CN215632888U - 尾管悬挂免灌浆组合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种尾管悬挂免灌浆组合装置，包括位于尾管底部的浮鞋总成，浮鞋总成的上方旋接有浮箍总成，浮箍总成的上方旋接有自灌浆球座总成，自灌浆球座总成的上端通过胶塞锁定筒与尾管相连；自灌浆球座总成包括自灌浆筒体，自灌浆筒体的中段圆周上均匀分布有多个筒体通孔，自灌浆筒体的内腔通过内套剪钉固定有内套，内套的底部位于筒体通孔的上方，筒体通孔下方的自灌浆筒体内壁设有承接内套的筒体内台阶一；内套的内壁下部通过球座剪钉固定有可承接投球的球座。内套的上部和下部外壁嵌装有内套上、下密封圈，内套下密封圈在高度方向位于内套剪钉与球座剪钉之间。该装置可完全避免下套管过程中间隙灌水的工序，提高工作时效和施工的安全性。

Description

尾管悬挂免灌浆组合装置

技术领域

本实用新型涉及一种井下作业，尤其涉及一种尾管悬挂免灌浆组合装置，属于尾管悬挂技术领域。

背景技术

油田生产后期，由于套管损坏等因素造成原井无法开采，打加密井或更新井开采会使采油成本大幅上升，而且还涉及征地等问题。在原井套管中下尾管，可以降低成本，保证油田稳产、上产。

液压尾管悬挂器是石油钻井过程中实施尾管固井作业的重要部件，也是套损井实施悬挂小套管修复技术的重要部件。尾管固井技术不仅在老井侧钻（斜井、水平井、分枝井）中日益得到广泛应用，而且将一次重负荷下套管作业变为两次轻负荷的作业，在深井固井中也得到越来越多的应用，这样可减少固井作业的风险，节约大量的套管和水泥，经济效益十分可观。

侧钻至预定深度后，新井眼中下尾管，下尾管过程中需要分段向管柱内灌水，平衡油管和环空压差，尾管下至预定深度后，尾管的上端通过尾管悬挂器坐挂在原井套管中，尾管下部设有球座，且球座位于油层的下方，球座的下方设有浮箍，浮箍的下方设有浮鞋。

浮箍的作用是注水泥时用来控制胶塞的下行位置，使浮箍与浮鞋之间有一段水泥塞，并容纳套管内壁附着的杂质等，同时可作为防止水泥回流的备用，从而保证尾管与井眼之间的固井质量。浮鞋位于尾管的最下端，起引鞋和回压凡尔的作用，基本作用就是用来防止注水泥时水泥浆倒返的。

尾管固井时，通过在管柱内注入水泥浆，使用胶塞驱替水泥浆至井眼与套管之间，其中小胶塞在上将钻杆内的水泥浆向下推，大胶塞在下将尾管内的水泥浆向下推；运用浮箍和浮鞋球座反向密封，使顶替至环空的水泥浆不能倒流，经过一定的时间后，水泥浆凝固形成水泥环，将油气水层分隔开。

传统浮鞋为橡胶软密封结构，即球形软橡胶阀芯的顶部压在与喇叭口向下的锥形密封面上。管柱下井过程中，如果管柱内的灌水不及时，环空的水位高于管柱内的水位，在浮鞋的下腔与上腔之间产生压差。

下腔与上腔之间的压差比较小时，球形软橡胶阀芯的受力小，变形也小，浮鞋下腔的承压面积与上腔承压面积差距不大，浮鞋阀芯比较容易打开。当下腔与上腔之间的压差过大时，球形软橡胶阀芯的变形量大，被压紧在锥形密封面上的面积过大，甚至可以造成浮鞋下腔的承压面积达到上腔承压面积的三倍。致使管柱内外循环所需的钻井液压力很大，施工程序难以继续。

因此传统下尾管的过程中，通常每十根就需要向管柱内灌满水，而且必须灌满，目的是消除管柱内的气泡，以平衡尾管内外的压力，才能保证正常施工。这样做大大增加劳动强度，浪费时间，效率低下，加上现场施工设备的局限及施工条件限制，无法确保顺利进行，继而会导致后面工序可能失败。

