專利名稱：氣動(dòng)水泥頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種固井工具，特別是一種氣動(dòng)水泥頭。
背景技術(shù)：
在固井施工中，水泥頭是連接套管頂 部和固井管匯車的裝置。在固井作業(yè)中，通過水泥頭可完成循環(huán)泥漿、打隔離液、注水泥、釋放膠塞、替泥漿等固井作業(yè)，而使得水泥頭成為必不可少的井口工具。固井質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到油氣井投產(chǎn)后能否順利開采、采油井壽命及油氣藏的采收率。其中，固井水泥頭性能的好壞是影響固井質(zhì)量的主要因素之一。經(jīng)過多年的發(fā)展，水泥頭的結(jié)構(gòu)和功能已逐漸完善。隨著鉆井工程的日益正規(guī)化，對(duì)固井質(zhì)量提出了更高的要求，同時(shí)對(duì)水泥頭的性能要求也逐漸提聞。特別是，隨著鉆井技術(shù)從以往的淺井、中深井向深井、超深井發(fā)展，勘探開發(fā)也向海洋深處、沙漠腹地發(fā)展，固井作業(yè)環(huán)境越來越復(fù)雜，固井管串也越來越長(zhǎng)，對(duì)固井水泥頭的耐壓性能的要求也逐漸提高，操作難度也相應(yīng)地增大。在當(dāng)前使用的水泥頭中，需要施工人員近距離手動(dòng)操作以完成擋銷開關(guān)以及投球等作業(yè)。由于固井作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜，固井施工壓力高，施工人員近距離手動(dòng)操作的危險(xiǎn)性增大。此外，水泥頭的安裝位置高，手動(dòng)操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，不利于固井效率的提聞。因此，急需一種能遠(yuǎn)程控制的水泥頭，以提高施工人員的安全性，并且提高固井效率。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述的問題，本實(shí)用新型提出了一種氣動(dòng)水泥頭，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水泥頭的遠(yuǎn)程控制。根據(jù)本實(shí)用新型，提出了一種氣動(dòng)水泥頭，包括水泥頭本體，在其上端部設(shè)置有能打開的頂蓋，在水泥頭本體內(nèi)部布直有I父塞。其中，還包括I父塞控制機(jī)構(gòu)，該I父塞控制機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在水泥頭本體的周向壁上徑向向外延伸的擋銷座，沿?fù)蹁N座的軸向連接于擋銷座的擋銷氣缸，以及由擋銷氣缸驅(qū)動(dòng)而穿過擋銷座和在水泥頭本體往復(fù)運(yùn)動(dòng)的擋銷。根據(jù)本實(shí)用新型的氣動(dòng)水泥頭實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，提高了施工人員的安全性，并且提聞固井效率。在一個(gè)實(shí)施例中，在膠塞與水泥頭本體內(nèi)壁之間還設(shè)置有膠塞內(nèi)筒。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，膠塞內(nèi)筒構(gòu)造有使膠塞腔體連通的通道。這種結(jié)構(gòu)的膠塞內(nèi)筒始終保持膠塞腔體的壓力平衡，使得膠塞易于朝下運(yùn)動(dòng)。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，膠塞內(nèi)筒構(gòu)造為花鍵齒形式。相鄰齒之間的凹槽用于實(shí)現(xiàn)所述的膠塞內(nèi)筒的通道的作用。在一個(gè)實(shí)施例中，在水泥頭本體的頂蓋的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)膠塞的分流器。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在分流器朝向膠塞的端部設(shè)置有分流板。這種設(shè)計(jì)的分流器會(huì)對(duì)所注入的水泥漿起到分流作用，以減少對(duì)膠塞的沖擊。在一個(gè)實(shí)施例中，分流板構(gòu)造為具有從其中心到邊緣朝向膠塞5° -15°傾斜角的斜面。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，斜面的傾斜角為7°。這種斜面設(shè)計(jì)的分流板有助于水泥漿的流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，還包括投球機(jī)構(gòu)。該投球機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在水泥頭本體的周向壁上徑向向外延伸的投球氣缸座，沿投球氣缸座的軸向連接于投球氣缸座的投球氣缸和布置在投球氣缸座內(nèi)的由投球氣缸驅(qū)動(dòng)的球框。這種設(shè)計(jì)得氣動(dòng)水泥頭不但能夠?qū)崿F(xiàn)注水泥，還能夠?qū)崿F(xiàn)投球操作，從而提高了固井效率。在一個(gè)實(shí)施例中，投球機(jī)構(gòu)布置在膠塞控制機(jī)構(gòu)的下方。在本申請(qǐng)中，表示位置的用語(yǔ)“下”、“上”以水泥漿流向?yàn)閰⒖?，?guī)定為水泥漿流向的下游為下，上游為上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，氣動(dòng)水泥頭實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，提高了施工人員的安全性，并且提高固井效率。氣動(dòng)水泥頭帶有膠塞控制機(jī)構(gòu)和投球機(jī)構(gòu)，即可實(shí)現(xiàn)投球還可以實(shí)現(xiàn)投膠塞，裝置的使用效率得到提高。使用帶有通道的膠塞內(nèi)筒確保膠塞腔體的壓力始終保持平衡，從而膠塞易于朝下運(yùn)動(dòng)。此外，在水泥頭本體設(shè)置的分流器對(duì)所注入的水泥漿起到分流作用，減少對(duì)膠塞的沖擊。

