CN213928306U - 一种一趟管柱式水泥承留器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种水泥承留器，具体涉及一种一趟管柱式水泥承留器，属石油井下作业工具技术领域。中心管内套装有芯轴，芯轴的一端螺纹安装有活塞座，活塞座端头装有上接头，上接头一侧的活塞座上通过剪切销钉A安装有活塞，芯轴的另一端螺纹安装有插管，中心管的一端安装有阀套，插管与阀套之间设置有阀体，阀体与中心管之间设置有收敛套，中心管上通过对称设置的上椎体和下椎体安装有胶筒，该水泥承留器在水泥封堵作业只需一趟管柱下入，即可完成座封和挤注作业，解决了传统的水泥承留器在座封和挤注作业过程中需要下两趟管柱，特别是在深井和超深井中作业中无形中增加了作业事故的发生几率和作业成本的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种水泥承留器，具体涉及一种一趟管柱式水泥承留器，属石油井下作业工具技术领域。
背景技术
水泥承留器是石油井下常用的作业工具，油田开发中、后期由于油井水泥返高以上套管腐蚀穿孔，水泥固井段出现渗漏，使油层邻近高压水层的地层水流入井筒，或油层能量下降邻近高压水层与油层互窜造成油井含水上升或油层水淹，给油田开发带来严重困难。目前一些生产多年的老油井，长期高含水，处于关井状态，分析判断：一是经过长期开采，可能油层套管腐蚀穿孔，套管漏失造成油层水淹；二是可能高压注水井长期高压注水，与该井油层形成水头锥进而造成油层水淹。三是可能在油层附近有高压水层与油层互窜导致油层水淹。对这些井通过封隔器找漏排除了套管腐蚀穿孔漏失的可能。采用同位素测井，发现在油层下部有一邻近高压水层与油层互窜，使该井全部产水。
对于这种情况，常规的处理方法是先在高压水层射开工程孔，再对高压水层进行化学封堵——主要是水泥浆封堵。封堵完后再将水泥塞钻开，然后恢复油层的开采。但是该井的生产油层在高压水层之上并且相邻很近，使用常规的封堵方法不但在工程施工中带有很大的风险性，而且难以保证油层不被水泥浆堵塞，特别是对高压水层挤堵，有可能出现高压水层外吐水泥浆，使挤堵失败。所以只有采用下入工具将油层和与它相邻高压水层隔开，再对高压水层进行封堵。采用水泥承留器进行水泥封堵作业，可使复杂工序变得简易，水泥浆持续顶入底层，作业管柱内为高比重水泥浆，液柱压差大，比采用清水顶替提高挤封压力，保证封堵质量，同时水泥承留器可使上部套管免受高压，最大限度地保护上部套管。但是，传统的水泥承留器在座封和挤注作业过程中需要下两趟管柱，在油田生产中，下管柱非常的费时费工，特别是在深井和超深井中这一情况尤其明显，无形中增加了作业事故的发生几率和作业成本，因此，有必要对其进行改进。
发明内容
本实用新型的目的在于：提供一种结构简单、实用性好，在水泥封堵作业只需一趟管柱下入，即可完成座封和挤注作业，从而降低现有作业事故的发生几率和作业成本的一趟管柱式水泥承留器。
本发明的技术方案是：
一种一趟管柱式水泥承留器，包括上接头、阀套、活塞、中心管、上卡瓦、下卡瓦和芯轴，其特征在于：中心管内套装有芯轴，芯轴的一端螺纹安装有活塞座，活塞座端头装有上接头，上接头一侧的活塞座上通过剪切销钉A安装有活塞，芯轴的另一端螺纹安装有插管，中心管的一端安装有阀套，插管与阀套之间设置有阀体，阀体与中心管之间设置有收敛套，中心管上通过对称设置的上椎体和下椎体安装有胶筒，中心管的另一端安装有释放环，释放环上装有上卡瓦，上椎体与中心管之间设置有锁环；下椎体一侧的阀套上通过紧定螺钉B安装有下卡瓦，所述的插管圆周上均布有腰型孔。
