一種伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置的製造方法

2023-09-20 19:01:55 6

專利名稱:一種伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及石油天然氣開採機械技術領域，具體涉及一種伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置。該裝置包括上下端蓋上設有中心孔的筒體、設置在筒體上端的吊環和設置在吊環上的索鏈；筒體內穿有灌漿管，灌漿管的上端連接高壓膠管；灌漿管內壁上端設置有密封座，密封座上具有上端開口小下端開口大的錐形孔；灌漿管內壁上密封座的下端依次設置有封堵球和壓縮彈簧，壓縮彈簧一端頂壓在封堵球上，另一端頂壓在灌漿管內壁上；穿出筒體下端蓋的灌漿管外套設有第一圓盤和密封塞，第一圓盤和密封塞上設置有相互連通的排氣孔，排氣孔通過排氣管與井口環空連接；筒體外周向間隔布設伸縮氣缸，伸縮氣缸的活塞杆連接在第一圓盤上。該裝置集灌漿、排氣、截流為一體。
【專利說明】
一種伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及石油天然氣開採機械技術領域，具體涉及一種伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置。
【背景技術】
[0002]鑽井完井過程中，需要向已鑽成的井眼內下入套管，以封隔地層建立油氣通道。下套管過程中，每下20至30根套管，需要向套管內灌入鑽井液，用於平衡地層壓力，防止擠扁套管，也為了給套管配重，使之方便下入。目前大部分鑽井作業現場下套管灌漿一般都是作業人員將灌漿管線放入套管內，用繩索將灌漿管線與套管吊卡捆綁固定，再開慄灌漿，這種灌漿方法存在捆綁用時長，套管易粘卡;灌漿時，管線易從套管內滑脫，造成人員傷害，鑽井液外洩汙染環境。也有一部分作業現場使用自主研製的灌漿裝置，依然未能有效解決灌漿和排氣問題。
[0003]ZL201320836854.4公布了一種套管自動灌漿工具，它接在套管與阻流環之間，正常下套管時，井眼環空泥漿自動灌入套管，但如果進入複雜井段，下套管遇阻，需開慄循環，正常後，再次下套管時，由於內外銷釘剪短，內外套不能復位，就不能再次灌漿，套管到底固井時，阻礙了水泥漿的順利注入。ZL201120499164.5公布了一種伸縮式下套管用自動灌漿裝置，懸掛在大鉤(或頂驅)下，但整體長度太長，影響了作業人員更換吊卡等作業，同時不能實現邊灌漿邊排氣，灌入的鑽井液會隨套管內空氣外排而噴灑至鑽臺面，惡化作業環境，影響作業安全和速度，同時伸縮接頭距離短，不能滿足灌漿要求。ZL200920028101.4及ZL201220544237.2雖實現了邊灌漿邊排氣等主體功能，但每次灌漿需要裝卸，費時費力，影響作業時效等問題。ZL200620159454.4公開了一種伸縮式壓力密封灌漿裝置，該裝置雖然使整個下套管過程中施工作業不停頓，縮短下套管時間，但是在灌漿結束時不具有截流功能，會造成灌楽■官內鑽井液拋灑。
【實用新型內容】
[0004]為了克服現有技術的缺陷，本實用新型的目的是提供一種伸縮式下套管灌漿排氣裝置，集灌漿、排氣、截流功能為一體，具有一次性安裝，空間佔用小，中途不用拆卸即可下套管，減輕勞動強度，縮短了灌漿停等時間，提高了作業時效，實現了安全、環保。
[0005]為了實現以上目的，本實用新型採用如下技術方案:
