本實(shí)用新型涉及一種固井循環(huán)工具及使用該工具的分支井用固井裝置。

背景技術(shù)：

目前，分支井是在一個主井眼中鉆出一個以上的分支井眼，是當(dāng)前挖掘剩余油氣潛力、提高采收率、增大泄流面積、實(shí)現(xiàn)多層開發(fā)的重要手段之一。國內(nèi)外的分支井眼固井主體工藝是在分支井眼完鉆后，通過分支井眼的井徑測量預(yù)估水泥漿量，之后固井。但由于井徑測量無法精確反應(yīng)井筒情況，所以水泥漿量預(yù)計(jì)不夠精確，在水泥漿量預(yù)計(jì)偏多時，水泥漿會從分支井進(jìn)入主井眼；在水泥漿量預(yù)計(jì)偏少時，分支井眼的上部將無法封固。因而水泥漿量的預(yù)估量不準(zhǔn)，使得固井施工措施受限，固井質(zhì)量無法保證，難以滿足后期作業(yè)要求。

中國專利文獻(xiàn)CN 202417417 U公開了一種分支井固井管外封隔器，包括中心管及其外周上套裝的膠筒，膠筒的上端通過上擋環(huán)擋止在中心管上端連接的上接頭上，膠筒的下端頂壓裝配有滑動密封套裝在中心管的外周上的外筒，外筒和中心管之間設(shè)有阻止外筒相對于中心管向下移動的止退結(jié)構(gòu)和用于帶動外筒滑動的活塞，并在中心管的管壁上開設(shè)有供壓力液流入中心管和外筒之間而向上推動活塞的傳壓孔。在使用時，該封隔器連接在分支井完井管柱的套管上部下放到位后，通過向完井管柱中打壓，使得壓力液通過活塞向上推動外筒，外筒擠壓膠筒而實(shí)現(xiàn)坐封，然后向完井管柱中注入水泥漿進(jìn)行固井。但在固井過程中，完井管柱和井壁之間的井套環(huán)空的頂部是被封隔器封堵的，且井套環(huán)空和完井管柱的管腔只能通過底部連通，這樣在水泥漿的用量比實(shí)際用量多時，將出現(xiàn)水泥漿在井套環(huán)空中將封隔器向上頂推移位及水泥漿沒有完全進(jìn)行井套環(huán)空，其中前者將導(dǎo)致封隔器在分支井的井口位置密封失效，水泥漿依然會進(jìn)入主井眼中；后者將導(dǎo)致固井作業(yè)無法實(shí)現(xiàn)碰壓，使得完井管柱的底部將形成水泥塞，影響后期作業(yè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種固井循環(huán)工具，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中水泥漿在分支井的井套環(huán)空中多余的部分引起的憋壓問題。另外，本實(shí)用新型的另一目的是提供一種使用該固井循環(huán)工具的分支井用固井裝置。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型中固井循環(huán)工具的技術(shù)方案如下：

固井循環(huán)工具，包括用于連接在套管串上的管狀的工具主體，工具主體的外周上有用于在脹開時封上井套環(huán)空的頂部的膠筒，工具主體上設(shè)有貫通內(nèi)外的循環(huán)通道，循環(huán)通道的外端口處于膠筒的下方。

工具主體包括中心管，所述膠筒套裝在中心管的外周上，膠筒的一端擋止設(shè)置有處于中心管外周上的定支撐環(huán)、另一端頂推設(shè)置有滑動裝配在中心管的外周上的動支撐環(huán)，動支撐環(huán)的遠(yuǎn)離膠筒的一端設(shè)置有活塞，活塞外滑動密封套裝有設(shè)置在中心管外周上的缸套，缸套內(nèi)設(shè)有處于活塞遠(yuǎn)離膠筒的一端的壓力腔，并在中心管上開設(shè)有連通壓力腔和中心管的管腔的傳壓孔。

