激振膠塞的製作方法
2023-05-27 07:34:41 3
專利名稱：激振膠塞的製作方法
技術領域：
本發明涉及鑽井工程使用的振動固井裝置技術領域，是一種激振膠塞。
背景技術：
國外很早就對鑽井工程中的振動固井技術開始相關研究，前蘇聯烏髮石油研究院通過實驗證實，激振頻率在20赫茲至175赫茲時，不論振動強度大小，均能夠提高百分之十五至百分之二十的水泥強度，在五個油田近百口井成功使用；美國Dale Dusterhoft和 CTES公司在套管外安放壓力測量儀器，證實固井後在井口施加合適低頻液壓脈衝可以使井內水泥漿保持一種低速運動；加拿大Trican油井服務公司研發了車載振動設備。國內關于振動固井技術的研究發展較為迅速，1992年大慶鑽井研究所和技術服務公司研究的水力脈衝套管鞋開始，到1998年遼河油田鑽井公司的水力脈衝發生器，進行了上百口油井的現場試驗，合格率百分之九十九，優質率百分之九十四。從國內外研究現狀分析發現，振動固井技術的有效性和應用性都在進步，各種新技術、新工藝層出不窮，如井口振動設備、井底脈衝裝置、井中磁電激振器等，形成了方興未艾的發展局面，然而，為了解決固井過程中鑽井液和固井液的振動響應問題，需要使用實現長距離的振動波傳播能源，或者需要在下套管、 注灰等過程中安裝儀器裝置，所應用的振動設備能耗大、結構複雜、成本高、操作性和實施性較差等缺點成為阻礙技術進步和發展的絆腳石。
發明內容
本發明提供了一種激振膠塞，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有振動固井裝置存在的振動設備能耗大、結構複雜、成本高、不便於操作使用的問題。本發明的技術方案是通過以下措施來實現的一種激振膠塞，包括膠塞支架、橡膠膠塞、激振裝置、左螺旋堵頭和右螺旋堵頭；膠塞支架的外部固定有橡膠膠塞，橡膠膠塞的外部自左至右固定分布有膠塞凸緣，膠塞支架的內部有空腔並固定安裝有激振裝置，膠塞支架的左部固定安裝有左螺旋堵頭，左螺旋堵頭的左部有左小右大的引導錐面，膠塞支架右部固定安裝有能夠使膠塞支架內部空腔保持密封的右螺旋堵頭。下面是對上述發明技術方案的進一步優化或/和改進
上述膠塞支架可包括左支架頭和支架管體；左支架頭的左部有架頭軸頸，架頭軸頸的左端有架頭螺孔，左螺旋堵頭的右部有外側帶有螺紋的左堵頭軸頸，左螺旋堵頭通過左堵頭軸頸和架頭螺孔固定安裝在左支架頭左部，左支架頭的中部外側有架頭環槽，橡膠膠塞的內腔壁左部有膠塞左環臺並通過膠塞左環臺和架頭環槽固定在左支架頭上，左支架頭的右端面上有伸入左支架頭體內的架頭凹腔；支架管體的內部有架管空腔，架管空腔的左端與架頭凹腔的右端相連通，支架管體的左部有架管軸頸，架管軸頸安裝在架頭凹腔內並與左支架頭固定連接在一起，支架管體的右部有架管外凸臺，橡膠膠塞右部安裝在支架管體外部並且橡膠膠塞的右端面壓緊在架管外凸臺的左端面上；右螺旋堵頭的左部有右堵頭軸頸，右堵頭軸頸的左部外側有右堵頭螺紋，架管空腔的右部內壁上有與右堵頭軸頸相配合的架管內凹槽，架管內凹槽的左部內壁上有架管內螺紋，右螺旋堵頭通過架管內螺紋和右堵頭螺紋固定安裝在支架管體右部。