專利名稱：自鎖式固井膠塞組合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油天然氣井固完井技術(shù)領(lǐng)域，是一種自鎖式固井膠塞組合裝置。
背景技術(shù)：
油田固井作業(yè)時(shí)常由于一些不可控因素會(huì)導(dǎo)致在固井結(jié)束后套管內(nèi)余留過(guò)多水 泥塞的情況，特別是油層完井固井作業(yè)時(shí)一旦發(fā)生套管內(nèi)多留水泥塞事故，將導(dǎo)致油井無(wú) 法正常投產(chǎn)的嚴(yán)重后果 。要解決上述問(wèn)題，一般采取下入更小尺寸的鉆具鉆去多留的水泥 塞，這種方式不但延誤油氣井的早日投產(chǎn)，而且還要花費(fèi)數(shù)萬(wàn)甚至十多萬(wàn)元的鉆水泥塞修 井費(fèi)用，而且如果發(fā)生浮箍失效、為防止水泥漿倒流必須進(jìn)行憋壓侯凝，而憋壓侯凝會(huì)造成 套管與水泥環(huán)之間出現(xiàn)微環(huán)隙，從而影響固井質(zhì)量，也會(huì)為油氣水串通留下通道的隱患。目 前國(guó)內(nèi)外油田普遍使用的完井固井膠塞為平底膠塞，也有少量自鎖型的固井膠塞得以應(yīng) 用，但是由于使用效果不佳或因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高而未能大規(guī)模推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種自鎖式固井膠塞組合裝置，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能 有效解決現(xiàn)有完井固井膠塞存在使用效果差和價(jià)格高的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種自鎖式固井膠塞組合裝置，包 括上膠塞芯、下膠塞芯、膠塞體、浮箍本體、膠塞座、浮箍芯座和單向閥；上膠塞芯和下膠塞 芯固定在一起，在上膠塞芯上固定有膠塞體，在下膠塞芯的外側(cè)有止退凹槽，在浮箍芯座包 括上連接套和下連接套，上連接套的下端固定在下連接套的上端中部上，下連接套的下部 呈上寬下窄的錐形，下連接套的下部外側(cè)與浮箍本體的下部?jī)?nèi)側(cè)固定安裝在一起，單向閥 的上端頂在下連接套的下部?jī)?nèi)側(cè)面上并保持密封，上連接套的外側(cè)和膠塞座的下部?jī)?nèi)側(cè)固 定安裝在一起，止退凹槽上方的下膠塞芯的上部外側(cè)座在膠塞座的上端上，在膠塞座的上 部有內(nèi)凸臺(tái)，內(nèi)凸臺(tái)與上連接套之間形成自鎖槽，在自鎖槽內(nèi)固定安裝有自鎖裝置，自鎖裝 置的下部位于止退凹槽內(nèi)并使下膠塞芯不能向上移動(dòng)。下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)
上述自鎖裝置可包括爪型鎖環(huán)和限位套，爪型鎖環(huán)包括安裝頭和指狀彈性爪，安裝頭 的下端與指狀彈性爪的上端固定在一起，限位套安裝在自鎖槽內(nèi)并將位于限位套上方的安 裝頭頂緊在自鎖槽內(nèi)，指狀彈性爪自上而下外徑逐漸變大，指狀彈性爪的下部外徑大于自 鎖槽的深度，指狀彈性爪的下部位于止退凹槽內(nèi)并使下膠塞芯不能向上移動(dòng)。上述止退凹槽上方的下膠塞芯與膠塞座之間可安裝有密封圈。上述上膠塞芯的下部可有安裝槽，下膠塞芯的頂部固定有外徑小于下膠塞芯的安 裝柱，安裝柱通過(guò)螺紋固定安裝在安裝槽內(nèi)，下膠塞芯的上端外側(cè)呈上寬下窄的錐形，膠塞 座的上端內(nèi)側(cè)呈上寬下窄的錐形，下膠塞芯的上端外側(cè)座在膠塞座的上端內(nèi)側(cè)上。上述指狀彈性爪上可有至少3條周向分布的長(zhǎng)透縫。上述下膠塞芯的止退凹槽深度可小于指狀彈性爪下部的壁厚。
