變徑膠塞的製作方法

2023-07-28 06:52:56

專利名稱：變徑膠塞的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種油汽井尾管固井施工中使用的變徑膠塞，屬鑽井工具類。
膠塞在固井作業中起著隔離替置液和水泥漿以及碰壓等作用。現有技術中使用的膠塞有上膠塞、下膠塞、自鎖膠塞和雙級注膠塞等多種。這些膠塞使用在尾管固井施工中存在一個共同的缺點，就是外徑能變化的範圍太小。由於尾管固井作業的管柱內徑差異很大，需要使用的膠塞必須隨管柱的內徑改變產生較大的變化，因此現有技術中的膠塞無法滿足尾管固井作業的要求，特別是不適應在由鑽杆柱組成的送入管柱中使用。採用大直徑的膠塞，容易在小直徑處發生蹩堵，採用小直徑膠塞，又不能把管壁上的水泥漿刮盡，保證替置過程中水泥漿與替置液的可靠隔離，影響固井質量。
本實用新型的目的在於提供一種在尾管固井施工中，其外徑能在較大範圍內自動適應鑽杆柱內徑變化的新型變徑膠塞。該膠塞既能順利通過鑽杆柱，又能刮儘管壁上的水泥漿，保證替置液與水泥漿的可靠隔離。
本實用新型的變徑膠塞主要包括主膠塞，彈性片、中心管、導向頭及副膠塞等。中心管是一個鋼製管狀零件，兩端車有螺紋、其功用有二個，一是作為安裝基管，二是作為傳壓導管。為了傳壓，其下部鑽有傳壓孔。導向頭製成流線型、圓弧型或大倒角的形式，以減少下行阻力，防止中途遇阻。導向頭用螺紋連接在中心管的下端。導向頭上面安裝主膠塞，主膠塞由橡膠材料製成，具有多個翼片，其翼片的形狀製成具有液壓楔角的可液壓啟動自封式結構。主膠塞與導向頭之間採用螺紋連接或粘接。主膠塞內裝有彈性片，彈性片由金屬彈性材料或其它具有高強度的彈性材料製成，貼合或硫化在膠塞內腔，並在內腔裡形成一個可傳遞壓力的液壓腔室。中心管最上面安裝副膠塞，副膠塞由金屬芯、橡膠和帘布硫化製成，具有至少一個以上的翼片。
變徑膠塞的變徑是靠三種方式來實現的。一是依靠膠囊自身的彈性，二是依靠鋼片彈性，三是依靠液壓膠囊的液壓壓力。當變徑膠塞從大直徑向小直徑處運移時，由於膠塞底部液壓牽引力的作用，膠囊外的裙部首先縮徑，達到一定程度後，膠囊擠壓鋼質彈性片，同時排出膠囊內的液體，使膠塞外徑進一步縮小；當變徑膠塞從小直徑處向大直徑處運移時，膠囊在液壓和鋼質彈性片彈力的作用下膨脹變大，直至膠塞裙部恢復原狀。
變徑膠塞的密封問題是由三種方式實現的自封式膠塞的裙部在上部液壓作用下自動緊貼鑽杆內壁；膠囊在橡膠彈力、鋼質彈性片的彈力及作用在膠囊內壁的液壓力作用下，使膠塞自始至終緊貼鑽杆內壁；膠塞外徑的過盈配合形成的預壓力。上述三種密封方式的共同作用，保證了膠塞與鑽杆內壁的可靠和有效密封。
鑽杆內變徑膠塞的運移方式一改以往單純頂壓推進式為頂底壓推拉式，即膠塞在液壓作用下，一部分作用在膠塞頂部的環形面積上，對膠塞產生推力；另一部分作用在膠塞底部的圓形面積上產生拉力，拖動膠塞下行，頂部推力一方面推動膠塞下行，另一方面對膠塞裙部產生密封力，作用在膠塞底部的拉力，則在牽動膠塞下行的同時，帶動膠塞伸長，直徑收縮，避免膠塞由大直徑向小直徑處運移時發生憋堵，保證膠塞在鑽杆內順利運移。
本實用新型的變徑膠塞與現有技術相比具有如下優點和效果1.其外徑在工作中能自動適應鑽杆柱內徑的變化，既能保證膠塞順利通過鑽杆柱，又能保證膠塞與鑽杆內壁之間的可靠密封。
2.實現了替置過程中鑽杆內水泥漿與替置液的完全隔離，與尾管內預裝的空心膠塞配合使用，使固井後的尾管內不殘留水泥塞，提高了固井質量，簡化了施工工藝，縮短了工程周期，降低了鑽井成本。
3.膠塞受力下行方式由傳統的頂推式改為液壓推拉式，防止了膠塞在小直徑處弊死的故障發生。
附


