一種變徑漂浮接箍的製作方法

2023-11-08 08:02:02

本發明屬於採油工程完井技術領域，具體提供一種長水平段水平井下套管時所用的一種變徑漂浮接箍，適用於應用固井滑套、定位球座等大通徑壓裂工具完井的井況。

背景技術：

隨著水平井鑽井技術的提高以及油氣田開發的需要，水平井水平段長度越來越長，國內水平段長度超過1500m的井越來越多，該類井水平段下套管時摩阻很大，為此需要採用漂浮接箍使水平段套管內充滿空氣，進而降低水平段管柱摩阻，為套管順利下入預定位置做準備。目前已有的漂浮接箍均是採用鋼性密封芯子，不具備變形能力，鋼性密封芯子下落時無法通過漂浮接箍下方各級滑套或球座處的縮徑，限制了漂浮接箍的使用範圍。

技術實現要素：

為了解決常規漂浮接箍內部密封芯子不能通過下部工具縮徑的問題，本發明提供一種變徑漂浮接箍，用於使用固井滑套、定位球座等大通徑壓裂工具的水平井下套管時降摩阻，既具備常規漂浮接箍降低套管下入摩阻的功能又具有通過管柱縮徑處的能力。

本發明採用的技術方案為：

一種變徑漂浮接箍，包括變徑芯子、套管和工作筒，所述工作筒兩端通過接箍與套管連接；所述的變徑芯子位於工作筒內，所述的工作筒上開有環形槽， 工作筒的環形槽與變徑芯子上的定位筒之間設有定位塊。

所述變徑芯子包括上皮碗、中皮碗、定位塊、定位筒、下皮碗、上中心筒、下中心筒和活塞；所述上皮碗、中皮碗硫化在上中心筒兩端，下皮碗與下中心筒硫化成一體；所述定位筒位於中皮碗和下皮碗之間，所述活塞位於定位筒內，所述定位塊插在定位筒上開有的等腰梯形孔內，所述定位塊沿定位筒周向均勻分布。

所述的上皮碗和中皮碗結構相同，均由橡膠皮碗與上中心筒硫化而成，所述下皮碗由上下兩個橡膠皮碗與下中心筒硫化而成，橡膠皮碗上大下小，呈碗狀，皮碗內表面為圓錐面，皮碗外表面分為上下兩部分，上部為圓柱面，下部為圓錐面；下皮碗的上端與定位筒的下端連接，定位筒的上端與中皮碗的下端連接。

所述的定位筒是一個厚壁圓筒，定位筒中部沿周向均勻分布若干個等腰梯形通孔，通孔在定位筒的內側長與外側，等腰梯形通孔角度與定位塊角度相同，所述定位筒等腰梯形通孔下部均勻分布若干個螺紋銷釘通孔。

所述的定位塊是一個等腰梯形體，頂部窄、底部寬，底部端面為弧面，弧面半徑與活塞上部圓柱半徑相同。

所述的活塞是一個圓柱體，活塞外壁帶有一個圓柱臺階，活塞上部圓柱外徑小，下部圓柱外徑大，活塞圓柱體內部有一個中心孔，中心孔沒有穿透活塞下端，活塞通過圓柱臺階定位在定位筒下端。

所述定位筒與活塞通過銷釘連接。

所述工作筒是一個圓筒體，工作筒上下端帶有外螺紋與套管連接，工作筒內部帶有一個環形槽，環形槽截面呈等腰梯形，等腰梯形環槽固定定位塊。

本發明的有益效果：

（1）和常規漂浮接箍鋼性密封芯子不同，本發明採用單向承壓皮碗式變徑芯子，使得其既具有常規漂浮接箍減輕套管下入摩阻的功能，又可以和帶有縮徑的壓裂工具配合使用，拓展了漂浮接箍的應用範圍。

（2）與常規漂浮接箍投下膠塞推動鋼性密封芯子到井底不同，本發明變徑漂浮接箍在套管下到位後，通過井筒升壓解除變徑芯子的固定，繼續泵注液體可以直接將變徑芯子推至井底。

