一種井底型固井水泥漿快速凝固裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種井底型固井水泥漿快速凝固裝置，其包括上接頭、下接頭、外管、內(nèi)管；下接頭、外管和內(nèi)管形成活塞容納空間；自鎖抓套，自鎖抓套下部的外壁具有自鎖抓螺紋，上端具有沿著上邊緣的導(dǎo)向坡口，下端具有向內(nèi)傾斜的夾爪，自鎖抓套的壁上開有螺栓孔；活塞，活塞上端的外壁為活塞螺紋；活塞與自鎖抓套通過螺紋連接；定位銷釘穿入自鎖抓套的螺栓孔和上接頭的內(nèi)壁，將自鎖抓套與上接頭連接在一起；下接頭的出口處安裝有單向閥。本發(fā)明裝置能夠在需要時(shí)向井底的水泥注入液態(tài)速凝劑，可以使水泥在5分鐘內(nèi)凝固，避免壓漏地層，破壞失重現(xiàn)象的產(chǎn)生，進(jìn)而提高固井質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)保護(hù)油、氣、水層及地下資源的目的。
【專利說明】一種井底型固井水泥漿快速凝固裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油開采【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種井底型固井水泥漿快速凝固裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油開采的油井固井過程中，水泥粉末與水混合后，以液體狀態(tài)經(jīng)過液壓泵注入井下套管內(nèi)，再向套管內(nèi)注入泥漿，將水泥漿從套管下部擠出，向上上升，頂替泥漿，填充環(huán)形空間，凝固后，形成堅(jiān)固的水泥石，封固地下地層，并且將套管和地層固結(jié)為整體。經(jīng)過洗井、射孔、酸化、壓裂，建立油氣通道，使地層(油層)中的原油、天然氣進(jìn)入套管，流至地面。
[0003]水泥與水混合后的比重，一般在1.8?2.2之間，而鉆井液(泥漿)比重一般在1.1?1.6之間。注水泥結(jié)束后，會(huì)出現(xiàn)兩種不良效果:其一是，注水泥結(jié)束后的短時(shí)間內(nèi)部，由于水泥比重高于泥漿比重，會(huì)出現(xiàn)水泥漿液柱壓漏地層的現(xiàn)象，使水泥漿流入地層，降低水泥封固效果；第二是，懸浮在水泥漿中的水泥微顆粒，在注水泥結(jié)束后的靜止?fàn)顟B(tài)中，會(huì)逐漸下沉，出現(xiàn)與水分離的現(xiàn)象，即失重現(xiàn)象。固井水泥漿中，水灰比一般在0.5:1?0.6:1之間，S卩I立方米水泥漿中，水的體積占50%?60%，也就是說，在1000米的水泥漿液柱中，有500?600米的水柱和500?400米暫時(shí)沒有形成強(qiáng)度的水泥環(huán)柱。水泥封固段中，由于水的比重低于地層壓力，地層流體很容易進(jìn)入井眼，使不同層位儲(chǔ)存的油、氣、水互相連通，互相流動(dòng)，造成水層和油、氣層的互相侵蝕、污染，同時(shí)，固井效果大大降低。部分井甚至出現(xiàn)地層高壓油氣水進(jìn)入井眼、井口，頂開井口裝置，造成失控的現(xiàn)象。
[0004]由于以上現(xiàn)象多數(shù)發(fā)生在井下，無法直接控制，處理，對地層、井口、工程施工形成比較大的危害，自石油開發(fā)工程誕生以來，此現(xiàn)象一直沒有得到重視和解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種井底型固井水泥漿快速凝固裝置。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:一種井底型固井水泥漿快速凝固裝置，其包括上接頭、下接頭、外管、內(nèi)管；所述上接頭和下接頭分別與所述外管密封連接；所述內(nèi)管的一端固定安裝在下接頭內(nèi)部；下接頭、外管和內(nèi)管形成活塞容納空間；
[0007]自鎖抓套，所述自鎖抓套內(nèi)部為中空構(gòu)造，自鎖抓套下部的外壁具有自鎖抓螺紋，上端具有沿著上邊緣的導(dǎo)向坡口，下端具有向內(nèi)傾斜的夾爪，自鎖抓套的壁上開有螺栓孔；
[0008]活塞，所述活塞上端的外壁為活塞螺紋；所述活塞安裝在所述活塞容納空間內(nèi)；活塞與自鎖抓套通過螺紋連接；
[0009]定位銷釘穿入自鎖抓套的螺栓孔和上接頭的內(nèi)壁，將自鎖抓套與上接頭連接在一起;
[0010]所述下接頭還具有與所述活塞容納空間相連通的通道，通道的出口設(shè)有封堵螺帽；
[0011]下接頭的出口處安裝有單向閥。
[0012]如上所述的井底型固井水泥漿快速凝固裝置，進(jìn)一步，所述活塞的內(nèi)壁上還設(shè)有第一環(huán)形凹槽，所述第一環(huán)形凹槽內(nèi)安裝有止退環(huán)，所述內(nèi)管的外壁上設(shè)有容納止退環(huán)的第二環(huán)形凹槽。
