專利名稱：雙級復(fù)合固井膠塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
雙級復(fù)合固井膠塞技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種油氣開發(fā)工程固井作業(yè)裝置，尤其是涉及一種雙級復(fù)合固井膠塞。
背景技術(shù)：
[0002]常規(guī)固完井作業(yè)在下套管時預(yù)設(shè)浮箍(阻流環(huán))，浮箍以上為通徑，注水泥作業(yè)結(jié) 束后用來確定膠塞下行位置，當套管內(nèi)的上膠塞被鉆井液頂至回壓凡爾處(或與下膠塞相 遇)，此時泵壓會迅速升高，叫做“碰壓”。現(xiàn)有膠塞多由橡膠和可鉆性好的骨架材料硫化而 成，碰壓后建立人工井底，封隔固井泥漿和井內(nèi)完井液。如2012年8月8日公開的中國發(fā) 明專利申請《一種尾管固井膠塞復(fù)合碰壓裝置》(CN102628347A)，該裝置的鉆桿膠塞包括固 定螺帽、連接桿、小膠碗和碗座，固定螺帽、連接桿、碗座、導向頭從上至下順次螺紋連接，連 接桿外套裝有小膠碗，碗座外側(cè)安裝有卡塊，卡塊內(nèi)側(cè)安裝有復(fù)位彈簧；尾管空芯膠塞包括 空芯連接體、大膠碗和空芯導向碗座，空芯連接體設(shè)計成中空，空芯連接體內(nèi)壁上設(shè)計有與 卡塊相匹配的卡塊槽，空芯連接體下端與空芯導向碗座螺紋連接，空芯連接體外側(cè)套裝有 大膠碗。[0003]復(fù)合套管固井在解決復(fù)雜、低孔低滲儲層特殊工藝井中的應(yīng)用越來越廣泛，套管 內(nèi)徑上大下小，現(xiàn)有常規(guī)大直徑膠塞不能滿足施工需求，改進的小直徑膠塞浮箍插頭變小、 膠塞翼變大，通過縮徑(變徑)位置時膠塞翼很容易被剪切破壞。不能將套管中的水泥漿刮 削干凈，且浮箍插頭的居中效果不理想，直接影響碰壓效果和后期作業(yè)。實用新型內(nèi)容[0004]為了克服現(xiàn)有固井膠塞不能滿足復(fù)合套管固井要求，膠塞翼容易被剪切破壞的不 足，本實用新型提供一種雙級復(fù)合固井膠塞。[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是雙級復(fù)合固井膠塞包括碰壓膠 塞、頂替膠塞，碰壓膠塞固定安裝在膠塞本體外圓的中部，膠塞本體內(nèi)孔為通孔。碰壓膠塞 總成的本體內(nèi)孔為上小下大的階梯孔，下端小直徑孔的上端面為限位面；膠塞本體的外圓 為上大下小的階梯軸，碰壓膠塞安裝在膠塞本體下端小直徑軸上，膠塞本體的碰壓膠塞下 端依次固定安裝有連接接頭、浮箍插頭；膠塞本體的上端軸頸上徑向依次固定安裝有連接 套、定位套；定位套、連接套、膠塞本體由不等徑剪釘徑向固定；膠塞本體內(nèi)孔的上端部為 連接密封環(huán)；固定連接后的定位套、連接套、膠塞本體中的定位套坐在碰壓膠塞總成本體的 限位面上；碰壓膠塞位于本體下部的內(nèi)孔中。頂替膠塞總成的膠塞尾翼、頂替膠塞、鎖緊件、 連接插頭由上至下依次固定連接；鎖緊件的下端部外圓周上有插入密封環(huán)，插入密封環(huán)與 碰壓膠塞總成的膠塞本體上端部的連接密封環(huán)相配合固定連接。[0006]碰壓膠塞的碰壓膠塞翼直徑大于本體下端內(nèi)孔直徑。頂替膠塞的頂替膠塞翼為變 徑膠塞翼；頂替膠塞翼直徑大于碰壓膠塞翼直徑。頂替膠塞的頂替膠塞翼直徑尺寸至少有 2個，由下至上按直徑的大一小一大一小依次排列；頂替膠塞的相鄰小直徑頂替膠塞翼的數(shù)量為I個或I個以上。[0007]浮箍插頭的上端部固定安裝有碰壓密封環(huán)。[0008]碰壓膠塞總成的連接套的外徑小于本體的最小內(nèi)孔直徑。不等徑剪釘位于定位 套、連接套之間的直徑大于連接套、膠塞本體之間的直徑；連接套與定位套的徑向之間安裝 有鎖塊。


