本實用新型屬于石油天然氣工程領(lǐng)域，具體的說，是涉及油田鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)套管固井工藝使用的地面專用工具，是一種側(cè)接的旋轉(zhuǎn)水泥頭。

背景技術(shù)：

低質(zhì)量的固井膠結(jié)可導(dǎo)致水泥與套管之間或水泥與地層之間發(fā)生膠結(jié)斷裂，進而可能在此后導(dǎo)致諸如氣串、層間串流和淡水污染等嚴重問題。在水泥水化過程中泥漿會部分脫水；遺留在環(huán)空中的水泥串槽成為氣串理想的通道。水泥與地層之間的膠結(jié)度的好壞決定是否會發(fā)生氣串或液串。在水泥固井的同時旋轉(zhuǎn)及上下往復(fù)活動套管柱已證明可有效改善水泥固井的膠結(jié)質(zhì)量。伴隨套管的運動，使水泥均勻地分布并覆蓋整個井眼的周圍。這一點對于定向井和水平井下套管來說尤為重要，因為在定向井和水平井的井段，套管坐落在井眼的低邊，如果不將套管居中扶正，可能導(dǎo)致套管與井壁直接接觸而它們之間沒有水泥膠結(jié)，導(dǎo)致該井段固井質(zhì)量下降，甚至影響該井的后續(xù)的生產(chǎn)作業(yè)，造成重大損失！

針對目前國內(nèi)低滲透和非常規(guī)頁巖氣區(qū)塊，常常進行多級壓裂進行完井。因此獲得高質(zhì)量的固井對進行不同地層的隔離至關(guān)重要。如果水泥不能完全包住套管且與井筒形成良好的膠結(jié)度，則不同地層之間有可能相互串通；這可能會產(chǎn)生低質(zhì)量的壓裂作業(yè)和完井。劣質(zhì)的完井工程可能使本應(yīng)高產(chǎn)的油氣井油氣產(chǎn)量喪失。

旋轉(zhuǎn)套管固井技術(shù)是指在固井注水泥過程中，在地面通過某一動力源(頂驅(qū)或轉(zhuǎn)盤)，使套管旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)套管對鉆井液產(chǎn)生拖拽力，從套管四周拽引水泥漿頂替鉆井液，讓水泥漿更充分地頂替掉鉆井液，套管旋轉(zhuǎn)有助于環(huán)流并增強水泥與井壁之間的膠結(jié)度以防止水泥串槽及微環(huán)隙的形成。從而提高水泥漿頂替效率，提升套管固井成功率，從而提高固井質(zhì)量。從而避免因為固井質(zhì)量問題引起后期油氣產(chǎn)量下降、井筒完整性被破壞等諸多問題。

旋轉(zhuǎn)水泥頭是旋轉(zhuǎn)套管固井的關(guān)鍵工具，要實現(xiàn)固井過程中固井管線不轉(zhuǎn)而水泥頭所連接的套管轉(zhuǎn)動，需要一種旋轉(zhuǎn)的水泥頭，其特點是在水泥頭與套管之間加一個抗高壓和高負荷的軸承，利用卡瓦卡住套管并進行旋轉(zhuǎn)時，水泥頭可以保持靜止不動，水泥頭上部 為N C50扣，可直接連127mm鉆桿，適用于有頂驅(qū)的鉆機。目前連接頂驅(qū)的旋轉(zhuǎn)水泥頭，水泥漿借用鉆機頂驅(qū)鉆井液的通道，會引起頂驅(qū)鉆井液通道清洗困難，嚴重會引發(fā)鉆機頂驅(qū)故障，增加鉆機頂驅(qū)維護成本。在不使用鉆機頂驅(qū)的情況下，采用的方法是在現(xiàn)有常規(guī)的水泥頭下面加裝一只旋轉(zhuǎn)接頭，旋轉(zhuǎn)接頭下部與井眼中的套管串相連，井口坐卡瓦轉(zhuǎn)動套管旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)接頭上面的水泥頭并不轉(zhuǎn)動，但該方案無法實現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)套管固井注水泥階段上下活動井眼中的套管串。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是：提供一種側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭，可以實現(xiàn)在固井注水泥作業(yè)中，注水泥漿的同時，利用鉆機的頂驅(qū)或轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)套管，根據(jù)需要，還可以利用鉆機頂驅(qū)上下活動井眼中的套管串，從而提高水泥漿的頂替效率，達到獲得良好的固井質(zhì)量的目的。

