一種投球式自動灌漿浮箍的製作方法

2023-10-10 08:37:04 1

本實用新型屬於油氣田固井施工領域，具體涉及一種投球式自動灌漿浮箍。

背景技術：

浮箍是石油固井作業中常用工具之一，浮箍內有限制流體反向流動的機構稱為凡爾，其主要作用是防止固井後環空流體向管串倒返。在尾管下入過程中，必須要間歇性的對管串內進行灌漿操作以平衡浮箍凡爾上下的壓力差，這增加了尾管下入作業的時間，進而引起作業風險；同時，由於凡爾反向不導通，尾管下入過程中可能產生較大激動壓力作用於地層，造成井壁坍塌等嚴重事故。而自動灌漿浮箍在尾管下入過程中雙嚮導通，固井前恢復單向導通功能，節省灌漿作業時間，有效降低尾管下入過程中對井壁的激動壓力。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於解決上述現有技術中存在的難題，提供一種投球式自動灌漿浮箍，尾管下入過程中，浮箍雙嚮導通，節省灌漿作業時間，同時降低尾管下入過程中對井壁的激動壓力。固井作業前投球實現浮箍的單向導通功能，從而不影響後續的固井作業。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種投球式自動灌漿浮箍，安裝在尾管串的下端浮鞋的上端，包括外殼和設置在外殼內腔中的凡爾座、滑套、花籃和凡爾；

所述凡爾座包括大徑段和小徑段，所述大徑段的直徑大於小徑段的直徑，所述大徑段的外表面與外殼的內壁連接，所述小徑段的外表面與花籃的上端內表面連接；

所述滑套的上部位於所述凡爾座的內腔中，並通過剪釘與凡爾座連接；

所述滑套的下部位於凡爾座的外部、花籃的內部，在下部的端面處設有限位臺階，在凡爾座的下端設有限位槽，所述限位臺階的直徑大於所述凡爾座下端的限位槽的直徑；

在所述滑套的上部開有上通孔，下部開有下通孔，所述剪釘位於上通孔和下通孔之間；

所述凡爾包括連成一體的半球和柱塞，所述半球和柱塞的上部位於花籃的內部，所述半球的上端面頂住所述滑套的下端，所述柱塞的下部穿出所述花籃的下部；

在所述花籃內部、柱塞的外表面上設置有彈簧，所述彈簧的一端頂住所述半球的下端面，另一端頂住所述花籃下端內表面。

在所述凡爾座的外表面與外殼內壁之間設有密封圈；

在所述凡爾座的內表面的上部設有上密封槽，下部設有下密封槽，在所述上密封槽內安裝有上密封圈，在所述下密封槽內安裝有下密封圈。

所述凡爾的柱塞的下部與花籃之間為間隙配合，柱塞相對花籃能夠做軸向運動。

正常入井時，凡爾座的上密封圈位於滑套的上通孔的上方，滑套的上端與凡爾座的上端共同形成球座；滑套的下端頂住凡爾壓縮彈簧，且滑套的下通孔露出，與花籃的過流槽連通。

尾管串到位後，憋壓球落在所述球座處形成密封，繼續憋壓剪斷剪釘，凡爾上行帶動滑套上行，直至滑套的限位臺階被凡爾座的限位槽卡住，滑套上端的上通孔露出，與外殼的內腔連通。

所述凡爾座與外殼、凡爾座與花籃均通過螺紋連接。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：當尾管下入過程中，泥漿可以通過浮箍上返，節省灌漿作業時間，並且降低尾管下入過程中的激動壓力。尾管到位後投球實現浮箍的單向導通功能，不影響後續的固井作業。

附圖說明

圖1是投球式自動灌漿浮箍的正視圖；

圖2凡爾座與滑套安裝狀態；

圖3自動灌漿浮箍最終狀態圖；

圖4花籃的立體結構圖。

定義圖示方向的左側為上，右側為下。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述：

一種投球式自動灌漿浮箍，它安裝在尾管串的下端浮鞋的上端，可配合尾管懸掛器或雙級注水泥器使用，尾管下入過程中可實現自動灌漿，尾管到位固井作業前投球可恢復常規浮箍的功能。