上述下連接套與浮箍本體之間可安裝有密封圈。上述單向閥可包括半圓閥球、閥桿、壓縮彈簧和固定座；固定座的外側(cè)通過(guò)螺紋固 定安裝在浮箍本體的下端內(nèi)，在固定座的中部有安裝孔，在安裝孔外側(cè)的固定座上有凸緣， 閥桿的上端固定有半圓閥球，閥桿的下端位于安裝孔內(nèi)，在閥桿外側(cè)安裝有能使半圓閥球 頂在下連接套的下部?jī)?nèi)側(cè)面上的壓縮彈簧，壓縮彈簧的上端固定在半圓閥球的底面上，壓 縮彈簧的下端套裝在凸緣外側(cè)的固定座上，在壓縮彈簧外側(cè)的安裝座上有水泥漿流孔。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，通過(guò)自 鎖裝置與下膠塞芯的配合、在替漿結(jié)束 碰壓時(shí)形成自鎖，防止因浮箍密封失效導(dǎo)致水泥漿倒流。因此使用效果好、成本低還降低了 安全隱患。


附圖1為本發(fā)明最佳實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為本發(fā)明最佳實(shí)施例中上膠塞芯、下膠塞芯和膠塞體連接的主視放大結(jié)構(gòu) 示意圖。附圖3為本發(fā)明最佳實(shí)施例中浮箍本體、膠塞座、浮箍芯座和單向閥連接的主視 放大結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的編碼分別為1為上膠塞芯，2為下膠塞芯，3為膠塞體，4為浮箍本體，5 為膠塞座，6為半圓閥球，7為止退凹槽，8為上連接套，9為下連接套，10為內(nèi)凸臺(tái)，11為自 鎖槽，12為限位套，13為安裝頭，14為指狀彈性爪，15為密封圈，16為安裝槽，17為安裝柱， 18為閥桿，19為壓縮彈簧，20為固定座，21為凸緣，22為水泥漿流孔，23為長(zhǎng)透縫，24為斜 錐體。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實(shí)際情況來(lái)確定具體 的實(shí)施方式。下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
如附圖1至3所示，該自鎖式固井膠塞組合裝置包括上膠塞芯1、下膠塞芯2、膠塞體3、 浮箍本體4、膠塞座5、浮箍芯座和單向閥；上膠塞芯1和下膠塞芯2固定在一起，在上膠塞 芯1上固定有膠塞體3，在下膠塞芯2的外側(cè)有止退凹槽7，浮箍芯座包括上連接套8和下 連接套9，上連接套8的下端固定在下連接套9的上端中部上，下連接套9的下部呈上寬下 窄的錐形，下連接套9的下部外側(cè)與浮箍本體4的下部?jī)?nèi)側(cè)固定安裝在一起，單向閥的上端 頂在下連接套9的下部?jī)?nèi)側(cè)面上并保持密封，上連接套8的外側(cè)和膠塞座5的下部?jī)?nèi)側(cè)固 定安裝在一起，止退凹槽7上方的下膠塞芯2的上部外側(cè)座在膠塞座5的上端上，在膠塞座 5的上部有內(nèi)凸臺(tái)10，內(nèi)凸臺(tái)10、膠塞座5和上連接套8之間形成自鎖槽11，在自鎖槽11 內(nèi)固定安裝有自鎖裝置，自鎖裝置的下部位于止退凹槽7內(nèi)并使下膠塞芯2不能向上移動(dòng)?？筛鶕?jù)實(shí)際需要，對(duì)上述自鎖式固井膠塞組合裝置作進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn) 如附圖1、3所示，自鎖裝置包括爪型鎖環(huán)和限位套12，爪型鎖環(huán)包括安裝頭13和指狀
彈性爪14，安裝頭13的下端與指狀彈性爪14的上端固定在一起，限位套12安裝在自鎖槽 11內(nèi)并將位于限位套12上方的安裝頭13頂緊在自鎖槽11內(nèi)，指狀彈性爪14自上而下外徑逐漸變大，指狀彈性爪14的下部外徑大于自鎖槽11的深度，指狀彈性爪14的下部位于 止退凹槽7內(nèi)并使下膠塞芯2不能向上移動(dòng)。如附圖1、2所示，止退凹槽7上方的下膠塞芯2與膠塞座5之間安裝有密封圈15。