用于固井的注水泥装置制造方法

xiaoxiao2020-7-22  5

用于固井的注水泥装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于固井的注水泥装置,包括筒状壳体,在壳体的周向侧壁上设置有能打开和关闭的循环孔,在壳体的内壁、循环孔的上游设置有径向向里的凸起,在壳体的循环孔下游的周向侧壁内侧嵌入式固定连接有下接头。在壳体内活动式安装有轴向长度小于或等于凸起和下接头之间的轴向长度的内套,内套的上游部分构造成具有轴向开缝的弹性爪结构,下游部分为筒体使得套能够在压力下从壳体的凸起部位运动到凸起和下接头之间的区域而封住循环孔。根据本实用新型的注水泥装置进行固井后,无需钻除作业,简化了施工步骤。
【专利说明】用于固井的注水泥装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种固井装置,更具体来说涉及一种用于固井的注水泥装置。
【背景技术】
[0002]目如,在油气勘探开发中,随着米油技术的发展,深井、超深井固井作业越来越多。在这些深井、超深井固井施工过程中,采用分级固井技术能够有效地解决例如一次注水泥浆量大、施工泵压高、施工时间长、易压漏地层、水泥浆返不到设计井深等技术问题。
[0003]在分级固井技术中,分级注水泥器是关键工具。在现有技术中,常用的分级注水泥器通常分为机械打开式和液压打开式两种形式。在大位移井或大斜度井中,使用打开塞座进行憋压打开的分级注水泥器无法实现打开塞的正常到位,而液压打开式分级注水泥器需要在固井后钻除分级注水泥器的内套。这些问题不但会造成分级注水泥器关闭不严,而且会浪费施工时间和材料。
[0004]在现有技术中的另一些分级注水泥器,也存在对井身结构适应力不足,如在水平井、大位移井中,如果分级注水泥器位于水平井井段或大斜度井段,打开分级注水泥器的重力塞难以自动到位形成密封,从而无法实现憋压打开操作,另外这些分级注水泥器的结构复杂、零部件较多使得加工和装配的难度较大。
实用新型内容
[0005]针对上述问题,本实用新型提出了一种用于固井的注水泥装置。使用这种注水泥装置进行固井后,无需钻除作业,简化了施工步骤。
[0006]根据本实用新型,提出了一种用于固井的注水泥装置,包括筒状壳体,在壳体的周向侧壁上设置有能打开和关闭的循环孔,在壳体的内壁、循环孔的上游设置有径向向里的凸起,在壳体的循环孔下游的周向侧壁内侧嵌入式固定连接有下接头,在壳体内活动式安装有轴向长度小于或等于凸起和下接头之间的轴向长度的内套,内套的上游部分构造成具有轴向开缝的弹性爪结构,下游部分为筒体使得内套能在压力下从壳体的凸起部位运动到凸起和下接头之间的区域而封住循环孔。
[0007]根据本实用新型的注水泥装置,能够在液压力作用下打开或关闭循环孔从而实现注水泥,结构简单,操作方便,适用于直井、大斜度井和大位移井。
[0008]在一个实施例中,下接头的厚度大于或等于内套的下游部分的厚度。这样下接头的端部能够牢固地托住内套,保证了施工的可靠度。
[0009]在一个实施例中,循环孔通过能由压力压开的破裂片而封住。在一个优选的实施例中,内套通过剪切销与壳体连接在一起。这样,在进行第一级注水泥作业时,循环孔通过破裂片而封闭,而在第二级注水泥作业时打开,避免了第一级水泥通过循环孔泄漏。而在第二级注水泥时,将剪切销剪断后内筒会朝向下游运动而将循环孔关闭,从而自动完成双级注水泥施工,操作简单。
[0010]在一个实施例中,循环孔的数量为多个并且在周向上均匀分布。多个均匀分布的循环孔能够将所注入的水泥浆快速、均匀地从套管内排到套管与井壁之间的环空,提高了注水泥固井的速度。
[0011]在一个实施例中,在内套和壳体的侧壁内侧之间还设置有第一密封圈。在下接头和壳体的侧壁内侧之间还设置有第二密封圈。通过设置第一密封圈和第二密封圈,确保在注水泥和打压过程中不会出现泄漏,提高注水泥固井的速度。
[0012]在本申请中,用语“上游”、“下游”规定为朝向地面的方向为上游,背向地面的方向为下游。
[0013]与现有技术相比,本实用新型的优点在于,注水泥装置内没有设置打开塞座等装置而是形成全通径,完成注水泥作业后,无需钻除作业,简化了施工步骤。此外,本实用新型的注水泥装置结构简单、零部件较少而易于制造和装配、井下可靠性高,适用于直井、大斜度井和大位移井。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中:
[0015]图1是根据本实用新型的用于固井的注水泥装置的结构示意图;
[0016]图2是根据本实用新型的关闭塞的示意图;
[0017]图3是根据本实用新型的用于固井的注水泥装置的循环孔被打开的示意图。
[0018]图4是根据本实用新型的用于固井的注水泥装置的循环孔被关闭的示意图。
[0019]在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0020]下面将接合附图对本实用新型作进一步说明。
