一種組合自鎖式變徑膠塞的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種組合自鎖式變徑膠塞，包括下膠塞，所述下膠塞的前端連接有自鎖頭，后端通過(guò)剪切銷(xiāo)釘連接有上膠塞，所述上膠塞的尾部開(kāi)設(shè)有錐形開(kāi)口，錐形開(kāi)口內(nèi)設(shè)有用于隔離下膠塞內(nèi)部腔體與外部液體的承壓彈性元件，所述下膠塞的外徑小于上膠塞的外徑。本發(fā)明提供的這種組合自鎖式變徑膠塞，克服了單純依靠調(diào)整膠料配方來(lái)提高膠塞性能，通過(guò)將不同直徑的膠塞通過(guò)剪切銷(xiāo)釘連接，可同時(shí)應(yīng)用于大套管和小套管，滿足組合套管超大變徑條件下的固井要求，提高了膠塞的壓縮性能和抗磨損性能，滿足了套管變徑要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種組合自鎖式變徑膠塞

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油固井工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種組合自鎖式變徑膠塞。

【背景技術(shù)】
[0002]目前已有的膠塞主要是滿足等套管內(nèi)徑水泥刮削及固井要求，但隨著低滲透油氣資源開(kāi)發(fā)的持續(xù)推進(jìn)，固完井過(guò)程中與后期井下作業(yè)結(jié)合多。且出于各種考慮，套管柱越來(lái)越復(fù)雜，如組合套管、套管柱加套管滑套等套管內(nèi)存在較大變徑。利用常規(guī)膠塞只能滿足等徑刮削的要求，無(wú)法滿足變徑條件下水泥刮削的要求。
[0003]針對(duì)以上情況，國(guó)內(nèi)外工程人員也進(jìn)行了橡膠材料及膠塞形狀的改進(jìn)。如專(zhuān)利號(hào)201120344297.5提供了一種套管用組合自鎖式變徑膠塞，膠塞由大膠碗、小膠碗、膠塞本體及自鎖頭體內(nèi)的芯軸連接件串接而成，配合結(jié)構(gòu)內(nèi)有用于連接自鎖頭的中心孔，配合結(jié)構(gòu)外側(cè)連接浮箍本體，二者之間設(shè)有一圈彈性材料。通過(guò)適當(dāng)調(diào)整大膠碗的硬度，增加其柔韌性及抗壓縮性能，從而既能保證大膠碗在套管大徑內(nèi)部伸開(kāi)刮削套管從而避免留水泥塞，同時(shí)又能保證在套管小徑內(nèi)安全通過(guò)。但該技術(shù)方案只是解決了一部分問(wèn)題，而膠料配方的優(yōu)化是有限度的，若套管內(nèi)徑變化過(guò)大，則需要膠料很軟才能滿足通過(guò)小徑的要求，但膠料太軟，在套管內(nèi)的密封性能及抗磨損性能就得不到保證，一旦留水泥塞則影響后期作業(yè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種組合自鎖式變徑膠塞，克服了單純依靠調(diào)整膠料配方來(lái)提高膠塞的性能，且在滿足超大變徑條件下大徑水泥刮削要求的同時(shí)，還能滿足小徑部分通過(guò)的要求，保證固井不留塞滿足后期作業(yè)要求。
[0005]為此，本發(fā)明提供了一種組合自鎖式變徑膠塞，包括下膠塞，所述下膠塞的前端連接有自鎖頭，后端通過(guò)剪切銷(xiāo)釘連接有上膠塞，所述上膠塞的尾部開(kāi)設(shè)有錐形開(kāi)口，錐形開(kāi)口內(nèi)設(shè)有用于隔離上膠塞內(nèi)部腔體與外部液體的承壓彈性元件，所述下膠塞的外徑小于上膠塞的外徑。