如附圖2所示，上膠塞芯1的下部有安裝槽16，下膠塞芯2的頂部固定有外徑小于 下膠塞芯2的安裝柱17，安裝柱17通過(guò)螺紋固定安裝在安裝槽16內(nèi)，下膠塞芯2的上端外 側(cè)呈上寬下窄的錐形，膠塞座5的上端內(nèi)側(cè)呈上寬下窄的錐形，下膠塞芯2的上端外側(cè)座在 膠塞座5的上端內(nèi)側(cè)上，在實(shí)際應(yīng)用中，在膠塞體3的外側(cè)可有與下膠塞芯2上端外側(cè)錐形 相同的斜錐體24，其最下部的斜錐體24的錐面與下膠塞芯2的上端外側(cè)的錐面位于同一 錐面上，這樣，當(dāng)下膠塞芯2的上端外側(cè)座在膠塞座5的上端內(nèi)側(cè)上而形成碰壓時(shí)，膠塞體 3最下部的斜錐體24的下部也座在膠塞座5的上端內(nèi)側(cè)上而起到密封作用。如附圖1、3所示，指狀彈性爪14上有至少3條周向分布的長(zhǎng)透縫23。如附圖3所示，下膠塞芯2的止退凹槽7深度小于指狀彈性爪14下部的 壁厚。如附圖3所示，為了增加密封性，下連接套9與浮箍本體4之間安裝有密封圈15。如附圖1、3所示，單向閥包括半圓閥球6、閥桿18、壓縮彈簧19和固定座20 ；固定 座20的外側(cè)通過(guò)螺紋固定安裝在浮箍本體4的下端內(nèi)，在固定座20的中部有安裝孔，在安 裝孔外側(cè)的固定座20上有凸緣21，閥桿18的上端固定有半圓閥球6，閥桿18的下端位于 安裝孔內(nèi)，在閥桿18外側(cè)安裝有能使半圓閥球6頂在下連接套9的下部?jī)?nèi)側(cè)面上的壓縮彈 簧19，壓縮彈簧19的上端固定在半圓閥球6的底面上，壓縮彈簧19的下端套裝在凸緣21 外側(cè)的安裝座20上，在壓縮彈簧19外側(cè)的固定座上有水泥漿流孔22。以上技術(shù)特征構(gòu)成了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和最佳實(shí)施效 果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要的技術(shù)特征，來(lái)滿足不同情況的需求。本發(fā)明最佳實(shí)施例的使用過(guò)程首先將浮箍本體4、膠塞座5、浮箍芯座和單向閥 的連接體連接在套管柱預(yù)留水泥塞的位置處，并隨套管柱一起先下入井內(nèi)，注固井液時(shí)泵 注完后投入上膠塞芯1、下膠塞芯2和膠塞體3的連接體，頂替固井液直至到達(dá)浮箍處碰壓； 碰壓時(shí)，膠塞體3下部的下膠塞芯2下行進(jìn)入膠塞座5，撐開(kāi)指狀彈性爪14繼續(xù)下行進(jìn)入上 連接套8內(nèi)，此時(shí)由于下膠塞芯2的上端外側(cè)座在膠塞座5的上端內(nèi)側(cè)上而形成碰壓，壓力 迫使指狀彈性爪14彈開(kāi)進(jìn)入下膠塞芯2的止退凹槽7處形成自鎖狀態(tài)。此時(shí)，如果停泵后 浮箍失效水泥漿有發(fā)生倒流趨勢(shì)時(shí)，爪型鎖環(huán)的指狀彈性爪14將阻止下膠塞芯2上浮，同 時(shí)下膠塞芯2與膠塞座5之間的密封圈15形成新的有效封隔，阻止水泥漿回流。
權(quán)利要求
一種自鎖式固井膠塞組合裝置，其特征在于包括上膠塞芯、下膠塞芯、膠塞體、浮箍本體、膠塞座、浮箍芯座和單向閥；上膠塞芯和下膠塞芯固定在一起，在上膠塞芯上固定有膠塞體，在下膠塞芯的外側(cè)有止退凹槽，在浮箍芯座包括上連接套和下連接套，上連接套的下端固定在下連接套的上端中部上，下連接套的下部呈上寬下窄的錐形，下連接套的下部外側(cè)與浮箍本體的下部?jī)?nèi)側(cè)固定安裝在一起，單向閥的上端頂在下連接套的下部?jī)?nèi)側(cè)面上并保持密封，上連接套的外側(cè)和膠塞座的下部?jī)?nèi)側(cè)固定安裝在一起，止退凹槽上方的下膠塞芯的上部外側(cè)座在膠塞座的上端上，在膠塞座的上部有內(nèi)凸臺(tái)，內(nèi)凸臺(tái)、膠塞座和上連接套之間形成自鎖槽，在自鎖槽內(nèi)固定安裝有自鎖裝置，自鎖裝置的下部位于止退凹槽內(nèi)并使下膠塞芯不能向上移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自鎖式固井膠塞組合裝置，其特征在于自鎖裝置包括爪型鎖 環(huán)和限位套，爪型鎖環(huán)包括安裝頭和指狀彈性爪，安裝頭的下端與指狀彈性爪的上端固定 