本實用新型涉及油氣井工程領(lǐng)域的裝置，尤其是一種套管水泥頭裝置。

背景技術(shù)：

在固井過程中，施工過程的安全性越來越為人們所關(guān)注。隨著鉆井技術(shù)向深井、超深井方向發(fā)展，固井作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜性加大，固井管串長度加長，頂替壓力過高等問題使固井施工人員操作難度增大，危險性也就相應(yīng)地增大。國內(nèi)外常規(guī)固井使用的還是以普通套管固井水泥頭最為廣泛。普通套管固井水泥頭是以手動為主，擋銷和注水泥等管匯閥門還需要用撬杠進行轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)如今，在固井施工過程自動化的趨勢下，手動水泥頭越來越滿足不了固井工程的發(fā)展。雖然海上固井出現(xiàn)了遠程控制頂驅(qū)水泥頭，但由于它是對于旋轉(zhuǎn)尾管固井使用的，并且體積都十分巨大，無法移植到陸地常規(guī)套管固井中。因此迫切需要一種既不改變常規(guī)固井工藝又能在固井過程中實現(xiàn)遠程操作的固井裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是在于提供一種遠程控制套管水泥頭裝置，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。通過設(shè)置與水泥頭本體相連的電動球閥管匯，通過操作電動球閥管匯即可打開或關(guān)閉注入水泥漿或替漿的閥門及通道，不需要手動操作。

本實用新型提出的一種套管水泥頭裝置包括：

水泥頭本體，其內(nèi)部形成中空的流道；

上管匯，其能拆卸地裝設(shè)于所述水泥頭本體的頂端且與所述流道相連通；

下管匯，其固設(shè)于所述水泥頭本體的下部且與所述流道相連通；

電動球閥管匯，包括：

輸入三通由壬，具有第一連接端、替漿輸入端及注漿輸入端；

輸出三通由壬，具有第二連接端、替漿輸出端及注漿輸出端；所述輸出三通由壬的所述第二連接端與所述輸入三通由壬的所述第一連接端相連；所述替漿輸出端與所述注漿輸出端分別連接至所述上管匯與所述下管匯，所述輸入三通由壬通過所述輸出三通由壬與所述流道相連通；

多個電動球閥，分別裝設(shè)于所述替漿輸入端、所述注漿輸入端、所述替漿輸出端及所述注漿輸出端。

如上述的套管水泥頭裝置，其中，所述套管水泥頭裝置還包括固設(shè)于所述水泥頭本體的擋銷機構(gòu)，所述擋銷機構(gòu)位于所述下管匯的上方，所述擋銷機構(gòu)包括：

擋銷座，其內(nèi)部中空；

擋銷，其穿設(shè)于所述擋銷座的內(nèi)部且能水平移動地插設(shè)于所述水泥頭本體內(nèi)；所述擋銷位于所述擋銷座內(nèi)部的一端開設(shè)有限位槽，一限位銷釘由所述擋銷座的外部插入至所述限位槽內(nèi)。

如上述的套管水泥頭裝置，其中，所述擋銷機構(gòu)還包括：

絲杠，其插設(shè)于所述擋銷座內(nèi)的一端連接至所述擋銷，所述絲杠的另一端連接一手輪；

齒輪傳動結(jié)構(gòu)，其包括相互嚙合的主動齒輪和從動齒輪，所述從動齒輪連接于所述絲杠；

減速電機，其與所述主動齒輪傳動相連。

如上述的套管水泥頭裝置，其中，

所述上管匯外壁的下部形成第一外固定部，所述水泥頭本體內(nèi)壁的上部形成第一內(nèi)固定部，所述第一外固定部及所述第一內(nèi)固定部均包括多排沿所述流道軸向平行設(shè)置的環(huán)凸棱，每排所述環(huán)凸棱均包括多個間隔設(shè)置的固定塊，兩兩相鄰的所述固定塊之間形成固定槽，所述固定槽的弧長大于所述固定塊的弧長；所述第一外固定部與所述第一內(nèi)固定部能卡合固定。