[0006]所述上膠塞包括第一芯軸和套設(shè)在第一芯軸外壁上的膠碗，膠碗由第一膠碗和第二膠碗組成，第一膠碗的直徑是188mm~196mm，第二膠碗的直徑是160mm~170mm。
[0007]所述第一芯軸的外壁上在靠近上膠塞尾部的一端還套設(shè)有用于固定膠碗的并帽。
[0008]所述并帽和膠碗之間設(shè)有套設(shè)在第一芯軸上的用于固定膠碗的頂帽。
[0009]所述錐形開(kāi)口開(kāi)設(shè)在第一芯軸的尾部，錐形開(kāi)口靠近膠碗一端的直徑大于錐形開(kāi)口末端的直徑。
[0010]所述承壓彈性元件是橡膠體。
[0011]所述第一膠碗的直徑是190mm，第二膠碗的直徑是165mm。
[0012]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的這種組合自鎖式變徑膠塞，克服了單純依靠調(diào)整膠料配方來(lái)提高膠塞性能，通過(guò)將不同直徑的膠塞通過(guò)剪切銷(xiāo)釘連接，可同時(shí)應(yīng)用于大套管和小套管，滿足組合套管超大變徑條件下的固井要求，提高了膠塞的壓縮性能和抗磨損性能，滿足了套管變徑要求。
[0013]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是組合自鎖式膠塞的示意圖。
[0015]圖2是組合自鎖式膠塞位于大套管和小套管內(nèi)的示意圖。
[0016]圖3下膠塞自鎖示意圖。
[0017]圖4打撈上膠塞示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1、承壓彈性元件；2、錐形開(kāi)口 ；3、并帽；4、頂帽；5、第二膠碗；6、第一芯軸；7、第一膠碗；8、剪切銷(xiāo)釘；9、大膠碗；10、小膠碗；11、自鎖頭；12、第二芯軸；13、大套管；14、小套管；15、碰壓短接；16、碰壓短接自鎖配合結(jié)構(gòu)；17、下膠塞；18、膠塞打撈工具；19、上膠塞。

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將結(jié)合附圖對(duì)該組合自鎖式變徑膠塞進(jìn)一步作更詳細(xì)的說(shuō)明。
[0020]實(shí)施例1:
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種組合自鎖式變徑膠塞，包括下膠塞17，所述下膠塞17的前端連接有自鎖頭11，后端通過(guò)剪切銷(xiāo)釘8連接有上膠塞19，所述上膠塞19的尾部開(kāi)設(shè)有錐形開(kāi)口 2，錐形開(kāi)口 2內(nèi)設(shè)有用于隔離下膠塞17內(nèi)部腔體與外部液體的承壓彈性元件1，所述下膠塞17的外徑小于上膠塞19的外徑。
[0021]如圖2所示，組合自鎖式變徑膠塞運(yùn)行至大套管13與小套管14的轉(zhuǎn)換位置，上膠塞19位于大套管13內(nèi)，下膠塞17位于小套管14內(nèi)，上膠塞19錐形開(kāi)口 2處的承壓彈性元件I憋壓，承壓彈性元件I被打開(kāi)，液體進(jìn)入上膠塞19的中空腔體內(nèi)，剪斷剪切銷(xiāo)釘8，此時(shí)，上膠塞19保持不動(dòng)，下膠塞17在液體的推動(dòng)下，下行；