[0009]圖1是本實用新型雙級復(fù)合固井膠塞的碰壓膠塞總成結(jié)構(gòu)示意圖。[0010]圖2是本實用新型雙級復(fù)合固井膠塞的頂替膠塞總成結(jié)構(gòu)示意圖。[0011]圖3是本實用新型雙級復(fù)合固井膠塞組合后的示意圖。[0012]圖中1.本體，2.定位套，3.連接套，4.膠塞本體，5.碰壓膠塞翼，6.連接接頭， 7.碰壓密封環(huán)，8.浮箍插頭，9.限位面，10.鎖塊，11.變徑剪釘，12.連接密封環(huán)，13.膠塞 尾翼，14.頂替膠塞翼，15.鎖緊件，16.插入密封環(huán)，17.連接插頭，18.碰壓膠塞，19.頂替膠塞。
具體實施方式
[0013]
以下結(jié)合附圖1 附圖3和實施例對本實用新型作進一步說明。但是，本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)該知曉的是，本實用新型不限于所列出的具體實施方式
，只要符合本發(fā)明的精神， 都應(yīng)該包括于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。[0014]本實用新型雙級復(fù)合固井膠塞包括碰壓膠塞總成、頂替膠塞總成。[0015]參見附圖1。碰壓膠塞總成的本體I內(nèi)孔為上小下大的階梯孔，階梯孔的臺階為限 位面9。[0016]碰壓膠塞總成的膠塞本體4外圓為上大下小的階梯軸，碰壓膠塞18固定安裝在膠 塞本體外圓小直徑軸上；膠塞本體4的碰壓膠塞18下端依次固定安裝有連接接頭6、浮箍 插頭8，將碰壓膠塞18軸向固定。膠塞本體4內(nèi)孔為通孔，內(nèi)孔的上端部為連接密封環(huán)12。 浮箍插頭8的外圓上有碰壓密封環(huán)7。[0017]膠塞本體4上端部外圓由徑向依次固定安裝有定位套2、連接套3，不等徑剪釘11 將定位套2、連接套3、膠塞本體4徑向固定；變徑剪釘11直徑位于定位套2、連接套3之間 的直徑大于連接套3、膠塞本體4之間的直徑。連接套3的外徑小于本體I的最小內(nèi)孔直 徑，定位套2坐在膠塞本體4的限位面9上。為了防止因壓力變化導致連接套3與定位套 4之間的剪釘誤剪斷，連接套3和膠塞本體4的徑向?qū)?yīng)位置由鎖塊槽，鎖塊槽內(nèi)安裝有鎖 塊10，將連接套3、膠塞本體4徑向固定。[0018]碰壓膠塞18位于本體I下部的內(nèi)孔中；碰壓膠塞18的碰壓膠塞翼5直徑大于本 體I下端內(nèi)孔直徑，通常碰壓膠塞翼5的直徑比本體I的內(nèi)孔直徑大20 30mm。[0019]參見附圖2。頂替膠塞總成的膠塞尾翼13、頂替膠塞19、鎖緊件15、連接插頭17 由上至下依次固定連接；鎖緊件15的下端部外圓周上有插入密封環(huán)16，插入密封環(huán)16與 碰壓膠塞總成中膠塞本體4上端部的連接密封環(huán)12相配合固定連接，通常密封環(huán)采用錐環(huán) (亦稱倒齒馬牙鎖環(huán))鎖緊結(jié)構(gòu)，隨著壓力的增加，插入密封環(huán)16與連接密封環(huán)12通過錐環(huán) 鎖緊，壓力消失后不能分開，形成整體碰壓。