上述激振裝置可包括蓄電池、直流電機、振動塊和控制晶片；支架管體的左部內壁上有支架內環臺，蓄電池安裝在架管空腔內，蓄電池的左端壓緊在支架內環臺的右端面上， 直流電機安裝在支架內環臺的內腔內，直流電機的左部有電機法蘭，電機法蘭通過螺釘固定安裝在支架內環臺的左端面上，直流電機的左端有動力輸出軸並固定安裝有振動塊，振動塊位於架頭凹腔內部並能夠轉動，蓄電池右方的架管空腔內安裝有控制晶片；蓄電池的正極和負極分別通過導線與直流電機的正極接線柱和負極接線柱電連接在一起，控制晶片上固定安裝有能夠接收地面遙控器所發出信號的信號接收裝置，控制晶片的正極端子和負極端子分別通過導線與直流電機的正極接線柱和負極接線柱電連接在一起。上述支架管體的中部外側可有不少於一個的管體環形凹槽，橡膠膠塞的內腔壁上對應管體環形凹槽的位置有膠塞環形卡臺，橡膠膠塞中部通過膠塞環形卡臺和管體環形凹槽固定在支架管體外部。上述右螺旋堵頭的右端面中部可有右堵頭沉孔，右堵頭沉孔的底面上有貫穿右螺旋堵頭的右堵頭螺孔，右堵頭螺孔的左部固定安裝有緊定螺釘，緊定螺釘的左端頂緊在控制晶片的右端面上，右堵頭沉孔內固定安裝有能夠使右堵頭螺孔右端保持密封的右堵內六角螺釘。上述靠近架頭軸頸左端面的左螺旋堵頭外側面上可有左頭卡槽並安裝有彈性卡圈，彈性卡圈的外側面為左小右大的卡錐面，彈性卡圈的右端直徑大於左螺旋堵頭和架頭軸頸的外徑。上述架頭軸頸外側可有頭頸密封槽並固定安裝有密封圈，右堵頭軸頸上可有右堵密封槽並固定安裝有密封圈。本發明結構合理而緊湊，使用方便，其通過將激振器與固井膠塞結合，在固井過程中通過振動激發套管串形成阻尼共振進行動態振動固井，能夠有效阻止地層流體竄入，提高界面及水泥石膠結強度，顯著提高固井質量，具有結構簡單、成本和能耗低、便於現場操作使用的特點。
附圖1為本發明最佳實施例的主視剖視結構示意圖。附圖中的編碼分別為1為橡膠膠塞，2為左螺旋堵頭，3為右螺旋堵頭，4為膠塞凸緣，5為引導錐面，6為左支架頭，7為支架管體，8為架頭軸頸，9為架頭螺孔，10為左堵頭軸頸，11為架頭環槽，12為膠塞左環臺，13為架頭凹腔，14為架管空腔，15為架管軸頸，16為架管外凸臺，17為右堵頭軸頸，18為右堵頭螺紋，19為架管內凹槽，20為蓄電池，21為直流電機，22為振動塊，23為控制晶片，24為支架內環臺，25為電機法蘭，26為管體環形凹槽， 27為膠塞環形卡臺，28為右堵頭沉孔，29為右堵頭螺孔，30為緊定螺釘，31為右堵內六角螺釘，32為左頭卡槽，33為彈性卡圈，34為卡錐面，35為頭頸密封槽，36為右堵密封槽。
具體實施例方式本發明不受下述實施例的限制，可根據本發明的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式。在本發明中，為了便於描述，各部件的相對位置關係的描述均是根據說明書附圖的布圖方式來進行描述的，如上、下、左右等的位置關係是依據說明書附圖的布圖方向來確定的。下面結合最佳實施例及附圖對本發明作進一步描述
