專利名稱：一種球座式膠塞系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于油田尾管固井設(shè)備，具體涉及一種尾管懸掛器中的球座式膠塞系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
尾管膠塞是油、氣井尾管固井施工中一種用于注水泥作業(yè)的井下工具，它的作用是在尾管固井過程中與鉆桿膠塞復(fù)合后刮削尾管井壁，隔離泥漿與水泥漿，最終落到球座上實(shí)現(xiàn)碰壓的作用。傳統(tǒng)的尾管膠塞一般通過剪釘連接在尾管懸掛器中心管的下部，當(dāng)固井替漿時(shí)，鉆桿膠塞從井口下落，到達(dá)尾管膠塞處，與尾管膠塞復(fù)合，壓力升高剪斷剪釘，復(fù)合后的膠塞在尾管中繼續(xù)下行，同時(shí)刮削尾管井壁，推動(dòng)水泥漿下行，到達(dá)球座后實(shí)現(xiàn)碰壓，替漿結(jié)束。由于傳統(tǒng)的尾管膠塞與球座是分開的，且用后所有部件不可回收，因此存在著很多不足:I)球座一般位于整個(gè)尾管串的底部，造成投球下落時(shí)間長，送球憋壓需要泵入的液體量大；2)尾管膠塞及球座所有部件不可回收，成本高；3)需要在尾管串下部連接配套球座，增加了工具附件和不必要的螺紋連接；4)如果需要繼續(xù)鉆進(jìn)，則需鉆除的零部件多，耗時(shí)的同時(shí)，影響鉆頭壽命；5)尾管膠 塞及球座的材料多為和鑄鐵材料，造成鉆除困難，且對(duì)鉆頭的壽命影響很大。如圖1所示，美國專利US6848511B1提供了一種球座膠塞系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易加工，安裝較為繁瑣，且球座剪釘在剪斷的同時(shí)，球座下落即釋放膠塞，無法進(jìn)行尾管懸掛器替漿前循環(huán)操作。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)中的尾管膠塞與球座分開造成零部件多、不可回收、替漿過程中耗時(shí)且替漿后鉆除過程中鉆除附件多、難度大、時(shí)間長等難題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)開發(fā)了一種新型球座式膠塞系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種球座式膠塞系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括連接短節(jié)1、密封短節(jié)5、球座11、尾管膠塞本體13 ;所述連接短節(jié)1、密封短節(jié)5以及尾管膠塞本體13依次固定連接；所述球座11設(shè)置在所述密封短節(jié)5下端內(nèi)部；所述球座11和尾管膠塞本體13內(nèi)部均設(shè)有過流通道；所述球座11通過球座剪釘8與密封短節(jié)5之間連接；憋壓剪斷所述球座剪釘8，所述球座11下移至所述尾管膠塞本體13內(nèi)腔底部；所述球座11的過流通道與所述尾管膠塞本體13的過流通道相連通。[0015]所述球座11側(cè)壁上設(shè)置有球座過流孔10 ;所述尾管膠塞本體13內(nèi)部設(shè)置有徑向過流孔14和軸向過流孔16 ;所述徑向過流孔14與所述球座過流孔10對(duì)齊并連通，所述軸向過流孔16分別與所述徑向過流孔14和所述尾管膠塞本體13外部的尾管內(nèi)孔相連通。為了使球座11和尾管膠塞本體13中的過流通道相連通，所述系統(tǒng)還包括憋壓球21 ；所述憋壓球21坐封設(shè)置在所述球座11上，其作用是通過憋壓球21憋壓使得所述球座剪釘8斷裂，進(jìn)而使得球座11下落至指定位置。所述球座11的外側(cè)壁上設(shè)置有膠塞球座卡簧12 ;所述尾管膠塞本體13的內(nèi)腔側(cè)壁上設(shè)置有尾管卡簧槽15 ；所述球座卡簧12與所述尾管卡簧槽15配合連接，以限制球座11的軸向位移。所述系統(tǒng)還包括鉆桿膠塞19 ；在替漿過程中，取出憋壓球21，并使所述鉆桿膠塞19坐封設(shè)置在所述球座11上；所述鉆桿膠塞19外側(cè)壁上設(shè)有鉆桿膠塞卡簧20 ;所述球座11的側(cè)壁上設(shè)置有球座卡簧槽9 ;所述鉆桿膠塞卡簧20與所述球座卡簧槽9配合連接，以限制鉆桿膠塞19與尾管膠塞本體13復(fù)合后，鉆桿膠塞19的軸向位移；所述尾管膠塞本體13與密封短節(jié)5之間設(shè)置有尾管膠塞剪釘7 ;憋壓剪斷所述尾管膠塞剪釘7，所述鉆桿膠塞19、球座11與尾管膠塞本體13共同推動(dòng)水泥漿下行至防轉(zhuǎn)浮箍上方。