自灌漿旋流浮箍的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自灌漿旋流浮箍。包括：本體；置于本體的內(nèi)腔并與本體固定的凡爾座容；容置于凡爾座腔徑較大的第一內(nèi)腔內(nèi)的關(guān)閉滑套；將關(guān)閉滑套和凡爾座固定的可折斷定位器；從本體外壁開設(shè)的經(jīng)關(guān)閉滑套和凡爾座的循環(huán)孔；容置于凡爾座腔徑較小的第二內(nèi)腔內(nèi)，位于第一內(nèi)腔下方半球凡爾；一端固定在半球凡爾上，另一端沿孔板上設(shè)置的通孔可滑移移動的導(dǎo)桿；位于半球凡爾下方，容置于本體的內(nèi)腔內(nèi)并與本體固定，沿本體內(nèi)腔的軸向方向，開設(shè)有過流孔的孔板；一端固定在孔板上設(shè)置的凹臺上，另一端固定在半球凡爾上，容置有導(dǎo)桿的扭簧。應(yīng)用本實用新型，可以提高下套管效率、降低鉆探生產(chǎn)成本、提高水泥環(huán)膠結(jié)強度。
【專利說明】自灌漿旋流浮箍
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鉆探技術(shù)，尤其涉及一種自灌漿旋流浮箍。
【背景技術(shù)】
[0002]石油、煤層氣鉆井工程施工中，往井眼中快速、安全的下套管是一項必須的工作。目前的做法是通過在套管下部接上普通的彈簧式浮箍，彈簧式浮箍下再接上旋流短節(jié)和引鞋。在下套管過程中，彈簧浮箍需要間歇性的停止下套，在間歇期間，向套管內(nèi)灌入定量的鉆井泥漿，以實現(xiàn)套管內(nèi)外壓差平衡，從而保護套管和采用普通浮箍的凡爾(閥)座不被破壞。但由于采用間歇性的停止下套，下套停滯容易造成粘卡，導(dǎo)致下套管不順利，下套管效率低，嚴重的可致生產(chǎn)事故，在需要快速下套的深井、超深井及漏失井施工時尤為明顯；進一步地，由于向套管內(nèi)灌入鉆井泥漿所需時間較長，而在灌鉆井泥漿時，鉆機停止工作，鉆機使用效率較低，增加了鉆探生產(chǎn)成本；而且，在進行鉆井泥漿灌入時，套管內(nèi)空氣被灌入的鉆井泥漿壓縮，容易導(dǎo)致鉆井泥漿反噴污染鉆臺，且壓縮空氣進入井內(nèi)容易造成井下復(fù)雜情況，影響環(huán)空封固質(zhì)量；此外，環(huán)空水泥漿未經(jīng)旋流處理，水泥環(huán)膠結(jié)強度較低，影響了完井質(zhì)量。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的實施例提供一種自灌漿旋流浮箍，提高下套管效率、降低鉆探生產(chǎn)成本、提高水泥環(huán)膠結(jié)強度。
[0004]為達到上述目的，本實用新型實施例提供的一種自灌漿旋流浮箍，包括:本體、關(guān)閉滑套、可折斷定位器、凡爾座、半球凡爾、扭簧、導(dǎo)桿以及孔板；
[0005]凡爾座容置于本體的內(nèi)腔內(nèi)并與本體固定；
[0006]關(guān)閉滑套容置于凡爾座的階梯內(nèi)腔中位于鉆井方向上方的第一內(nèi)腔內(nèi)；
[0007]可折斷定位器將關(guān)閉滑套和凡爾座固定，固定后的關(guān)閉滑套的端面與凡爾座的第一內(nèi)腔形成留置空間；
[0008]從本體外壁，開設(shè)有經(jīng)關(guān)閉滑套和凡爾座并延伸至凡爾座的第一內(nèi)腔的循環(huán)通道;
[0009]半球凡爾容置于凡爾座的腔徑較小的第二內(nèi)腔內(nèi)，并與第二內(nèi)腔內(nèi)壁密封接觸，所述第二內(nèi)腔在鉆井方向上位于所述第一內(nèi)腔下方；
[0010]導(dǎo)桿一端固定在半球凡爾上，另一端沿孔板上設(shè)置的通孔可滑移移動；
[0011]孔板在鉆井方向上位于半球凡爾下方，容置于本體的內(nèi)腔內(nèi)并與本體固定，孔板在鉆井方向上沿本體內(nèi)腔，開設(shè)有過流孔；
[0012]扭簧中容置有導(dǎo)桿，扭簧的一端固定在孔板上設(shè)置的凹臺上，另一端固定在半球凡爾上。