为了减少下尾管过程中的灌水频次，市场上出现了各种改良措施，但是只是能够降低灌水次数，每次灌水要接水龙头、高压水龙带和方钻杆等，工序繁琐，十分费时费力。

灌水次数越少，尾管内外的压差越大，下管速度慢，施工风险增大。而且由于间隔的灌水可能会导致浮箍浮鞋的单向凡耳的下背压远大于尾管内压力，导致在悬挂前泥浆循环时压力会很大甚至无法循环，当循环压力过大时会导致尾管悬挂器提前座封悬挂，导致后面工序无法按尾管悬挂工序顺利进行，严重时会造成尾管悬挂事故发生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种尾管悬挂免灌浆组合装置，在下尾管的整个过程中可以实现自动灌浆，完全避免了下套管过程中间隙灌水的工序，进一步提高了工作时效和施工的安全性。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种尾管悬挂免灌浆组合装置，包括位于尾管底部的浮鞋总成，所述浮鞋总成的上方旋接有浮箍总成，所述浮箍总成的上方旋接有自灌浆球座总成，所述自灌浆球座总成的上端通过胶塞锁定筒与尾管相连；所述自灌浆球座总成包括自灌浆筒体，所述自灌浆筒体的中段圆周上均匀分布有多个筒体通孔，所述自灌浆筒体的内腔通过内套剪钉固定有内套，所述内套的底部位于所述筒体通孔的上方，所述筒体通孔下方的自灌浆筒体内壁设有承接内套的筒体内台阶一；所述内套的内壁下部通过球座剪钉固定有可承接投球的球座。

作为本实用新型的改进，所述内套的顶部抵靠在内套孔用挡圈下方，所述内套孔用挡圈嵌于所述自灌浆筒体的上端内壁。

作为本实用新型的进一步改进，所述内套的上部外壁嵌装有内套上密封圈，所述内套的下部外壁嵌装有内套下密封圈，所述内套下密封圈在高度方向位于内套剪钉与球座剪钉之间。

作为本实用新型的进一步改进，在所述内套剪钉的上方圆周上对称设有锁销沉槽，所述锁销沉槽中分别设有锁销，所述锁销的小端从锁销沉槽的底孔中伸出并抵靠在所述内套的外壁，所述锁销沉槽的外端口旋接有螺帽，所述螺帽的内壁与所述锁销的大端之间支撑有锁销弹簧；所述内套上密封圈的下方圆周上对称设有内套沉槽，当内套坐在所述筒体内台阶一上时，各锁销的小端分别插入相应的内套沉槽中。

作为本实用新型的进一步改进，所述自灌浆筒体的内腔下部设有通流挡盘，所述通流挡盘上均匀分布有分流通孔，所述通流挡盘的上部抵靠在本体内台阶二的下方，所述通流挡盘的下方抵靠在分流盘孔用挡圈上，所述分流盘孔用挡圈嵌于所述自灌浆筒体的下端口中。

作为本实用新型的进一步改进，所述球座的上端外壁嵌有球座密封圈。

作为本实用新型的进一步改进，所述筒体通孔在所述自灌浆筒体的中段圆周上均匀分布有四个。

作为本实用新型的进一步改进，所述浮箍总成中设有浮箍密封座和浮箍阀芯，沿浮箍密封座的轴线设有上小下大的浮箍锥形密封面，所述浮箍阀芯的上端设有密封橡胶与浮箍锥形密封面实现软密封。

作为本实用新型的进一步改进，所述浮鞋总成中设有浮鞋密封座和浮鞋阀芯，沿浮鞋密封座的轴线设有上小下大的浮鞋锥形密封面，所述浮鞋阀芯的上端设有硬质合金与浮鞋锥形密封面实现线密封。