如圖3所示，下膠塞17下行至自鎖式浮箍處，與碰壓短接自鎖配合機(jī)構(gòu)16自鎖完成固井，下膠塞17前端連接的自鎖頭11上部帶有C形鎖環(huán)及橡膠密封圈，當(dāng)運(yùn)行至碰壓短接自鎖配合機(jī)構(gòu)16小徑處，C形鎖環(huán)受擠壓變成O形鎖環(huán)，通過(guò)小徑部位后重新變?yōu)镃形鎖環(huán)，卡住下膠塞17避免下膠塞17上行，同時(shí)橡膠密封圈與小徑部分配合提供一定密封能力；其中，下膠塞17采用申請(qǐng)?zhí)?01120344297.5公布的膠塞，與之不同的是，本發(fā)明中所使用的下膠塞17的芯軸是實(shí)心，下膠塞17主要由外徑不同的大膠碗9、小膠碗10、第二芯軸12等組成，大膠碗9的外徑0 154mm，比碰壓短接15的最大內(nèi)徑(0 148mm)大6mm，小膠碗10外徑0 108mm,比小套管14內(nèi)徑大Ilmm ;下膠塞17的膠碗是分體的，大膠碗9采用邵氏硬度65左右橡膠加工，滿足小套管14的變徑要求，小膠碗10采用硬度75左右橡膠加工，提高耐磨性，大膠碗9和小膠碗10通過(guò)芯軸螺紋連接可連接到一起；下膠塞17本體外徑比套管內(nèi)徑小15mm~20mm;前段帶有一個(gè)自鎖頭11，與碰壓短接自鎖配合機(jī)構(gòu)16配合可實(shí)現(xiàn)下膠塞17自鎖于浮箍上；后段帶銷(xiāo)釘孔，可以通過(guò)銷(xiāo)釘與上膠塞19連接。
[0022]如圖4所示，上膠塞19與下膠塞17之間的剪切銷(xiāo)釘8被剪斷之后，上膠塞19留在大套管13內(nèi)，此時(shí)，下入膠塞打撈工具18，膠塞打撈工具18的打撈頭帶有C型自鎖環(huán)，當(dāng)膠塞打撈工具18運(yùn)行至上膠塞19的錐形開(kāi)口 2處，C型自鎖環(huán)受擠壓變成O形鎖環(huán)，通過(guò)小徑部位后重新變?yōu)镃形鎖環(huán)，卡住上膠塞19，上提膠塞打撈工具18，打撈出上膠塞19。
[0023]本發(fā)明提供的這種組合自鎖式變徑膠塞，克服了單純依靠調(diào)整膠料配方來(lái)提高膠塞性能，通過(guò)將不同直徑的膠塞通過(guò)剪切銷(xiāo)釘連接，可同時(shí)應(yīng)用于大套管和小套管，滿足組合套管超大變徑條件下的固井要求，提高了膠塞的壓縮性能和抗磨損性能，滿足了套管變徑要求。
[0024]實(shí)施例2:
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，所述上膠塞19包括第一芯軸6和套設(shè)在第一芯軸6外壁上的膠碗，膠碗由第一膠碗7和第二膠碗5組成，第一膠碗7的直徑是188_~196_，第二膠碗5的直徑是160mm~170mm。
[0025]第一膠碗7的直徑比大套管13的最大內(nèi)徑大，滿足水泥刮削要求，且第一膠碗7等間距均勻套設(shè)在第一芯軸6上，第二膠碗5類(lèi)似第一膠碗7，等間距均勻套設(shè)在第一芯軸6上，且第一膠碗7設(shè)置在靠近上膠塞19和下膠塞17連接的一端。
[0026]實(shí)施例3:
在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，特別的，所述第一芯軸6的外壁上在靠近上膠塞19尾部的一端還套設(shè)有用于固定膠碗的并帽3，并帽3和膠碗之間設(shè)有套設(shè)在第一芯軸6上的用于固定膠碗的頂帽4。
[0027]實(shí)施例4:
在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，需要說(shuō)明的是，所述錐形開(kāi)口 2開(kāi)設(shè)在第一芯軸6的尾部，錐形開(kāi)口 2靠近膠碗一端的直徑大于錐形開(kāi)口 2末端的直徑。
[0028]實(shí)施例5:
在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，所述承壓彈性元件I是橡膠體，作為優(yōu)選，所述第一膠碗7的直徑是190mm，第二膠碗5的直徑是165mm。
[0029]實(shí)施例6:
在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，該組合自鎖式變徑膠塞的具體安裝和實(shí)施不步驟是:
(1)根據(jù)使用要求和具體的需要，按照附圖加工好各配件，并通過(guò)螺紋形式連接組合自鎖式膠塞，其中，組成下膠塞17的大膠碗9和小膠碗10通過(guò)螺紋連接，而小膠塞和大膠塞之間通過(guò)剪切銷(xiāo)釘8連接；
(2)按照管柱連接要求連接碰壓短接15、浮箍、浮鞋、套管、井下工具并下至井底指定位置；
(3)固井開(kāi)始頂替作業(yè)后，將該組合自鎖式膠塞從井口投入套管串內(nèi)，開(kāi)始頂替施工；
(4)上膠塞19和下膠塞17下行至大套管13小套管14轉(zhuǎn)換部分，上膠塞19憋壓，剪斷剪切銷(xiāo)釘8，下膠塞17部分下行；
(5)頂替完畢，下膠塞17前端的自鎖頭11與浮箍特殊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自鎖；
(6)通過(guò)專(zhuān)用打撈工具打撈出上膠塞19。
[0030]本發(fā)明提供的這種組合自鎖式變徑膠塞，克服了單純依靠調(diào)整膠料配方來(lái)提高膠塞性能，通過(guò)將不同直徑的膠塞通過(guò)剪切銷(xiāo)釘連接，可同時(shí)應(yīng)用于大套管和小套管，滿足組合套管超大變徑條件下的固井要求，提高了膠塞的壓縮性能和抗磨損性能，滿足了套管變徑要求。
[0031]以上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種組合自鎖式變徑膠塞，其特征在于:包括下膠塞(17),所述下膠塞(17)的前端連接有自鎖頭(11),后端通過(guò)剪切銷(xiāo)釘(8)連接有上膠塞(19),所述上膠塞(19)的尾部開(kāi)設(shè)有錐形開(kāi)口(2),錐形開(kāi)口(2)內(nèi)設(shè)有用于隔離上膠塞(19)內(nèi)部腔體與外部液體的承壓彈性元件(1),所述下膠塞(17)的外徑小于上膠塞(19)的外徑。
2.如權(quán)利要求1所述的一種組合自鎖式變徑膠塞，其特征在于:所述上膠塞(19)包括第一芯軸(6)和套設(shè)在第一芯軸(6)外壁上的膠碗，膠碗由第一膠碗(7)和第二膠碗(5)組成，第一膠碗(7)的直徑是的直徑是 16 17 0111111。
3.如權(quán)利要求2所述的一種組合自鎖式變徑膠塞，其特征在于:所述第一芯軸(6)的外壁上在靠近上膠塞(19)尾部的一端還套設(shè)有用于固定膠碗的并帽“)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種組合自鎖式變徑膠塞，其特征在于:所述并帽(3)和膠碗之間設(shè)有套設(shè)在第一芯軸(6)上的用于固定膠碗的頂帽“)。
5.如權(quán)利要求2所述的一種組合自鎖式變徑膠塞，其特征在于:所述錐形開(kāi)口(2)開(kāi)設(shè)在第一芯軸(6)的尾部，錐形開(kāi)口(2)靠近膠碗一端的直徑大于錐形開(kāi)口(2)末端的直徑。
6.如權(quán)利要求1所述的一種組合自鎖式變徑膠塞，其特征在于:所述承壓彈性元件(1)是橡I父體。
7.如權(quán)利要求2所述的一種組合自鎖式變徑膠塞，其特征在于:所述第一膠碗(7)的直徑是190111111，第二膠碗(5)的直徑是
【文檔編號(hào)】E21B33/134GK104481453SQ201410755338
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】黃占盈, 段志鋒, 周文軍, 吳學(xué)升, 歐陽(yáng)勇, 余世福, 王彥博, 徐自強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司