所述連接短節(jié)I與密封短節(jié)5之間設(shè)置有連接套3 ；所述連接套3為一個(gè) 中央開孔的冒狀結(jié)構(gòu)，所述連接套3的中央開孔穿過所述連接短節(jié)1，且所述連接套3下沿與所述密封短節(jié)5上端通過螺紋連接固定；所述連接套3與密封短節(jié)5之間設(shè)置有一組螺釘4—組所述螺釘4沿周向貫穿所述連接套3并緊頂在所述密封短節(jié)5側(cè)壁上；所述連接短節(jié)I的內(nèi)腔側(cè)壁上設(shè)有連接短節(jié)過流孔2 ;所述連接短節(jié)過流孔2兩端分別與所述連接短節(jié)I內(nèi)腔以及外部環(huán)空相連通。連接短節(jié)過流孔2的作用是當(dāng)投球憋壓時(shí)，壓力傳到連接短節(jié)I和尾管的環(huán)空，起到座封懸掛器的作用；此外，在剛開始下入過程中，起到平衡管內(nèi)外壓差，方便下入，也可防止擠壞管件。所述尾管膠塞本體13外壁上設(shè)置有皮碗套17 ；所述皮碗套17包括一組皮碗,一組所述皮碗沿軸向依次分布在所述尾管膠塞本體13外壁上；在固井過程中，所述皮碗套17隨所述尾管膠塞本體13下行，皮碗套17的外緣與井壁相接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾管壁的刮削。所述尾管膠塞本體13底部設(shè)置有防轉(zhuǎn)齒18 ；所述防轉(zhuǎn)齒18與所述防轉(zhuǎn)浮箍配合連接，其作用是鉆除時(shí)防止膠塞轉(zhuǎn)動(dòng)、提高后期鉆除效率。所述系統(tǒng)還包括第一密封圈6-1和第二密封圈6-2 ；所述第一密封圈6-1的數(shù)量為一組，一組所述第一密封圈6-1沿軸向依次設(shè)置在密封短節(jié)5外側(cè)壁上；[0037]所述第二密封圈6-2設(shè)置在所述球座11側(cè)壁上。所述第一密封圈6-1的作用是保證投球后尾管與中心管環(huán)空之間的密封作用，憋壓球憋壓后實(shí)現(xiàn)尾管懸掛器的座掛動(dòng)作；所述第二密封圈的作用是保證球座11與密封短節(jié)5之間的密封作用。所述尾管膠塞本體13為非金屬膠塞，優(yōu)選材料為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。本實(shí)用新型的工作原理為:所有零部件通過懸掛器送入井內(nèi)，通過密封短節(jié)5來封隔懸掛器中心管與尾管之間的環(huán)空。投球，球落到球座11上后，憋壓實(shí)現(xiàn)懸掛器的座掛；繼續(xù)憋壓，壓力升至球座剪釘8的剪切值時(shí)，球座剪釘8剪斷，球座11下行落入尾管膠塞本體13下部，球座卡簧12卡入尾管卡簧槽15中，對(duì)球座11進(jìn)行軸向鎖緊限位。這時(shí)，球座過流孔10與尾管膠塞本體13的徑向過流孔14對(duì)齊，重新建立循環(huán)通道。替漿時(shí)，投入鉆桿膠塞19，鉆桿膠塞19下行至球座11中，鉆桿膠塞卡簧20卡入球座11的球座卡簧槽9中，對(duì)鉆桿膠塞19進(jìn)行軸向限位，憋壓。當(dāng)壓力升至尾管膠塞剪釘7的剪切值時(shí)，尾管膠塞剪釘7剪斷，尾管膠塞本體13、球座11及鉆桿膠塞一起推動(dòng)水泥漿下行。下行至防轉(zhuǎn)浮箍上后，防轉(zhuǎn)齒18插入防轉(zhuǎn)浮箍對(duì)應(yīng)的防轉(zhuǎn)槽中，實(shí)現(xiàn)碰壓，而連接短節(jié)1、連接套3以及密封短節(jié)5又可提出井口，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。本實(shí)用新型的特點(diǎn)如下:I)將球座與尾管膠塞設(shè)計(jì)為一體式，整個(gè)設(shè)計(jì)簡單緊湊，安裝方便，滿足現(xiàn)場(chǎng)尾管固井施工工藝要求；2)連接短節(jié)上開有徑向過流孔，密封短節(jié)上的密封圈可以密封中心管與尾管之間的環(huán)空，投球憋壓后實(shí)現(xiàn)尾管懸掛器的座掛動(dòng)作；3)球座內(nèi)部與尾管膠塞本體內(nèi)部均設(shè)有卡簧槽，分別配合鉆桿膠塞及球座外部的卡簧，可以實(shí)現(xiàn)鉆桿膠塞與球座，球座與尾管膠塞之間的軸向鎖緊與限位；4)尾管膠塞本體上設(shè)計(jì)有軸向與徑向過流通道，與球座上的過流通道配合，保證球座落到尾管膠塞本體后，還能建立有效的循環(huán)；5)密封短節(jié)與尾管膠塞本體分開設(shè)計(jì)，在保證密封的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)密封短節(jié)等部件的回收再利用，同時(shí)又減少了鉆除零件的數(shù)目，提高鉆井速度及鉆頭壽命。
