一種管柱型固井水泥漿快速凝固裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種管柱型固井水泥漿快速凝固裝置，其包括上接頭、下接頭、外管、內(nèi)管；上接頭、下接頭、外管和內(nèi)管形成密閉空腔；空心遮擋螺栓，空心遮擋螺栓的內(nèi)部空腔僅穿透其一端，空心遮擋螺栓旋擰在內(nèi)管上，使空心遮擋螺栓的內(nèi)部空腔與密閉空腔相通；環(huán)形活塞，環(huán)形活塞安裝在密閉空腔內(nèi)；定位銷釘，定位銷釘分別插入內(nèi)管和環(huán)形活塞；下接頭還具有與密閉空腔相連通的通道，通道的出口設(shè)有封堵螺帽。本實(shí)用新型裝置能夠在需要時(shí)向井內(nèi)的水泥注入液態(tài)速凝劑，可以使水泥在5分鐘內(nèi)凝固，避免壓漏地層，破壞失重現(xiàn)象的產(chǎn)生，進(jìn)而提高固井質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)保護(hù)油、氣、水層及地下資源的目的。
【專利說明】一種管柱型固井水泥漿快速凝固裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于石油開采【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種管柱型固井水泥漿快速凝固裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油開采的油井固井過程中，水泥粉末與水混合后，以液體狀態(tài)經(jīng)過液壓泵注入井下套管內(nèi)，再向套管內(nèi)注入泥漿，將水泥漿從套管下部擠出，向上上升，頂替泥漿，填充環(huán)形空間，凝固后，形成堅(jiān)固的水泥石，封固地下地層，并且將套管和地層固結(jié)為整體。經(jīng)過洗井、射孔、酸化、壓裂，建立油氣通道，使地層(油層)中的原油、天然氣進(jìn)入套管，流至地面。
[0003]水泥與水混合后的比重，一般在1.8~2.2之間，而鉆井液(泥漿)比重一般在
1.1~1.6之間。注水泥結(jié)束后，會(huì)出現(xiàn)兩種不良效果:其一是，注水泥結(jié)束后的短時(shí)間內(nèi)部，由于水泥比重高于泥漿比重，會(huì)出現(xiàn)水泥漿液柱壓漏地層的現(xiàn)象，使水泥漿流入地層，降低水泥封固效果；第二是，懸浮在水泥漿中的水泥微顆粒，在注水泥結(jié)束后的靜止?fàn)顟B(tài)中，會(huì)逐漸下沉，出現(xiàn)與水分離的現(xiàn)象，即失重現(xiàn)象。固井水泥漿中，水灰比一般在0.5:1~0.6:1之間，即I立方米水泥漿中，水的體積占50%~60%，也就是說，在1000米的水泥漿液柱中，有500~600米的水柱和500~400米暫時(shí)沒有形成強(qiáng)度的水泥環(huán)柱。水泥封固段中，由于水的比重低于地層壓力，地層流體很容易進(jìn)入井眼，使不同層位儲(chǔ)存的油、氣、水互相連通，互相流動(dòng)，造成水層和油、氣層的互相侵蝕、污染，同時(shí)，固井效果大大降低。部分井甚至出現(xiàn)地層高壓油氣水進(jìn)入井眼、井口，頂開井口裝置，造成失控的現(xiàn)象。
[0004]由于以上現(xiàn)象多數(shù)發(fā)生在井下，無法直接控制，處理，對(duì)地層、井口、工程施工形成比較大的危害，自石油開發(fā)工程誕生以來，此現(xiàn)象一直沒有得到重視和解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提出一種管柱型固井水泥漿快速凝固裝置。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案:一種管柱型固井水泥漿快速凝固裝置，其特征在于:
[0007]包括上接頭、下接頭、外管、內(nèi)管；所述上接頭和下接頭分別與所述外管密封連接；所述內(nèi)管固定安裝在外管內(nèi)部，且位于上接頭和下接頭之間，上接頭、下接頭、外管和內(nèi)管形成密閉空腔；
[0008]空心遮擋螺栓，所述空心遮擋螺栓具有內(nèi)部空腔，所述空心遮擋螺栓旋擰在所述內(nèi)管上，使空心遮擋螺栓的內(nèi)部空腔與所述密閉空腔相通；
[0009]環(huán)形活塞，所述環(huán)形活塞安裝在所述密閉空腔內(nèi)；
[0010]定位銷釘，所述定位銷釘分別插入所述內(nèi)管和所述環(huán)形活塞；
[0011]所述下接頭還具有與所述密閉空腔相連通的通道，通道的出口設(shè)有封堵螺帽。
[0012]如上所述的管柱型固井水泥漿快速凝固裝置，進(jìn)一步，所述環(huán)形活塞內(nèi)壁上還設(shè)有第一環(huán)形凹槽，所述第一環(huán)形凹槽內(nèi)安裝有止退環(huán)，所述內(nèi)管的外壁上設(shè)有容納止退環(huán)的第二環(huán)形凹槽。
