一種固井水泥頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種固井水泥頭，包括水泥頭本體、固井膠塞，擋桿罩筒，所述擋桿罩筒內(nèi)設(shè)有T形擋桿，還包括鎖緊銷、鎖緊銷套筒，鎖緊銷套筒頂端開有通孔，鎖緊銷的銷軸一端穿出所述通孔伸入T形擋桿上開有的鎖緊孔中，另一端通過銷盤連接一帶彈簧座的鎖緊彈簧；所述通孔處設(shè)有密封圈；銷盤外緣設(shè)有密封圈；銷盤上端的鎖緊銷套筒筒壁開有進(jìn)氣口；T形擋桿由擋桿和打開塞組成；擋桿罩筒內(nèi)還設(shè)有氣控打開膠囊，并置于打開塞的內(nèi)側(cè)；氣控打開膠囊為可伸縮變形的中空膠囊；氣控打開膠囊的進(jìn)氣管與鎖緊銷套筒筒壁上的進(jìn)氣口相連；進(jìn)氣口連接氣源的進(jìn)氣管?？蛇h(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)釋放固井膠塞，解決擋桿難以退出或需要高空操作的問題，避免高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，安全可靠。
【專利說明】一種固井水泥頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油鉆井【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種固井水泥頭。

【背景技術(shù)】
[0002]固井作業(yè)為石油鉆井工程的一道關(guān)鍵工序，因?yàn)楣叹鳂I(yè)為一次性作業(yè)，施工風(fēng)險(xiǎn)較大，所以對于施工的連續(xù)性要求很高?，F(xiàn)在使用的水泥頭的釋放膠塞裝置為在水泥頭本體上對稱地焊接兩組套筒及擋桿組件，檔桿后端為螺桿結(jié)構(gòu)，前端為光桿結(jié)構(gòu)，螺桿與套筒之間為螺紋聯(lián)結(jié)。擋桿伸入水泥頭內(nèi)腔時(shí)可以支撐住膠塞，并防止膠塞意外下行而進(jìn)入套管，當(dāng)需要釋放膠塞時(shí)則通過兩個(gè)施工人員在水泥頭兩側(cè)同時(shí)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)擋桿，擋桿通過螺紋的作用與套筒之間發(fā)生位移，可以將擋桿退出水泥頭，從而將膠塞釋放，實(shí)現(xiàn)將水泥漿與替漿液隔離并且一直將水泥漿頂替進(jìn)環(huán)空中的作用，從而完成固井作業(yè)。這種水泥頭存在以下幾個(gè)問題:1、螺桿與套筒之間的聯(lián)結(jié)螺紋因變形或顆?？ㄋ蓝鵁o法旋轉(zhuǎn)；2、因套管真空較大等原因而導(dǎo)致螺紋聯(lián)結(jié)扭矩過大，施工人員無法打開；3、傳遞扭矩的花鍵變形無法傳遞扭矩；4、井口障礙物過多、操作不方便，鉆臺面濕滑易摔倒；5、井口手工具操作可能落井；6、在特殊條件或程序下(尾管回接或套管未下到位)，水泥頭離鉆臺面過高，導(dǎo)致施工人員無法正常操作，需要使用兩個(gè)吊籃將兩個(gè)施工人員吊升至空中，但是在空中旋退擋桿非常不方便，對于操作人員以及鉆臺面人員均不安全，可能會發(fā)生碰傷、高空墜落以及高空落物。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于克服公知技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種固井水泥頭，可以遠(yuǎn)程動作實(shí)現(xiàn)釋放固井膠塞，解決擋桿難以退出或需要高空操作的問題，有利于提高釋放固井膠塞的成功率及時(shí)效性，降低施工風(fēng)險(xiǎn)及井口操作風(fēng)險(xiǎn)，尤其可以避免高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，操作簡便安全可靠，反應(yīng)迅速。