[0006]—種伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置，包括上下端蓋上設有中心孔的筒體、設置在筒體上端的吊環和設置在吊環上的索鏈;所述筒體內穿設置有灌漿管，所述灌漿管與筒體上下端蓋中心孔之間為間隙配合;所述灌漿管的上端連接高壓膠管;所述灌漿管內壁上端設置有密封座，所述密封座與灌漿管內壁密封配合，所述密封座上具有上端開口小下端開口大的錐形孔;所述灌漿管內壁上密封座的下端由上而下依次設置有用於封堵錐形孔的封堵球和壓縮彈簧，所述壓縮彈簧一端頂壓在封堵球上，另一端頂壓在灌漿管內壁上;穿出筒體下端蓋的灌漿管外由上而下依次套設有第一圓盤和密封塞，所述第一圓盤與灌漿管緊配合;所述第一圓盤和密封塞上設置有相互連通的排氣孔，所述排氣孔通過排氣管與井口環空連接;所述筒體外周向間隔布設有伸縮氣缸，所述伸縮氣缸固定在筒體上，所述伸縮氣缸的活塞杆連接在第一圓盤上。
[0007]為了更好的實現封堵球對錐形孔的封堵作用，所述封堵球的直徑小於所述錐形孔下端開口的內徑，大於所述錐形孔上端開口的外徑。
[0008]所述壓縮彈簧的內徑小於封堵球的直徑，外徑小於灌漿管的內徑。
[0009]所述密封塞為橡膠或木質材料，用於密封套管接箍臺階面及灌漿管與鈦管內螺紋的環形空間。
[0010]為了更好的實現密封作用，所述密封塞的形狀為上寬下窄錐形。
[0011 ] 所述灌漿管上密封塞下端還套設有避免密封塞脫落的託盤。所述託盤的外徑下於套管的內徑。
[0012]所述筒體內筒體與灌漿管之間套設有伸縮彈簧，所述伸縮彈簧一端固定在筒體下端蓋上，另一端固定在灌漿管上。
[0013]所述伸縮彈簧外徑下於筒體內徑，其內徑大於或等於灌漿管外徑。伸縮彈簧對灌裝管起支撐、復位作用。
[0014]所述筒體上端蓋與伸縮彈簧之間灌漿管上套設有第二圓盤，所述伸縮彈簧通過第二圓盤固定在灌漿管上;所述第二圓盤與灌漿管之間為緊配合。
[0015]上述通過將第一圓盤和第二圓盤焊接在灌漿管上的方式實現第一圓盤和第二圓盤與灌漿管緊配合。
[0016]所述筒體的上端蓋上沿中心孔周向布設有用於對高壓膠管下行、上行起扶正作用的立柱，所述立柱上端設有滾動軸承。
[0017]所述灌漿管的上端設置有連接油壬，所述高壓膠管通過連接油壬與灌漿管連接。上述筒體上端蓋中心孔的內徑大於所述連接油壬的外徑，以使連接由壬能夠通過上端蓋的中心孔。
[0018]所述灌漿管內壁上設置有環狀凸臺，所述壓縮彈簧通過環狀凸臺頂壓在灌漿管內壁上。
[0019]所述筒體上端外壁上對稱設有第一凸沿和第二凸沿，所述吊環通過第一凸沿和第二凸沿連接在筒體上。
[0020]所述筒體外壁上布設有吊耳，所述伸縮氣缸通過吊耳固定在筒體上。
[0021 ]所述伸縮氣缸的數量為2?4個，相對於筒體外壁周向對稱分布。
[0022]所述立柱的數量為2?4個，相對於筒體上蓋中心孔周向對稱分布。
[0023]所述排氣孔的數量為2?4個，其排氣量大於灌漿量。
[0024]本實用新型伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置，在下套管前，通過吊環和索鏈將該裝置可以提前懸掛固定在鑽井大鉤下，承受套管內空氣上行的反作用力，對灌漿排氣裝置進行固定定位，確保裝置不脫離套管，下套管作業時不用拆除，省卻了每下20?30根套管拆裝一次灌漿頭工序，節約了作業時間，提高了工作時效;通過伸縮氣缸推動第一圓盤向下移動，同時第一圓盤帶動灌漿管向下移動，並內插在套管內，快速地與套管連接，建立灌漿通道;同時通過密封塞和設置在密封塞和第一圓盤上的排氣孔實現灌漿管與套管的密封和快速排氣，避免套管內的空氣與鑽井液的混合物噴出套管，汙染鑽臺面，惡化作業環境，減少了鑽井液的浪費，消減了作業人員因泥濘而摔倒的安全風險;另外，灌漿結束後壓縮彈簧上移自動復位的過程中將封堵球頂壓封堵錐形孔，實現了對灌漿管的封堵截流，消除了灌漿管內的鑽井液拋灑，實現安全、環保。
【附圖說明】

[0025]圖1是本實用新型實施例提供的伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置的整體結構示意圖；
[0026]圖2是本實用新型實施例中第一圓盤的整體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]實施例