如附圖1所示，該激振膠塞包括膠塞支架、橡膠膠塞1、激振裝置、左螺旋堵頭2和右螺旋堵頭3 ；膠塞支架的外部固定有橡膠膠塞1，橡膠膠塞1的外部有自左至右固定分布有膠塞凸緣4，膠塞支架的內部有空腔並固定安裝有激振裝置，膠塞支架的左部固定安裝有左螺旋堵頭2，左螺旋堵頭2的左部有左小右大的引導錐面5，膠塞支架右部固定安裝有能夠使膠塞支架內部空腔保持密封的右螺旋堵頭3。通過將激振器與固井膠塞合二為一，不但結構簡單、耗能較少而且便於現場操作使用，在固井過程中通過振動激發套管串形成阻尼共振， 進行動態振動固井，即在水泥漿頂替鑽井液的過程中，通過全井段運動的本發明，實現整個井筒的阻尼共振響應，同時保證水泥漿在候凝過程中繼續振動，加劇水與固相顆粒間的相對運動，減小或消除水泥漿的靜切力，使得水泥漿在凝固過程中的靜液柱壓力損失得以補償，在第一、二界面形成較高的徑向應力。在固井和候凝過程中利用本發明能夠有效地阻止地層流體竄入，提高界面及水泥石膠結強度，從而達到提高固井質量的目的。可根據實際需要，對上述激振膠塞作進一步優化或/和改進
如附圖1所示，膠塞支架包括左支架頭6和支架管體7 ；左支架頭6的左部有架頭軸頸 8，架頭軸頸8的左端有架頭螺孔9，左螺旋堵頭2的右部有外側帶有螺紋的左堵頭軸頸10， 左螺旋堵頭2通過左堵頭軸頸10和架頭螺孔9固定安裝在左支架頭6左部，左支架頭6的中部外側有架頭環槽11，橡膠膠塞1的內腔壁左部有膠塞左環臺12並通過膠塞左環臺12 和架頭環槽11固定在左支架頭6上，左支架頭6的右端面上有伸入左支架頭6體內的架頭凹腔13 ；支架管體7的內部有架管空腔14，架管空腔14的左端與架頭凹腔13的右端相連通，支架管體7的左部有架管軸頸15，架管軸頸15安裝在架頭凹腔13內並與左支架頭6固定連接在一起，支架管體7的右部有架管外凸臺16，橡膠膠塞1右部安裝在支架管體7外部並且橡膠膠塞1的右端面壓緊在架管外凸臺16的左端面上；右螺旋堵頭3的左部有右堵頭軸頸17，右堵頭軸頸17的左部外側有右堵頭螺紋18，架管空腔14的右部內壁上有與右堵頭軸頸17相配合的架管內凹槽19，架管內凹槽19的左部內壁上有架管內螺紋，右螺旋堵頭 3通過架管內螺紋和右堵頭螺紋18固定安裝在支架管體7右部。如附圖1所示，激振裝置包括蓄電池20、直流電機21、振動塊22和控制晶片23 ；支架管體7的左部內壁上有支架內環臺24，蓄電池20安裝在架管空腔14內，蓄電池20的左端壓緊在支架內環臺M的右端面上，直流電機21安裝在支架內環臺M的內腔內，直流電機21的左部有電機法蘭25，電機法蘭25通過螺釘固定安裝在支架內環臺M的左端面上， 直流電機21的左端有動力輸出軸並固定安裝有振動塊22，振動塊22位於架頭凹腔13內部並能夠轉動，蓄電池20右方的架管空腔14內安裝有控制晶片23 ；蓄電池20的正極和負極分別通過導線與直流電機21的正極接線柱和負極接線柱電連接在一起，控制晶片23上固定安裝有能夠接收地面遙控器所發出信號的信號接收裝置，控制晶片23的正極端子和負極端子分別通過導線與直流電機21的正極接線柱和負極接線柱電連接在一起。通過地面遙控器按鍵控制延時和振動方式，實現阻尼共振，本發明在上部液體推動橡膠膠塞1的膠塞凸緣4的作用下，一邊在套管中自上而下運動，控制晶片23的信號接收裝置在接收到信號後，使振動塊22帶動本發明在套管中振動，實現全井段共振響應，在碰壓之後可繼續振動。