井底防氣竄固井保障裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及油氣鉆井【技術領域】，是一種井底防氣竄固井保障裝置，其包括接箍、上接頭、剪切套、筒體、滑套、充填封隔器、阻擋環(huán)、自膨脹膠筒和固定環(huán)，在筒體的上部設有循環(huán)孔，與循環(huán)孔對應的筒體的內側設有第一環(huán)槽，在第一環(huán)槽下方的筒體的外側設有第二環(huán)槽，與第二環(huán)槽上端對應的筒體上設有充填孔，在滑套的中部外側設有環(huán)形突起，剪切套通過剪切銷釘固定安裝在筒體上，第二環(huán)槽內設有充填封隔器、自膨脹膠筒和固定環(huán)，充填封隔器的軸向內部設有與充填孔連通的充填腔。本實用新型結構合理而緊湊，可以在固井前通過充填封隔器隔離自膨脹膠筒和固井管串，固井結束后，自膨脹膠筒自行膨脹，阻擋油層中的油氣侵入水泥環(huán)間隙。
【專利說明】井底防氣竄固井保障裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及油氣鉆井【技術領域】，是一種井底防氣竄固井保障裝置。
【背景技術】
[0002]在油氣鉆井過程中，完井后的交井驗收有嚴格的標準。對于技術套管而言，在保證油層套管壽命的同時，還必須保證油氣層中的油氣不能侵入固井技術套管的水泥環(huán)中，更不能通過水泥環(huán)間隙導致井口環(huán)空帶壓。目前，消除井口環(huán)空帶壓的常用做法是從固井工藝及套管結構入手，通過改善水泥漿性能以及增加管外封隔器來隔絕套管間的環(huán)空，防止氣竄的發(fā)生。但是，由于地層承壓能力低、施工條件限制等因素，并達不到完全封隔的效果，不能有效阻止油層段中的油氣進入水泥環(huán)間隙。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型提供了一種井底防氣竄固井保障裝置，克服了上述現(xiàn)有技術之不足，其能有效解決現(xiàn)有存在的費時費力、施工效率較低、存在安全隱患的問題。
[0004]本實用新型的技術方案是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種井底防氣竄固井保障裝置，包括接箍、上接頭、剪切套、筒體、滑套、充填封隔器、阻擋環(huán)、自膨脹膠筒和固定環(huán)，接箍的下端與上接頭的上端固定安裝在一起，上接頭的下端與筒體的上端固定安裝在一起，在筒體的上部設有循環(huán)孔，與循環(huán)孔對應的筒體的內側設有第一環(huán)槽，在第一環(huán)槽下方的筒體的外側設有第二環(huán)槽，與第二環(huán)槽上端對應的筒體上設有充填孔，在滑套的中部外側設有環(huán)形突起，能沿第一環(huán)槽上下移動的環(huán)形突起位于第一環(huán)槽內并能使滑套擋住充填孔，擋住循環(huán)孔且與滑套固定安裝在一起的剪切套位于環(huán)形突起上端的第一環(huán)槽內并通過剪切銷釘固定安裝在筒體上，剪切套的上端面與上接頭的下端面之間留有間隙，滑套的上端橫截面的面積大于滑套的下端橫截面的面積，第二環(huán)槽的中部固定安裝有阻擋環(huán)，第二環(huán)槽的底部固定安裝有固定環(huán)，位于阻擋環(huán)上端的第二環(huán)槽內設有充填封隔器，位于阻擋環(huán)和固定環(huán)之間的第二環(huán)槽內設有自膨脹膠筒，充填封隔器的軸向內部設有與充填孔連通的充填腔。
[0005]下面是對上述實用新型技術方案的進一步優(yōu)化或/和改進:
[0006]上述接箍與上接頭之間、上接頭與筒體之間、剪切套與滑套之間、筒體與固定環(huán)之間均通過螺紋固定安裝在一起，阻擋環(huán)與筒體焊接在一起。
[0007]上述上接頭與筒體之間設有密封圈、滑套與筒體之間設有密封圈、剪切套與筒體之間設有密封圈、剪切套與滑套之間設有密封圈、滑套與筒體之間設有密封圈。