（3）當變徑芯子達到井底後，升高井筒壓力（比解除變徑芯子的固定的壓力高），可以擊穿活塞下端面薄弱處，使套管內和環空連通後，啟動固井程序。

以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是本發明變徑芯子結構示意圖（半剖）。

圖2是本發明定位筒結構示意圖（半剖）。

圖3是本發明定位塊結構示意圖。

圖4是本發明變徑漂浮接箍在套管下入時錨定及密封狀態示意圖（半剖）。

圖5是本發明變徑漂浮接箍在套管下入到位後，井筒升壓解除變徑芯子固定後的狀態示意圖（半剖）。

圖6是本發明變徑芯子在到達井底後, 通過升高井筒壓力,擊穿活塞下端面薄弱處後的狀態示意圖（半剖）。

附圖標記說明：1、上皮碗；2、中皮碗；3、定位塊；4、定位筒；5、銷釘；6、下皮碗；7、活塞；8、套管；9、接箍；10、工作筒；11、上中心筒；12、下中心筒。

具體實施方式

實施例1：

為了解決常規漂浮接箍內部密封芯子不能通過下部工具縮徑的問題，本發明提供了一種如圖4所示的一種變徑漂浮接箍，本發明提供的一種變徑漂浮接箍，用於使用固井滑套、定位球座等大通徑壓裂工具的水平井下套管時降摩阻，既具備常規漂浮接箍降低套管下入摩阻的功能又具有通過管柱縮徑處的能力。

如圖1所示，一種變徑漂浮接箍，包括變徑芯子、套管8和工作筒10，所述工作筒10兩端通過接箍9與套管8連接；所述的變徑芯子位於工作筒10內，所述的工作筒10上開有環形槽， 工作筒10的環形槽與變徑芯子上的定位筒4之間設有定位塊3。

套管8連接浮鞋、浮箍、漂浮接箍下井（從下至上），漂浮接箍與浮箍之間的距離根據水平段長度確定，在下入漂浮接箍前套管8內不灌漿。套管8下到位後，井筒升壓至45MPa後，使得定位塊3從工作筒10環形槽內滑出，變徑芯子的固定解除，繼續泵注液體直接將變徑芯子推至井底。當變徑芯子達到井底後，升高井筒壓力至55MPa時，擊穿活塞7下端面薄弱處，使套管內和環空連通後，啟動水泥固井程序。

與常規漂浮接箍投下膠塞推動鋼性密封芯子到井底不同，本發明變徑漂浮接箍在套管8下到位後，通過井筒升壓解除變徑芯子的固定，繼續泵注液體可以直接將變徑芯子推至井底。當變徑芯子達到井底後，升高井筒壓力（比解除變徑芯子的固定的壓力高），可以擊穿活塞下端面薄弱處，使套管內和環空連通後，啟動固井程序。

實施例2：

基於上述實施例的基礎上，本實施例中，所述變徑芯子包括上皮碗1、中皮碗2、定位塊3、定位筒4、下皮碗6、上中心筒11、下中心筒12和活塞7；所述上皮碗1、中皮碗2硫化在上中心筒11兩端，下皮碗6與下中心筒12硫化成一體；所述定位筒4位於中皮碗2和下皮碗6之間，所述活塞7位於定位筒4內，所述定位塊3插在定位筒4上開有的等腰梯形孔內，所述定位塊3沿定位筒4周向均勻分布。

所述的上皮碗1和中皮碗2結構相同，均由橡膠皮碗與上中心筒11硫化而成，所述下皮碗6由上下兩個橡膠皮碗與下中心筒12硫化而成，上、下中心筒均為金屬中心筒。橡膠皮碗上大下小，呈碗狀，皮碗內表面為圓錐面，皮碗外表面分為上下兩部分，上部為圓柱面，下部為圓錐面；下皮碗6的上端與定位筒4的下端連接，定位筒4的上端與中皮碗2的下端連接。