[0013]較佳地，進一步包括:
[0014]第一密封圈，設(shè)置于凡爾座上開設(shè)的循環(huán)通道的外側(cè)。[0015]較佳地，進一步包括:
[0016]第二密封圈，設(shè)置于本體上開設(shè)的循環(huán)通道的外側(cè)。
[0017]較佳地，所述第一密封圈位于凡爾座上與關(guān)閉滑套接觸的位置，第二密封圈位于本體上與凡爾座接觸的位置。
[0018]較佳地，所述循環(huán)孔的數(shù)量為4個，沿本體鉆井方向、以所述循環(huán)通道為中心，周向均布。
[0019]較佳地，所述可折斷定位器為剪釘或螺栓。
[0020]較佳地，進一步包括:
[0021]角形卡簧，放置于凡爾座開設(shè)的凹槽中，所述凹槽底端與所述關(guān)閉滑套接觸。
[0022]較佳地，采用固定螺釘固定凡爾座與本體。
[0023]較佳地，所述本體的內(nèi)腔進一步設(shè)置為限位臺肩結(jié)構(gòu)，凡爾座的第二內(nèi)腔對應(yīng)的外壁設(shè)置有與限位臺肩相匹配的斜面結(jié)構(gòu)。
[0024]較佳地，進一步包括:
[0025]矩形卡簧，位于孔板的下方并與孔板相接觸，放置于本體的內(nèi)腔開設(shè)的凹槽內(nèi)，開設(shè)有容置導(dǎo)桿的通孔。
[0026]由上述技術(shù)方案可見，本實用新型實施例提供的一種自灌漿旋流浮箍，在下套管時，井內(nèi)的泥漿通過設(shè)置的循環(huán)孔進入套管內(nèi)，實現(xiàn)套管內(nèi)外壓差平衡，提升了下套管效率，無需采用間歇性的停止下套，減少了對底層的激動壓力沖擊，有效避免了 “下套管活塞效應(yīng)”，并且在下套過程中可隨時進行正向循環(huán)，不會破壞自灌漿結(jié)構(gòu)，從而降低鉆探生產(chǎn)成本；而且，在套管下到位后，向井筒注入水泥漿，在循環(huán)孔附近形成徑向液流，孔板的過流孔處形成軸向返液，二者相混合，能有效地提高水泥環(huán)膠結(jié)強度，增強環(huán)空封固效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，以下描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，還可以根據(jù)這些附圖所示實施例得到其它的實施例及其附圖。
[0028]圖1為本實用新型實施例的自灌漿旋流浮箍結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0029]以下將結(jié)合附圖對本實用新型各實施例的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施例，都屬于本實用新型所保護的范圍。
[0030]現(xiàn)有的彈簧式浮箍，采用間歇性的停止下套管方式，在間歇期間，向套管內(nèi)灌入定量的鉆井泥漿，以實現(xiàn)套管內(nèi)外壓差平衡，從而保護灌漿旋流浮箍不被破壞。但由于采用間歇性的停止下套，下套停滯容易造成粘卡，導(dǎo)致下套管效率低；而在灌鉆井泥漿時，鉆機停止工作，鉆機使用效率較低，增加了鉆探生產(chǎn)成本；此外，在進行鉆井泥漿灌入時，套管內(nèi)被壓縮的空氣容易導(dǎo)致鉆井泥漿反噴污染鉆臺。[0031]本實用新型中，提供一種自灌漿旋流浮箍，通過在自灌漿旋流浮箍中設(shè)置用以鉆井泥漿可進行正反方向流通的循環(huán)孔，在下套管過程中，泥漿可通過循環(huán)孔流入自灌漿旋流浮箍內(nèi)，實現(xiàn)套管內(nèi)外壓差平衡，從而無需采用間歇性的停止下套管方式，鉆機可連續(xù)工作，使得自灌漿旋流浮箍具備自灌漿功能，可正反方向循環(huán)泥漿、開泵無憋堵、操作簡便同時具備旋流功能，提高了下套管效率，降低了鉆探生產(chǎn)成本。
[0032]圖1為本實用新型實施例的自灌漿旋流浮箍結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1，該自灌漿旋流浮箍包括:本體01、關(guān)閉滑套02、可折斷定位器06、凡爾座08、半球凡爾09、扭簧10、導(dǎo)桿11以及孔板12。