6)在膠塞最下方，設(shè)計(jì)有防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可以同管串下部的防轉(zhuǎn)浮箍相配合，防止在鉆除膠塞時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，提高鉆除效率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):I)球座與尾管膠塞一體式設(shè)計(jì)，縮短了投球憋壓時(shí)間，減少了固井附件數(shù)目，提高了尾管固井效率；2)避免了水平井及大斜度井中，憋壓球不好到位的風(fēng)險(xiǎn)；3)連接短節(jié)、連接套、密封短節(jié)等部件在固井后可回收，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，節(jié)約了工具成本；4)所有零部件結(jié)構(gòu)緊湊，長度很短，同時(shí)使用了非金屬易鉆材料，這樣在需要繼續(xù)鉆進(jìn)的時(shí)候，大大降低了鉆除時(shí)間，提聞了鉆頭壽命。

[0056]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的球座膠塞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的一種球座式膠塞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為投入鉆桿膠塞后的球座式膠塞結(jié)構(gòu)示意圖；附圖編號(hào)說明:1-連接短節(jié)；2_連接短節(jié)過流孔；3_連接套；4_螺釘；5_密封短節(jié)；6_1第一密封圈；6-2第二密封圈；7_尾管膠塞剪釘；8_球座剪釘；9_球座卡簧槽；10_球座過流孔；11-球座；12_球座卡簧；13_尾管膠塞本體；14_徑向過流孔；15_尾管卡簧槽；16_軸向過流孔；17_皮碗套；18_防轉(zhuǎn)齒；19_鉆桿膠塞；20_鉆桿膠塞卡簧；21_憋壓球；
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地說明，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于下述的具體實(shí)施方式
。
具體實(shí)施方式
如圖2、圖3所示，一種球座式膠塞系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括連接短節(jié)1、密封短節(jié)5、球座11、尾管膠塞本體13 ;所述連接短節(jié)1、密封短節(jié)5以及尾管膠塞本體13依次固定連接，所述球座11固定在所述密封短節(jié)5下端內(nèi)部；所述球座11和尾管膠塞本體13內(nèi)部均設(shè)有過流通道；所述球座11側(cè)壁上設(shè)置有球座過流孔10 ；所述尾管膠塞本體13內(nèi)部設(shè)置有徑向過流孔14和軸向過流孔16 ；所述徑向過流孔14 與所述球座過流孔10對(duì)齊并連通，所述軸向過流孔16分別與所述徑向過流孔14和所述尾管膠塞本體13外部的尾管內(nèi)孔相連通。所述球座11與密封短節(jié)5之間設(shè)置有球座剪釘8 ；所述系統(tǒng)還包括憋壓球21 ;所述憋壓球21坐封設(shè)置在所述球座11上，通過憋壓球21憋壓使所述球座剪釘8斷裂，所述球座11下移至所述尾管膠塞本體13內(nèi)腔底部；所述球座11的外側(cè)壁上設(shè)置有膠塞球座卡簧12 ;所述尾管膠塞本體13的內(nèi)腔側(cè)壁上設(shè)置有尾管卡簧槽15 ;所述球座卡簧12與所述尾管卡簧槽15配合連接。所述系統(tǒng)還包括鉆桿膠塞19 ；在替漿過程中，取出憋壓球21，并將所述鉆桿膠塞19坐封設(shè)置在所述球座11上；所述尾管膠塞本體13與密封短節(jié)5之間設(shè)置有尾管膠塞剪釘7 ;通過鉆桿膠塞19憋壓，使得所述尾管膠塞剪釘7斷裂，所述鉆桿膠塞19與尾管膠塞本體13共同下移至防轉(zhuǎn)浮箍上方。