[0028]—種伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置，如圖1和圖2所示，包括上下端蓋上設有中心孔的筒體1、設置在筒體上端的吊環4和設置在吊環上的索鏈5;所述筒體內穿設置有灌漿管6，所述灌漿管6與筒體I上下端蓋中心孔之間為間隙配合;所述灌漿管6的上端連接高壓膠管11;所述灌漿管6內壁上端設置有密封座7，所述密封座7與灌漿管6內壁密封配合，所述密封座7上具有上端開口小下端開口大的錐形孔;所述灌漿管6內壁上密封座7的下端由上而下依次設置有用於封堵錐形孔的封堵球8和壓縮彈簧9，所述壓縮彈簧9 一端頂壓在封堵球8上，另一端頂壓在灌漿管6內壁上；穿出筒體I下端蓋的灌漿管6外由上而下依次套設有第一圓盤12和密封塞14，所述第一圓盤12與灌漿管6緊配合;所述第一圓盤12和密封塞14上設置有相互連通的排氣孔13，所述排氣孔13通過排氣管16與井口環空連接;所述筒體I外周向間隔布設有伸縮氣缸17，所述伸縮氣缸17固定在筒體I上，所述伸縮氣缸17的活塞杆連接在第一圓盤12上。
[0029]本實施例中通過將第一圓盤和第二圓盤焊接在灌漿管上的方式實現第一圓盤和第二圓盤與灌漿管緊配合，其他的能夠實現第一圓盤和第二圓盤的緊配合的方式應當視為焊接的等同技術特徵。
[0030]為了實現對灌裝管的支撐和復位作用，本實施例筒體內筒體I與灌漿管6之間套設有伸縮彈簧18，所述伸縮彈簧18—端固定在筒體下端蓋2上，另一端固定在灌漿管6上。所述伸縮彈簧外徑小於筒體內徑，其內徑大於或等於灌漿管外徑。同時，本實施例中為了將伸縮彈簧18—端固定在灌漿管6上，所述筒體上端蓋3與伸縮彈簧18之間灌漿管6上焊接有第二圓盤19，所述第二圓盤19作為伸縮彈簧18的彈簧座，所述伸縮彈簧18通過第二圓盤19固定在灌漿管上。
[0031]為了實現對高壓膠管下行、上行起導向扶正作用，本實施例中所述筒體I的上端蓋3上沿中心孔周向布設有上端設有滾動軸承的立柱21，作為高壓膠管的扶正柱。所述立柱21的數量為2?4個，相對於筒體上蓋中心孔周向對稱分布。
[0032]為了將吊環固定在筒體上，本實施例中筒體I上端外壁上對稱設有第一凸沿23和第二凸沿24，所述吊環4通過第一凸沿23和第二凸沿24固定在筒體I上。
[0033]為了將高壓膠管11與灌漿管6連接，本實施例中所述灌漿管6的上端焊接有連接油壬20，所述高壓膠管6通過連接油壬20與灌漿管6連接。本實施例中筒體I上端蓋3中心孔的內徑大於所述連接油壬20的外徑，以使連接由壬20能夠通過上端蓋I的中心孔。
[0034]本實施例中為了將壓縮彈簧的下端頂壓在灌漿管內壁上，所述灌漿管6內壁上設置有環狀凸臺10，作為壓縮彈簧的彈簧座，所述壓縮彈簧通過環狀凸臺10頂壓在灌漿管內壁上。所述環狀凸臺10為圓環形鋼盤。
[0035]為了將伸縮氣缸17固定在筒體I上，本實施例中所述筒體I外壁上布設有吊耳22，所述伸縮氣缸17通過吊耳22固定在筒體上。所述伸縮氣缸17的數量為2?4個，相對於筒體I外壁周向對稱分布。
[0036]為了更好的實現封堵球對錐形孔的封堵截流作用，本實施例中封堵球為鋼球，其直徑小於所述錐形孔下端開口的內徑，大於所述錐形孔上端開口的外徑。壓縮彈簧的內徑小於封堵球的直徑，外徑小於灌漿管的內徑。
[0037]為了更好的實現本實施例裝置密封自動排氣灌漿作用，本實施例中密封塞為橡膠或木質材料，密封塞的形狀為上寬下窄錐形，用於密封套管接箍臺階面及灌漿管與套管內螺紋的環形空間。同時，本實施例中灌漿管上密封塞14下端還套設有避免密封塞14脫落的託盤15。所述託盤15的外徑小於套管的內徑。排氣孔的數量為2?4個，其排氣量大於灌漿量。
[0038]本實施例中第一圓盤、第二圓盤、環形凸臺均為圓環形鋼製圓盤。