圖1是變徑膠塞的結構示意圖
以下結合附
圖1所給出的實施例對本實用新型做進一步的描述。
實施例中的變徑膠塞由付膠塞1、中心管2、自封式主膠塞3、金屬彈性片4和球狀導向頭5等組成。膠塞的最上端是副膠塞1、副膠塞1用螺紋連接著中心管2，中心管2外是自封式主膠塞3，自封式主膠塞3內腔硫化粘合有金屬彈性片4。自封式主膠塞3與金屬彈性片4一起組成一個主膠塞總成。該總成與導向頭5用螺紋相連並與中心管2之間留有傳遞壓力的空間。導向頭5的中間制有內螺紋，與中心管2下端的外螺紋相連。本實用新型在實際使用中與常用的固井膠塞一樣，固井注水泥前預裝於注水泥頭內，注完水泥後，壓膠塞、注替置液，當膠塞到達尾管頂部裝置的空心膠塞後，憋壓剪斷固定空心膠塞的銷釘，最後與空心膠塞一起下行至尾管底部的阻流環，碰壓，替置過程結束，進行後續工作。
權利要求1.一種油氣井尾管固井中使用的變徑膠塞，包括密封部分和導向部分，其特徵在於密封部分由安裝在中心管(2)上的副膠塞(1)和自封式主膠塞(3)組成，自封式主膠塞(3)具有多個翼片，翼片的形狀製成具有液壓楔角的可液壓啟動自封式結構，副膠塞(1)由金屬芯、橡膠和帘布硫化製成，具有至少一個以上的翼片。
2.根據權利要求1所述的變徑膠塞，其特徵在於自封式主膠塞(3)內裝有彈性片(4)，彈性片(4)由金屬材料或其它具有高強度的彈性材料製成，貼合式硫化在膠塞內腔，並在內腔裡形成一個可傳遞壓力的液壓腔室，其壓力由中心管(2)所開的傳壓孔傳入。
3.根據權利要求2所述的變徑膠塞，其特徵在於該膠塞由付膠塞(1)、中心管(2)、自封式主膠塞(3)，金屬彈性片(4)和球狀導向頭(5)組成，膠塞的最上端是副膠塞(1)、副膠塞(1)連在中心管(2)上，中心管(2)外是自封式主膠塞(3)，自封主膠塞(3)內腔硫合粘合有金屬彈性片(4)，它們與導向頭(5)相連，並與中心管(2)之間留有傳遞壓力的空間，導向頭(5)連接在中心管(2)的下端。
專利摘要本實用新型的變徑膠塞是一種油氣井尾管固井施工中使用的裝置。它的外徑能隨鑽杆柱內徑的變化在較大的範圍內變化,因此在保證膠塞順利到達尾管的條件下,有效地分隔固井水泥漿和替置液,消除尾管固井中尾管內殘留水泥塞的可能性。該膠塞由副膠塞1、中心管2、自封式主膠塞3、金屬彈性片4和球狀導向頭5等組成。與現有技術相比,其優點是下行順利,密封可靠。使用該膠塞可提高固井質量,簡化施工工藝,縮短工作周期,降低成本。
文檔編號E21B33/134GK2403892SQ9925067
公開日2000年11月1日 申請日期1999年12月16日 優先權日1999年12月16日
發明者餘雷, 喻晨 申請人:遼河石油勘探局鑽採技術服務公司