如附圖1所示，支架管體7的中部外側有不少於一個的管體環形凹槽沈，橡膠膠塞 1的內腔壁上對應管體環形凹槽沈的位置有膠塞環形卡臺27，橡膠膠塞1中部通過膠塞環形卡臺27和管體環形凹槽沈固定在支架管體7外部。通過膠塞環形卡臺27和管體環形凹槽沈能夠進一步提高橡膠膠塞1與支架管體7的連接強度。如附圖1所示，右螺旋堵頭3的右端面中部有右堵頭沉孔觀，右堵頭沉孔觀的底面上有貫穿右螺旋堵頭3的右堵頭螺孔四，右堵頭螺孔四的左部固定安裝有緊定螺釘30， 緊定螺釘30的左端頂緊在控制晶片23的右端面上，右堵頭沉孔觀內固定安裝有能夠使右堵頭螺孔四右端保持密封的右堵內六角螺釘31。通過緊定螺釘30能夠固定控制晶片23 的位置。如附圖1所示，靠近架頭軸頸8左端面的左螺旋堵頭2外側面上有左頭卡槽32並安裝有彈性卡圈33，彈性卡圈33的外側面為左小右大的卡錐面34，彈性卡圈33的右端直徑大於左螺旋堵頭2和架頭軸頸8的外徑。通過彈性卡圈33能夠鎖定本發明的位置。如附圖1所示，架頭軸頸8外側有頭頸密封槽35並固定安裝有密封圈，右堵頭軸頸17上有右堵密封槽36並固定安裝有密封圈。通過頭頸密封槽35能夠保證架頭軸頸8 與下部其他裝置連接處的密封性能，通過右堵密封槽36能夠保證右螺旋堵頭3與架管空腔 14內壁結合處的密封性能。以上技術特徵構成了本發明的最佳實施例，其具有較強的適應性和最佳實施效果，可根據實際需要增減非必要的技術特徵，來滿足不同情況的需求。
權利要求
1.一種激振膠塞，其特徵在於包括膠塞支架、橡膠膠塞、激振裝置、左螺旋堵頭和右螺旋堵頭；膠塞支架的外部固定有橡膠膠塞，橡膠膠塞的外部自左至右固定分布有膠塞凸緣， 膠塞支架的內部有空腔並固定安裝有激振裝置，膠塞支架的左部固定安裝有左螺旋堵頭， 左螺旋堵頭的左部有左小右大的引導錐面，膠塞支架右部固定安裝有能夠使膠塞支架內部空腔保持密封的右螺旋堵頭。
2.根據權利要求1所述的激振膠塞，其特徵在於膠塞支架包括左支架頭和支架管體； 左支架頭的左部有架頭軸頸，架頭軸頸的左端有架頭螺孔，左螺旋堵頭的右部有外側帶有螺紋的左堵頭軸頸，左螺旋堵頭通過左堵頭軸頸和架頭螺孔固定安裝在左支架頭左部，左支架頭的中部外側有架頭環槽，橡膠膠塞的內腔壁左部有膠塞左環臺並通過膠塞左環臺和架頭環槽固定在左支架頭上，左支架頭的右端面上有伸入左支架頭體內的架頭凹腔；支架管體的內部有架管空腔，架管空腔的左端與架頭凹腔的右端相連通，支架管體的左部有架管軸頸，架管軸頸安裝在架頭凹腔內並與左支架頭固定連接在一起，支架管體的右部有架管外凸臺，橡膠膠塞右部安裝在支架管體外部並且橡膠膠塞的右端面壓緊在架管外凸臺的左端面上；右螺旋堵頭的左部有右堵頭軸頸，右堵頭軸頸的左部外側有右堵頭螺紋，架管空腔的右部內壁上有與右堵頭軸頸相配合的架管內凹槽，架管內凹槽的左部內壁上有架管內螺紋，右螺旋堵頭通過架管內螺紋和右堵頭螺紋固定安裝在支架管體右部。
