结构示意图；

图2是本实用新型的气动执行机构的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型的技术特征及效果进行具体描述。如图1所示，所述固井水泥头包括：包括本体1、气动执行机构2和阀杆3；所述本体1内部具有轴向贯穿的通孔11，通孔11的通路上设有固井胶塞4和球形阀芯5，其中固井胶塞4位于阀芯5上方，阀芯5通过阀杆3连接气动执行机构2(阀杆3的一端穿设于本体1内与阀芯5固定连接，另一端与气动执行机构2连接)；阀芯5中央设有贯通的芯孔51(芯孔51的走向与阀杆3相互垂直)，阀芯5可在阀杆3的带动下旋转，使其内部的芯孔51和通孔11处于重合或非重合状态，从而实现通孔通路的贯通或关闭。

为防止渗漏，阀芯5在通孔11中采用阀座式密封，即在阀芯5与通孔11的内壁相接触的缝隙处设置密封圈6以达到软密封；阀杆3与本体1腔壁之间为旋转式密封接触。

如图2所示，气动执行机构2包括外部的壳体21、壳体内部中央的齿轮22以及位于壳体21两侧关于齿轮22中心对称的一对活塞23和齿条24；每个活塞23与其邻近的壳体21的侧壁间构成封闭的侧腔室25，两个活塞之间构成封闭的中央腔室26；两个侧腔室25具有交汇的、通向壳体21外部的气口A27，中央腔室26具有通向壳体21外部的气口B28；所述齿条24连接在活塞23朝向中央腔室26的一侧并与齿轮22相咬合，由此实现活塞23和齿轮22的连动配合。通过气口A27和气口B28使侧腔室25和中央腔室26反复处于充气和排气状态，进而推动一对活塞23及其上连接的齿条24相互靠近或远离(均向中央靠近或均远离中央)，齿条24的水平移动带动与之相咬合的齿轮22正向或反向旋转。阀杆3与齿轮22轴向连接，可随齿轮22一起转动，进而带动其另一端阀芯5转动。

本体1的顶部设有设有内螺纹12，底端设有外螺纹13，以便于和其它设备直接连接。

现场作业时，施工人员可远程控制气动执行机构2通过阀杆3带动阀芯5转动。当需要释放胶塞时，施工人员可在短时间内通过控制阀芯5的旋转使芯孔51和通孔11处于完全重合(同轴)的状态，从而使阀芯5上方的固井胶塞4从通孔11内滑落下去，完成作业。

上述具体实施方式仅用于说明本实用新型，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种固井水泥头，其特征在于包括：本体(1)、气动执行机构(2)和阀杆(3)；所述本体(1)内部具有轴向贯穿的通孔(11)，通孔(11)通路上设有固井胶塞(4)和球形阀芯(5)，固井胶塞(4)位于阀芯(5)上方，阀芯(5)通过阀杆(3)连接气动执行机构(2)，阀芯(5)中央设有贯通的芯孔(51)，阀芯(5)可在阀杆(3)的带动下旋转，使其内部的芯孔(51)和通孔(11)处于重合或非重合状态。

2.根据权利要求1所述的固井水泥头，其特征在于：所述气动执行机构(2)包括外部的壳体(21)、壳体(21)内部中央的齿轮(22)以及位于壳体(21)两侧关于齿轮(22)中心对称的一对活塞(23)和齿条(24)；每个活塞(23)与其邻近的壳体(21)侧壁间构成封闭的侧腔室(25)，两个活塞(23)之间构成封闭的中央腔室(26)；两个侧腔室(25)具有交汇的、通向壳体(21)外部的气口A(27)，中央腔室(26)具有通向壳体(21)外部的气口B(28)；所述齿条(24)连接在活塞(23)朝向中央腔室(26)的一侧并与齿轮(22)相咬合。

3.根据权利要求1或2所述的固井水泥头，其特征在于：所述本体(1)的顶部设有内螺纹(12)，底端设有外螺纹(13)。