在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中圖I是根據(jù)本實(shí)用新型的氣動(dòng)水泥頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的膠塞控制機(jī)構(gòu)的示意圖；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的投球機(jī)構(gòu)的示意圖。圖4是圖I中A-A剖視圖；圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的分流器的示意圖；在圖中，相同的構(gòu)件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。圖I示意性地顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的氣動(dòng)水泥頭10。氣動(dòng)水泥頭10包括水泥頭本體18。在水泥頭本體18的上端部以能打開的方式設(shè)置有頂蓋13。在一個(gè)實(shí)施例中，頂蓋13與水泥頭本體18為螺紋連接。通過將頂蓋13抒開,可在水泥頭本體18內(nèi)部布置有膠塞16。上述特征是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，因此為節(jié)約篇幅起見在此未對(duì)其進(jìn)行更具體的描述。根據(jù)本實(shí)用新型的氣動(dòng)水泥頭10還包括膠塞控制機(jī)構(gòu)20。圖2示意性地顯示了膠塞控制機(jī)構(gòu)20。膠塞控制機(jī)構(gòu)20包括擋銷座21，其以沿水泥頭本體18的徑向向外延伸的方式安裝在水泥頭本體18的周向壁上；擋銷氣缸22，其沿?fù)蹁N座21的軸向連接于擋銷座21的外部端部，以及擋銷28，其由擋銷氣缸22驅(qū)動(dòng)并且穿過擋銷座21和水泥頭本體18
往復(fù)運(yùn)動(dòng)。[0028]擋銷28的動(dòng)作狀況為，在開始時(shí)，擋銷28延伸穿過擋銷座21進(jìn)入水泥頭本體18內(nèi)而支撐膠塞16 (如圖I中的狀態(tài))。當(dāng)擋銷28從水泥頭本體18內(nèi)縮回到擋銷座21內(nèi)時(shí)，膠塞16下落。當(dāng)擋銷28再次延伸穿過擋銷座21進(jìn)入水泥頭本體18內(nèi)時(shí)，可以打開頂蓋13向水泥頭本體18內(nèi)布置另一個(gè)膠塞16。根據(jù)本實(shí)用新型的氣動(dòng)水泥頭10還包括投球機(jī)構(gòu)30。圖3示意性地顯示了投球機(jī)構(gòu)30。優(yōu)選地,投球機(jī)構(gòu)30設(shè)置在膠塞控制機(jī) 構(gòu)20的下方。投球機(jī)構(gòu)30包括投球氣缸座31，其以沿水泥頭本體18的徑向向外延伸的方式安裝在水泥頭本體18的周向壁上；投球氣缸32，其沿投球氣缸座31的軸向連接于投球氣缸座31的外部端部，以及布置在投球氣缸座31內(nèi)的球框33，其由投球氣缸32驅(qū)動(dòng)而推動(dòng)球34移動(dòng)。當(dāng)球框33將球34推入水泥頭本體18內(nèi)部后，球34會(huì)下落到套管(未示出)內(nèi)而完成投球。返回到圖1，在膠塞16和水泥頭本體18內(nèi)壁之間還設(shè)置了膠塞內(nèi)筒15。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，膠塞內(nèi)筒15構(gòu)造有使膠塞16腔連通的通道17。通道17始終保持膠塞16的腔體為連通，從而保持膠塞16的腔體的壓力平衡，便于其下落。圖4中顯示的圖I中A-A剖視圖顯示了膠塞內(nèi)筒15的一個(gè)特定的實(shí)施例，在其中膠塞內(nèi)筒15構(gòu)造為具有四個(gè)均勻布置的矩形花鍵齒的形式，在相鄰齒之間的凹槽用作為通道17。在圖I中還可以看到，在水泥頭本體18的頂蓋13的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有分流器14。優(yōu)選地，分流器14對(duì)準(zhǔn)膠塞16。圖5示意性地顯示了分流器14。該分流器14包括頂桿52和安裝在頂桿52 —個(gè)端部上的分流板51。分流器14通過頂桿52固定連接在頂蓋13的內(nèi)側(cè)面上。整體上來看，分流器14大體形成倒置的“傘狀”結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的分流板14對(duì)所注入的水泥漿起到分流作用，大大減小了其對(duì)膠塞16的沖擊。在圖5所示的實(shí)施例中，分流板14構(gòu)造為具有從其中心到邊緣朝向所述膠塞5° -15°傾斜角的斜面。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，分流板14的傾斜角為7 °。下面根據(jù)圖I來描述氣動(dòng)水泥頭10的使用。在固井作業(yè)前，啟動(dòng)氣源，使得擋銷28伸入到水泥頭本體18內(nèi)，球框33處于投球氣缸座31內(nèi)并對(duì)準(zhǔn)投球氣缸座31上的擋蓋35。在固井作業(yè)時(shí)，首先打開頂蓋13，然后在水泥頭本體18內(nèi)放置膠塞內(nèi)筒15，在膠塞內(nèi)筒15內(nèi)放置膠塞16。打開投球氣缸座31上的擋蓋35，向球框33內(nèi)放置球34。