[0008]上述充填封隔器的外徑小于阻擋環(huán)的外徑，自膨脹膠筒的外徑分別小于阻擋環(huán)和固定環(huán)的外徑。
[0009]上述筒體的下端設有套管螺紋；或/和，自膨脹膠筒為遇水自膨脹式膠筒。
[0010]本實用新型結構合理而緊湊，使用方便，在固井施工前，可以通過充填封隔器隔離自膨脹膠筒和固井管串，等到固井結束后，自膨脹膠筒緩慢自行膨脹，阻擋油層中的油、氣、水侵入水泥環(huán)間隙，有效避免由于固井質量不佳導致的環(huán)空氣竄問題，具有安全、省力、簡便、高效的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1為本實用新型最佳實施例上半段的主視半剖視結構示意圖。
[0012]附圖2為本實用新型最佳實施例下半段的主視半剖視結構示意圖。
[0013]附圖中的編碼分別為:I為接箍，2為上接頭，3為密封圈，4為剪切銷釘，5為剪切套，6為循環(huán)孔，7為筒體，8為滑套，9為充填孔，10為充填封隔器，11為充填腔，12為阻擋環(huán)，13為自膨脹膠筒，14為固定環(huán)，15為第一環(huán)槽，16為環(huán)形突起。
【具體實施方式】
[0014]本實用新型不受下述實施例的限制，可根據(jù)本實用新型的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式。
[0015]在本實用新型中，為了便于描述，各部件的相對位置關系的描述均是根據(jù)說明書附圖1的布圖方式來進行描述的，如:前、后、上、下、左、右等的位置關系是依據(jù)說明書附圖1的布圖方向來確定的。
[0016]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步描述:
[0017]如附圖1、2所示，該井底防氣竄固井保障裝置包括接箍1、上接頭2、剪切套5、筒體
7、滑套8、充填封隔器10、阻擋環(huán)12、自膨脹膠筒13和固定環(huán)14，接箍I的下端與上接頭2的上端固定安裝在一起，上接頭2的下端與筒體7的上端固定安裝在一起，在筒體7的上部設有循環(huán)孔6，與循環(huán)孔6對應的筒體7的內側設有第一環(huán)槽15，在第一環(huán)槽15下方的筒體7的外側設有第二環(huán)槽，與第二環(huán)槽上端對應的筒體7上設有充填孔9，在滑套8的中部外側設有環(huán)形突起16，能沿第一環(huán)槽15上下移動的環(huán)形突起16位于第一環(huán)槽15內并能使滑套8擋住充填孔9，擋住循環(huán)孔6且與滑套8固定安裝在一起的剪切套5位于環(huán)形突起16上端的第一環(huán)槽15內并通過剪切銷釘4固定安裝在筒體7上，剪切套5的上端面與上接頭2的下端面之間留有間隙，滑套8的上端橫截面的面積大于滑套8的下端橫截面的面積，第二環(huán)槽的中部固定安裝有阻擋環(huán)12，第二環(huán)槽的底部固定安裝有固定環(huán)14，位于阻擋環(huán)12上端的第二環(huán)槽內設有充填封隔器10，位于阻擋環(huán)12和固定環(huán)14之間的第二環(huán)槽內設有自膨脹膠筒13，充填封隔器10的軸向內部設有與充填孔9連通的充填腔11。