[0004]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，依據(jù)本實(shí)用新型提供的一種固井水泥頭，包括:水泥頭本體、水泥頭壓帽、固井膠塞，所述水泥頭本體兩側(cè)對稱焊接有擋桿罩筒，所述擋桿罩筒內(nèi)設(shè)有T形擋桿，所述T形擋桿伸入水泥頭本體腔體內(nèi)部抵住固井膠塞，其中，還包括鎖緊銷、鎖緊銷套筒，所述鎖緊銷套筒頂端開有通孔，所述鎖緊銷的銷軸一端穿出所述通孔伸入T形擋桿上開有的鎖緊孔中，另一端通過銷盤連接一帶彈簧座的鎖緊彈簧，所述彈簧座與擋桿罩筒筒壁固定連接；所述通孔處設(shè)有密封圈，與所述銷軸接觸形成密封；所述銷盤外緣設(shè)有密封圈，與鎖緊銷套筒內(nèi)壁接觸形成密封；所述銷盤上端的鎖緊銷套筒筒壁開有進(jìn)氣口 ；所述T形擋桿由擋桿和打開塞組成；所述擋桿罩筒內(nèi)還設(shè)有氣控打開膠囊，并置于打開塞的內(nèi)側(cè)；所述氣控打開膠囊為可伸縮變形的中空膠囊；所述氣控打開膠囊的進(jìn)氣管與鎖緊銷套筒筒壁上的進(jìn)氣口相連；所述進(jìn)氣口連接氣源的進(jìn)氣管。
[0005]本實(shí)用新型還可以采取以下技術(shù)方案進(jìn)一步實(shí)現(xiàn):
[0006]前述的固井水泥頭，其中，所述鎖緊銷末端連接一拉繩，通過彈簧座延伸至鉆臺面。
[0007]前述的固井水泥頭，其中，還包括一手柄螺桿，所述T形擋桿從打開塞一端開有內(nèi)螺孔，所述手柄螺桿的手柄端置于鎖緊銷套筒外部，另一端伸入內(nèi)螺孔，通過螺桿上的外螺紋與T形擋桿的內(nèi)螺紋連接；所述打開塞外緣對稱地設(shè)置有兩個(gè)凸塊，所述擋桿罩筒內(nèi)壁沿軸向?qū)ΨQ開有相應(yīng)的凹槽，所述凸塊嵌入所述凹槽中。
[0008]前述的固井水泥頭，其中，所述手柄螺桿靠近手柄端留有一段光桿，所述光桿上套有螺桿支撐架，光桿與螺桿支撐架的軸孔為間隙配合。
[0009]前述的固井水泥頭，其中，所述的螺桿支撐架螺紋固定在擋桿罩筒上，中心設(shè)置有與手柄螺桿配套的滾珠軸套。
[0010]前述的固井水泥頭，其中，所述擋桿伸入水泥頭一端為拋光金屬桿，通過密封圈與水泥頭本體實(shí)現(xiàn)密封。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型至少有以下有益效果:
[0012](I)本發(fā)明通過遠(yuǎn)程控制氣源的方式，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程動作釋放固井膠塞，施工人員可遠(yuǎn)離井口危險(xiǎn)區(qū)域，避免了人員受傷以及工具掉落井內(nèi)等風(fēng)險(xiǎn)。
[0013](2)在水泥頭處在高空時(shí)，可以避免進(jìn)行高空作業(yè)，在鉆臺面即可完成釋放固井膠塞工作，極大地降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，避免了高空墜落、高空落物、工具掉落井底等問題。