所述鉆桿膠塞19外側(cè)壁上設(shè)有鉆桿膠塞卡簧20 ;所述球座11的內(nèi)腔側(cè)壁上設(shè)置有球座卡簧槽9 ;所述鉆桿膠塞卡簧20與所述球座卡簧槽9配合連接。所述連接短節(jié)I與密封短節(jié)5之間設(shè)置有連接套3 ；連接短節(jié)I底部為階梯式結(jié)構(gòu)，所述連接套3為一個(gè)中央開孔的冒狀結(jié)構(gòu)，所述連接套3的中央開孔穿過所述連接短節(jié)1，并套接在連接短節(jié)I底部的臺(tái)階上，且連接套3下沿與密封短節(jié)5上端通過螺紋連接；連接套3上設(shè)有一組螺釘4，一組螺釘4沿周向均勻分布在連接套3外壁上，且一組螺釘4穿過連接套3并緊頂住密封短節(jié)5，將連接短節(jié)I與密封短節(jié)5固定連接為一體。所述連接短節(jié)I的內(nèi)腔側(cè)壁上設(shè)有連接短節(jié)過流孔2 ;所述連接短節(jié)過流孔2兩端分別與所述連接短節(jié)I內(nèi)腔以及外部環(huán)空相連通。所述尾管膠塞本體13外壁上設(shè)置有皮碗套17 ；所述皮碗套17包括4個(gè)皮碗，4個(gè)皮碗沿軸向硫化在尾管膠塞本體13外壁上，且4個(gè)皮碗與尾管膠塞本體13外壁緊密貼合。所述尾管膠塞本體13底部設(shè)置有防轉(zhuǎn)齒18 ;所述防轉(zhuǎn)齒18與所述防轉(zhuǎn)浮箍配合連接。所述系統(tǒng)還包括2個(gè)第一密封圈6-1 ；2個(gè)所述第一密封圈6-1沿軸向依次設(shè)置在密封短節(jié)5外側(cè)壁上。所述系統(tǒng)還包括第二密封圈6-2,所述第二密封圈6-2設(shè)置在所述球座11側(cè)壁上。尾管膠塞本體13為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。上述技術(shù)方案只是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本實(shí)用新型公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本實(shí)用新型上述具體實(shí)施方式
所描述的結(jié)構(gòu)，因此前面描述的方式只是優(yōu)選地，而并不具有限制性的 意義。
權(quán)利要求1.一種球座式膠塞系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括連接短節(jié)(I)、密封短節(jié)(5)、球座(11)、尾管膠塞本體(13);所述連接短節(jié)(I)、密封短節(jié)(5)以及尾管膠塞本體(13)依次固定連接； 其特征在于:所述球座(11)設(shè)置在所述密封短節(jié)(5)下端內(nèi)部；所述球座(11)和尾管膠塞本體(13)內(nèi)部均設(shè)有過流通道； 所述球座(11)通過球座剪釘(8)與密封短節(jié)(5)之間連接；憋壓剪斷所述球座剪釘(8)，所述球座(11)下移至所述尾管膠塞本體(13)內(nèi)腔底部；所述球座(11)的過流通道與所述尾管膠塞本體(13)的過流通道相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球座式膠塞系統(tǒng)，其特征在于: 所述球座(11)側(cè)壁上設(shè)置有球座過流孔(10);所述尾管膠塞本體(13)內(nèi)部設(shè)置有徑向過流孔(14)和軸向過流孔(16)； 所述徑向過流孔(14)與所述球座過流孔(10)對(duì)齊并連通，所述軸向過流孔(16)分別與所述徑向過流孔(14)和所述尾管膠塞本體(13)外部的尾管內(nèi)孔相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種球座式膠塞系統(tǒng)，其特征在于: 所述系統(tǒng)還包括憋壓球(21);所述憋壓球(21)坐封設(shè)置在所述球座(11)上。
