專(zhuān)利名稱(chēng)：分級(jí)注水泥器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油鉆井工程中完井作業(yè)的注水泥裝置，尤其是涉及一種壓力控 制的分級(jí)注水泥器。
背景技術(shù)：
在直井、定向井、水平井實(shí)施上部固井、下部篩管完井作業(yè)中使用分級(jí)注水泥器， 可提高固井質(zhì)量，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，為完井工程提供可靠的技術(shù)保證。目前，完井施工中使用的分級(jí)注水泥器大多需要向管柱內(nèi)2次投塞憋壓來(lái)完成注 水泥固井作業(yè)。由于盲板的作用，套管內(nèi)有鉆井液體，而套管與井壁之間環(huán)空內(nèi)鉆井液體至 井口，液柱壓力始終大于套管內(nèi)的液柱壓力。為了在施工過(guò)程中保持套管內(nèi)外壓力基本平 衡，需要向套管內(nèi)注入鉆井液，在注入鉆井液或下套管作業(yè)時(shí)產(chǎn)生壓力蠕動(dòng)，容易將分級(jí)注 水泥器的注泥漿孔提前打開(kāi)。2009年3月11日公開(kāi)的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利《一種半程固井工具》(公開(kāi)號(hào) CN201206455Y)，主要用于完井中篩管上部注水泥封隔的半程固井作業(yè)，由開(kāi)孔塞、關(guān)孔塞、 分級(jí)注水泥器總成組成，分級(jí)注水泥器的上本體、封隔器上環(huán)、下本體依次連接，封隔器下 環(huán)套在下本體之上，且與套在下本體上的膠筒的下端連接；在上本體與封隔器上環(huán)內(nèi)部依 次為關(guān)孔套、開(kāi)孔套；剪釘將關(guān)孔套、開(kāi)孔套固定在上本體內(nèi)，對(duì)應(yīng)開(kāi)孔套的位置上本體開(kāi) 有徑向通孔；關(guān)孔套內(nèi)腔頂端連接有上膠塞座；剪釘將下膠塞座固定在開(kāi)孔套內(nèi)腔；開(kāi)孔 套內(nèi)底端為擋環(huán)；封隔器上環(huán)有充填孔道和充填閥系；充填孔道與下本體的膠筒連通，開(kāi) 孔套上的充填孔與充填孔道相連通；開(kāi)孔塞和關(guān)孔塞分別與開(kāi)孔套、上膠塞座相適配。裝有 注水泥器的組合管柱下至設(shè)計(jì)位置，投入開(kāi)孔塞座于下膠塞座上，憋壓脹封管外封隔器；再 繼續(xù)加壓直至剪斷連接上本體與關(guān)孔套的剪釘后，打開(kāi)徑向注水泥孔，泵入水泥漿固井；注 水泥作業(yè)完成后，投入關(guān)孔膠塞關(guān)閉分級(jí)注水泥器循環(huán)孔，防止水泥漿倒灌。由于該工具缺 少排液孔設(shè)計(jì)，內(nèi)腔的液體無(wú)法排出，易導(dǎo)致徑向注水泥孔關(guān)閉不嚴(yán)；同時(shí)由于2次投入膠 塞憋壓，特別是在水平井、定向井施工作業(yè)中，很容易導(dǎo)致工具中的剪釘被誤剪斷，無(wú)法按 設(shè)計(jì)要求進(jìn)行注水泥作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有注水泥器存在的操作不便、施工作業(yè)過(guò)程中容易誤剪斷剪釘、內(nèi)腔 液體無(wú)法排出導(dǎo)致注水泥孔關(guān)閉不嚴(yán)的不足，本發(fā)明提供一種分級(jí)注水泥器。該分級(jí)注水 泥器可提高固井質(zhì)量，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，保證完井工程質(zhì)量。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是分級(jí)注水泥器包括上接頭、工作筒、 下接頭、膠塞座、活塞、關(guān)閉活塞，上接頭、工作筒、下接頭由上至下依次固定連接，活塞安裝 在工作筒的下部，關(guān)閉活塞安裝在工作筒的上部，工作筒中部的徑向注水泥孔位于活塞上 端部，活塞、關(guān)閉活塞通過(guò)徑向安裝的剪釘與工作筒連接，膠塞座固定安裝在關(guān)閉活塞上端 的內(nèi)孔中。活塞外圓為上大下小階梯軸，活塞的外圓、工作筒的內(nèi)孔和下接頭的上端面形成環(huán)空，工作筒上有徑向排液孔位于環(huán)空下端，工作筒下端部安裝有錐形閥?