作为本实用新型的进一步改进，所述浮鞋阀芯中插接有向下延伸的浮鞋阀杆，所述浮鞋阀杆的下端从浮鞋弹簧挡盘的中心孔中穿出，所述浮鞋弹簧挡盘上均布有通孔，所述浮鞋弹簧挡盘的上端抵靠在所述浮鞋总成的台阶下方，所述浮鞋弹簧挡盘的下端通过浮鞋孔用挡圈固定在浮鞋总成的内壁，所述浮鞋阀杆的外周套装有浮鞋弹簧，所述浮鞋弹簧支撑在浮鞋阀芯与浮鞋弹簧挡盘之间。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：整个下管柱过程中，无需等待灌水，节省了大量工作量，也提高了施工的安全性。投球后永久关闭自灌浆球座总成的内外循环通道，保证后道工序顺利进行。浮箍和浮鞋不能完全密封时，内套不会上浮。提高尾管悬挂的可靠性及生产效率，避免了施工过程中的不确定因素造成的损失，大大缩短了下尾管过程中的灌水等待时间，大大减少了工作量，且极大提高了工作时效。注浆完成卸压后，依靠尾管下部浮箍和浮鞋的反向密封作用防止尾管底部及环空的水泥浆向上返流。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型尾管悬挂免灌浆组合装置的结构示意图。

图2为图1下部的放大图。

图3为本实用新型中自灌浆球座总成的剖视图。

图4为图3的仰视图。

图5为筒体通孔被封闭后的示意图。

图6为球座剪钉被剪断后的示意图。

图中：1.自灌浆筒体；1a.筒体通孔；1b.筒体内台阶一；2.内套；2a.内套上密封圈；2b.内套沉槽；2c.内套下密封圈；3.内套孔用挡圈；4.内套剪钉；5.锁销；6.锁销弹簧；7.螺帽；8.球座；8a.球座密封圈；9.球座剪钉；10.通流挡盘；11.分流盘孔用挡圈。12.浮箍总成；12a.浮箍密封座；12b.浮箍阀芯；13.浮鞋总成；13a.浮鞋密封座；13b.浮鞋阀芯；13c.浮鞋阀杆；13d.浮鞋弹簧挡盘；13e.浮鞋弹簧；13f.浮鞋孔用挡圈；14.胶塞锁定筒；15.尾管。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型的尾管悬挂免灌浆组合装置包括位于尾管15底部的浮鞋总成13，浮鞋总成13的上方旋接有浮箍总成12，浮箍总成12的上方旋接有自灌浆球座总成，自灌浆球座总成的上端通过胶塞锁定筒14与尾管15相连；自灌浆球座总成包括自灌浆筒体1，自灌浆筒体1的中段圆周上均匀分布有多个筒体通孔1a，自灌浆筒体1的内腔通过内套剪钉4固定有内套2，内套2的底部位于筒体通孔1a的上方，筒体通孔1a下方的自灌浆筒体1内壁设有承接内套2的筒体内台阶一1b；内套2的内壁下部通过球座剪钉9固定有可承接投球的球座8，球座8的上端外壁嵌有球座密封圈8a。

内套2的顶部抵靠在内套孔用挡圈3下方，内套孔用挡圈3嵌于自灌浆筒体1的上端内壁。

内套2的上部外壁嵌装有内套上密封圈2a，内套2的下部外壁嵌装有内套下密封圈2c，内套下密封圈2c在高度方向位于内套剪钉4与球座剪钉9之间。

在内套剪钉4的上方圆周上对称设有锁销沉槽，锁销沉槽中分别设有锁销5，锁销5的小端从锁销沉槽的底孔中伸出并抵靠在内套2的外壁，锁销沉槽的外端口旋接有螺帽7，螺帽7的内壁与锁销5的大端之间支撑有锁销弹簧6；内套上密封圈2a的下方圆周上对称设有内套沉槽2b，当内套2坐在筒体内台阶一1b上时，各锁销5的小端分别插入相应的内套沉槽2b中。