如圖1所示，本實用新型所述的浮箍包括外殼1、凡爾座2、剪釘3、滑套4、花籃5、彈簧6、凡爾7。凡爾座2與外殼1及花籃5(浮箍通用部件，其結構如圖4所示。)通過螺紋連接，凡爾座2與滑套4通過剪釘3連接，凡爾7安裝在花籃內，彈簧6安裝在凡爾7與花籃5之間。凡爾座2有三處密封，用於保證自動灌漿浮箍密封可靠性；滑套4有兩處通孔，分別位於滑套4的上端及滑套4的下端。正常入井時，凡爾座2的上密封圈位於滑套4上通孔的上部，使得滑套4上端與凡爾座2之間形成球座(滑套上端的斜面與凡爾座上端的斜面形成球座)；滑套4的下端頂住凡爾7壓縮了彈簧6，並且滑套4的下通孔露出，與花籃5的過流槽形成連通，使得浮箍上下兩端流體可以自由流通(上下流體通過花籃旁側的過流槽自然連通)。尾管串到位後，需要自動灌漿浮箍恢復單向導通使其不影響後續的進行固井作業，此時進行投球操作，球落在滑套4處形成密封，繼續憋壓(流體由於球在球座上形成阻擋產生壓力，實現憋壓)剪斷剪釘，凡爾7在彈簧6恢復力的作用下上行繼而帶動滑套4上行，直至滑套4下端被凡爾座2限位(如圖2所示，滑套的下端設有臺階，臺階的直徑大於凡爾座下端的直徑)，滑套4上端的上通孔2-4露出，浮箍恢復了單向導通功能，從上面過來的流體通過過流孔作用在凡爾上實現正嚮導通。

具體來說，外殼1與凡爾座2通過螺紋連接，凡爾座2與花籃5通過螺紋連接，此處螺紋處安裝緊定螺釘防止零件脫開。凡爾7與花籃5之間安裝有彈簧6(凡爾下端與花籃通過間隙配合，可相對花籃軸向運動)，凡爾7可在花籃5中軸向運動。滑套4與凡爾座2通過剪釘3連接，滑套4的下端頂住凡爾7，壓縮了彈簧6(彈簧6的一端固定在凡爾上，另一端固定在花籃上)。在圖2中，上密封圈2-1、下密封圈2-2安裝在凡爾座2上。

自動灌漿浮箍連接在尾管串的下端，尾管串最尾端使用敞開式浮鞋或者自動灌漿浮鞋，尾管串在下入過程中，泥漿通過尾管串上返，通過自動灌漿浮箍的花籃5及滑套4上的下通孔2-3進入浮箍內部繼續上行，進而灌滿整個尾管串。尾管下入過程中無需進行灌漿操作，並且由於利用了尾管串的內通道，泥漿不僅可以通過套管與井筒環空上行，還可以通過尾管串的內通道上行，有效降低了尾管下入過程中對井筒的激動壓力，降低了尾管作業風險。

當尾管到位後需要進行固井作業，為了防止水泥漿的倒返需要使浮箍正嚮導通，反向不導通，此時進行投球並開泵泵送，球下落至滑套4上埠，由於上密封圈的密封作用，此時開泵壓力上升，直至剪釘3剪斷。洩壓後，在彈簧6的恢復力的作用下，凡爾7向上運動，繼而帶動滑套4向上運動，直至滑套4的下端被推至凡爾座2的下端，下密封圈密封了滑套4與凡爾座2，同時滑套4上端的上通孔2-4露出，實現了浮箍的正嚮導通反向不導通(凡爾與凡爾座相接處，反向實現不導通)，浮箍最終的狀態如圖3所示。

尾管下入過程中，自動灌漿浮箍雙嚮導通，從而節約了灌漿時間降低了井筒激動壓力；尾管到位後，投球可實現自動灌漿浮箍的正嚮導通反向不導通，不影響後續的固井作業。

上述技術方案只是本實用新型的一種實施方式，對於本領域內的技術人員而言，在本實用新型公開了原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限於本實用新型上述具體實施例所描述的結構，因此前面描述的只是優選的，而並不具有限制性的意義。