4.根據(jù)權(quán)利要 求3所述的一種球座式膠塞系統(tǒng)，其特征在于: 所述球座(11)的外側(cè)壁上設(shè)置有膠塞球座卡簧(12);尾管膠塞本體(13)的內(nèi)腔側(cè)壁上設(shè)置有尾管卡簧槽(15);所述球座卡簧(12)與所述尾管卡簧槽(15)配合連接，軸向鎖定球座(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種球座式膠塞系統(tǒng),其特征在于: 所述系統(tǒng)還包括鉆桿膠塞(19);所述鉆桿膠塞(19)坐封設(shè)置在所述球座(11)上；所述鉆桿膠塞(19)外側(cè)壁上設(shè)有鉆桿膠塞卡簧(20);所述球座(11)的側(cè)壁上設(shè)置有球座卡簧槽(9);所述鉆桿膠塞卡簧(20)與所述球座卡簧槽(9)配合連接，軸向限位所述鉆桿膠塞(19)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種球座式膠塞系統(tǒng),其特征在于: 所述尾管膠塞本體(13)與密封短節(jié)(5)之間設(shè)置有尾管膠塞剪釘(7 );憋壓剪斷所述尾管膠塞剪釘(7)，所述鉆桿膠塞(19)、球座(11)與尾管膠塞本體(13)共同推動(dòng)水泥漿下行至防轉(zhuǎn)浮箍上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球座式膠塞系統(tǒng)，其特征在于: 所述連接短節(jié)(I)與密封短節(jié)(5)之間設(shè)置有連接套(3)； 所述連接套(3)為一個(gè)中央開孔的冒狀結(jié)構(gòu)，所述連接套(3)的中央開孔穿過所述連接短節(jié)(I )，且所述連接套(3)下沿與所述密封短節(jié)(5)上端通過螺紋連接固定； 所述連接套(3)與密封短節(jié)(5)之間設(shè)置有一組螺釘(4) 一組所述螺釘(4)沿周向貫穿所述連接套(3)并緊頂在所述密封短節(jié)(5)側(cè)壁上；所述連接短節(jié)(I)的內(nèi)腔側(cè)壁上設(shè)有連接短節(jié)過流孔(2);所述連接短節(jié)過流孔(2)兩端分別與所述連接短節(jié)(I)內(nèi)腔以及外部環(huán)空相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球座式膠塞系統(tǒng)，其特征在于: 所述尾管膠塞本體(13)外壁上設(shè)置有皮碗套(17)； 所述皮碗套(17 )包括一組皮碗,一組所述皮碗沿軸向依次分布在所述尾管膠塞本體(13)外壁上；所述尾管膠塞本體(13)底部設(shè)置有防轉(zhuǎn)齒(18)； 所述防轉(zhuǎn)齒(18)與所述防轉(zhuǎn)浮箍配合連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球座式膠塞系統(tǒng)，其特征在于: 所述系統(tǒng)還包括第一密封圈(6-1)和第二密封圈(6-2); 所述第一密封圈(6-1)的數(shù)量為一組，一組所述第一密封圈(6-1)沿軸向依次設(shè)置在密封短節(jié)(5)外側(cè)壁上； 所述第二密封圈(6-2)設(shè)置在所述球座(11)側(cè)壁上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種球座式膠塞系統(tǒng)，其特征在于: 所述尾管膠塞本體 (13)為非金屬膠塞。
專利摘要本實(shí)用新型為一種球座式膠塞系統(tǒng)，其包括連接短節(jié)、密封短節(jié)、球座、尾管膠塞本體；連接短節(jié)、密封短節(jié)以及尾管膠塞本體依次固定連接，球座設(shè)置在密封短節(jié)下端內(nèi)部；球座(11)通過球座剪釘(8)與密封短節(jié)(5)之間連接；憋壓剪斷球座剪釘(8)，球座(11)下移至尾管膠塞本體(13)內(nèi)腔底部；球座(11)的過流通道與尾管膠塞本體(13)的過流通道相連通；本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了膠塞與球座的一體化設(shè)計(jì)，部分零件可回收循環(huán)利用，同時(shí)尾管膠塞本體使用非金屬材料，既滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，又減少了需鉆除的附件，提高了膠塞系統(tǒng)的可鉆性，節(jié)省了鉆除時(shí)間，延長了鉆頭使用壽命，并一定程度上提高了尾管固井作業(yè)效率。
文檔編號(hào)E21B33/134GK203130037SQ201320127248
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者朱和明, 吳晉霞, 郭朝輝, 馬蘭榮, 陳志峰, 張國安 申請(qǐng)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