專利名稱：克服注水泥過(guò)程中u形管效應(yīng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是涉及石油、地礦等系統(tǒng)鉆井固井注水泥漿過(guò)程中克服U形管效應(yīng)的裝置。
在固井注水泥過(guò)程中，由于注入所下套管內(nèi)的水泥漿密度超過(guò)套管外環(huán)形空間的鉆井液密度，從而形成液柱靜壓差，隨著注入水泥漿量的增加，該靜壓差越來(lái)越大，當(dāng)該壓差在初期小于井內(nèi)液體循環(huán)所需壓耗時(shí)，它僅起降低地面泵壓的作用，而當(dāng)它大于該所需壓耗時(shí)，將迫使環(huán)空液體上返速度增加，這就造成環(huán)空液體對(duì)井壁沖刷量過(guò)大，引起井壁不穩(wěn)定，導(dǎo)致固井質(zhì)量變差；另一方面，由于套管內(nèi)外靜壓差大于正常所需動(dòng)壓差，這就迫使管外液體上返流量大于地面泵入套管內(nèi)的量，造成套管內(nèi)形成空段。在替泥漿過(guò)程中，泵入到套管內(nèi)的液體需首先用于充滿該空間，充滿后才逐漸使環(huán)空水泥漿以正常速度上返，在這期間由于環(huán)空水泥漿上返速度過(guò)低，導(dǎo)致頂替效果低，從而也使固井質(zhì)量變差。
本實(shí)用新型的目的是提供一種克服注水泥過(guò)程中U形管效應(yīng)的裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的克服注水泥過(guò)程中U形管效應(yīng)的裝置包括有投球短節(jié)總成及降壓限流裝置兩部分，投球短節(jié)總成設(shè)于所下套管的頂端，降壓限流裝置設(shè)在所下套管下部結(jié)構(gòu)的上端，所述的降壓限流裝置其外管由套管接箍(1)和外管(2)組成，在接箍上端母扣底處旋入環(huán)形懸掛頭(3)，內(nèi)管(5)由懸掛銷釘(4)與懸掛頭(3)連接，內(nèi)管(5)上設(shè)有泄流孔(6)，泄流孔(6)與限流閥(7)相配合，內(nèi)管中心孔內(nèi)設(shè)限流閥(7)、壓縮彈簧(8)和彈簧座(9)，限流閥中心是空的，彈簧座(9)與內(nèi)管(5)連接，彈簧座下端沿軸向開(kāi)1－100個(gè)液流通道(11)，所述的投球短節(jié)總成包括結(jié)構(gòu)形態(tài)完全一樣的左右兩個(gè)旁通裝、送球機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)旁通機(jī)構(gòu)內(nèi)裝小直徑球，另一個(gè)旁通機(jī)構(gòu)內(nèi)裝大直徑球，短節(jié)(13)中間有與短節(jié)貫通的旁通短節(jié)(14)、壓緊螺帽(15)，兩者相連接，旁通端面處開(kāi)密封槽，內(nèi)設(shè)密封墊圈(16)，以壓緊螺帽中心線為中心線開(kāi)孔，內(nèi)設(shè)推球桿(18)，推球桿(18)的左邊伸入旁通短節(jié)(14)內(nèi)與其中水平放置的環(huán)形圈(20)相連，推球桿(18)與壓緊螺帽之間設(shè)1－5個(gè)密封圈(19)，推球桿(18)的伸出端端頭沿徑向開(kāi)孔，內(nèi)插入定位銷(22)，在旁通短節(jié)(14)內(nèi)的環(huán)形圈(20)中放置球(21)。
使用本實(shí)用新型所述的裝置，可根據(jù)需要人為的確定、調(diào)節(jié)套管內(nèi)外液柱壓差，降低固井過(guò)程中因注水泥而引起的環(huán)空液柱壓力變化(先期增加、后期降低)以及由此造成的環(huán)空液體上返速度先過(guò)大、后過(guò)小的狀況，避免在注水泥初期返速過(guò)高引起井壁沖涮嚴(yán)重的現(xiàn)象和注水泥后期及替泥漿初期返速過(guò)低導(dǎo)致頂替效率降低的現(xiàn)象，并可按人工予定的速度控制環(huán)形空間的流體，實(shí)現(xiàn)予定的返速，避免了因U形管效應(yīng)引起的返速波動(dòng)，有利于提高固井質(zhì)量。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案。