定支撐環(huán)處于膠筒的上方，動支撐環(huán)處于膠筒的下方，所述循環(huán)通道的外端口處于缸套上、并與壓力腔連通，所述循環(huán)通道由外端口、壓力腔和傳壓孔依次連通而成，外端口上和/或外端口和壓力腔之間設(shè)有供流體自外向內(nèi)單向流動的單流開關(guān)。

外端口包括處于活塞下方的導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔的內(nèi)端口連通壓力腔、外端口處于缸套的表面上，導(dǎo)流孔內(nèi)設(shè)置有所述單流開關(guān)。

外端口包括處于活塞上方的循環(huán)孔，循環(huán)孔的外端孔口處于缸套的外周面上、內(nèi)端孔口連通活塞和動支撐環(huán)之間的過流腔，并在活塞上開設(shè)外端連通過流腔、內(nèi)端連通壓力腔的過流孔，過流孔內(nèi)設(shè)有所述單流開關(guān)。

活塞和動支撐環(huán)固定連接或一體設(shè)置而形成滑動密封裝配在中心管和缸套之間的推筒，推筒的內(nèi)壁和中心管的外壁之間和/或推筒的外壁和缸套的內(nèi)壁之間設(shè)有用于阻止推動在中心管上向遠(yuǎn)離膠筒的方向移動的止退結(jié)構(gòu)。

止退結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在推筒上的動鎖環(huán)和設(shè)置在中心管或缸套上的定鎖環(huán)，定鎖環(huán)上設(shè)置有牙頂向靠近膠筒的方向傾斜的定止退鋸齒，動鎖環(huán)上設(shè)有與定止退鋸齒適配的動止退鋸齒。

推筒上還設(shè)有用于向動鎖環(huán)施加沿徑向靠近定鎖環(huán)的彈性壓力的橡膠環(huán)。

循環(huán)通道的內(nèi)、外端口均有兩個以上，各內(nèi)、外端口均在工具主體的周向上間隔均布。

本實(shí)用新型中分支井用固井裝置的技術(shù)方案如下：

分支井用固井裝置，包括用于下放到分支井眼中的套管串和用于插入套管串中的注漿管串，套管串上連接有用于下放到分支井眼的頂部的固井循環(huán)工具，固井循環(huán)工具包括用于連接在套管串上的管狀的工具主體，工具主體的外周上有用于在脹開時封上井套環(huán)空的頂部的膠筒，工具主體上設(shè)有貫通內(nèi)外的循環(huán)通道，循環(huán)通道的外端口處于膠筒的下方。

工具主體包括中心管，所述膠筒套裝在中心管的外周上，膠筒的一端擋止設(shè)置有處于中心管外周上的定支撐環(huán)、另一端頂推設(shè)置有滑動裝配在中心管的外周上的動支撐環(huán)，動支撐環(huán)的遠(yuǎn)離膠筒的一端設(shè)置有活塞，活塞外滑動密封套裝有設(shè)置在中心管外周上的缸套，缸套內(nèi)設(shè)有處于活塞遠(yuǎn)離膠筒的一端的壓力腔，并在中心管上開設(shè)有連通壓力腔和中心管的管腔的傳壓孔。

定支撐環(huán)處于膠筒的上方，動支撐環(huán)處于膠筒的下方，所述循環(huán)通道的外端口處于缸套上、并與壓力腔連通，所述循環(huán)通道由外端口、壓力腔和傳壓孔依次連通而成，外端口上和/或外端口和壓力腔之間設(shè)有供流體自外向內(nèi)單向流動的單流開關(guān)。

外端口包括處于活塞下方的導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔的內(nèi)端口連通壓力腔、外端口處于缸套的表面上，導(dǎo)流孔內(nèi)設(shè)置有所述單流開關(guān)。

外端口包括處于活塞上方的循環(huán)孔，循環(huán)孔的外端孔口處于缸套的外周面上、內(nèi)端孔口連通活塞和動支撐環(huán)之間的過流腔，并在活塞上開設(shè)外端連通過流腔、內(nèi)端連通壓力腔的過流孔，過流孔內(nèi)設(shè)有所述單流開關(guān)。