所述的上卡瓦为分瓣式卡瓦，下卡瓦为整体式卡瓦。
所述的活塞与活塞座之间设置有打压腔，与打压腔对应的活塞座上设置有打压孔，打压孔与打压腔连通。
所述的上椎体的内表面和中心管的外表面分别设置有咬合齿，所述的锁环为C型环，锁环的内表面和外表面分别设置有与上椎体和中心管咬合齿配合的锁环齿，锁环通过锁环齿分别与上椎体和中心管咬合连接。
所述的上卡瓦一端延伸至活塞内，上卡瓦与活塞滑动接触连接，上卡瓦另一端与上椎体楔入连接，上椎体与中心管之间通过剪切销钉D固定。所述的下椎体与下卡瓦楔入连接，下椎体通过键块与中心管键连接。
所述的中心管与释放环螺纹连接，中心管与释放环之间设置有剪切销钉B。
所述的胶筒与上椎体和下椎体之间分别设置有内背圈和外背圈。
所述的中心管与阀套螺纹连接。
所述的上接头与活塞座螺纹连接，上接头与活塞座之间设置有固紧螺钉。
所述的芯轴为变径体，芯轴的中心部位设置有变径中心孔，芯轴与插管的连接处通过变径台肩和剪切销钉C的配合卡装有球座。
本实用新型的有益效果在于：
该一趟管柱式水泥承留器结构简单、实用性好，在水泥封堵作业只需一趟管柱下入，即可完成座封和挤注作业，解决了传统的水泥承留器在座封和挤注作业过程中需要下两趟管柱，特别是在深井和超深井中作业中无形中增加了作业事故的发生几率和作业成本的问题，该一趟管柱式水泥承留器集工具座封和水泥灌注于一体，减少了施工时间和人力，具有操作更简单，稳定性好的特点，特别适用于油井水泥灌注作业使用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图，
图2为本实用新型的上卡瓦释放示意图，
图3为本实用新型的座封示意图，
图4为本实用新型的丢手示意图，
图5为本实用新型的落球示意图。
图中：1、上接头，2、阀套，3、活塞，4、中心管，5、上卡瓦，6、下卡瓦，7、芯轴，8、活塞座，9、固紧螺钉A，10、剪切销钉A，11、打压孔，12、插管，13、腰型孔，14、阀体，15、收敛套，16、上椎体，17、下椎体，18、胶筒，19、释放环，20、剪切销钉B，21、锁环，22、内背圈，23、外背圈，24、剪切销钉C，25、球座，26、剪切销钉D，27、紧定螺钉B，28、钢球,29、弹片,30、压注孔。
具体实施方式
该一趟管柱式水泥承留器包括上接头1、阀套2、活塞3、中心管4、上卡瓦5、下卡瓦6和芯轴7。中心管4内滑动套装有芯轴7，芯轴7的一端螺纹安装有活塞座8，活塞座8端头装有上接头1，上接头1与活塞座8螺纹连接，上接头1与活塞座8之间设置有固紧螺钉A9。
上接头1一侧的活塞座8上通过剪切销钉A10安装有活塞3，活塞3上设置有平衡孔，活塞3与活塞座8之间设置有打压腔，与打压腔对应的活塞座8上设置有打压孔11，打压孔11与打压腔连通。芯轴7的另一端螺纹安装有插管12，插管12圆周上均布有腰型孔13。中心管4的一端端头安装有阀套2，阀套2圆周上设置有压注孔30，中心管4与阀套2螺纹连接。插管12与阀套2之间设置有阀体14，阀体14与中心管4之间设置有收敛套15，芯轴7为变径体，芯轴7的中心部位设置有变径中心孔，芯轴7与插管12的连接处通过变径台肩和剪切销钉C24的配合卡装有球座25。