在需要投球時(shí)，啟動(dòng)氣源的投球開關(guān)，在氣體驅(qū)動(dòng)下投球氣缸32朝向投球氣缸座31運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)球框33和球34朝向水泥頭本體18運(yùn)動(dòng)。當(dāng)球34運(yùn)動(dòng)到水泥頭本體18內(nèi)之后，下落，完成投球動(dòng)作。通過降低投球氣缸32內(nèi)的氣壓，還可以使球框33復(fù)位。在需要釋放膠塞16時(shí)，啟動(dòng)氣源的膠塞釋放開關(guān)，膠塞內(nèi)筒15的花鍵齒結(jié)構(gòu)使膠塞16腔壓力平衡，擋銷氣缸22內(nèi)壓力降低。在此壓差驅(qū)動(dòng)下，擋銷28從水泥頭本體18內(nèi)移動(dòng)出來并退回到擋銷氣缸22內(nèi)。膠塞內(nèi)筒15帶動(dòng)膠塞16下落。在水泥漿的作用下，膠塞16會(huì)持續(xù)下降，直至碰壓，完成膠塞釋放。通過升高擋銷氣缸22內(nèi)的氣壓，還可以使擋銷28復(fù)位。在圖I中可看出，在膠塞16下降的過程中，由于分流器14的分流作用，降低了所注入的水泥漿對(duì)膠塞16的沖擊。雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但在不脫離本實(shí)用新型的范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。本實(shí)用新型并不局限于文中公開的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
權(quán)利要求1.一種氣動(dòng)水泥頭，包括水泥頭本體，在其上端部設(shè)置有能打開的頂蓋，在水泥頭本體內(nèi)部布置有膠塞， 其特征在于，還包括膠塞控制機(jī)構(gòu)，所述膠塞控制機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在水泥頭本體的周向壁上徑向向外延伸的擋銷座，沿?fù)蹁N座的軸向連接于所述擋銷座的擋銷氣缸，以及由擋銷氣缸驅(qū)動(dòng)而穿過擋銷座和水泥頭本體往復(fù)運(yùn)動(dòng)的擋銷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣動(dòng)水泥頭，其特征在于，在所述膠塞與水泥頭本體內(nèi)壁之間還設(shè)置有膠塞內(nèi)筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣動(dòng)水泥頭，其特征在于，所述膠塞內(nèi)筒構(gòu)造有使膠塞腔體連通的通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣動(dòng)水泥頭，其特征在于，所述膠塞內(nèi)筒構(gòu)造為花鍵齒形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4中任一項(xiàng)所述的氣動(dòng)水泥頭，其特征在于，在所述水泥頭本體的頂蓋的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)膠塞的分流器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣動(dòng)水泥頭，其特征在于，在所述分流器朝向所述膠塞的端部設(shè)置有分流板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣動(dòng)水泥頭，其特征在于，所述分流板構(gòu)造為具有從其中心到邊緣朝向所述膠塞5° -15°傾斜角的斜面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣動(dòng)水泥頭，其特征在于，所述斜面的傾斜角為7°。
9.根據(jù)權(quán)利要求I到4中任一項(xiàng)所述的氣動(dòng)水泥頭，其特征在于，還包括投球機(jī)構(gòu)，所述投球機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在水泥頭本體的周向壁上徑向向外延伸的投球氣缸座，沿投球氣缸座的軸向連接于所述投球氣缸座的投球氣缸和布置在投球氣缸座內(nèi)的由投球氣缸驅(qū)動(dòng)的球框。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣動(dòng)水泥頭，其特征在于，所述投球機(jī)構(gòu)布置在膠塞控制機(jī)構(gòu)的下方。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氣動(dòng)水泥頭。該氣動(dòng)水泥頭包括水泥頭本體，在其上端部設(shè)置有能打開的頂蓋，在水泥頭本體內(nèi)部布置有膠塞。還包括膠塞控制機(jī)構(gòu)，其包括設(shè)置在水泥頭的本體周向壁上徑向向外延伸的擋銷座，沿?fù)蹁N座的軸向連接于擋銷座的擋銷氣缸和由擋銷氣缸驅(qū)動(dòng)而穿過擋銷座和水泥頭本體往復(fù)運(yùn)動(dòng)的擋銷。根據(jù)本實(shí)用新型的氣動(dòng)水泥頭能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，提高了施工人員的安全性并提高了固井效率。
文檔編號(hào)E21B33/13GK202788745SQ201220491739
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者尹慧博, 吳姬昊, 郭朝暉, 戴文潮, 張金法, 馮麗瑩, 張瑞, 鄒潔 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院