自灌浆筒体1的内腔下部设有通流挡盘10，通流挡盘10上均匀分布有分流通孔，通流挡盘10的上部抵靠在本体内台阶二的下方，通流挡盘10的下方抵靠在分流盘孔用挡圈11上，分流盘孔用挡圈11嵌于自灌浆筒体1的下端口中。

筒体通孔1a在自灌浆筒体1的中段圆周上可以均匀分布有四个。

浮箍总成12中设有浮箍密封座12a和浮箍阀芯12b，沿浮箍密封座12a的轴线设有上小下大的浮箍锥形密封面，浮箍阀芯12b的上端设有密封橡胶与浮箍锥形密封面实现软密封。

浮鞋总成13中设有浮鞋密封座13a和浮鞋阀芯13b，沿浮鞋密封座13a的轴线设有上小下大的浮鞋锥形密封面，浮鞋阀芯13b的上端设有硬质合金与浮鞋锥形密封面实现线密封。

浮鞋阀芯13b中插接有向下延伸的浮鞋阀杆13c，浮鞋阀杆13c的下端从浮鞋弹簧挡盘13d的中心孔中穿出，浮鞋弹簧挡盘13d上均布有通孔，浮鞋弹簧挡盘13d的上端抵靠在浮鞋总成13的台阶下方，浮鞋弹簧挡盘13d的下端通过浮鞋孔用挡圈13f固定在浮鞋总成13的内壁，浮鞋阀杆13c的外周套装有浮鞋弹簧13e，浮鞋弹簧13e支撑在浮鞋阀芯13b与浮鞋弹簧挡盘13d之间。当浮鞋上腔的压力大于下腔时，浮鞋阀芯13b被推开，浮鞋弹簧13e被压缩，浮鞋阀杆13c沿浮鞋弹簧挡盘13d的中心孔下行，浮鞋通道被打开。当浮鞋下腔的压力大于上腔时，浮鞋阀芯13b被压紧在浮鞋锥形密封面上，阻断浮鞋通道。

下尾管过程中，筒体通孔1a处于贯通状态，环空的泥浆通过筒体通孔1a进入尾管内腔，使尾管内的液位与环空的液位始终保持平衡，整个下管柱过程中，无需等待灌水，节省了大量工作量，也提高了施工的安全性。

如图5所示，球座剪钉9的耐压值高于内套剪钉4的耐压值，尾管到达预定深度后，投入投球，投球落在球座8上坐封憋压，钻井液升压至9MPa，使尾管悬挂器坐挂在原套管中；继续升压至12MPa，先将内套剪钉4剪断，内套2下落，坐在筒体内台阶一1b上，内套下密封圈2c位于筒体通孔1a的下方；内套上密封圈2a位于筒体通孔1a的上方，使内套2将筒体通孔1a完全密封住，永久关闭自灌浆球座总成的内外循环通道，保证后道工序顺利进行。

内套2坐在筒体内台阶一1b上后，锁销5与内套沉槽2b对齐，在锁销弹簧6的张力作用下，锁销5的小端插入内套沉槽2b中，将内套2锁定，避免浮箍和浮鞋不能完全密封时，内套2上浮的可能性。

如图6所示，注水泥浆时，继续升压至18MPa，将球座剪钉9剪断，球座8落在通流挡盘10上，胶塞放入钻杆中，钻井液推动胶塞下行，将钻杆内的水泥浆向下推出，水泥浆顶开浮箍总成12和浮鞋总成13进入尾管环空侯凝。

