插入式固井膠塞碰壓裝置的製作方法

2023-11-11 01:36:02 1

本發明涉及固井用碰壓設備技術領域，是一種插入式固井膠塞碰壓裝置。

背景技術：

插入式固井是固井施工中常用的固井工藝。目前，傳統的插入式固井工具中沒有膠塞，無法實現膠塞碰壓，替漿量只能通過理論計算，替漿時容易出現因替漿不夠而導致管內留灰塞，或者因過量替漿而導致管外替空的風險，從而造成固井事故的發生。

技術實現要素：

本發明提供了一種插入式固井膠塞碰壓裝置，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決傳統的插入式固井工具無法準確計量替漿量，出現替空或管內留灰塞的現象，從而引起安全事故的問題。

本發明的技術方案是通過以下措施來實現的：一種插入式固井膠塞碰壓裝置，包括膠塞、插入頭和插入式浮箍，所述膠塞下端呈錐狀；所述插入頭包括本體上段、本體下段、過渡段、內滑套和循環孔，本體上段和本體下段均是圓柱形筒狀結構，本體上段的直徑大於本體下段的直徑，過渡段是上大下小的筒狀結構，本體上段和本體下段通過過渡段形成一體，在本體上段的上部側壁上設有至少一個循環孔，在本體上段的側壁內側與循環孔對應的位置處通過剪切銷釘安裝有內滑套；在所述插入式浮箍的上部內設有第一通孔，在第一通孔底端設有與過渡段對應的第二通孔，在第二通孔底端設有與本體下段對應的第三通孔，在第三通孔底端設有直徑小於第三通孔的直徑的第四通孔，在第四通孔底端設有上窄下寬錐臺狀的第五通孔，在第五通孔底端內側固定安裝有圓形底板，在圓形底板正中設有球座，在圓形底板四周設有至少兩個出液孔，在球座上安裝有位於第五通孔內的浮球，浮球的直徑大於第五通孔上端的直徑；所述膠塞套裝在插入頭內，過渡段與第二通孔配合，本體下段套裝在第三通孔內。

下面是對上述發明技術方案的進一步優化或/和改進：

上述在插入式浮箍的上端側壁內側設有環狀插入式浮箍母扣，在插入式浮箍的下端側壁外側設有環狀插入式浮箍公扣。

上述在本體上段的上端側壁內側設有環狀插入頭母扣。

上述在膠塞下端的錐形面上設有至少一道密封圈；或/和，在本體下段外側設有至少一道密封圈。

上述在內滑套的下端設有位於插入頭內側且與過渡段對應的斜段，且斜段與過渡段之間有間距。

本發明結構合理而緊湊，使用方便；膠塞插入到插入頭本體上段內部時，膠塞下端與內滑套相配合，形成碰壓，開始替漿，碰壓後膠塞繼續下移，繼續加壓至剪斷剪切銷釘，內滑套隨膠塞下移，插入頭本體上段上的循環孔打開，膠塞下移至過渡段位置處，插入頭本體上段上的循環孔打開，替漿完畢，同時連接本裝置的套管與鑽杆之間形成循環通道，繼續替漿洗出循環孔下端沉積的水泥漿，建立循環，建立循環後替漿完畢，停泵，此時則準確替漿，杜絕了替漿不夠而管內留灰塞，或者因過量替漿而管外替空，造成固井事故發生的危險，同時建立循環後，能在提鑽時保持壓力平衡；停泵後，第五通孔內的浮球上浮至第五通孔上部，形成密封，阻斷管外流體進入管內，便於提鑽；從而準確計量替漿量，杜絕替空或管內留灰塞，有效避免造成固井事故，同時本發明可重複利用，有效降低成本。

附圖說明

附圖1為本發明最佳實施例的插入頭主視剖視結構示意圖。

附圖2為本發明最佳實施例的插入式浮箍主視剖視結構示意圖。

附圖3為本發明最佳實施例的插入式固井膠塞碰壓裝置整體主視剖視結構示意圖。

附圖中的編碼分別為：1為本體上段，2為插入頭母扣，3為剪切銷釘，4為循環孔，5為過渡段，6為內滑套，7為本體下段，8為密封圈，9為第一通孔，10為第二通孔，11為第三通孔，12為第四通孔，13為第五通孔，14為圓形底板， 15為球座，16為出夜孔，17為插入式浮箍公扣，18為浮球，19為插入式浮箍，20為插入式浮箍母扣，21為膠塞。

具體實施方式

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1的布圖方式來進行描述的，如：前、後、上、下、左、右等的位置關係是依據說明書附圖1的布圖方向來確定的。