[0014](3)采用氣壓轉(zhuǎn)化為機(jī)械推力退回?fù)鯒U，沒有任何機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，可靠性高。避免了現(xiàn)用的水泥頭因?yàn)槁菁y質(zhì)量或清潔問題導(dǎo)致手柄無法旋轉(zhuǎn)等問題。
[0015](4)由于氣源壓力充足，氣控打開膠囊迅速產(chǎn)生有效形變，釋放固井膠塞耗時(shí)更短，提高了施工連續(xù)性及安全性。
[0016](5)本發(fā)明設(shè)置了兩套退出擋桿方式，在氣控方式打開失敗后還可以通過手動方式完成釋放固井膠塞的工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型水泥頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖1的局部剖面示意圖；
[0019]圖3為圖2的A-A向視圖；

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特征及其效果，詳細(xì)說明如下:
[0021]如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型提供的一種固井水泥頭，包括:水泥頭本體1-7、水泥頭壓帽26、固井膠塞1-17，所述水泥頭本體兩側(cè)對稱焊接有擋桿罩筒1-14，所述擋桿罩筒內(nèi)設(shè)有T形擋桿1-5，所述T形擋桿伸入水泥頭本體腔體內(nèi)部抵住固井膠塞，其中，還包括鎖緊銷1-12、鎖緊銷套筒1-18，所述鎖緊銷套筒頂端開有通孔，所述鎖緊銷的銷軸一端穿出所述通孔伸入T形擋桿上開有的鎖緊孔1-13中，另一端通過銷盤連接一帶彈簧座1-11的鎖緊彈簧1-6，所述彈簧座與擋桿罩筒筒壁固定連接；較佳的，所述彈簧座為螺帽式彈簧座。
[0022]所述通孔處設(shè)有密封圈1-16，與所述銷軸接觸形成密封；較佳的，可設(shè)置兩組橡膠密封圈；所述銷盤外緣設(shè)有密封圈1-15，與鎖緊銷套筒內(nèi)壁接觸形成密封；較佳的，在銷盤外緣開設(shè)兩個(gè)環(huán)形槽，兩組橡膠密封圈裝入環(huán)形槽內(nèi)；通過密封設(shè)置，使鎖緊銷套筒內(nèi)部形成密閉的壓力腔；
[0023]所述銷盤上端的鎖緊銷套筒筒壁開有進(jìn)氣口 1-10 ;所述T形擋桿1-5由擋桿1-51和打開塞1-52組成；所述擋桿罩筒內(nèi)還設(shè)有氣控打開膠囊1-3，并置于打開塞的內(nèi)側(cè)；氣控打開膠囊可通過中心孔套在擋桿上，但不局限于此方式。
[0024]所述氣控打開膠囊為可伸縮變形的中空膠囊；所述氣控打開膠囊的進(jìn)氣管與鎖緊銷套筒筒壁上的進(jìn)氣口 1-10相連；所述進(jìn)氣口通過接頭23與氣源的進(jìn)氣管連接。如圖2所示，位于水泥頭兩側(cè)的接頭23與兩條進(jìn)氣管24連接，該進(jìn)氣管通過三通匯集成一條氣管并延伸至鉆臺面，并與氣源25的控制機(jī)構(gòu)相連，通過氣源閥門控制進(jìn)氣及放氣。
[0025]在鎖緊狀態(tài)時(shí)，T形擋桿伸入水泥頭本體腔體內(nèi)部擋住膠塞限制其下行，鎖緊銷的銷軸一端因?yàn)殒i緊彈簧作用而伸入擋桿上的鎖緊孔中，防止擋桿因井內(nèi)壓力作用而自行退出水泥頭腔體內(nèi)部。
[0026]需要釋放固井膠塞時(shí)，開啟氣源閥門，將低壓氣體通入鎖緊銷套筒內(nèi)的壓力腔中，由于壓力腔很小，壓力升高較快，克服鎖緊彈簧阻力推動鎖緊銷下行，完成解鎖工作；隨著氣量增多，氣控打開膠囊內(nèi)壓力增大，膠囊變形并推動打開塞水平外移，帶動擋桿外移退出水泥頭本體腔體，從而釋放固井膠塞。
