CN2246191Y - 多功能固井注水泥装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于石油、地矿系统钻井完井过程的固井注水泥装置。该装置由承托环总成(1)、装置本体(2)、活塞总成(3)、限位节流板(4)、弹簧顶盖(5)、大弹簧(6)、小弹簧(7)和弹簧底座(8)组成。利用该装置不需采用附加辅助装置即可自动调节返出排量，使之与注入排量始终相等，有效控制注水泥过程中的U形管效应，保证固井质量。该装置设计新颖，结构简单，使用方便，性能可靠，还具有承托胶塞、实现碰压显示和敞口候凝等多种功能，宜于推广应用。
Description
本实用新型涉及一种用于石油、地矿系统钻井完井过程的固井注水泥装置。
在固井注水泥过程中，由于水泥浆的密度大于钻井液的密度，因而发生水泥浆“自由下落”使返出排量大于注入排量、套管内出现空段以及替钻井液初期返出排量小于替入排量等现象，导致薄弱地层漏失，造成水泥低返或不规则井眼水泥窜槽等不良后果，即出现所谓的“U形管效应”，此种情况对固井质量危害极大。对此，通常采用注低密度水泥或减少注水泥浆及加大替钻进液初期排量等方法来克服U形管效应。但往往由于工艺难以实现且效果不佳，而受到一定限制。近年来，曾有一种装置，利用投球堵塞流道限流来控制注水泥时返出排量的增加；在替钻井液时则再投入大球堵死流道，当压力升高到一定数值时，剪断悬挂销钉，打掉内管总成，使流道增大，达到解除限流作用的目的。该装置的缺点是，使用时需采用投球装置辅助，且工艺操作复杂，投球时间难以掌握，固井施工安全可靠性较差。
本实用新型的任务在于提供一种多功能固井注水泥装置，利用该装置不需采用附加辅助装置即可自动调节返出排量，有效克服注水泥过程中的U形管效应，保证固井质量。
本实用新型是这样实现的。该装置由承托环总成(1)、装置本体(2)、活塞总成(3)、限位节流板(4)、弹簧顶盖(5)、大弹簧(6)、小弹簧(7)和单簧底座(8)组成，其结构和组装特征如下：承托环总成(1)置于装置本体(2)上方，两者之间以螺纹连接；装置本体(2)内由上至下依次装置有活塞总成(3)、限位节流板(4)、弹簧顶盖(5)、大弹簧(6)、小弹簧(7)，其中，弹簧顶盖(5)大、小弹簧(6)、(7)套装在活塞总成(3)轴杆上，大弹簧(6)套在小弹簧(7)外面，活塞总成(3)中下部置于限位节流板(4)内，节流板(4)座放在本体(2)的台阶上；弹簧底座(8)通过螺纹装置在装置本体(2)内下端。使用时，将该装置旋入预定人工井底部位的套管接箍内。套管下到预定井深后，开泵循环，钻井液压缩小弹簧(7)使活塞(3)的II部位下移至限位节流板(4)上面的I部位，在此过程中，只需极小压力便可开启正常流道畅通循环。当洗井处理钻井液完毕后固井注水泥时，套管内水泥浆与环空内钻井液的液柱压力差克服流程阻力后不断压缩大弹簧(6)，向下推动活塞(3)，使其锥面II-III进入限位节流板(4)的扇形槽中减少过流面积，控制排量变化：随着压差不断增加，活塞下移距离越来越大，限位节流板流道越来越小；当达到最大压差时，活塞的III部位移动到限位阻流板附近或座在部位I上，此时过流面积减至最小，使注入和返出排量保持不变。当注水泥停止、进行压胶塞时，套管内在较大压差作用下返出不中断而继续进行，随着替钻井液随水泥浆返出量的不断增加，压差不断减小，对大弹簧(6)的作用力减小，大弹簧伸长，活塞上移，过流面积逐渐增大。当套管内静压差减小到与流程阻力相等时，大弹簧恢复自由高度。此后，限位节流板(4)流道恢复正常，直至水泥浆全部替出套管。此时，小弹簧及环空压差对活塞总成作用使之关闭，并可防止水泥浆倒流，保证固井后敞口候凝。
本实用新型设计新颖，结构简单，使用方便，性能可靠，利用它可以自动调节返出排量，使之与注入排量始终相等，有效控制注水泥过程中的U形管效应，保证固井质量，该装置还具有承托胶塞、实现碰压显示和敞口候凝等多种功能，是一种经济而安全的注水泥装置，宜于推广应用。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2、图3、图4、图5分别为其中活塞总成(3)A向、限位节流板(4)B向、弹簧顶盖(5)C向和弹簧底座(8)D向视图。
以下结合附图对本实用新型的实施作进一步说明。
本实用新型中，承托环总成(1)为一带台阶的倒置中空圆盘，其上、下外圆面分别带有阳螺纹，内圆面中部设有一道其中装有密封圈或带硫化橡胶密封的圆槽，下部成锥面，圆盘顶面沿圆周均布有4个用于拧入安装工具的螺孔。装置本体(2)呈圆筒形，其上、下端内圆面分别设有阴螺纹，上中部设有一用以座放限位节流板(4)的台阶。活塞总成(3)上端为呈半球面的活塞头，中部本体呈锥面(图1中的III-II锥面)和柱面II-I的两段构成，下部为圆杆状活塞轴，活塞本体上沿圆周均匀开有2-8个(最好4个)相同弧度的扇形槽(见图2)。限位节流板(4)为一中空圆板，其上设有与活塞本体各扇形槽相啮合的凹凸体(见图3)。弹簧顶盖(5)为一上部带斜锥面的圆盘，其上中心设有用以插入活塞杆轴的通孔，沿圆周均布有2-8个(最好4个)扇形开口。大弹簧(6)用直径10-20mm、具有良好弹性的圆丝或边长为10-20mm的方丝制作，中径按装置本体(2)内径形成系列。小弹簧(7)用直径3-8mm、具有良好弹性的圆丝制作，中径15-40mm。弹簧底座(8)为一外圆面带有阳螺纹的圆盘，其中心开有通孔，沿圆周均布有2-8个(最好4个)圆孔。