本實用新型針對常規(guī)的固井水泥頭，為實現(xiàn)本實用新型的目的所說的在固井注水泥作業(yè)中旋轉(zhuǎn)套管的功能，提供新的設(shè)計結(jié)構(gòu)，為實現(xiàn)以上所述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭，主要由中心軸(1)、上蓋體(2)、上滾珠軸承密封件(3)、主外殼體(4)、上蓋體緊固螺釘(5)、滾珠軸承緊固螺釘(6)、下滾珠軸承密封件(7)、下蓋體(8)和下蓋體緊固螺釘(9)組成。

其特征在于：側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭所述中心軸(1)上端為鉆桿接頭公扣，與鉆機頂驅(qū)相連；下端為鉆桿接頭母扣，通過專用的變扣接頭與下部井眼中的套管串相連接。所述主外殼體(4)有側(cè)向連接端口，側(cè)向連接端口與高壓鋼絲鎧甲橡膠軟管水泥管線相連，高壓鋼絲鎧甲橡膠軟管水泥管線與普通的水泥硬管線連接，普通的水泥硬管線最后與固井泵車相連，所述上蓋體(2)和所述下蓋體(8)分別通過所述上蓋體緊固螺釘(5)和所述下蓋體緊固螺釘(9)與所述主外殼體(4)相連接，所述上滾珠軸承密封件(3)和所述下滾珠軸承密封件(7)分別通過所述滾珠軸承緊固螺釘(6)安裝在所述主外殼體(4)內(nèi)部。所述中心軸(1)被所述上滾珠軸承密封件(3)和所述下滾珠軸承密封件(7)限位，坐于所述主外殼體(4)中心位置。

側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭的所述中心軸(1)內(nèi)部有直角型水泥漿流經(jīng)通道，其中短邊通道開孔與所述中心軸(1)外表面，長邊通道中心軸線與所述中心軸(1)的中心軸線重合，連通所述中心軸(1)的下端鉆桿接頭母扣。所述中心軸(1)和所述上蓋體(2)都分別標(biāo)有箭形標(biāo)記，當(dāng)這兩個箭形標(biāo)記互相連接且位于一條直線之上時，表明所述主外殼體(4) 的側(cè)向水泥漿流經(jīng)通道與所述中心軸(1)內(nèi)部的直角型水泥漿流經(jīng)通道中的短邊通道在相同的方向，并且在一條直線上。

側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭的所述中心軸(1)上部可以與鉆機頂驅(qū)相連，下部通過連接專用變扣接頭，與井眼中的套管串連接，在固井注水泥階段，可以通過鉆機頂驅(qū)或轉(zhuǎn)盤，按照一定的轉(zhuǎn)速和扭矩，旋轉(zhuǎn)側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭的所述中心軸(1)，從而帶動與所述中心軸(1)下部連接的井眼中的整個套管串旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)所述中心軸(1)的過程中，當(dāng)所述主外殼體(4)的側(cè)向水泥漿流經(jīng)通道通過所述主外殼體(4)的內(nèi)部環(huán)形溝槽與所述中心軸(1)內(nèi)部的直角型水泥漿流經(jīng)通道中的短邊通道相連通時，通過水泥管線從固井泵車輸送來的水泥漿就可以經(jīng)過所述主外殼體(4)的側(cè)向水泥漿流經(jīng)通道和所述中心軸(1)內(nèi)部的直角型水泥漿流經(jīng)通道，注入與所述中心軸(1)下部連接的井眼中的套管串內(nèi)，從而實現(xiàn)固井注水泥作業(yè)中，在注水泥漿的同時，旋轉(zhuǎn)井眼中的套管串。

進一步的，所述所述中心軸(1)選取材質(zhì)滿足API 8C標(biāo)準規(guī)定，設(shè)計最大可提升600噸的載荷。

進一步的，所述中心軸(1)中下部分的內(nèi)部有直角型水泥漿流經(jīng)通道，所述中心軸(1)的上端與頂驅(qū)連接部分為實心體。

進一步的，所述上滾珠軸承密封件(3)和所述下滾珠軸承密封件(7)密封件為耐高壓、耐高溫、能夠承受一定動態(tài)載荷的密封件。

本實用新型的有益效果：通過使用本實用新型側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)套管固井工藝，即在固井注水泥作業(yè)中，利用側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭所連接的鉆機頂驅(qū)或位于側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭下方的轉(zhuǎn)盤，在注水泥漿的同時，旋轉(zhuǎn)井眼中的套管串，從而提高水泥漿的頂替效率，獲得良好的固井質(zhì)量的目的，避免固井作業(yè)失敗帶來的風(fēng)險以及相應(yīng)的后續(xù)作業(yè)，最后能夠降低海上、陸地鉆井作業(yè)總成本。而且固井所用的水泥漿在固井注水泥作業(yè)階段，不占用鉆機頂驅(qū)的鉆井液通道，降低了鉆機頂驅(qū)維護成本。