活塞和動支撐環(huán)固定連接或一體設(shè)置而形成滑動密封裝配在中心管和缸套之間的推筒，推筒的內(nèi)壁和中心管的外壁之間和/或推筒的外壁和缸套的內(nèi)壁之間設(shè)有用于阻止推動在中心管上向遠(yuǎn)離膠筒的方向移動的止退結(jié)構(gòu)。

止退結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在推筒上的動鎖環(huán)和設(shè)置在中心管或缸套上的定鎖環(huán)，定鎖環(huán)上設(shè)置有牙頂向靠近膠筒的方向傾斜的定止退鋸齒，動鎖環(huán)上設(shè)有與定止退鋸齒適配的動止退鋸齒。

推筒上還設(shè)有用于向動鎖環(huán)施加沿徑向靠近定鎖環(huán)的彈性壓力的橡膠環(huán)。

循環(huán)通道的內(nèi)、外端口均有兩個以上，各內(nèi)、外端口均在工具主體的周向上間隔均布。

本實(shí)用新型中循環(huán)通道能夠?qū)⒐ぞ咧黧w的內(nèi)外空間連通，這樣在從注漿管串向井套環(huán)空之間注入水泥漿時，多余的水泥漿可從循環(huán)通道進(jìn)入注漿管串和套管串之間的管套環(huán)空，這實(shí)際上是將多余的水泥漿置于套管串中，以避免多余的水泥漿在井套環(huán)空中的憋壓，使得這部分水泥漿不會再套管串的底部形成水泥塞或?qū)⒐叹h(huán)工具頂推移位，因而本實(shí)用新型中固井循環(huán)工具具有便于分支井的固井和固井可靠的優(yōu)點(diǎn)。

進(jìn)一步的，循環(huán)通道的壓力腔和傳壓孔同時也是供壓力液壓動活塞的傳壓通道的一部分，并通過單流開關(guān)在外端口上的單向截流，這樣在坐封時，在壓力液從傳壓孔向壓力腔流動的狀態(tài)下，單流開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，使得循環(huán)通道的外端口關(guān)閉，壓力液在壓力腔中憋壓而推動活塞；在注漿階段，水泥漿將從循環(huán)通道的外向內(nèi)流動，這樣單流開關(guān)將處于打開狀態(tài)，使得多余的水泥漿可從循環(huán)通道進(jìn)入中心管內(nèi)，從而該單流開關(guān)保證了循環(huán)通道可在坐封和注漿過程中均起到過流作用，又保證了在坐封過程中外端口不會打開，因而實(shí)現(xiàn)了循環(huán)通道的多功能性，并進(jìn)一步提高了固井的可靠性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的固井裝置的實(shí)施例中固井循環(huán)工具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A處的局部放大圖。

圖中：1.上接頭；2.中心管；3.定支撐環(huán)；4.膠筒；5.隔環(huán)；6.推筒；7.缸套；8. 循環(huán)孔；9.過流腔；10.橡膠環(huán)；11.動鎖環(huán)；12.定鎖環(huán)，13.上單流開關(guān)；14.壓力腔；15.傳壓孔；16. 下單流開關(guān)；17.導(dǎo)流孔；18.下接頭。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型中固井裝置的實(shí)施例：該固井裝置是采用內(nèi)插法進(jìn)行分支井固井的分支井用固井裝置，主要由套管串和注漿管串組成，以在固井階段，套管串?dāng)y帶固井循環(huán)工具下放到分支井眼中，在下放到位后，將固井循環(huán)工具坐封在分支井眼的頂部，然后將注漿管串下放到套管串內(nèi)，直至注漿管串的底部注漿口插入套管串的底部，這樣可在注漿管串和套管串之間形成底部封閉的管套環(huán)空，使得水泥漿可從注漿管串中反向注入套管串和井壁之間的井套環(huán)空，而注漿碰壓后，可通過上提注漿管串而反清洗管套環(huán)空內(nèi)殘留的泥餅。