[0033]凡爾座08容置于本體01的內(nèi)腔內(nèi)并與本體01固定，凡爾座08的內(nèi)腔為階梯內(nèi)腔；
[0034]關(guān)閉滑套02容置于凡爾座08的位于鉆井方向上方，即腔徑較大的第一內(nèi)腔內(nèi)；
[0035]可折斷定位器06將關(guān)閉滑套02和凡爾座08固定，固定后的關(guān)閉滑套02的端面與凡爾座08的第一內(nèi)腔形成留置空間；
[0036]從本體01外壁，開設(shè)有經(jīng)關(guān)閉滑套02和凡爾座08并延伸至凡爾座08的第一內(nèi)腔的循環(huán)孔或通道14 ；
[0037]半球凡爾09容置于凡爾座08的腔徑較小的第二內(nèi)腔內(nèi)，并與第二內(nèi)腔內(nèi)壁密封接觸并沿第二內(nèi)腔內(nèi)壁可滑移，所述第二內(nèi)腔位于所述第一內(nèi)腔下方，即在鉆井方向上位于所述第一內(nèi)腔下方，鉆井方向即自灌漿旋流浮箍的軸向方向，往地底鉆探的方向為下方；
[0038]導(dǎo)桿11 一端固定在半球凡爾09上，另一端沿孔板12上設(shè)置的通孔可滑移移動；
[0039]孔板12位于半球凡爾09下方，容置于本體01的內(nèi)腔內(nèi)并與本體01固定，孔板12上沿本體內(nèi)腔的軸向方向，開設(shè)有過流孔15 ；
[0040]扭簧10的一端固定在孔板12上設(shè)置的凹臺上，另一端固定在半球凡爾09上，扭簧10內(nèi)容置有導(dǎo)桿11。
[0041]本實用新型實施例中，半球凡爾09與孔板12在本體內(nèi)腔的排列方向為本體內(nèi)腔的軸向方向，圖中軸向方向的右方為下方。
[0042]實際應(yīng)用中，為了增強通過循環(huán)孔14流過的流體的密封性，還可以在本體01以及關(guān)閉滑套02上設(shè)置密封圈。這樣，該自灌漿旋流浮箍進一步包括:第一密封圈04和第二密封圈05。
[0043]第一密封圈04,設(shè)置于凡爾座08上開設(shè)的循環(huán)孔(通道)14的外側(cè)；
[0044]第二密封圈05，設(shè)置于本體01上開設(shè)的循環(huán)孔14的外側(cè)。
[0045]較佳地，第一密封圈04位于凡爾座08上靠近關(guān)閉滑套02的位置，即凡爾座上與關(guān)閉滑套接觸的位置；第二密封圈05位于本體01上靠近凡爾座08的位置，即本體上與凡爾座接觸的位置。
[0046]本實用新型實施例中，循環(huán)孔14的數(shù)量可以設(shè)置為4個，沿本體軸向方向、以所述循環(huán)通道為中心均布。當然，實際應(yīng)用中，循環(huán)孔14的數(shù)量和布設(shè)位置也可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整。
[0047]本實用新型實施例中，可折斷定位器06可以是剪釘，也可以是螺栓或其它可折斷并可用于固定的元件。[0048]為了進一步對關(guān)閉滑套02進行定位，該自灌漿旋流浮箍進一步包括:
[0049]角形卡簧03，放置于凡爾座08開設(shè)的凹槽中，所述凹槽位置靠近關(guān)閉滑套02，即凹槽底端與所述關(guān)閉滑套接觸。
[0050]本實用新型實施例中，角形卡簧03用于阻止關(guān)閉滑套02沿軸向方向的運動，輔助剪釘共同實現(xiàn)對關(guān)閉滑套02的定位和固定。
[0051]本實用新型實施例中，采用固定螺釘07固定凡爾座08與本體01。當然，實際應(yīng)用中，也可以采用其它方式實現(xiàn)凡爾座08與本體01的固定，例如，固定螺栓等。
[0052]與前所述相類似，為了進一步對凡爾座08進行定位，較佳地，本體01的內(nèi)腔設(shè)置為限位臺肩16結(jié)構(gòu)，凡爾座08的第二內(nèi)腔對應(yīng)的外壁設(shè)置為與限位臺肩相匹配的斜面結(jié)構(gòu)。
[0053]與前所述相類似，為了進一步對孔板12進行定位，該自灌漿旋流浮箍進一步包括:
[0054]矩形卡簧13，位于孔板12的下方并與孔板12相接觸，放置于本體01的內(nèi)腔開設(shè)的凹槽內(nèi)，開設(shè)有容置導(dǎo)桿11的通孔。
[0055]這樣，本實用新型的自灌漿旋流浮箍，通過在本體01、凡爾座08、關(guān)閉滑套02上分別相對應(yīng)的4個循環(huán)孔，作為自灌泥漿、注水泥、旋流、紊流環(huán)空水泥漿的循環(huán)通道，并用第一密封圈04 (循環(huán)孔上下各一個)和第二密封圈5 (循環(huán)孔上下各一個)進行密封；關(guān)閉滑套02與凡爾座08通過剪釘06連接為一體后，再通過固定螺釘07與本體01螺紋連接定位，同時，在本體01的內(nèi)腔位于凡爾座08與半球凡爾09相密封的位置處，設(shè)置限位臺肩16，從而與固定螺釘07共同對凡爾座08進行限位；導(dǎo)桿11穿過扭簧10與半球凡爾9通過螺紋連接后，上端頂在凡爾座08的第二內(nèi)腔內(nèi)壁，起到防環(huán)空回壓的作用，導(dǎo)桿11下端穿過鉆有過流孔的孔板12，孔板12被卡簧13和扭簧10限制在本體01的下端。
[0056]本實用新型的自灌漿旋流浮箍工作流程如下:
[0057]完鉆通井后需要下套管時，將本實用新型連接好下入井筒，井內(nèi)的泥漿會通過循環(huán)孔進入套管內(nèi)，此時可免除井口灌注泥漿，同時避免活塞效應(yīng)，減少對地層的激動壓力，有效避免井下復(fù)雜情況發(fā)生，提升了下套管效率，還無需采用間歇性的停止下套，從而降低鉆探生產(chǎn)成本；套管下到位后，開泵循環(huán)至適合固井狀態(tài)，從井口注入水泥漿，水泥漿一方面可以從開設(shè)的循環(huán)孔處流出，形成徑向液流，另一方面，通過關(guān)閉滑套與凡爾座形成的留置空間，下流至凡爾座的第二內(nèi)腔內(nèi)與半球凡爾密封接觸處，隨著注入水泥漿的逐漸增多，水泥漿產(chǎn)生的壓力推動半球凡爾，與半球凡爾螺紋連接的導(dǎo)桿沿孔板以及矩形卡簧開設(shè)的通孔中滑移，扭簧以及矩形卡簧被不斷壓縮；同時，半球凡爾與凡爾座的第二內(nèi)腔脫離接觸，形成空隙，水泥漿從形成的空隙處溢出，并通過孔板上的過流孔溢出至本體外壁形成軸向返液。這樣，循環(huán)孔附近的徑向液流與孔板的過流孔處形成的軸向返液混合，形成水泥漿紊流，能有效地提高水泥環(huán)膠結(jié)強度，增強環(huán)空封固效果；當注入水泥漿結(jié)束時，從井口釋放常規(guī)固井膠塞，當常規(guī)固井膠塞到達關(guān)閉滑套的頂部時，形成碰壓，在形成的碰壓力剪斷用于固定和定位關(guān)閉滑套的剪釘后，推動關(guān)閉滑套下行，從而關(guān)閉循環(huán)孔；同時，由于注入水泥漿結(jié)束，半球凡爾與凡爾座的第二內(nèi)腔內(nèi)壁接觸并密封?？梢猿惺芄軆?nèi)外液柱壓差帶來的反向壓力，從而可以保證阻斷管內(nèi)通道，防止水泥漿倒返。
[0058]至此，井筒環(huán)空向管內(nèi)的流體通道全部關(guān)閉，固井完成。[0059]由上述可見，本實用新型的自灌漿旋流浮箍，具有如下有益效果:
[0060](I)下套管不停滯，不容易造成粘卡，實際下套管非常順利，尤為適用于需要快速下套的深井、超深井及漏失井施工；
[0061](2)自動向套管內(nèi)灌入鉆井液時間短且可以連續(xù)灌漿，灌泥漿時鉆機不停頓，實現(xiàn)自動灌漿、下套一次到位，減少了人工參與，降低了生產(chǎn)成本，提高了下套管的安全性；
[0062](3)現(xiàn)有產(chǎn)品灌泥漿時，必然伴有套管內(nèi)空氣被壓縮的現(xiàn)象，容易導(dǎo)致泥漿反噴污染鉆臺，并且壓縮空氣進入井內(nèi)容易造成井下復(fù)雜情況，影響環(huán)空封固質(zhì)量，本實用新型在設(shè)計上，通過科學(xué)的計算，合理的設(shè)定進液孔徑，避免了泥漿反噴造成的鉆臺污染問題；同時減少了井下復(fù)雜情況的發(fā)生。