；钊胁坑袕较?排液孔，當(dāng)活塞位于下位時(shí)，排液孔與安裝在工作筒下部的錐形閥貫通?；钊隙藶榕_(tái)階內(nèi) 孔，臺(tái)階內(nèi)孔的環(huán)形凹槽內(nèi)安裝有鎖環(huán)，鎖環(huán)內(nèi)孔為鋸齒型螺紋；關(guān)閉活塞外圓為上大下小 階梯軸，關(guān)閉活塞下端部外圓有與鎖環(huán)相配合的鋸齒型螺紋。關(guān)閉活塞、工作筒和活塞上端 面組成封閉環(huán)空，環(huán)空的高度等于或大于鎖環(huán)的鋸齒型螺紋與關(guān)閉活塞下端的鋸齒型螺紋 之間的距離。本發(fā)明的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，易于操作，安全可靠，有效提高完井固井作 業(yè)施工效率，降低作業(yè)成本。


圖1是本發(fā)明分級(jí)注水泥器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明注水泥工作狀態(tài)示意圖。圖3是本發(fā)明完成注水泥工作后關(guān)閉注水泥孔示意圖。圖中1.上接頭，2.工作筒，3.膠塞座，4.關(guān)閉活塞，5.防轉(zhuǎn)螺釘，6.剪釘I，7.活 塞，8.鎖環(huán)，9.注水泥孔，10.剪釘II，11.排液孔，12.排液孔，13.錐形閥，14.彈簧，15.下 接頭，16.膠塞，17.環(huán)空，18.環(huán)空。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明分級(jí)注水泥器結(jié)構(gòu)示意圖，即分級(jí)注水泥器裝配完畢初始狀態(tài)圖。 本發(fā)明分級(jí)注水泥器，包括上接頭1、工作筒2、下接頭15、膠塞座3、活塞7、關(guān)閉活塞4，工 作筒2兩端的內(nèi)螺紋分別與上接頭1下端、下接頭15上端的外螺紋固定連接。活塞7安裝 在工作筒2內(nèi)孔的下部，關(guān)閉活塞4安裝在工作筒2內(nèi)孔的上部；活塞7上端與關(guān)閉活塞4 下端搭接，搭接處徑向安裝有密封圈。工作筒2中部有徑向注水泥孔9，徑向注水泥孔9位 于活塞7的上端部?；钊?由徑向安裝的剪釘II 10與工作筒2連接；關(guān)閉活塞4通過(guò)徑 向安裝的剪釘I 6與工作筒2連接，并安裝有防轉(zhuǎn)螺釘5，防轉(zhuǎn)螺釘5的前端位于關(guān)閉活塞 外圓上的軸向長(zhǎng)槽內(nèi)；關(guān)閉活塞4上端部的內(nèi)孔中固定安裝有膠塞座3。活塞7外圓為上大下小階梯軸，活塞7下部小外圓、工作筒2的內(nèi)孔以及下接頭15 的上端面形成環(huán)空17。工作筒2上的徑向排液孔11位于環(huán)空17下端，工作筒2的下端部 安裝有錐形閥13?；钊?中部有徑向排液孔12，當(dāng)活塞7向下移動(dòng)，環(huán)空17不存在(即活 塞7處于下位)時(shí)，排液孔12與安裝在工作筒2下部的錐形閥13相通，工作筒2中部的徑 向注水泥孔9貫通套管柱內(nèi)外。安裝在工作筒2下部的錐形閥13外安裝有彈簧14，當(dāng)管柱 內(nèi)的壓力大于管柱外的壓力時(shí)，錐形閥13將打開(kāi)，用于平衡管柱內(nèi)外壓力?；钊?上端為臺(tái)階內(nèi)孔，臺(tái)階內(nèi)孔的環(huán)形凹槽內(nèi)安裝有鎖環(huán)8，鎖環(huán)8內(nèi)孔為鋸齒 型螺紋；關(guān)閉活塞4的外圓為上大下小階梯軸，關(guān)閉活塞4下端部外圓是與鎖環(huán)8相配合的 鋸齒型螺紋。關(guān)閉活塞4下端部、工作筒2內(nèi)孔和活塞7上端面組成封閉環(huán)空18 ；環(huán)空18的高 度等于或大于鎖環(huán)8的鋸齒型螺紋與關(guān)閉活塞4下端的鋸齒型螺紋之間的距離。為了保證本發(fā)明分級(jí)注水泥器具有良好的密封性能，工作筒2與上接頭1、關(guān)閉活塞4、活塞7、下接頭15的徑向接觸表面之間安裝有密封圈；活塞7外圓與下接頭15內(nèi)孔的 接觸表面之間安裝有密封圈。工作筒2與上接頭1、下接頭15的螺紋連接處安裝有緊定螺 釘，防止螺紋松扣。