如圖1和圖2所示，該固井循環(huán)工具是分支井用機(jī)械式固井循環(huán)工具，包括自上而下依次螺紋連接的上接頭1、中心管2和下接頭18，中心管2的外周上自上而下而下依次套裝有定支撐環(huán)3、坐封組件、液壓缸。定支撐環(huán)3為固定在中心管2的外周上的錐形支撐環(huán)，定支撐環(huán)3擋止在坐封組件的上端上。坐封組件由若干上下間隔設(shè)置的坐封膠筒4和隔設(shè)在相鄰兩坐封膠筒4之間的坐封隔環(huán)5組成，坐封膠筒4和坐封隔環(huán)5的內(nèi)壁面均與中心管2的外周面滑動密封配合。液壓缸包括套裝在中心管2外的推筒6，推筒6的上端為頂推在坐封組件的下端下放的動支撐環(huán)，該動支撐環(huán)又是滑動密封套裝在中心管2的外周上的調(diào)節(jié)支撐環(huán)；推筒6的下端為滑動密封裝配在中心管2的外周上的活塞；推筒6的內(nèi)壁和中心管2的外周之間設(shè)有阻止推筒6相對于中心管2下落的止退結(jié)構(gòu)，該止退結(jié)構(gòu)包括固定在中心管2的外周上的定鎖環(huán)12和限位裝配在推筒6的內(nèi)壁上卡槽的動鎖環(huán)11，定鎖環(huán)12上設(shè)置有牙頂向上傾斜的定止退鋸齒，動鎖環(huán)11處于活塞和動支撐環(huán)之間的環(huán)形避讓槽中、并設(shè)有與定止退鋸齒適配的動止退鋸齒，并在推筒6內(nèi)壁的卡槽中還裝配有套裝在動鎖環(huán)11的外周上的橡膠環(huán)10，該橡膠環(huán)10向動鎖環(huán)11施加沿徑向向內(nèi)的彈性壓力；推筒6的外壁上開設(shè)有處于活塞和動支撐環(huán)之間的環(huán)形的過流槽，并在推筒6外套裝有固定在中心管2的外周上的缸套7，缸套7具有處于活塞下方的環(huán)形的下翻沿、滑動密封套裝在活塞的外周上的套體和滑動密封裝配在過流槽上段中的環(huán)形的上翻沿。

液壓缸內(nèi)具有由活塞、中心管2、缸套7的套體和下翻沿圍成的壓力腔14，該壓力腔14也是處于套體和中心管2之間的壓力環(huán)腔。中心管2上開設(shè)有貫通管壁的傳壓孔15，傳壓孔15將壓力腔14和中心管2的管腔連通。下翻沿上開設(shè)有上下貫通的單流孔17，單流孔17的上端口為連通壓力腔14的內(nèi)端口、下端口為處于下翻沿的下環(huán)端面上的連通井套環(huán)空的外端口，單流孔17有若干個、并在下翻沿的周向間隔均布，各單流孔17內(nèi)均裝配有供液流由外向內(nèi)單向流動的下單流開關(guān)16。活塞的外周邊緣上開設(shè)有連通在壓力腔14和過流槽之間的過流孔，該過流孔的上端口為連通過流槽的外端口、下端口為連通壓力腔14的內(nèi)端口，且該過流孔也有若干個、并在活塞的周向上間隔均布，各個過流孔內(nèi)均裝配有供液流自外向內(nèi)單向流動的上單流開關(guān)13。套體的內(nèi)壁面封堵在過流槽的槽口上，以由套體、上翻沿和過流槽的槽壁圍成環(huán)形的過流腔9。套體上開設(shè)有處于活塞上方的循環(huán)孔8，該循環(huán)孔8沿徑向貫通套體，循環(huán)孔8的內(nèi)端口連通過流腔9、外端口處于套體的外壁面上并連通井套環(huán)空，循環(huán)孔8以沿套體軸向布置的兩個為一列，且循環(huán)孔8有多列，各列循環(huán)孔8在套體的周向上間隔均布。循環(huán)孔8和單流孔17分別以通過過流通道間接連通壓力腔14和直接連通壓力腔14的方式，通過壓力腔14連通傳壓孔15，以形成由循環(huán)孔8和單流孔17組成外端口、壓力腔14作為中間段、傳壓孔15作為內(nèi)端口的循環(huán)通道。