[0027]本實(shí)施方式可進(jìn)一步通過下面結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn):
[0028]前述的固井水泥頭，其中，所述鎖緊銷末端連接一拉繩1-4，通過彈簧座1-11延伸至鉆臺面。在發(fā)生氣動解鎖失敗的情況，可以手動向下拉動拉繩，將鎖緊銷拉回鎖緊銷套筒1-18中實(shí)現(xiàn)解鎖。
[0029]前述的固井水泥頭，其中，還包括一手柄螺桿1-1，所述T形擋桿從打開塞一端開有內(nèi)螺孔，所述手柄螺桿的手柄端置于鎖緊銷套筒外部，另一端伸入內(nèi)螺孔，通過螺桿上的外螺紋與τ形擋桿的內(nèi)螺紋連接；所述打開塞1-5-2外緣對稱地設(shè)置有兩個(gè)凸塊1-8，擋桿罩筒內(nèi)壁沿軸向?qū)ΨQ開有相應(yīng)的凹槽1-19，所述凸塊嵌入所述凹槽中。在遠(yuǎn)程氣控打開失敗的情況下，手柄螺桿作為備用的打開機(jī)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)手柄，與手柄一體的螺桿通過螺紋轉(zhuǎn)動而對T形擋桿產(chǎn)生向外的拉力，使之產(chǎn)生向外的水平位移，從而通過手動方式將擋桿退回，完成釋放固井膠塞的工作；通過在打開塞外緣設(shè)置凸塊及在擋桿罩筒內(nèi)壁沿軸向?qū)ΨQ開有相應(yīng)的凹槽，防止在手動打開時(shí)T形擋桿的轉(zhuǎn)動，保證其只產(chǎn)生向外的水平位移。
[0030]前述的固井水泥頭，其中，所述手柄螺桿1-1靠近手柄端留有一段光桿，所述光桿上套有螺桿支撐架1-2，光桿與螺桿支撐架的軸孔為間隙配合。較佳的，螺桿支撐架螺紋固定在擋桿罩筒上，中心設(shè)置有與手柄螺桿配套的滾珠軸套，用于在手動打開時(shí)支撐手柄螺桿并減小旋轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩。
[0031]前述的固井水泥頭，其中，所述擋桿伸入水泥頭一端為拋光金屬桿，通過密封圈1-9與水泥頭本體實(shí)現(xiàn)密封，可承受高壓。較佳的，可設(shè)置兩套密封圈。
[0032]在組裝過程中，首先將安裝6組0形密封圈，將氣控打開膠囊放入擋桿罩筒中，再將T形擋桿套入氣控打開膠囊及擋桿罩筒中，將螺桿支撐架與擋桿罩筒聯(lián)結(jié)，然后將手柄螺桿伸入軸套，并將螺桿旋進(jìn)擋桿螺孔中6圈以上，并反向旋轉(zhuǎn)觀察T形擋桿是否與聯(lián)結(jié)完好。然后調(diào)節(jié)好T形擋桿位置，直到將擋桿上的鎖緊孔與鎖緊銷套筒對應(yīng)好，然后從鎖緊銷套筒中裝入鎖緊銷、手動拉繩、鎖緊彈簧、螺帽式彈簧座，最后檢查鎖緊情況，然后將固井膠塞裝入水泥頭，蓋上水泥頭壓帽。在鉆臺上裝好水泥頭及管線閘門后，將接頭與進(jìn)氣口連接，將進(jìn)氣管接入氣源。
[0033]按施工順序在需要釋放固井膠塞時(shí)，開啟鉆井隊(duì)氣源閥門，壓力空氣進(jìn)入鎖緊銷套筒內(nèi)的壓力腔中，由于壓力腔很小，壓力升高較快，并克服鎖緊彈簧阻力推動擋桿鎖緊銷下行，完成解鎖工作(如果需要則手動向下拉動解鎖拉繩完成解鎖)，隨著氣量增多，氣控打開膠囊內(nèi)壓力增大，膠囊變形并推動打開塞水平外移，帶動擋桿外移退出水泥頭內(nèi)腔，釋放固井膠塞。如果遠(yuǎn)程氣控失敗，還可以手動旋轉(zhuǎn)手柄螺桿，將與之螺紋連接的T形擋桿向外拉出，釋放固井膠塞。之后，放出氣體并復(fù)原所有機(jī)構(gòu)。