[0021]图1示意性地显示了根据本实用新型的用于固井的注水泥装置100 (以下称之为注水泥装置100)。注水泥装置100包括筒状壳体I和安装在壳体I内部的内套2。
[0022]在壳体I的周向侧壁上设置有循环孔7,在壳体I的内壁、循环孔7的上游设置有径向向里的凸起3,在壳体I的循环孔7下游的周向侧壁内侧嵌入式固定连接有下接头11,这样在凸起3和下接头11之间就形成了槽型结构13。循环孔7内设置有破裂片8以将循环孔7封住。
[0023]内套2的上游部分构造成具有轴向开缝的弹性爪结构12,而下游部分为筒体13,并且内套2的整体轴向长度小于或等于壳体I上的槽型结构13的轴向长度。这样,内套2能够在压力下从壳体I的凸起3的区域运动到槽型结构13的区域而封住循环孔7。在内套2和壳体I的侧壁内侧之间还设置有第一密封圈4、6,在下接头11和壳体I的侧壁内侧之间还设置有第二密封圈10以实现注水泥装置100的密封要求。
[0024]下面根据图1到4来描述根据本实用新型的注水泥装置100的使用过程。
[0025]首先将注水泥装置100安装到套管串(未示出)上并下入到井内预定的位置。在这时,循环孔7被破裂片8封住,内套2通过剪切销5与壳体I固定连接在一起并且内套2的弹性爪结构12处于壳体I的凸起3的区域。由于弹性爪结构12在自由状态下的直径大于凸起3区域的内径,因此弹性爪结构12会受到挤压。
[0026]向套管串内进行第一级注水泥浆作业。第一级注水泥浆作业完成之后,向套管内投入挠性塞(未示出)顶替水泥浆,挠性塞碰压后井内压力迅速增高。到压力达到预定值后,破裂片8被击穿,套管串内外建立循环通道,如图3所示。
[0027]向套管串内进行第二级注水泥浆作业。待第二级注水泥浆作业完成之后,投入实体的关闭塞200 (如图2所示),顶替水泥浆。关闭塞200最大的外径大于弹性爪结构12受压缩时的内径,但小于弹性爪结构12在自由状态下的内径。因此,当关闭塞200向下游运动到注水泥装置100处时,关闭塞200会与内套2的上游端部的弹性爪结构12接合。向套管串内加压,当压力达到预定值时,剪切销5被剪断。在压力作用下,关闭塞200连通内套2 一起朝向下游运动,直到内套2的下游端部顶靠下接头11的上游端部9而使得内套2固定到槽型结构13内。由于弹性爪结构12在自由状态下的外径等于槽型结构13的内径,因此在弹性爪结构12进入槽型结构13内后,受压的弹性爪结构12会张开到自由状态,使得关闭塞200会穿过注水泥装置100落入井底。在此状态中,内套2的成筒体的下游部分已经将循环孔7封住(如图4所示),即完成了注水泥。由于注水泥装置100内没有安装打开塞座,并且壳体I和内套2的厚度远小于内套2的内径,因此注水泥装置100内大体形成全通径,无需下钻具进行钻除作业,简化了施工工序。
[0028]虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述,但在不脱离本实用新型的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【权利要求】
1.一种用于固井的注水泥装置,其特征在于,包括筒状壳体,在所述壳体的周向侧壁上设置有能打开和关闭的循环孔,在所述壳体的内壁、循环孔的上游设置有径向向里的凸起,在所述壳体的循环孔下游的周向侧壁内侧嵌入式固定连接有下接头, 在所述壳体内活动式安装有轴向长度小于或等于所述凸起和所述下接头之间的轴向长度的内套,所述内套的上游部分构造成具有轴向开缝的弹性爪结构,下游部分为筒体使得所述内套能在压力下从所述壳体的凸起部位运动到所述凸起和所述下接头之间的区域而封住所述循环孔。
2.根据权利要求1所述的注水泥装置,其特征在于,所述下接头的厚度大于或等于所述内套的下游部分的厚度。
3.根据权利要求2所述的注水泥装置,其特征在于,所述内套通过剪切销与所述壳体连接在一起。
4.根据权利要求3所述的注水泥装置,其特征在于,所述循环孔通过能由压力压开的破裂片而封住。
5.根据权利要求4所述的注水泥装置,其特征在于,所述循环孔的数量为多个并且在周向上均匀分布。
6.根据权利要求5所述的注水泥装置,其特征在于,在所述内套和所述壳体的侧壁内侧之间还设置有第一密封圈。
7.根据权利要求6所述的注水泥装置,其特征在于,在所述下接头和所述壳体的侧壁内侧之间还设置有第二密封圈。
【文档编号】E21B33/13GK203441428SQ201320361112
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】郭朝辉, 朱玉杰, 秦金立, 马兰荣, 李强 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院

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