[0063]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若對本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自灌漿旋流浮箍，其特征在于，該自灌漿旋流浮箍包括:本體、關(guān)閉滑套、可折斷定位器、凡爾座、半球凡爾、扭簧、導(dǎo)桿以及孔板； 凡爾座容置于本體的內(nèi)腔內(nèi)并與本體固定； 關(guān)閉滑套容置于凡爾座的階梯內(nèi)腔中位于鉆井方向上方的第一內(nèi)腔內(nèi)； 可折斷定位器將關(guān)閉滑套和凡爾座固定，固定后的關(guān)閉滑套的端面與凡爾座的第一內(nèi)腔形成留置空間； 從本體外壁，開設(shè)有經(jīng)關(guān)閉滑套和凡爾座并延伸至凡爾座的第一內(nèi)腔的循環(huán)通道；半球凡爾容置于凡爾座的腔徑較小的第二內(nèi)腔內(nèi)，并與第二內(nèi)腔內(nèi)壁密封接觸，所述第二內(nèi)腔在鉆井方向上位于所述第一內(nèi)腔下方； 導(dǎo)桿一端固定在半球凡爾上，另一端沿孔板上設(shè)置的通孔可滑移移動； 孔板在鉆井方向上位于半球凡爾下方，容置于本體的內(nèi)腔內(nèi)并與本體固定，孔板在鉆井方向上沿本體內(nèi)腔，開設(shè)有過流孔； 扭簧中容置有導(dǎo)桿，扭簧的一端固定在孔板上設(shè)置的凹臺上，另一端固定在半球凡爾上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自灌漿旋流浮箍，其特征在于，進一步包括: 第一密封圈，設(shè)置于凡爾座上開設(shè)的循環(huán)通道的外側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自灌漿旋流浮箍，其特征在于，進一步包括: 第二密封圈，設(shè)置于本體上開設(shè)的循環(huán)通道的外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自灌漿旋流浮箍，其特征在于，所述第一密封圈位于凡爾座上與關(guān)閉滑套接觸的位置，第二密封圈位于本體上與凡爾座接觸的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自灌漿旋流浮箍，其特征在于，所述循環(huán)通道的數(shù)量為4個，沿本體鉆井方向、以所述循環(huán)通道為中心，周向均布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自灌漿旋流浮箍，其特征在于，所述可折斷定位器為剪釘或螺栓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自灌漿旋流浮箍，其特征在于，進一步包括: 角形卡簧，放置于凡爾座開設(shè)的凹槽中，所述凹槽底端與所述關(guān)閉滑套接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自灌漿旋流浮箍，其特征在于，采用固定螺釘固定凡爾座與本體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自灌漿旋流浮箍，其特征在于，所述本體的內(nèi)腔進一步設(shè)置為限位臺肩結(jié)構(gòu)，凡爾座的第二內(nèi)腔對應(yīng)的外壁設(shè)置有與限位臺肩相匹配的斜面結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自灌漿旋流浮箍，其特征在于，進一步包括: 矩形卡簧，位于孔板的下方并與孔板相接觸，放置于本體的內(nèi)腔開設(shè)的凹槽內(nèi)，開設(shè)有容置導(dǎo)桿的通孔。
【文檔編號】E21B33/13GK203756117SQ201320889102
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】徐國金, 覃勇, 呂海龍, 田玉龍, 田玉波 申請人:田玉龍