[0034]同樣的，也可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成遠(yuǎn)程動作分別釋放固井底、頂膠塞的水泥頭，釋放底塞的結(jié)構(gòu)原理與釋放固井膠塞的相同，在此不再贅述，但是必須采用不同的氣路聯(lián)通，避免誤操作而提前釋放固井膠塞。
[0035]以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案對以上實(shí)施例進(jìn)行的任何簡單修改和等同變換，均屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種固井水泥頭，包括:水泥頭本體、水泥頭壓帽、固井膠塞，所述水泥頭本體兩側(cè)對稱焊接有擋桿罩筒，所述擋桿罩筒內(nèi)設(shè)有T形擋桿，所述T形擋桿伸入水泥頭本體腔體內(nèi)部抵住固井膠塞，其特征在于，還包括鎖緊銷、鎖緊銷套筒，所述鎖緊銷套筒頂端開有通孔，所述鎖緊銷的銷軸一端穿出所述通孔伸入T形擋桿上開有的鎖緊孔中，另一端通過銷盤連接一帶彈簧座的鎖緊彈簧，所述彈簧座與擋桿罩筒筒壁固定連接；所述通孔處設(shè)有密封圈，與所述銷軸接觸形成密封；所述銷盤外緣設(shè)有密封圈，與鎖緊銷套筒內(nèi)壁接觸形成密封；所述銷盤上端的鎖緊銷套筒筒壁開有進(jìn)氣口 ；所述T形擋桿由擋桿和打開塞組成；所述擋桿罩筒內(nèi)還設(shè)有氣控打開膠囊，并置于打開塞的內(nèi)側(cè)；所述氣控打開膠囊為可伸縮變形的中空膠囊；所述氣控打開膠囊的進(jìn)氣管與鎖緊銷套筒筒壁上的進(jìn)氣口相連；所述進(jìn)氣口連接氣源的進(jìn)氣管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固井水泥頭，其特征在于，所述鎖緊銷末端連接一拉繩，通過彈簧座延伸至鉆臺面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固井水泥頭，其特征在于，還包括一手柄螺桿，所述T形擋桿從打開塞一端開有內(nèi)螺孔，所述手柄螺桿的手柄端置于鎖緊銷套筒外部，另一端伸入內(nèi)螺孔，通過螺桿上的外螺紋與T形擋桿的內(nèi)螺紋連接；所述打開塞外緣對稱地設(shè)置有兩個(gè)凸塊，所述擋桿罩筒內(nèi)壁沿軸向?qū)ΨQ開有相應(yīng)的凹槽，所述凸塊嵌入所述凹槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固井水泥頭，其特征在于，所述手柄螺桿靠近手柄端留有一段光桿，所述光桿上套有螺桿支撐架，光桿與螺桿支撐架的軸孔為間隙配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固井水泥頭，其特征在于，所述的螺桿支撐架螺紋固定在擋桿罩筒上，中心設(shè)置有與手柄螺桿配套的滾珠軸套。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的固井水泥頭，其特征在于，所述擋桿伸入水泥頭一端為拋光金屬桿，通過密封圈與水泥頭本體實(shí)現(xiàn)密封。
【文檔編號】E21B33/13GK204098852SQ201420535018
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】陳向軍, 李燕, 鄭德帥, 侯緒田, 趙向陽, 宋明全, 馮江鵬, 何青水, 豆寧輝, 孔令軍 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院