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步描述：

如附圖1、2、3所示，該插入式固井膠塞碰壓裝置，包括膠塞20、插入頭和插入式浮箍19，所述膠塞20下端呈錐狀；所述插入頭包括本體上段1、本體下段7、過渡段5、內滑套6和循環孔4，本體上段1和本體下段7均是圓柱形筒狀結構，本體上段1的直徑大於本體下段7的直徑，過渡段5是上大下小的筒狀結構，本體上段1和本體下段7通過過渡段5形成一體，在本體上段1的上部側壁上設有至少一個循環孔4，在本體上段1的側壁內側與循環孔4對應的位置處通過剪切銷釘3安裝有內滑套6；在所述插入式浮箍19的上部內設有第一通孔9，在第一通孔9底端設有與過渡段5對應的第二通孔10，在第二通孔10底端設有與本體下段7對應的第三通孔11，在第三通孔11底端設有直徑小於第三通孔11的直徑的第四通孔12，在第四通孔12底端設有上窄下寬錐臺狀的第五通孔13，在第五通孔13底端內側固定安裝有圓形底板14，在圓形底板14正中設有球座15，在圓形底板14四周設有至少兩個出液孔16，在球座15上安裝有位於第五通孔13內的浮球18，浮球18的直徑大於第五通孔13上端的直徑；所述膠塞21套裝在插入頭內，過渡段5與第二通孔10配合，本體下段7套裝在第三通孔11內。

這裡，插入式浮箍19為現有公知技術。循環孔4共四個，四個循環孔4等角度分布在本體上段1上部的側壁上。便於打開循環孔4後，套管與鑽杆間形成循環通道。

如圖3所示，膠塞21插入到插入頭本體上段1內部時，膠塞21下端與內滑套6相配合，形成碰壓，開始替漿，碰壓後膠塞21繼續下移，繼續加壓至剪斷剪切銷釘3，內滑套6隨膠塞21下移，膠塞21下移至過渡段5位置處，插入頭本體上段1上的循環孔4打開，替漿完畢，同時連接本裝置的套管與鑽杆之間形成循環通道，繼續替漿洗出循環孔4下端沉積的水泥漿，建立循環，建立循環後替漿完畢，停泵，此時則準確替漿，杜絕了替漿不夠而管內留灰塞，或者因過量替漿而管外替空，造成固井事故發生的危險，同時建立循環後，能在提鑽時保持壓力平衡；停泵後，第五通孔13內的浮球18上浮至第五通孔13上部，形成密封，阻斷管外流體進入管內，便於提鑽。從而準確計量替漿量，杜絕替空或管內留灰塞，有效避免造成固井事故，同時本發明可重複利用，有效降低成本。

可根據實際需要，對上述插入式固井膠塞碰壓裝置作進一步優化或/和改進：

如附圖2、3所示，在所述插入式浮箍19的上端側壁內側設有環狀插入式浮箍母扣20，在插入式浮箍19的下端側壁外側設有環狀插入式浮箍公扣17。用於固井前下套管時，插入式浮箍公扣17和插入式浮箍母扣20分別連接第一根套管的母扣和第二根套管的公扣，隨套管一起下入井內。

如附圖1、3所示，在所述本體上段1的上端側壁內側設有環狀插入頭母扣2。用於插入頭與鑽杆連接，使插入頭隨鑽杆下入套管內，套裝在插入式浮箍19內。

如附圖1、2所示，在所述膠塞20下端的錐形面上設有至少一道密封圈8；或/和，在本體下段7外側設有至少一道密封圈8。在所述膠塞21下端的錐形面上設有密封圈8，使膠塞21與插入頭之間形成密封，形成碰壓；在本體下段7上設有至少一道密封圈8，使本體下段7和第三通孔11之間形成密封，防止插入頭和插入式浮箍19之間出現滑動，增加裝置的密封性。

如附圖1、3所示，在所述內滑套6的下端設有位於插入頭內側且與過渡段5對應的斜段22，且斜段22與過渡段5之間有間距。增加斜段22可以使膠塞21下移至插入頭過渡段5位置處時，增加膠塞21與插入頭之間的密封性。

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。

本發明最佳實施例的使用過程：首先，在固井前下套管時，插入式浮箍公扣17和插入式浮箍母扣20分別連接第一根套管的母扣和第二根套管的公扣，隨套管一起下入井內；接著，套管下完後，插入頭母扣2與鑽杆連接，隨鑽杆下入套管內，下至插入式浮箍內時，過渡段5與插入式浮箍19的第二通孔10配合，插入頭本體下段7和插入式浮箍19的第三通孔11配合，由插入頭本體下段7的密封圈8形成密封，完成套裝；然後，膠塞21裝入鑽杆水泥頭內，鑽杆水泥頭與鑽杆連接，並連接好管線後開始固井，先注入水泥漿，注完後，開啟鑽杆水泥頭檔銷，下膠塞21，開始替漿作業，膠塞21移至插入頭本體上段1時，膠塞21下端與內滑套6配合，並由密封圈8形成密封，形成碰壓，碰壓後繼續加壓至剪斷剪切銷釘3，內滑套6下移，此時循環孔4打開，套管與鑽杆間形成循環通道，繼續替漿洗出循環孔4下端沉積的水泥漿，建立循環後，停泵；最後，插入式浮箍19的第五通孔13內的浮球11上浮至第五通孔13上部並形成密封，阻斷管外流體進入管內，卸水泥頭，提鑽至插入頭出井口。