[0013]如上所述的管柱型固井水泥漿快速凝固裝置，進(jìn)一步，所述上接頭和下接頭分別與所述外管通過螺紋密封連接，或者通過焊接密封連接。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0015]本實(shí)用新型的管柱型固井水泥漿快速凝固裝置能夠安裝在預(yù)定的封固段的套管柱上，在注水泥結(jié)束后，膠塞在套管內(nèi)下行，當(dāng)與空心遮擋螺栓接觸時(shí)，撞斷空心遮擋螺栓(由塑料或者其他低強(qiáng)度工程材料制成)，使空心遮擋螺栓的內(nèi)孔露出；泥漿的壓力推動(dòng)環(huán)形活塞，進(jìn)而剪斷定位銷釘，環(huán)形活塞向下移動(dòng)時(shí)擠出密封空腔內(nèi)的液態(tài)速凝劑，使其進(jìn)入下接頭的通道，可以使水泥在5分鐘內(nèi)凝固，失去流動(dòng)性，形成初強(qiáng)度水泥環(huán)，改變環(huán)形空間水泥漿狀態(tài)，避免壓漏地層，破壞失重現(xiàn)象的產(chǎn)生，以人工干預(yù)水泥凝固方式，改變水泥漿的液柱結(jié)構(gòu)，提高固井質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)保護(hù)油、氣、水層及地下資源的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0017]圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的管柱型固井水泥漿快速凝固裝置示意圖。
[0018]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0019]1、上接頭，2、外管，3、下接頭，4、內(nèi)管，5、第一密封圈，6、空心遮擋螺栓，7、第一密封圈，8、定位銷釘，9、環(huán)形活塞，10、止退環(huán)，11、第一環(huán)形凹槽，12、第二環(huán)形凹槽，13、套管，
14、密閉空腔，15、通道，16、封堵螺帽。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
[0021]如圖1所示，為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的管柱型固井水泥漿快速凝固裝置示意圖。其包括上接頭1、下接頭3、外管2、內(nèi)管4 ;該上接頭I和下接頭3分別與該外管2密封連接(該上接頭和下接頭分別與該外管通過螺紋密封連接，或者通過焊接密封連接。)；該內(nèi)管4固定安裝在外管4內(nèi)部，且位于上接頭I和下接頭3之間，上接頭1、下接頭3、外管2和內(nèi)管4形成密閉空腔14。在圖1所示的實(shí)施方式中，外管直徑大于上接頭和下接頭，上接頭和下接頭分別具有臺(tái)階狀凹槽，可以將具有臺(tái)階狀突起的內(nèi)管卡設(shè)固定，并通過第一密封圈5實(shí)現(xiàn)密封。
[0022]空心遮擋螺栓6，該空心遮擋螺栓6的內(nèi)部空腔僅穿透其一端，該空心遮擋螺栓6旋擰在該內(nèi)管4上，空心遮擋螺栓6穿透空腔的一端插入該密閉空腔14與其相通；另一端伸向內(nèi)管的內(nèi)腔。當(dāng)套管內(nèi)的膠塞向下移動(dòng)時(shí)，由于其直徑與內(nèi)管接近，在靠近空心遮擋螺栓6時(shí)會(huì)與其接觸，進(jìn)而將其折斷，此時(shí)空心遮擋螺栓6的內(nèi)部空腔連通內(nèi)管的內(nèi)腔和密閉空腔14，使內(nèi)管的泥漿進(jìn)入密閉空腔的上部，推動(dòng)環(huán)形活塞移動(dòng)?？招恼趽趼菟?的內(nèi)部空腔也可以是貫穿的，設(shè)計(jì)制造時(shí)僅需將伸向內(nèi)管的內(nèi)腔的一端采用封蓋密封即可。[0023]環(huán)形活塞9，該環(huán)形活塞9安裝在該密閉空腔14內(nèi)；定位銷釘8，該定位銷釘8分別插入該內(nèi)管4和該環(huán)形活塞9 ；
[0024]該下接頭3還具有與該密閉空腔14相連通的通道15，通道15的出口設(shè)有封堵螺帽16。
[0025]本實(shí)用新型管柱型固井水泥漿快速凝固裝置的使用方法和過程如下:
[0026]在進(jìn)行油井固井操作時(shí)，先將管柱型固井水泥漿快速凝固裝置安裝在預(yù)定的封固段的套管上，在注水泥結(jié)束后，膠塞在套管內(nèi)下行，當(dāng)膠塞與空心遮擋螺栓接觸時(shí)，撞斷空心遮擋螺栓(由塑料或者其他低強(qiáng)度工程材料制成)，此時(shí)空心遮擋螺栓6的內(nèi)部空腔連通內(nèi)管的內(nèi)腔和密閉空腔14，使內(nèi)管的泥漿進(jìn)入密閉空腔的上部，泥漿的壓力推動(dòng)環(huán)形活塞，進(jìn)而剪斷定位銷釘，環(huán)形活塞向下移動(dòng)時(shí)擠出密封空腔內(nèi)的液態(tài)速凝劑，使其進(jìn)入下接頭的通道并流出與水泥接觸，可以使水泥在5分鐘內(nèi)凝固，失去流動(dòng)性，形成初強(qiáng)度水泥環(huán)，改變環(huán)形空間水泥漿狀態(tài)，避免壓漏地層，破壞失重現(xiàn)象的產(chǎn)生，以人工干預(yù)水泥凝固方式，改變水泥漿的液柱結(jié)構(gòu)，提高固井質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)保護(hù)油、氣、水層及地下資源的目的。
[0027]上述實(shí)施方式的管柱型固井水泥漿快速凝固裝置在使用時(shí)可能會(huì)發(fā)生環(huán)形活塞上移，將液態(tài)速凝劑回吸的問題，為了解決該問題對(duì)上述實(shí)施方式可以進(jìn)行如下改進(jìn):
[0028]環(huán)形活塞9內(nèi)壁上還設(shè)有第一環(huán)形凹槽11，該第一環(huán)形凹槽11內(nèi)安裝有止退環(huán)10，該內(nèi)管4的外壁上設(shè)有容納止退環(huán)10的第二環(huán)形凹槽12。由于止退環(huán)10的直徑小于內(nèi)管的外徑，因此止退環(huán)10安裝在第一環(huán)形凹槽11時(shí)存在預(yù)緊力，當(dāng)止退環(huán)隨著環(huán)形活塞向下移動(dòng)到第二環(huán)形凹槽12時(shí)會(huì)發(fā)生收縮并卡入第二環(huán)形凹槽12，這樣可以防止活塞倒退上移將液態(tài)速凝劑回吸的問題，獲得更好的固井效果。
[0029]以上實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，不用于限制本實(shí)用新型，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本實(shí)用新型做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種管柱型固井水泥漿快速凝固裝置，其特征在于: 包括上接頭(I)、下接頭(3)、外管(2)、內(nèi)管(4);所述上接頭(I)和下接頭(3)分別與所述外管(2)密封連接；所述內(nèi)管(4)固定安裝在外管(4)內(nèi)部，且位于上接頭(I)和下接頭(3)之間，上接頭(I)、下接頭(3)、外管(2)和內(nèi)管(4)形成密閉空腔(14)； 空心遮擋螺栓(6)，所述空心遮擋螺栓(6)具有內(nèi)部空腔，所述空心遮擋螺栓(6)旋擰在所述內(nèi)管(4)上，使空心遮擋螺栓(6)的內(nèi)部空腔與所述密閉空腔(14)相通； 環(huán)形活塞(9)，所述環(huán)形活塞(9)安裝在所述密閉空腔(14)內(nèi)； 定位銷釘(8)，所述定位銷釘(8)分別插入所述內(nèi)管(4)和所述環(huán)形活塞(9); 所述下接頭(3)還具有與所述密閉空腔(14)相連通的通道(15)，通道(15)的出口設(shè)有封堵螺帽(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管柱型固井水泥漿快速凝固裝置，其特征在于，所述環(huán)形活塞(9)內(nèi)壁上還設(shè)有第一環(huán)形凹槽(11)，所述第一環(huán)形凹槽(11)內(nèi)安裝有止退環(huán)(10)，所述內(nèi)管(4)的外壁上設(shè)有容納止退環(huán)(10)的第二環(huán)形凹槽(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管柱型固井水泥漿快速凝固裝置，其特征在于，所述上接頭(I)和下接頭(3)分別與所述外管(2)通過螺紋密封連接，或者通過焊接密封連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管柱型固井水泥漿快速凝固裝置，其特征在于，所述空心遮擋螺栓(6)由低強(qiáng)度工程材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管柱型固井水泥漿快速凝固裝置，其特征在于，所述空心遮擋螺栓(6)由塑料制成。
【文檔編號(hào)】E21B33/13GK203808928SQ201420153309
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】路志武 申請(qǐng)人:新疆通奧油田技術(shù)服務(wù)有限公司