本實(shí)施例中動、定鎖環(huán)11、12均采用鋼材，動、定止退鋸齒的牙尖朝向相反，以在相互鎖定狀態(tài)下起到對動支撐環(huán)撐托的作用。上接頭1的上端采用正旋的母扣接頭，下接頭18的下端采用反旋的公扣接頭，以用于串接在套管串中，同時減少中心管2的內(nèi)徑，增加固井循環(huán)工具與井壁的間隙，減少固井注漿階段的壓耗。單流孔17采用圓孔。

該固井裝置的工作過程是：

1，鉆完分支井眼后，確定固井封固段長，編排套管串，將固井循環(huán)工具連接在套管串中，上接頭1與上部套管串連接，下接頭18與下部套管串相連，連接后下入預(yù)定位置；

2，采用內(nèi)插法固井，以鉆具作為注漿管柱而插入套管串的底部，在鉆具和套管串之間的管套環(huán)空打壓，液體通過傳壓孔15，進(jìn)入壓力腔14，壓力推動推筒6上移，依靠動鎖環(huán)11和定鎖環(huán)12實(shí)現(xiàn)下調(diào)節(jié)支撐環(huán)定位，促使膠筒4膨脹，實(shí)現(xiàn)脹封，封隔中心管2和地層環(huán)空；

3，泄壓；

4，向鉆具內(nèi)注入固井液，液體從井底上返至套管串和井壁之間的井套環(huán)空，上單流開關(guān)13和下單流開關(guān)16打開，通過通道一（單流孔17、下單流開關(guān)16、壓力腔14、傳壓孔15）和通道二（循環(huán)孔8、過流腔9、上單流開關(guān)13、壓力腔14、傳壓孔15）進(jìn)入鉆具和套管串之間的管套環(huán)空；

5，固井碰壓，上提鉆具洗出多余水泥漿，提出鉆具，候凝。

本實(shí)用新型的固井裝置的另一實(shí)施例：本實(shí)施例與上述實(shí)施例的區(qū)別在于，液壓缸處于膠筒的上方，但循環(huán)通道需仍然處于膠筒的下方，此時循環(huán)通道與液壓缸上的傳壓通道需相對獨(dú)立設(shè)置。

本實(shí)用新型的固井裝置其他實(shí)施例，固井循環(huán)工具的坐封方式也可以采用液壓式坐封、換向式坐封（即通過上提或下放管柱的方式進(jìn)行坐封）、自膨脹坐封等坐封方式，對應(yīng)的整個固井循環(huán)工具的工具主體結(jié)構(gòu)與對應(yīng)封隔器的主體結(jié)構(gòu)一致，而需保證的是循環(huán)通道處于膠筒的下方。尤其在工具主體采用換向式坐封和自膨脹坐封形式的封隔器主體結(jié)構(gòu)時，循環(huán)通道中單流開關(guān)也可以取消，這是因?yàn)樵谧怆A段無需打壓，所以也無需單流開關(guān)在循環(huán)通道中單流截流的作用。插入套管串中注漿管串除采用鉆具外，還可以采用普通的油管串。

本實(shí)用新型中固井循環(huán)工具的實(shí)施例：本實(shí)施例中固井循環(huán)工具的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例中固井循環(huán)工具的結(jié)構(gòu)相同，因此不再贅述。但該固井循環(huán)工具除了可以使用在分支井以外，還可以使用在普通井眼中，即也可以采用在主井中。