中心管4上通过对称设置的上椎体16和下椎体17安装有胶筒18，胶筒18与上椎体16和下椎体17之间分别设置有内背圈22和外背圈23，内背圈22和外背圈23之间卡和连接。中心管4的另一端安装有释放环19，中心管4与释放环19螺纹连接，中心管4与释放环19之间设置有剪切销钉B20。释放环19上装有上卡瓦5，上卡瓦5为分瓣式卡瓦，释放环19上装有弹片29，上卡瓦5在弹片29作用下一直保持张开趋势，上卡瓦5一端延伸至活塞3内，上卡瓦5与活塞3滑动接触连接，以在工作时对上卡瓦5进行限定，防止中途座封。上卡瓦5另一端与上椎体16楔入连接，上椎体16与中心管4之间通过剪切销钉D26固定。
上椎体16与中心管4之间设置有锁环21；锁环21为C型环，上椎体4的内表面和中心管4的外表面分别设置有咬合齿，锁环21的内表面和外表面分别设置有与上椎体16和中心管4咬合齿配合的锁环齿，锁环21通过锁环齿分别与上椎体16和中心管4咬合连接。锁环21与和中心管4之间的锁环齿和咬合齿配合后只能单向滑动，以保证胶筒18的座封。
下椎体16一侧的阀套2上通过紧定螺钉B27安装有下卡瓦6，下卡瓦6为整体式卡瓦。下椎体16与下卡瓦6楔入连接，下椎体16通过键块与中心管4键连接（参见图1）。
该一趟管柱式水泥承留器入井时，上接头1上方依次连接扶正器和油管即可下放入井，下放到位后，由地面向水泥承留器内投入钢球28（憋压球），钢球进入球座24后向管柱打压。随着打压，高压液由打压孔11进入打压腔，当压力升高到一定值时，推动活塞3上行，这一过程中，活塞座8与活塞3之间的剪切销钉A10被剪断，活塞3继续上行，当活塞3与上卡瓦5完全脱离后，活塞3对上卡瓦5的限制解除，在弹片29的作用下，上卡瓦5径向伸出固定在套管壁上实现锚定（参见图2）。此时，缓慢上提管柱到设定力并保持一定时间，这一过程中，上接头1经活塞座8、芯轴7、释放环19、中心管4带动阀套2上行，阀套2上行时推动下卡瓦6上行，下卡瓦6经下椎体17、胶筒18挤压上椎体16，上椎体17与中心管4之间的剪切销钉D26被剪断后继续上行并挤压上卡瓦5，使上卡瓦5进一步咬入套管中实现上卡瓦5的进一步座封。继续上提管柱，在上椎体16和下椎体17以及胶筒18两侧的内背圈22和外背圈23的协同配合作用下，胶筒18被进一步压缩并径向膨胀从而紧贴在套管内壁上上实现胶筒18的座封。胶筒18座封后，下卡瓦6在下椎体17的作用下破裂并咬合在管内壁上（参见图3）。
胶筒18在座封过程中，锁环21相对中心管4滑动，由于锁环21与中心管4之间为单向棘齿配合。当胶筒18座封完成的同时，即表明锁环21与中心管4之间的相对滑动到位且不能后退，由此使胶筒18的座封力得以保持。
该水泥承留器座封完成后，右旋管柱以使释放环19与中心管4脱离啮合状态，右旋管柱过程中，剪切销钉B20被剪断，释放环19与中心管4完全脱离，实现丢手，即可进行挤注水泥作业的操作（参见图4）。
挤注水泥作业时，再次下放管柱，使插管12带动阀体14向下移动，以打开阀体14，阀体14打开后，向管柱打压，当压力增大到一定值时剪切销钉C24被剪断，球座25和钢球28被击落，管柱与压注孔30畅通，开始灌注水泥浆（参见图5）。作业完成后，上提管柱，阀体14关闭。该水泥承留器在水泥封堵作业只需一趟管柱下入，即可完成座封和挤注作业，解决了传统的水泥承留器在座封和挤注作业过程中需要下两趟管柱，特别是在深井和超深井中作业中无形中增加了作业事故的发生几率和作业成本的问题，该一趟管柱式水泥承留器集工具座封和水泥灌注于一体，减少了施工时间和人力，具有操作更简单，稳定性好的特点，特别适用于油井水泥灌注作业使用。