[0018]在進行固井作業(yè)時，將本工具連接在套管串的底部，筒體7的下端和球座或者盲板連接，在套管下至設計井深后，投球憋壓或者直接憋壓；水泥漿通過充填孔9進入充填腔11內，當套管內壓力達到充填壓力后，充填封隔器10開始膨脹充填，封隔本工具和井眼之間的環(huán)空；繼續(xù)提高套管內壓力，剪切銷釘4在滑套8上下端壓差的作用下被剪斷，滑套8下行并將充填孔9密封，完成充填封隔器10的鎖閉，同時循環(huán)孔6露出；壓力降低至正常循環(huán)壓力，鉆井液通過循環(huán)孔6進行循環(huán)，進行正常的固井作業(yè)，由于充填封隔器10的隔離作用，在充填封隔器10以下的井段中沒有水泥漿存在，完全為鉆井液；自膨脹膠筒13通過鉆井液中的水分不斷膨脹，最終充填滿本工具和井眼之間的環(huán)空，有效阻止油氣層中的氣體通過環(huán)空竄至井口 ；剪切套5的上端面與上接頭2的下端面之間留有間隙，間接地增大了滑套8上端面橫截面的面積，增大了滑套8上下端的壓差，在套管內壓力升高后，能夠順利地將剪切銷釘4剪斷，同時縮短了使用的剪切銷釘4的長度，節(jié)約空間和成本，使本工具的結構更加緊湊。這樣，在固井施工前，可以通過充填封隔器10隔離自膨脹膠筒13和固井管串，等到固井結束后，自膨脹膠筒13緩慢自行膨脹，阻擋油層中的油、氣、水侵入水泥環(huán)間隙，有效避免由于固井質量不佳導致的環(huán)空氣竄問題。
[0019]可根據(jù)實際需要，對上述井底防氣竄固井保障裝置作進一步優(yōu)化或/和改進:
[0020]如附圖1、2所示，上述接箍I與上接頭2之間、上接頭2與筒體7之間、剪切套5與滑套8之間、筒體7與固定環(huán)14之間均通過螺紋固定安裝在一起，阻擋環(huán)12與筒體7焊接在一起。采用螺紋連接安全可靠，連接強度高，不易松脫，節(jié)省連接件的使用，節(jié)約空間，降低生產(chǎn)成本；阻擋環(huán)12與筒體7焊接在一起，操作方便，結構強度高，更加安全可靠。
[0021]如附圖1、2所示，上述上接頭2與筒體7之間設有密封圈3、滑套8與筒體7之間設有密封圈3、剪切套5與筒體7之間設有密封圈3、剪切套5與滑套8之間設有密封圈3、滑套8與筒體7之間設有密封圈3。密封圈3可以起到密封作用，防止泄漏，減少壓力損失，提高液壓效率，保證在正常憋壓的情況下可將相應的剪切銷釘4剪斷。
[0022]如附圖2所示，上述充填封隔器10的外徑小于阻擋環(huán)12的外徑，自膨脹膠筒13的外徑分別小于阻擋環(huán)12和固定環(huán)14的外徑。這樣，阻擋環(huán)12可以更好地阻擋充填封隔器10在軸向方向上的變形，防止充填封隔器10脫落，保證充填封隔器10在徑向上的充填效果；阻擋環(huán)12和固定環(huán)14能夠更好地阻擋自膨脹膠筒13在軸向方向上的變形，避免自膨脹膠筒13掙脫阻擋環(huán)12和固定環(huán)14的約束，保證自膨脹膠筒13在徑向上的封隔效果。
[0023]如附圖2所示，上述筒體7的下端設有套管螺紋。這樣，筒體7下端可以和固井球座、盲板、膠塞座等連接，施工方便，提高作業(yè)效率。
[0024]如附圖2所示，上述自膨脹膠筒13為遇水自膨脹式膠筒。這樣，自膨脹膠筒13在遇到含有水分的介質時就能自行膨脹，填滿本工具與井眼之間的環(huán)空，有效阻止油氣層中的氣體通過環(huán)空竄至井口。
[0025]以上技術特征構成了本實用新型的最佳實施例，其具有較強的適應性和最佳實施效果，可根據(jù)實際需要增減非必要的技術特征，來滿足不同情況的需求。
[0026]本實用新型最佳實施例的使用過程:
[0027]使用時，將本工具連接在套管串的底部，筒體7的下端和球座或者盲板相連，在套管下至設計井深后，如果是球座，投入憋壓球，進行套管內的憋壓，如果是盲板則可直接憋壓。
[0028]水泥漿通過充填孔9進入充填腔11內，當套管內壓力達到充填封隔器10的充填壓力后，充填封隔器10開始膨脹充填，封隔本工具和井眼之間的環(huán)空。
[0029]繼續(xù)提高套管內壓力，由于壓差作用，滑套8上下斷面將承受不同的載荷，滑套8的上端載荷大于下端載荷，當這種載荷差達到剪切銷釘4的剪斷值后，滑套8向下拉動剪切套5，剪切銷釘4被剪切套5和筒體7剪斷，滑套8和剪切套5整體下行，滑套8下端的密封圈3將充填封隔器10的充填孔9密封，阻止水泥漿進入或流出充填封隔器10的充填腔11，完成充填封隔器10的鎖閉，同時筒體7上的循環(huán)孔6露出。