[0039]本實施例灌漿裝置的吊環4懸掛在鑽井大鉤上，並固定好索鏈5，再將高壓膠管11與水龍帶連接，接上伸縮氣缸17供氣管線即可。需要向套管內灌漿時，掛合伸縮氣缸17氣開關，為伸縮氣缸17供氣，伸縮氣缸17的活塞杆伸出，推動與之連接的第一圓盤12下行並座於套管接箍上，同時與第一圓盤12焊接在一起的灌漿管6下行並插入套管接箍內，開慄頂開封堵球8，灌漿通道打開，實現套管灌漿，同時被鑽井液置換的套管內空氣從排氣管16排出。灌漿結束停慄後，封堵球8在壓縮彈簧9的作用下上行並座於密封座錐形孔內，封閉灌漿通道。停止伸縮氣缸17供氣，伸縮氣缸17活塞杆收回，帶動第一圓盤12、灌漿管6上行，脫離套管接箍復位，同時灌漿管6第二圓盤19在伸縮彈簧18作用下上行，帶動灌漿管6復位，灌漿排氣結束，不用拆卸灌漿排氣裝置即可恢復下套管作業。
【主權項】
1.一種伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置，其特徵在於，包括上下端蓋上設有中心孔的筒體、設置在筒體上端的吊環和設置在吊環上的索鏈;所述筒體內穿設置有灌漿管，所述灌漿管與筒體上下端蓋中心孔之間為間隙配合;所述灌漿管的上端連接高壓膠管;所述灌漿管內壁上端設置有密封座，所述密封座與灌漿管內壁密封配合，所述密封座上具有上端開口小下端開口大的錐形孔;所述灌漿管內壁上密封座的下端由上而下依次設置有用於封堵錐形孔的封堵球和壓縮彈簧，所述壓縮彈簧一端頂壓在封堵球上，另一端頂壓在灌漿管內壁上；穿出筒體下端蓋的灌漿管外由上而下依次套設有第一圓盤和密封塞，所述第一圓盤與灌漿管緊配合;所述第一圓盤和密封塞上設置有相互連通的排氣孔，所述排氣孔通過排氣管與井口環空連接;所述筒體外周向間隔布設有伸縮氣缸，所述伸縮氣缸固定在筒體上，所述伸縮氣缸的活塞杆連接在第一圓盤上。2.如權利要求1所述的伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置，其特徵在於，所述筒體內筒體與灌漿管之間套設有伸縮彈簧，所述伸縮彈簧一端固定在筒體下端蓋上，另一端固定在灌楽管上。3.如權利要求2所述的伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置，其特徵在於，所述筒體上端蓋與伸縮彈簧之間灌漿管上套設有第二圓盤，所述伸縮彈簧通過第二圓盤固定在灌漿管上；所述第二圓盤與灌漿管緊配合。4.如權利要求1?3任一所述的伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置，其特徵在於，所述筒體的上端蓋上沿中心孔周向對稱布設有用於對高壓膠管下行、上行起扶正作用的立柱，所述立柱上端設有滾動軸承。5.如權利要求1?3任一所述的伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置，其特徵在於，所述灌漿管的上端設置有連接油壬，所述高壓膠管通過連接油壬與灌漿管連接。6.如權利要求1?3任一所述的伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置，其特徵在於，灌漿管上密封塞下端還套設有避免密封塞脫落的託盤。7.如權利要求1?3任一所述的伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置，其特徵在於，所述灌漿管內壁上設置有環狀凸臺，所述壓縮彈簧通過環狀凸臺頂壓在灌漿管內壁上。8.如權利要求1?3任一所述的伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置，其特徵在於，所述筒體上端外壁上對稱設有第一凸沿和第二凸沿，所述吊環通過第一凸沿和第二凸沿連接在筒體上。9.如權利要求1?3任一所述的伸縮式下套管密封排氣灌漿裝置，其特徵在於，所述筒體外壁上布設有吊耳，所述伸縮氣缸通過吊耳固定在筒體上。
【文檔編號】E21B33/03GK205713980SQ201620350470
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】李元化, 羽保林, 孫德宇, 張鳳文, 韓建紅, 何飛
【申請人】中石化石油工程技術服務有限公司, 中石化中原石油工程有限公司鑽井三公司