附圖說明

圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1：中心軸、2：上蓋體、3：上滾珠軸承密封件、4：主外殼體、5：上蓋體緊固螺釘、6：滾珠軸承緊固螺釘、7：下滾珠軸承密封件、8：下蓋體、9：下蓋體緊固螺釘。

具體實施方式

如圖1所示，實施例1：以一個使用在旋轉(zhuǎn)Φ244.5mm(9-5/8″)套管固井的側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭為例，對本實用新型作進一步詳細說明。

參閱圖1。本實用新型側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭，主要中心軸(1)、上蓋體(2)、上滾珠軸承密封件(3)、主外殼體(4)、上蓋體緊固螺釘(5)、滾珠軸承緊固螺釘(6)、下滾珠軸承密封件(7)、下蓋體(8)和下蓋體緊固螺釘(9)組成。側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭的所述中心軸(1)上部為168.28mm(6-5/8″)REG鉆桿公扣，所述中心軸(1)下部為168.28mm(6-5/8″)REG鉆桿母扣，所述中心軸(1)內(nèi)部有直角型水泥漿流經(jīng)通道內(nèi)徑為63.5mm(2-1/2″)。所述中心軸(1)上部可以與鉆機頂驅(qū)直接相連，下部通過連接專用變扣接頭，與井眼中的Φ244.5mm(9-5/8″)套管串連接。所述主外殼體(4)的側(cè)向連接端口為Φ101.6mm(4″)FIG 1002扣型，與一端Φ101.6mm(4″)FIG 1002扣型的高壓鋼絲鎧甲橡膠軟管水泥管線相連，高壓鋼絲鎧甲橡膠軟管水泥管線的另外一端與普通的水泥硬管線連接，普通的水泥硬管線最后與地面上的固井泵車輸出端相連。

在固井注水泥階段，固井水泥泵車啟動，開始泵注水泥漿，當(dāng)水泥漿到達Φ244.5mm(9-5/8″)套管串底部，開始沿井眼和244.5mm(9-5/8″)套管串之間的環(huán)形空間上返，這個時間節(jié)點可以通過244.5mm(9-5/8″)套管串內(nèi)部空間體積和地面水泥管線內(nèi)部空間體積之和以及固井水泥泵車的排量和泵效進行估算，此時可以通過鉆機頂驅(qū)或轉(zhuǎn)盤，按照一定的轉(zhuǎn)速和扭矩，旋轉(zhuǎn)側(cè)接旋轉(zhuǎn)水泥頭的所述中心軸(1)，從而帶動與所述中心軸(1)下部連接的井眼中的整個Φ244.5mm(9-5/8″)套管串旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)所述中心軸(1)的過程中，所述中心軸(1)外表面的箭形標(biāo)記和所述上蓋體(2)的箭形標(biāo)記，當(dāng)這兩個箭形標(biāo)記互相連接且位于一條直線之上時，表明所述主外殼體(4)的側(cè)向水泥漿流經(jīng)通道與所述中心軸(1)內(nèi)部的直角型水泥漿流經(jīng)通道中的短邊通道在一條直線上，并且具備相同的方向。通過水泥管線從固井水泥泵車輸送來的水泥漿可以經(jīng)過所述主外殼體(4)的側(cè)向水泥漿流經(jīng)通道和所述中心軸(1)內(nèi)部的直角型水泥漿流經(jīng)通道，注入與所述中心軸(1)下部連接的井眼中的Φ244.5mm(9-5/8″)套管串內(nèi)。實現(xiàn)固井注水泥作業(yè)中，在注水泥漿的同時，旋轉(zhuǎn)井眼中的Φ244.5mm(9-5/8″)套管串，進而提高水泥漿在井眼和244.5mm(9-5/8″)套管串之間的環(huán)形空間的頂替效率，同時根據(jù)需要，還可以利用鉆機頂 驅(qū)上下活動井眼中的套管串，以獲得良好的固井質(zhì)量，避免固井作業(yè)失敗帶來的風(fēng)險以及相應(yīng)的后續(xù)作業(yè)，達到能夠降低海上、陸地鉆井作業(yè)總成本的目的。而且旋轉(zhuǎn)套管固井所用的水泥漿在固井注水泥作業(yè)階段，不占用鉆機頂驅(qū)的鉆井液通道，也降低了鉆機頂驅(qū)維護成本。

盡管上面結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。