Claims (4)
1、一种多功能固井注水泥装置，由承托环总成(1)、装置本体(2)、活塞总成(3)、限位节流板(4)、弹簧顶盖(5)、大弹簧(6)、小弹簧(7)和弹簧底座(8)组成，其特征在于：装置本体(2)上方以螺纹连接有承托环总成(3)，本体(2)内下端通过螺纹装置有弹簧底座(8)；装置本体(2)内由上至下依次装置有活塞总成(3)、限位节流板(4)、弹簧顶盖(5)、大弹簧(6)、小弹簧(7)，其中，弹簧顶盖(5)、大、小弹簧(6)、(7)套装在活塞总成(3)轴杆上，大弹簧(6)在小弹簧(7)外面，活塞总成(3)中、下部置于限位节流板(4)内，节流板(4)座放在本体(2)的台阶上。
2、根据权利要求1所述的多功能固井注水泥装置，其特征在于，承托环总成(1)为一带台阶的倒置中空圆盘，其上、下外圆面分别带有阳螺纹，内圆面中部设有一道内中装有密封圈或带硫化橡胶密封的圆槽，下部成锥面，圆盘顶面沿圆周均布有4个螺孔。
3、根据权利要求1所述的多功能固井注水泥装置，其特征在于，活塞总成(3)上端为呈半球面的活塞头，中部本体由呈锥面和柱面的两段构成，下部为圆杆状活塞轴，活塞本体上沿圆周均匀开有2-8个相同弧度的扇形槽。
4、根据权利要求1所述的多功能固井注水泥装置，其特征在于，限位节流板(4)为一中空圆板，其上设有与活塞总成(3)本体各扇形槽相啮合的凹凸体。
Priority Applications (1)
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| CN 96225096 CN2246191Y (zh) | 1996-01-15 | 1996-01-15 | 多功能固井注水泥装置 |
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| CN 96225096 CN2246191Y (zh) | 1996-01-15 | 1996-01-15 | 多功能固井注水泥装置 |
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| CN2246191Y true CN2246191Y (zh) | 1997-01-29 |
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| CN 96225096 Expired - Fee Related CN2246191Y (zh) | 1996-01-15 | 1996-01-15 | 多功能固井注水泥装置 |
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| CN (1) | CN2246191Y (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102747981A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-10-24 | 曹双勇 | 自灌式碰压总成 |
| CN114991702A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-09-02 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种煤矿井下深孔封闭用孔底注浆装置、系统及方法 |
| CN115110916A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-09-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种压力可调式旋流管 |
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1996
- 1996-01-15 CN CN 96225096 patent/CN2246191Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN114991702A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-09-02 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种煤矿井下深孔封闭用孔底注浆装置、系统及方法 |
| CN114991702B (zh) * | 2022-06-01 | 2024-05-03 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种煤矿井下深孔封闭用孔底注浆装置、系统及方法 |
| CN115110916A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-09-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种压力可调式旋流管 |
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