[0013]如上所述的井底型固井水泥漿快速凝固裝置，進(jìn)一步，所述上接頭和下接頭分別與所述外管通過螺紋密封連接，或者通過焊接密封連接。
[0014]如上所述的井底型固井水泥漿快速凝固裝置，進(jìn)一步，所述單向閥包括:凡爾球，彈簧，凡爾球桿和托盤；所述托盤安裝在下接頭的下端，托盤的盤面上開有通孔；凡爾球桿的一端固定在托盤上，另一端安裝有凡爾球，彈簧穿設(shè)在凡爾球桿上，且位于托盤和凡爾球之間。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0016]本發(fā)明的井底型固井水泥漿快速凝固裝置能夠安裝在最后一根套管柱上，在注水泥結(jié)束后，膠塞在套管內(nèi)下行進(jìn)入井底型固井水泥漿快速凝固裝置的上接頭，當(dāng)與自鎖抓套接觸時(shí)，對自鎖抓套的推力使定位銷釘剪斷，進(jìn)而推動(dòng)活塞向下移動(dòng)，活塞擠出活塞容納空間內(nèi)的液態(tài)速凝劑，使其進(jìn)入下接頭的通道，可以使水泥在5分鐘內(nèi)凝固，失去流動(dòng)性，形成初強(qiáng)度水泥環(huán)，改變環(huán)形空間水泥漿狀態(tài)，避免壓漏地層，破壞失重現(xiàn)象的產(chǎn)生，以人工干預(yù)水泥凝固方式，改變水泥漿的液柱結(jié)構(gòu)，提高固井質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)保護(hù)油、氣、水層及地下資源的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的井底型固井水泥漿快速凝固裝置整體示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的自鎖抓套示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的活塞示意圖；
[0021]圖4為膠塞示意圖；
[0022]圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例的井底型固井水泥漿快速凝固裝置使用狀態(tài)示意圖。
[0023]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0024]1、上接頭，2、外管，3、下接頭，4、內(nèi)管，5、自鎖抓套，52、導(dǎo)向坡口，54、螺栓孔，56、自鎖抓螺紋，58、夾爪，6、活塞，62、第一環(huán)形凹槽，64、活塞螺紋，7、定位銷釘，8、密封膠圈，9、膠塞，92、橡膠裙部，94、膠塞鐵芯，96、凸緣，10、活塞容納空間，11、通道，12、封堵螺帽，13、凡爾球，14、彈簧，15、凡爾球桿，16、托盤，17、止退環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0026]如圖4所示,為膠塞示意圖；所述膠塞9包括:膠塞鐵芯94,在所述膠塞鐵芯94上端套有橡膠裙部92，膠塞鐵芯的下端具有凸緣96。
[0027]如圖1所示，為本發(fā)明一種實(shí)施例的井底型固井水泥漿快速凝固裝置整體示意圖。包括上接頭1、下接頭3、外管2、內(nèi)管4 ;所述上接頭I和下接頭3分別與所述外管2密封連接(該上接頭和下接頭分別與該外管通過螺紋密封連接，或者通過焊接密封連接。)；所述內(nèi)管4的一端固定安裝在下接頭3內(nèi)部；下接頭3、外管2和內(nèi)管4形成上方開口的活塞容納空間10。
[0028]圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的自鎖抓套示意圖；所述自鎖抓套5內(nèi)部為可供膠塞下端穿過的中空構(gòu)造，自鎖抓套5下部的外壁具有自鎖抓螺紋56，上端具有沿著上邊緣的導(dǎo)向坡口 52，下端具有向內(nèi)傾斜的夾爪58，自鎖抓套5的壁上開有螺栓孔54。導(dǎo)向坡口 52的作用是使膠塞能夠順利插入自鎖抓套5。膠塞進(jìn)入自鎖爪套后由于夾爪的阻擋使膠塞不會(huì)退回，從而將膠塞與自鎖爪套連接在一起。
[0029]圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的活塞示意圖；所述活塞6上端的外壁為活塞螺紋64 ；所述活塞6安裝在所述活塞容納空間10內(nèi)；活塞6與自鎖抓套5通過自鎖抓螺紋56和活塞螺紋64連接。
[0030]定位銷釘7穿入自鎖抓套5的螺栓孔54和上接頭I的內(nèi)壁，將自鎖抓套5與上接頭I連接在一起。
[0031]所述下接頭3還具有與所述活塞容納空間10相連通的通道11，通道11的出口設(shè)有封堵螺帽12。
[0032]下接頭3的出口出安裝有單向閥。
[0033]本發(fā)明井底型固井水泥漿快速凝固裝置的使用方法和過程如下:
[0034]如圖5所示，為本發(fā)明一種實(shí)施例的井底型固井水泥漿快速凝固裝置使用狀態(tài)示意圖。本發(fā)明的井底型固井水泥漿快速凝固裝置能夠安裝在最后一根套管柱上，在注水泥結(jié)束后，膠塞在套管內(nèi)下行進(jìn)入井底型固井水泥漿快速凝固裝置的上接頭，當(dāng)與自鎖抓套接觸時(shí)，對自鎖抓套的推力使定位銷釘剪斷，進(jìn)而推動(dòng)活塞向下移動(dòng)，活塞擠出活塞容納空間內(nèi)的液態(tài)速凝劑，使其進(jìn)入下接頭的通道，可以使水泥在5分鐘內(nèi)凝固，失去流動(dòng)性，形成初強(qiáng)度水泥環(huán)，改變環(huán)形空間水泥漿狀態(tài)，避免壓漏地層，破壞失重現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0035]上述實(shí)施方式的井底型固井水泥漿快速凝固裝置在使用時(shí)可能會(huì)發(fā)生活塞上移，將液態(tài)速凝劑回吸的問題，為了解決該問題對上述實(shí)施方式可以進(jìn)行如下改進(jìn):
[0036]上述實(shí)施方式的井底型固井水泥漿快速凝固裝置，活塞6的內(nèi)壁上還設(shè)有第一環(huán)形凹槽62，所述第一環(huán)形凹槽62內(nèi)安裝有止退環(huán)17，所述內(nèi)管4的外壁上設(shè)有容納止退環(huán)6的第二環(huán)形凹槽。
[0037]由于止退環(huán)17的直徑小于內(nèi)管的外徑，因此止退環(huán)17安裝在第一環(huán)形凹槽62時(shí)存在預(yù)緊力，當(dāng)止退環(huán)隨著活塞向下移動(dòng)到第二環(huán)形凹槽時(shí)會(huì)發(fā)生收縮并卡入第二環(huán)形凹槽，這樣可以防止活塞倒退上移將液態(tài)速凝劑回吸的問題，獲得更好的固井效果。
[0038]本發(fā)明一種實(shí)施方式的單向閥包括:凡爾球13，彈簧14，凡爾球桿15和托盤16 ;所述托盤16安裝在下接頭3的下端，托盤的盤面上開有通孔;凡爾球桿15的一端固定在托盤16上，另一端安裝有凡爾球13，彈簧14穿設(shè)在凡爾球桿15上，且位于托盤16和凡爾球13之間。單向閥的作用是使水泥漿或泥漿只能從井底型固井水泥漿快速凝固裝置向外流出，而不會(huì)產(chǎn)生回流的問題。
[0039]以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種井底型固井水泥漿快速凝固裝置，其特征在于，包括上接頭(I)、下接頭(3)、外管(2)、內(nèi)管(4);所述上接頭(I)和下接頭(3)分別與所述外管(2)密封連接；所述內(nèi)管(4)的一端固定安裝在下接頭(3)內(nèi)部；下接頭(3)、外管(2)和內(nèi)管(4)形成活塞容納空間(10)； 自鎖抓套(5)，所述自鎖抓套(5)內(nèi)部為中空構(gòu)造，自鎖抓套(5)下部的外壁具有自鎖抓螺紋(56)，上端具有沿著上邊緣的導(dǎo)向坡口( 52)，下端具有向內(nèi)傾斜的夾爪(58)，自鎖抓套(5)的壁上開有螺栓孔(54)； 活塞(6)，所述活塞(6)上端的外壁為活塞螺紋(64);所述活塞(6)安裝在所述活塞容納空間(10)內(nèi)；活塞(6)與自鎖抓套(5)通過螺紋連接； 定位銷釘(7 )穿入自鎖抓套(5 )的螺栓孔(54)和上接頭(I)的內(nèi)壁，將自鎖抓套(5 )與上接頭(I)連接在一起； 所述下接頭(3)還具有與所述活塞容納空間(10)相連通的通道(11)，通道(11)的出口設(shè)有封堵螺帽(12)； 下接頭(3)的出口出安裝有單向閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井底型固井水泥漿快速凝固裝置，其特征在于，所述活塞(6)的內(nèi)壁上還設(shè)有第一環(huán)形凹槽(62)，所述第一環(huán)形凹槽(62)內(nèi)安裝有止退環(huán)(17)，所述內(nèi)管(4)的外壁上設(shè)有容納止退環(huán)(6)的第二環(huán)形凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井底型固井水泥漿快速凝固裝置，其特征在于，所述上接頭(I)和下接頭(3)分別與所述外管(2)通過螺紋密封連接，或者通過焊接密封連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井底型固井水泥漿快速凝固裝置，其特征在于，所述單向閥包括:凡爾球(13)，彈簧(14)，凡爾球桿(15)和托盤(16);所述托盤(16)安裝在下接頭(3)的下端，托盤的盤面上開有通孔；凡爾球桿(15)的一端固定在托盤(16)上，另一端安裝有凡爾球(13 )，彈簧(14)穿設(shè)在凡爾球桿(15 )上，且位于托盤(16 )和凡爾球(13 )之間。
【文檔編號(hào)】E21B33/13GK103883278SQ201410127461
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】路志武 申請人:新疆通奧油田技術(shù)服務(wù)有限公司