[0020]頂替膠塞19的頂替膠塞翼14為變徑膠塞翼。通常頂替膠塞翼14直徑尺寸至少 有2個，由下至上按直徑的大一小一大一小依次排列。頂替膠塞翼14小直徑翼可以連續(xù)排 列I個或I個以上，例如按I個大直徑、2個小直徑、I個大直徑、I個小直徑的順序由下至上 排列。頂替膠塞翼14直徑大于碰壓膠塞翼5直徑。[0021]應(yīng)用本實用新型雙級復(fù)合固井膠塞施工作業(yè)過程為，[0022]首先，將碰壓膠塞總成安裝在浮箍上方，并隨固井管柱下入井筒內(nèi)，開始固井施 工；[0023]待固井施工結(jié)束后，再從井口投入頂替膠塞總成，直至頂替膠塞總成下端的連接 插頭17插入碰壓膠塞總成中膠塞本體4的上端部，頂替膠塞總成上的插入密封環(huán)16與膠 塞本體4上端的連接密封環(huán)12嚙合，頂替膠塞總成與碰壓膠塞總成組合成雙級復(fù)合固井膠[0024]然后，向井筒內(nèi)注入液體并加壓，當壓力升高剪斷連接膠塞本體4、連接套3的剪 釘11后，在壓力的作用下頂替膠塞總成與膠塞本體4下行脫離本體I，直至膠塞本體4下端 的浮箍插頭8插入浮箍,碰壓密封環(huán)7與浮箍內(nèi)的密封環(huán)連接,完成固井碰壓施工；至此，碰 壓膠塞18的膠塞翼、頂替膠塞19的膠塞翼打開，在井筒內(nèi)形成密封。[0025]本實用新型雙級復(fù)合固井膠塞，利用碰壓膠塞總成與頂替膠塞總成組合配套使 用，自鎖密封結(jié)構(gòu)可對套管內(nèi)外實現(xiàn)永久性密封。在固井施工作業(yè)中，位于本體I內(nèi)的碰壓 膠塞翼5不受損害；在下入頂替膠塞總成過程中，頂替膠塞19不等徑的頂替膠塞翼14能夠 將固井施工時套管內(nèi)的水泥刮削干凈，即使頂替膠塞19上尺寸較大的頂替膠塞翼14受損， 其中未受損的小直徑頂替膠塞翼14與碰壓膠塞18的碰壓膠塞翼5也能夠密封套管；大直 徑浮箍插頭8碰壓，提高套管固井施工成功率，特別是在復(fù)合套管固井作業(yè)中，本實用新型 的優(yōu)勢更為關(guān)出。[0026]在本實用新型雙級復(fù)合固井膠塞中的碰壓膠塞總成設(shè)置定位套2，以及在定位套 2與連接套3之間采用剪釘11與鎖塊10的固定連接方式，便于在后續(xù)的生產(chǎn)作業(yè)中根據(jù)作 業(yè)需要，除去連接套3擴大管徑。[0027]應(yīng)該注意的是上述實施例是示例而非限制本實用新型，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè) 計很多替代實施例而不脫離本專利的權(quán)利要求范圍。
權(quán)利要求1.一種雙級復(fù)合固井膠塞，包括碰壓膠塞、頂替膠塞，碰壓膠塞固定安裝在膠塞本體外圓的中部，膠塞本體內(nèi)孔為通孔，其特征是碰壓膠塞總成的本體(I)內(nèi)孔為上小下大的階梯孔，下端小直徑孔的上端面為限位面(9)；所述膠塞本體(4)的外圓為上大下小的階梯軸，所述碰壓膠塞(18)安裝在膠塞本體 (4)下端小直徑軸上，膠塞本體(4)的碰壓膠塞(18)下端依次固定安裝有連接接頭(6)、浮箍插頭(8);膠塞本體(4)的上端軸頸上徑向依次固定安裝有連接套(3)、定位套(2);定位套(2)、連接套(3)、膠塞本體(4)由不等徑剪釘(11)徑向固定；膠塞本體(4)內(nèi)孔的上端部為連接密封環(huán)(12)；固定連接后的定位套(2)、連接套(3)、膠塞本體(4)中的定位套(2)坐在碰壓膠塞總成本體(I)的限位面(9 )上；所述碰壓膠塞(18 )位于本體(I)下部的內(nèi)孔中；頂替膠塞總成的膠塞尾翼(13)、頂替膠塞(19)、鎖緊件(15)、連接插頭(17)由上至下依次固定連接；鎖緊件(15)的下端部外圓周上有插入密封環(huán)(16)，插入密封環(huán)(16)與所述碰壓膠塞總成的膠塞本體(4)上端部的連接密封環(huán)(12)相配合固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙級復(fù)合固井膠塞，其特征是所述碰壓膠塞(18)的碰壓膠塞翼(5)直徑大于本體(I)下端內(nèi)孔直徑；所述頂替膠塞(19)的頂替膠塞翼(14)為變徑膠塞所述頂替膠塞翼(14)直徑大于碰壓膠塞翼(5)直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述雙級復(fù)合固井膠塞，其特征是所述頂替膠塞(19)的頂替膠塞翼(14)直徑尺寸至少有2個，由下至上按直徑的大一小一大一小依次排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述雙級復(fù)合固井膠塞，其特征是所述頂替膠塞(19)的相鄰小直徑頂替膠塞翼(14)的數(shù)量為I個或I個以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述雙級復(fù)合固井膠塞，其特征是所述浮箍插頭(8)的上端部固定安裝有碰壓密封環(huán)(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙級復(fù)合固井膠塞，其特征是所述碰壓膠塞總成的連接套(3) 的外徑小于本體(I)的最小內(nèi)孔直徑；所述不等徑剪釘(11)位于定位套(2)、連接套(3)之間的直徑大于連接套(3)、膠塞本體(4)之間的直徑；所述連接套(3)與定位套(2)的徑向之間安裝有鎖塊(10)。
專利摘要一種雙級復(fù)合固井膠塞。為了克服固井膠塞不能滿足復(fù)合套管固井要求，膠塞翼容易被剪切破壞的不足，本實用新型碰壓膠塞總成的碰壓膠塞安裝在膠塞本體下端，膠塞本體的碰壓膠塞下端依次固定安裝有連接接頭、浮箍插頭；膠塞本體的上端固定安裝有連接套、定位套；定位套、連接套、膠塞本體由不等徑剪釘徑向固定；定位套坐在碰壓膠塞總成本體的限位面上；頂替膠塞總成的膠塞尾翼、頂替膠塞、鎖緊件、連接插頭由上至下依次固定連接；鎖緊件的下端部外圓周上有插入密封環(huán)，插入密封環(huán)與碰壓膠塞總成的膠塞本體上端部的連接密封環(huán)相配合固定連接。其有益效果是配套使用碰壓膠塞短節(jié)與變徑頂替膠塞組合，自鎖密封結(jié)構(gòu)可對套管內(nèi)外實現(xiàn)永久性密封，提高復(fù)合套管固井施工成功率。
文檔編號E21B33/134GK202832369SQ201220475268
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者齊月魁, 董建華, 秦飛翔, 王曉梅, 袁照永, 關(guān)月, 馬英政, 李輝 申請人:大港油田集團有限責任公司, 天津大港油田鉆采技術(shù)開發(fā)公司