Claims (10)
1.一种一趟管柱式水泥承留器，包括上接头（1）、阀套（2）、活塞（3）、中心管（4）、上卡瓦（5）、下卡瓦（6）和芯轴（7），其特征在于：中心管（4）内套装有芯轴（7），芯轴（7）的一端螺纹安装有活塞座（8），活塞座（8）端头装有上接头（1），上接头（1）一侧的活塞座（8）上通过剪切销钉A（10）安装有活塞（3），芯轴（7）的另一端螺纹安装有插管（12），中心管（4）的一端安装有阀套（2），插管（12）与阀套（2）之间设置有阀体（14），阀体（14）与中心管（4）之间设置有收敛套（15），中心管（4）上通过对称设置的上椎体（16）和下椎体（17）安装有胶筒（18），中心管（4）的另一端安装有释放环（19），释放环（19）上装有上卡瓦（5），上椎体（16）与中心管（4）之间设置有锁环（21）；下椎体（17）一侧的阀套（2）上通过紧定螺钉B（27）安装有下卡瓦（6），所述的插管（12）圆周上均布有腰型孔（13）。
2.根据权利要求1所述的一种一趟管柱式水泥承留器，其特征在于：所述的上卡瓦（5）为分瓣式卡瓦，下卡瓦（6）为整体式卡瓦。
3.根据权利要求1所述的一种一趟管柱式水泥承留器，其特征在于：所述的活塞（3）与活塞座（8）之间设置有打压腔，与打压腔对应的活塞座（8）上设置有打压孔（11），打压孔（11）与打压腔连通。
4.根据权利要求1所述的一种一趟管柱式水泥承留器，其特征在于：所述的上椎体（16）的内表面和中心管（4）的外表面分别设置有咬合齿，所述的锁环（21）为C型环，锁环（21）的内表面和外表面分别设置有与上椎体（16）和中心管（4）咬合齿配合的锁环齿，锁环（21）通过锁环齿分别与上椎体（16）和中心管（4）咬合连接。
5.根据权利要求1所述的一种一趟管柱式水泥承留器，其特征在于：所述的上卡瓦（5）一端延伸至活塞（3）内，上卡瓦（5）与活塞（3）滑动接触连接，上卡瓦（5）另一端与上椎体（16）楔入连接，上椎体（16）与中心管（4）之间通过剪切销钉D（26）固定，所述的下椎体（17）与下卡瓦（6）楔入连接，下椎体（17）通过键块与中心管（4）键连接。
6.根据权利要求1所述的一种一趟管柱式水泥承留器，其特征在于：所述的中心管（4）与释放环（19）螺纹连接，中心管（4）与释放环（19）之间设置有剪切销钉B（20）。
7.根据权利要求1所述的一种一趟管柱式水泥承留器，其特征在于：所述的胶筒（18）与上椎体（16）和下椎体（17）之间分别设置有内背圈（22）和外背圈（23）。
8.根据权利要求1所述的一种一趟管柱式水泥承留器，其特征在于：所述的中心管（4）与阀套（2）螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的一种一趟管柱式水泥承留器，其特征在于：所述的上接头（1）与活塞座（8）螺纹连接，上接头（1）与活塞座（8）之间设置有固紧螺钉A（9）。
10.根据权利要求1所述的一种一趟管柱式水泥承留器，其特征在于：所述的芯轴（7）为变径体，芯轴（7）的中心部位设置有变径中心孔，芯轴（7）与插管（12）的连接处通过变径台肩和剪切销钉C（24）的配合卡装有球座（25）。
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