在一起，限位套安裝在自鎖槽內(nèi)并將位于限位套上方的安裝頭頂緊在自鎖槽內(nèi)，指狀彈性 爪自上而下外徑逐漸變大，指狀彈性爪的下部外徑大于自鎖槽的深度，指狀彈性爪的下部 位于止退凹槽內(nèi)并使下膠塞芯不能向上移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自鎖式固井膠塞組合裝置，其特征在于止退凹槽上方的 下膠塞芯與膠塞座之間安裝有密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自鎖式固井膠塞組合裝置，其特征在于上膠塞芯的下部有安 裝槽，下膠塞芯的頂部固定有外徑小于下膠塞芯的安裝柱，安裝柱通過(guò)螺紋固定安裝在安 裝槽內(nèi)，下膠塞芯的上端外側(cè)呈上寬下窄的錐形，膠塞座的上端內(nèi)側(cè)呈上寬下窄的錐形，下 膠塞芯的上端外側(cè)座在膠塞座的上端內(nèi)側(cè)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自鎖式固井膠塞組合裝置，其特征在于指狀彈性爪上有至少 3條周向分布的長(zhǎng)透縫。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自鎖式固井膠塞組合裝置，其特征在于指狀彈性爪上有至少 3條周向分布的長(zhǎng)透縫。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自鎖式固井膠塞組合裝置，其特征在于下膠塞芯的止退凹槽 深度小于指狀彈性爪下部的壁厚。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自鎖式固井膠塞組合裝置，其特征在于下膠塞芯的止退凹槽 深度小于指狀彈性爪下部的壁厚。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自鎖式固井膠塞組合裝置，其特征在于下連接套與浮箍本體 之間安裝有密封圈。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自鎖式固井膠塞組合裝置，其特征在于單向閥包括半圓閥 球、閥桿、壓縮彈簧和固定座；固定座的外側(cè)通過(guò)螺紋固定安裝在浮箍本體的下端內(nèi)，在固 定座的中部有安裝孔，在安裝孔外側(cè)的固定座上有凸緣，閥桿的上端固定有半圓閥球，閥桿 的下端位于安裝孔內(nèi)，在閥桿外側(cè)安裝有能使半圓閥球頂在下連接套的下部?jī)?nèi)側(cè)面上的壓 縮彈簧，壓縮彈簧的上端固定在半圓閥球的底面上，壓縮彈簧的下端套裝在凸緣外側(cè)的固 定座上，在壓縮彈簧外側(cè)的安裝座上有水泥漿流孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油天然氣井固完井技術(shù)領(lǐng)域，是一種自鎖式固井膠塞組合裝置，其包括上膠塞芯、下膠塞芯、膠塞體、浮箍本體、膠塞座、浮箍芯座和單向閥；上膠塞芯和下膠塞芯固定在一起，在上膠塞芯上固定有膠塞體，在下膠塞芯的外側(cè)有止退凹槽，在浮箍芯座包括上連接套和下連接套，上連接套的下端固定在下連接套的上端中部上，下連接套的下部呈上寬下窄的錐形，下連接套的下部外側(cè)與浮箍本體的下部?jī)?nèi)側(cè)固定安裝在一起。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，通過(guò)自鎖裝置與下膠塞芯的配合、在替漿結(jié)束碰壓時(shí)形成自鎖，防止因浮箍密封失效導(dǎo)致水泥漿倒流。因此使用效果好、成本低還降低了安全隱患。
文檔編號(hào)E21B33/134GK101979821SQ201010542180
公開(kāi)日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月13日
發(fā)明者嚴(yán)軍, 楊道平, 林建增, 柳文楊, 韓云 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司