本發(fā)明分級(jí)注水泥器的實(shí)施方式如下，首先，將組裝完畢的分級(jí)注水泥器連接到固井管串上，通常該管串從下至上由引 鞋、篩管、盲板、管外封隔器、分級(jí)注水泥器、套管依次固定連接組成，將固井管串下入井筒 至設(shè)計(jì)位置；然后，管柱內(nèi)憋壓，脹封固井管串上的管外封隔器，防止固井水泥漿進(jìn)入篩管；再繼續(xù)向管柱內(nèi)加壓，壓力作用在活塞7上，直至將固定活塞7與工作筒2的剪釘 II 10剪斷后，活塞7向下滑動(dòng)，環(huán)空17內(nèi)的氣體\液體通過(guò)排液孔11排出，直到活塞7的 臺(tái)階端面坐在下接頭15的上端面上(即活塞7處于下位)，關(guān)閉活塞4與活塞7脫離，工作 筒2上的徑向注水泥孔9貫通管柱內(nèi)外；此時(shí)，可以進(jìn)行注水泥作業(yè)(參見(jiàn)圖2)；注水泥作業(yè)完成之后，向管串內(nèi)投入膠塞16，膠塞16坐落在膠塞座3上，將管串內(nèi) 封閉；向管串內(nèi)打壓，直至將固定關(guān)閉活塞4與工作筒2的剪釘I 6剪斷后，關(guān)閉活塞4向 下滑動(dòng)，直到關(guān)閉活塞4的臺(tái)階端面坐在活塞7的端面上(參見(jiàn)圖3)；此時(shí)，注水泥孔9被 關(guān)閉，相通的排液孔12、錐形閥13可以平衡管柱內(nèi)外的壓力；同時(shí)，關(guān)閉活塞4下端的鋸齒 型螺紋與鎖環(huán)8內(nèi)孔的鋸齒型螺紋相嚙合，鎖為一體；最后，待水泥漿凝固后，鉆除膠塞16以及盲板，即可完井。
權(quán)利要求
一種分級(jí)注水泥器，包括上接頭、工作筒、下接頭、膠塞座、活塞、關(guān)閉活塞，上接頭、工作筒、下接頭從上至下依次固定連接，活塞安裝在工作筒的下部，關(guān)閉活塞安裝在工作筒的上部，活塞上端與活塞下端搭接，工作筒中部的徑向注水泥孔位于活塞上端部，活塞、關(guān)閉活塞分別通過(guò)徑向安裝的剪釘與工作筒連接，膠塞座固定安裝在關(guān)閉活塞上端部的內(nèi)孔中，其特征是活塞(7)外圓為上大下小階梯軸，活塞(7)的外圓、工作筒(2)的內(nèi)孔和下接頭(15)的上端面形成環(huán)空(17)；工作筒(2)有徑向排液孔(11)位于環(huán)空(17)下端，工作筒(2)下端安裝有錐形閥(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分級(jí)注水泥器，其特征是所述活塞(7)中部有徑向排液孔 (12)，當(dāng)活塞(7)處于下位時(shí)，排液孔(12)與安裝在工作筒下端的錐形閥(13)貫通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分級(jí)注水泥器，其特征是所述活塞(7)上端為臺(tái)階內(nèi)孔，臺(tái) 階內(nèi)孔的環(huán)形凹槽內(nèi)安裝有鎖環(huán)(8)，鎖環(huán)(8)內(nèi)孔為鋸齒型螺紋；所述關(guān)閉活塞(4)外圓為上大下小階梯軸，關(guān)閉活塞(4)下端部外圓是與鎖環(huán)(8)相 配合的鋸齒型螺紋；所述關(guān)閉活塞(4)、工作筒(2)和活塞(7)上端面組成封閉環(huán)空(18)；環(huán)空(18)的高 度等于或大于鎖環(huán)(8)鋸齒型螺紋與關(guān)閉活塞(4)下端鋸齒型螺紋之間的距離。
全文摘要
一種分級(jí)注水泥器。為了克服現(xiàn)有注水泥器存在的操作不便、內(nèi)腔液體無(wú)法排出導(dǎo)致注水泥孔關(guān)閉不嚴(yán)的不足，本發(fā)明包括上接頭、工作筒、下接頭、膠塞座、活塞、關(guān)閉活塞，上接頭、工作筒、下接頭從上至下依次固定連接，活塞安裝在工作筒的下部，關(guān)閉活塞安裝在工作筒的上部，活塞上端與活塞下端搭接，工作筒中部的徑向注水泥孔位于活塞上端部，活塞、關(guān)閉活塞通過(guò)徑向安裝的剪釘與工作筒連接，膠塞座固定安裝在關(guān)閉活塞上端部的內(nèi)孔中，活塞外圓為上大下小階梯軸，活塞的外圓、工作筒的內(nèi)孔和下接頭的上端面形成環(huán)空；工作筒有徑向排液孔位于環(huán)空下端，工作筒下端安裝有錐形閥。其有益效果是結(jié)構(gòu)合理，易于操作，安全可靠，有效提高完井效率，降低作業(yè)成本。
文檔編號(hào)E21B33/13GK101929318SQ20091008675
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者劉世強(qiáng), 單桂棟, 張東亭, 曲慶利, 聶上振, 韓莉, 黃滿(mǎn)良, 齊月魁 申請(qǐng)人:大港油田集團(tuán)有限責(zé)任公司