上皮碗1、中皮碗2、下皮碗6自由外徑尺寸相同，均為135mm，皮碗收縮後可通過110mm縮徑。

所述的定位筒4是一個厚壁圓筒，定位筒4中部沿周向均勻分布若干個等腰梯形通孔，通孔在定位筒4的內側長與外側，等腰梯形通孔角度與定位塊角度相同，所述定位筒等腰梯形通孔下部均勻分布若干個螺紋銷釘通孔。

所述定位筒4與活塞7通過銷釘5連接。

套管8下到位後，井筒升壓至45MPa後剪斷銷釘5後，液壓推動活塞7下行，定位塊3失去活塞7的支撐後產生縮徑，從工作筒10環形槽內滑出，變徑芯子的固定解除，繼續泵注液體直接將變徑芯子推至井底。當變徑芯子達到井底後，升高井筒壓力至55MPa時，擊穿活塞7下端面薄弱處，使套管內和環空連通後，啟動水泥固井程序。

如圖2所示，定位筒4是一個厚壁圓筒，定位筒4上端有外螺紋和中皮碗2下端連接，定位筒4下端有外螺紋和下皮碗6上端連接，定位筒4中部沿周向均勻分布四個等腰梯形通孔，通孔在定位筒4內側長，在定位筒4外側短，等腰梯形通孔角度與定位塊角度相同，∠α=∠β=∠c=∠d，在定位筒4等腰梯形通孔下部均勻分布四個螺紋銷釘5通孔。銷釘5是一個帶有外螺紋的圓柱體。

如圖3所示，定位塊3是一個等腰梯形體，頂部窄、底部寬，底部端面為弧面，弧面半徑與活塞7上部圓柱半徑相同，定位塊3插在定位筒4等腰梯形孔內，沿定位筒4周向均勻分布，定位塊3底部由活塞7上部圓柱面支撐。定位塊3處於支撐狀態時外徑為129mm，失去支撐後外徑與定位筒4外徑相同，為90m。

所述的活塞7是一個圓柱體，活塞外壁帶有一個圓柱臺階，活塞7上部圓柱外徑小，下部圓柱外徑大，活塞7圓柱體內部有一個中心孔，中心孔沒有穿透活塞7下端，活塞7通過圓柱臺階定位在定位筒4下端。

活塞7是一個圓柱體，活塞7外壁帶有一個圓柱臺階，活塞7上部圓柱外徑小，下部圓柱外徑大，活塞7上部圓柱外壁至上而下分布一個密封圈槽和一個環形銷釘環形槽，活塞7下部圓柱外壁分布兩個密封圈槽，活塞7圓柱體內部有一個中心孔，中心孔沒有穿透活塞下端。活塞7依靠圓柱臺階定位在定位筒4下端，同時用銷釘5固定。

所述工作筒10是一個圓筒體，工作筒10上下端帶有外螺紋與套管8連接，工作筒10內部帶有一個環形槽，環形槽截面呈等腰梯形，等腰梯形環槽固定定位塊3。

工作筒10是一個圓筒體，外徑152mm，內通徑為124.26mm，上下端帶有外螺紋與套管8連接，工作筒10內部帶有一個環形槽，環形槽截面呈等腰梯形，環形槽底徑為129m，等腰梯形環槽用於固定定位塊3。

該變徑漂浮接箍的工作過程如下：

套管連接浮鞋、浮箍、漂浮接箍下井（從下至上），漂浮接箍與浮箍之間的距離根據水平段長度確定，在下入漂浮接箍前套管內不灌漿。如圖4所示，套管下到位後，井筒升壓至45MPa後剪斷銷釘5後，如圖5、圖6所示，液壓推動活塞7下行，定位塊3失去活塞7的支撐後產生縮徑，從工作筒10環形槽內滑出，變徑芯子的固定解除，繼續泵注液體直接將變徑芯子推至井底。當變徑芯子達到井底後，升高井筒壓力至55MPa時，擊穿活塞7下端面薄弱處，使套管內和環空連通後，啟動水泥固井程序。

以上例舉僅僅是對本發明的舉例說明，並不構成對本發明的保護範圍的限制，凡是與本發明相同或相似的設計均屬於本發明的保護範圍之內。