圖1為降壓限流裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為投球短節(jié)總成結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型的降壓限流裝置設(shè)在所下套管下部結(jié)構(gòu)的上端，所述的降壓限流裝置其外管由套管接箍1和外管2組成，在接箍上端母扣底處旋入環(huán)形懸掛頭3，內(nèi)管5由懸掛銷釘4與懸掛頭3連接，內(nèi)管5上設(shè)有泄流孔6，泄流孔6與限流閥7相配合，內(nèi)外管之間有一環(huán)形空間，內(nèi)管上端呈喇叭口狀，它有兩個(gè)作用，(1)、第一次投小球時(shí)，可使球順利進(jìn)入內(nèi)管的限流閥7，用于封堵降壓限流裝置中的限流閥，(2)、第二次投大球時(shí)，能使球順利坐在內(nèi)管的喇叭口上，實(shí)現(xiàn)憋壓，憋斷懸掛銷釘4，內(nèi)管中心孔內(nèi)設(shè)限流閥7、壓縮彈簧8和彈簧座9，限流閥的中心是空的，彈簧座9與內(nèi)管5連接，其旋入位置可調(diào)整，以便確定限流閥7所需壓力，旋到予定位置后，上緊鎖緊螺帽10，彈簧座下端沿軸向開(kāi)1－100個(gè)液流通道11，并在下端沿徑向向外焊3個(gè)平底尾翅12，投球短節(jié)總成包括結(jié)構(gòu)形態(tài)完全一樣的左右兩個(gè)旁通裝、送球機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)旁通機(jī)構(gòu)內(nèi)裝小直徑球，另一個(gè)旁通機(jī)構(gòu)內(nèi)裝大直徑球，短節(jié)13中間有與短節(jié)貫通的旁通短節(jié)14、壓緊螺帽15，兩者相連接，旁通端面處開(kāi)密封槽，內(nèi)設(shè)密封墊圈16，以壓緊螺帽中心線為中心線開(kāi)孔，內(nèi)設(shè)推球桿18，推球桿18的左邊伸入旁通短節(jié)14內(nèi)與其中水平放置的環(huán)形圈20相連，推球桿18與壓緊螺帽之間設(shè)1－5個(gè)密封圈19，推球桿18的伸出端端頭沿徑向開(kāi)孔，內(nèi)插入定位銷22，在旁通短節(jié)14內(nèi)的環(huán)形圈20中放置球21，推球桿外設(shè)保擴(kuò)罩17，保護(hù)罩與壓緊螺帽15之間螺紋聯(lián)接。
下套管時(shí)，把降壓限流裝置串接在所下套管下部結(jié)構(gòu)的上端，下完套管及聯(lián)頂節(jié)后，把予先裝好大小兩球的投球短節(jié)總成串接在聯(lián)頂節(jié)與水泥頭之間，然后按正常程序開(kāi)泵循環(huán)，泥漿此時(shí)由于降壓限流裝置中間通道未投球，泥漿等流體可順利由中心孔通過(guò)，由此產(chǎn)生的流動(dòng)阻力極小，在泥漿循環(huán)過(guò)程結(jié)束前到正式注水泥漿期間，在地面泵壓降低過(guò)程中，套管中的水泥漿與環(huán)形空間的泥漿靜壓差≤正常循環(huán)壓耗時(shí)，小球坐封在降壓限流裝置的限流閥7上，投球前置時(shí)間可由套管的長(zhǎng)度、小球在套管內(nèi)的滑落速度及套管內(nèi)流體的下行速度計(jì)算出，小球的送入過(guò)程是撥出定位銷22，旋掉保護(hù)罩17，往里壓推球桿18，在壓入過(guò)程中不要發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使環(huán)形圈20盡可能保持水平狀態(tài)，當(dāng)推球桿18、環(huán)形圈20及球21往投球短節(jié)中心移動(dòng)到一定位置后，球21進(jìn)入投球短節(jié)的垂直通道部位，由于球自身的重力作用及泥漿的沖力作用，從環(huán)形圈20脫出下落，然后再把推球桿18向外拉到原來(lái)位置，戴上保護(hù)罩17，插好定位銷22，第一次投球過(guò)程結(jié)束，球靠自身重量及泥漿推力，在予定時(shí)間到達(dá)降壓限流裝置內(nèi)的限流閥7坐封處，坐封限流閥7中心孔，此時(shí)限流閥7由于彈簧8的上推力的作用，只有當(dāng)上部套管柱內(nèi)液體壓力大于彈簧8的上推力時(shí)，限流閥7才開(kāi)始下移，泄流孔6開(kāi)通，套管內(nèi)液體經(jīng)泄流孔6向內(nèi)管5與外管2之間的環(huán)形空間及由此向下流動(dòng)，在此過(guò)程中由于限流閥7的作用，使U形管效應(yīng)引起的套管內(nèi)壓力增高被限流閥7抵消，保證套管內(nèi)液體呈連續(xù)狀態(tài)，故套管外環(huán)空液體上返速度始終取決于地面泵入速度。