3.根據權利要求2所述的激振膠塞，其特徵在於激振裝置包括蓄電池、直流電機、振動塊和控制晶片；支架管體的左部內壁上有支架內環臺，蓄電池安裝在架管空腔內，蓄電池的左端壓緊在支架內環臺的右端面上，直流電機安裝在支架內環臺的內腔內，直流電機的左部有電機法蘭，電機法蘭通過螺釘固定安裝在支架內環臺的左端面上，直流電機的左端有動力輸出軸並固定安裝有振動塊，振動塊位於架頭凹腔內部並能夠轉動，蓄電池右方的架管空腔內安裝有控制晶片；蓄電池的正極和負極分別通過導線與直流電機的正極接線柱和負極接線柱電連接在一起，控制晶片上固定安裝有能夠接收地面遙控器所發出信號的信號接收裝置，控制晶片的正極端子和負極端子分別通過導線與直流電機的正極接線柱和負極接線柱電連接在一起。
4.根據權利要求2或3所述的激振膠塞，其特徵在於支架管體的中部外側有不少於一個的管體環形凹槽，橡膠膠塞的內腔壁上對應管體環形凹槽的位置有膠塞環形卡臺，橡膠膠塞中部通過膠塞環形卡臺和管體環形凹槽固定在支架管體外部。
5.根據權利要求2或3所述的激振膠塞，其特徵在於右螺旋堵頭的右端面中部有右堵頭沉孔，右堵頭沉孔的底面上有貫穿右螺旋堵頭的右堵頭螺孔，右堵頭螺孔的左部固定安裝有緊定螺釘，緊定螺釘的左端頂緊在控制晶片的右端面上，右堵頭沉孔內固定安裝有能夠使右堵頭螺孔右端保持密封的右堵內六角螺釘。
6.根據權利要求4所述的激振膠塞，其特徵在於右螺旋堵頭的右端面中部有右堵頭沉孔，右堵頭沉孔的底面上有貫穿右螺旋堵頭的右堵頭螺孔，右堵頭螺孔的左部固定安裝有緊定螺釘，緊定螺釘的左端頂緊在控制晶片的右端面上，右堵頭沉孔內固定安裝有能夠使右堵頭螺孔右端保持密封的右堵內六角螺釘。
7.根據權利要求2或3所述的激振膠塞，其特徵在於靠近架頭軸頸左端面的左螺旋堵頭外側面上有左頭卡槽並安裝有彈性卡圈，彈性卡圈的外側面為左小右大的卡錐面，彈性卡圈的右端直徑大於左螺旋堵頭和架頭軸頸的外徑。
8.根據權利要求6所述的激振膠塞，其特徵在於靠近架頭軸頸左端面的左螺旋堵頭外側面上有左頭卡槽並安裝有彈性卡圈，彈性卡圈的外側面為左小右大的卡錐面，彈性卡圈的右端直徑大於左螺旋堵頭和架頭軸頸的外徑。
9.根據權利要求7所述的激振膠塞，其特徵在於架頭軸頸外側有頭頸密封槽並固定安裝有密封圈，右堵頭軸頸上有右堵密封槽並固定安裝有密封圈。
10.根據權利要求8所述的激振膠塞，其特徵在於架頭軸頸外側有頭頸密封槽並固定安裝有密封圈，右堵頭軸頸上有右堵密封槽並固定安裝有密封圈。
全文摘要
本發明涉及鑽井工程使用的振動固井裝置技術領域，是一種激振膠塞，其包括膠塞支架、橡膠膠塞、激振裝置、左螺旋堵頭和右螺旋堵頭；膠塞支架的外部固定有橡膠膠塞，橡膠膠塞的外部有不少於一個的左端外徑大於右端外徑的膠塞凸緣，膠塞支架的內部有空腔並固定安裝有激振裝置，膠塞支架的左部固定安裝有左螺旋堵頭，左螺旋堵頭的左部有左小右大的引導錐面。本發明結構合理而緊湊，使用方便，其通過將激振器與固井膠塞結合，在固井過程中通過振動激發套管串形成阻尼共振進行動態振動固井，能夠有效阻止地層流體竄入，提高界面及水泥石膠結強度，顯著提高固井質量，具有結構簡單、成本和能耗低、便於現場操作使用的特點。
文檔編號E21B33/13GK102251755SQ20111016420
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月18日 優先權日2011年6月18日
發明者何平, 席梅卿, 李輝, 王恩合, 秦曦, 聶朝強, 謝冬, 陳杰, 陶亮 申請人:中國石油集團西部鑽探工程有限公司