[0030]壓力降低至正常循環(huán)壓力，鉆井液通過循環(huán)孔6進行循環(huán)。進行正常的固井作業(yè)，由于充填封隔器10的隔離作用，在充填封隔器10以下的井段中沒有水泥漿存在，完全為鉆井液。[0031]自膨脹膠筒13將在未來的數(shù)天內通過鉆井液中的水分不斷膨脹，最終充填滿本工具和井眼之間的環(huán)空，有效阻止油氣層中的氣體通過環(huán)空竄至井口。
【權利要求】
1.一種井底防氣竄固井保障裝置，其特征在于包括接箍、上接頭、剪切套、筒體、滑套、充填封隔器、阻擋環(huán)、自膨脹膠筒和固定環(huán)，接箍的下端與上接頭的上端固定安裝在一起，上接頭的下端與筒體的上端固定安裝在一起，在筒體的上部設有循環(huán)孔，與循環(huán)孔對應的筒體的內側設有第一環(huán)槽，在第一環(huán)槽下方的筒體的外側設有第二環(huán)槽，與第二環(huán)槽上端對應的筒體上設有充填孔，在滑套的中部外側設有環(huán)形突起，能沿第一環(huán)槽上下移動的環(huán)形突起位于第一環(huán)槽內并能使滑套擋住充填孔，擋住循環(huán)孔且與滑套固定安裝在一起的剪切套位于環(huán)形突起上端的第一環(huán)槽內并通過剪切銷釘固定安裝在筒體上，剪切套的上端面與上接頭的下端面之間留有間隙，滑套的上端橫截面的面積大于滑套的下端橫截面的面積，第二環(huán)槽的中部固定安裝有阻擋環(huán)，第二環(huán)槽的底部固定安裝有固定環(huán)，位于阻擋環(huán)上端的第二環(huán)槽內設有充填封隔器，位于阻擋環(huán)和固定環(huán)之間的第二環(huán)槽內設有自膨脹膠筒，充填封隔器的軸向內部設有與充填孔連通的充填腔。
2.根據(jù)權利要求1所述的井底防氣竄固井保障裝置，其特征在于接箍與上接頭之間、上接頭與筒體之間、剪切套與滑套之間、筒體與固定環(huán)之間均通過螺紋固定安裝在一起，阻擋環(huán)與筒體焊接在一起。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的井底防氣竄固井保障裝置，其特征在于上接頭與筒體之間設有密封圈、滑套與筒體之間設有密封圈、剪切套與筒體之間設有密封圈、剪切套與滑套之間設有密封圈、滑套與筒體之間設有密封圈。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的井底防氣竄固井保障裝置，其特征在于充填封隔器的外徑小于阻擋環(huán)的外徑，自膨脹膠筒的外徑分別小于阻擋環(huán)和固定環(huán)的外徑。
5.根據(jù)權利要求3所述的井底防氣竄固井保障裝置，其特征在于充填封隔器的外徑小于阻擋環(huán)的外徑，自膨脹膠筒的外徑分別小于阻擋環(huán)和固定環(huán)的外徑。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的井底防氣竄固井保障裝置，其特征在于筒體的下端設有套管螺紋；或/和，自膨脹膠筒為遇水自膨脹式膠筒。
7.根據(jù)權利要求3所述的井底防氣竄固井保障裝置，其特征在于筒體的下端設有套管螺紋；或/和，自膨脹膠筒為遇水自膨脹式膠筒。
8.根據(jù)權利要求4所述的井底防氣竄固井保障裝置，其特征在于筒體的下端設有套管螺紋；或/和，自膨脹膠筒為遇水自膨脹式膠筒。
9.根據(jù)權利要求5所述的井底防氣竄固井保障裝置，其特征在于筒體的下端設有套管螺紋；或/和，自膨脹膠筒為遇水自膨脹式膠筒。
【文檔編號】E21B33/127GK203742541SQ201420060587
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年2月10日 優(yōu)先權日:2014年2月10日
【發(fā)明者】郭新超, 向欣, 帕爾哈提, 王文濤, 王浩, 顏斌 申請人:中國石油集團西部鉆探工程有限公司