注浆完成卸压后，依靠尾管下部浮箍和浮鞋的反向密封作用防止尾管底部及环空的水泥浆向上返流。由浮鞋阀芯13b承受来自尾管环空的主要压力，其上方的浮箍阀芯12b所承受的下腔压力比较小，采用橡胶软密封也能顺利打开，且软密封浮箍在施工过程中，钻井液中含砂也能密封可靠，有效防止回流；顶替水泥浆过程中，砂、垢等能在一定压力下嵌入浮箍的软密封胶皮中，仍能保证密封可靠。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种尾管悬挂免灌浆组合装置，包括位于尾管底部的浮鞋总成，所述浮鞋总成的上方旋接有浮箍总成，其特征在于：所述浮箍总成的上方旋接有自灌浆球座总成，所述自灌浆球座总成的上端通过胶塞锁定筒与尾管相连；所述自灌浆球座总成包括自灌浆筒体，所述自灌浆筒体的中段圆周上均匀分布有多个筒体通孔，所述自灌浆筒体的内腔通过内套剪钉固定有内套，所述内套的底部位于所述筒体通孔的上方，所述筒体通孔下方的自灌浆筒体内壁设有承接内套的筒体内台阶一；所述内套的内壁下部通过球座剪钉固定有可承接投球的球座。

2.根据权利要求1所述的尾管悬挂免灌浆组合装置，其特征在于：所述内套的顶部抵靠在内套孔用挡圈下方，所述内套孔用挡圈嵌于所述自灌浆筒体的上端内壁。

3.根据权利要求1所述的尾管悬挂免灌浆组合装置，其特征在于：所述内套的上部外壁嵌装有内套上密封圈，所述内套的下部外壁嵌装有内套下密封圈，所述内套下密封圈在高度方向位于内套剪钉与球座剪钉之间。

4.根据权利要求3所述的尾管悬挂免灌浆组合装置，其特征在于：在所述内套剪钉的上方圆周上对称设有锁销沉槽，所述锁销沉槽中分别设有锁销，所述锁销的小端从锁销沉槽的底孔中伸出并抵靠在所述内套的外壁，所述锁销沉槽的外端口旋接有螺帽，所述螺帽的内壁与所述锁销的大端之间支撑有锁销弹簧；所述内套上密封圈的下方圆周上对称设有内套沉槽，当内套坐在所述筒体内台阶一上时，各锁销的小端分别插入相应的内套沉槽中。

5.根据权利要求4所述的尾管悬挂免灌浆组合装置，其特征在于：所述自灌浆筒体的内腔下部设有通流挡盘，所述通流挡盘上均匀分布有分流通孔，所述通流挡盘的上部抵靠在本体内台阶二的下方，所述通流挡盘的下方抵靠在分流盘孔用挡圈上，所述分流盘孔用挡圈嵌于所述自灌浆筒体的下端口中。

6.根据权利要求1所述的尾管悬挂免灌浆组合装置，其特征在于：所述球座的上端外壁嵌有球座密封圈。

7.根据权利要求1所述的尾管悬挂免灌浆组合装置，其特征在于：所述筒体通孔在所述自灌浆筒体的中段圆周上均匀分布有四个。

8.根据权利要求1所述的尾管悬挂免灌浆组合装置，其特征在于：所述浮箍总成中设有浮箍密封座和浮箍阀芯，沿浮箍密封座的轴线设有上小下大的浮箍锥形密封面，所述浮箍阀芯的上端设有密封橡胶与浮箍锥形密封面实现软密封。

9.根据权利要求1所述的尾管悬挂免灌浆组合装置，其特征在于：所述浮鞋总成中设有浮鞋密封座和浮鞋阀芯，沿浮鞋密封座的轴线设有上小下大的浮鞋锥形密封面，所述浮鞋阀芯的上端设有硬质合金与浮鞋锥形密封面实现线密封。

10.根据权利要求9所述的尾管悬挂免灌浆组合装置，其特征在于：所述浮鞋阀芯中插接有向下延伸的浮鞋阀杆，所述浮鞋阀杆的下端从浮鞋弹簧挡盘的中心孔中穿出，所述浮鞋弹簧挡盘上均布有通孔，所述浮鞋弹簧挡盘的上端抵靠在所述浮鞋总成的台阶下方，所述浮鞋弹簧挡盘的下端通过浮鞋孔用挡圈固定在浮鞋总成的内壁，所述浮鞋阀杆的外周套装有浮鞋弹簧，所述浮鞋弹簧支撑在浮鞋阀芯与浮鞋弹簧挡盘之间。

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