在地面泵壓升高過(guò)程中，當(dāng)從注水泥漿開(kāi)始至水泥漿從套管底返出到環(huán)形空間并上升到一定高度引起套管內(nèi)外靜壓差降低到正常循環(huán)壓耗所需值時(shí)，按上述第一次送入小球的程序再送入大球，投球前置時(shí)間可由套管的長(zhǎng)度、大球在套管內(nèi)的滑落速度及套管內(nèi)流體的下行速度計(jì)算出，當(dāng)大球坐封到降壓流裝置的內(nèi)管上端后，坐封其上，使內(nèi)管5中心孔封死，套管內(nèi)壓力升高到一定量時(shí)，懸掛銷釘4被切斷，內(nèi)管5連同其以下部分自懸掛頭3處向下脫開(kāi)掉下，此時(shí)套管內(nèi)流體經(jīng)懸掛頭3中心孔、內(nèi)管5與外管2之間的環(huán)形空間向下流動(dòng)，內(nèi)管即失去降壓限流作用，避免了替泥漿后期由于限流閥7的作用而引起的泵壓升高。
如果井較淺，替泥漿所需最大壓力較低，地面設(shè)備能承受，則第二次投球過(guò)程可免去。
權(quán)利要求1.一種克服注水泥過(guò)程中U形管效應(yīng)的裝置，其特征在于包括有投球短節(jié)總成及降壓限流裝置兩部分，投球短節(jié)總成設(shè)于所下套管的頂端，降壓限流裝置設(shè)在所下套管下部結(jié)構(gòu)的上端，所述的降壓限流裝置其外管由套管接箍(1)和外管(2)組成，在接箍上端母扣底處旋入環(huán)形懸掛頭(3)，內(nèi)管(5)由懸掛銷釘(4)與懸掛頭(3)連接，內(nèi)管(5)上設(shè)有泄流孔(6)，泄流孔(6)與限流閥(7)相配合，內(nèi)管中心孔內(nèi)設(shè)限流閥(7)、壓縮彈簧(8)和彈簧座(9)，限流閥中心是空的，彈簧座(9)與內(nèi)管(5)連接，彈簧座下端沿軸向開(kāi)1-100個(gè)液流通道(11)，所述的投球短節(jié)總成包括結(jié)構(gòu)形態(tài)完全一樣的左右兩個(gè)旁通裝、送球機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)旁通機(jī)構(gòu)內(nèi)裝小直徑球，另一個(gè)旁通機(jī)構(gòu)內(nèi)裝大直徑球，短節(jié)(13)中間有與短節(jié)貫通的旁通短節(jié)(14)、壓緊螺帽(15)，兩者相連接，旁通端面處開(kāi)密封槽，內(nèi)設(shè)密封墊圈(16)，以壓緊螺帽中心線為中心線開(kāi)孔，內(nèi)設(shè)推球桿(18)，推球桿(18)的左邊伸入旁通短節(jié)(14)內(nèi)與其中水平放置的環(huán)形圈(20)相連，推球桿(18)與壓緊螺帽之間設(shè)1-5個(gè)密封圈(19)，推球桿(18)的伸出端端頭沿徑向開(kāi)孔，內(nèi)插入定位銷(22)，在旁通短節(jié)(14)內(nèi)的環(huán)形圈(20)中放置球(21)。
專利摘要一種克服注水泥過(guò)程中U形管效應(yīng)的裝置包括有投球短節(jié)總成及降壓限流裝置兩部分，投球短節(jié)總成設(shè)于所下套管的頂端，降壓限流裝置設(shè)在所下套管下部結(jié)構(gòu)的上端，使用本實(shí)用新型可根據(jù)需要人為的確定、調(diào)節(jié)套管內(nèi)外液柱壓差，避免在注水泥初期返速過(guò)高引起井壁沖涮嚴(yán)重的現(xiàn)象和注水泥后期及替泥漿初期返速過(guò)低導(dǎo)致頂替效率降低的現(xiàn)象，并可按人工預(yù)定的速度控制環(huán)形空間的流體，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的返速，避免了因U形管效應(yīng)引起的返速波動(dòng)，有利于提高固井質(zhì)量。
文檔編號(hào)E21B33/138GK2199307SQ9422805
公開(kāi)日1995年5月31日 申請(qǐng)日期1994年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月17日
發(fā)明者李學(xué)軍, 張向煒 申請(qǐng)人:李學(xué)軍