如上述的套管水泥頭裝置，其中，所述套管水泥頭裝置還包括一裝設(shè)于所述水泥頭本體的底端的下接頭，

所述下接頭外壁的上部形成第二外固定部，所述水泥頭本體內(nèi)壁的下部形成第二內(nèi)固定部，所述第二外固定部及所述第二內(nèi)固定部均包括多排沿所述流道軸向平行設(shè)置的環(huán)凸棱，每排所述環(huán)凸棱均包括多個間隔設(shè)置的固定塊，兩兩相鄰的所述固定塊之間形成固定槽，所述固定槽的弧長大于所述固定塊的弧長；所述第二外固定部與所述第二內(nèi)固定部能卡合固定。

如上述的套管水泥頭裝置，其中，所述上管匯的外壁固設(shè)有一上擋塊座，所述上擋塊座活動連接一上擋塊，所述水泥頭本體的外壁凹設(shè)有上固定槽，在所述上管匯的所述第一外固定部卡合于所述水泥頭本體的所述第一內(nèi)固定部的狀態(tài)下，所述上擋塊插設(shè)于所述上固定槽內(nèi)。

如上述的套管水泥頭裝置，其中，所述水泥頭本體外壁的下部固設(shè)有一下?lián)鯄K座，所述下?lián)鯄K座活動連接一下?lián)鯄K，所述下接頭的外壁凹設(shè)有下固定槽，在所述下接頭的所述第二外固定部卡合于所述水泥頭本體的所述第二內(nèi)固定部的狀態(tài)下，所述下?lián)鯄K插設(shè)于所述下固定槽內(nèi)。

如上述的套管水泥頭裝置，其中，所述套管水泥頭裝置還包括一固設(shè)于所述水泥頭本體的下落指示器，所述下落指示器位于所述擋銷機構(gòu)的下方，所述下落指示器包括一裝設(shè)于其上的接近開關(guān)。

如上述的套管水泥頭裝置，其中，所述套管水泥頭裝置還包括電動控制機構(gòu)，所述電動控制機構(gòu)包括：

控制器，其與所述接近開關(guān)電連接；

接觸器，其與所述控制器電連接；所述接觸器與多個所述電動球閥電連接以控制所述電動球閥的啟閉；所述接觸器與所述減速電機電連接以控制所述減速電機的正反轉(zhuǎn)。

如上述的套管水泥頭裝置，其中，所述第一連接端與所述第二連接端之間還連接有一流量計。

本實用新型提出的套管水泥頭裝置的特點及優(yōu)點為：

該裝置用于套管固井，通過操作電動球閥管匯即可打開或關(guān)閉注入水泥漿或替漿的閥門及通道，不需要施工人員手動使用撬杠來打開注水泥漿或替漿等管匯的閥門，從而保證人員的安全，而且設(shè)計簡單、加工成本較低、裝配及現(xiàn)場使用方便。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中：

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型的電動球閥管匯的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型的擋銷機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型的上管匯的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4的A-A向的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實用新型的水泥頭本體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖6的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本實用新型的下接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為圖8的B-B向的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為本實用新型的電動控制機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖符號說明：

1 水泥頭本體 52 擋銷

11 流道 521 限位槽

12 第一內(nèi)固定部 53 絲杠

13 第二內(nèi)固定部 54 手輪

14 上固定槽 55 齒輪傳動結(jié)構(gòu)

15 下?lián)鯄K座 551 主動齒輪

16 下?lián)鯄K 552 從動齒輪

2 上管匯 56 減速電機

21 第一外固定部 6 限位銷釘

22 上擋塊座 7 環(huán)凸棱

23 上擋塊 71 固定塊

3 下管匯 72 固定槽

4 電動球閥管匯 8 下接頭

41 輸入三通由壬 81 第二外固定部

411 第一連接端 82 下固定槽

412 替漿輸入端 9 下落指示器

413 注漿輸入端 91 接近開關(guān)

42 輸出三通由壬 10 流量計

421 第二連接端 100 電動控制機構(gòu)

422 替漿輸出端 101 控制器

423 注漿輸出端 102 接觸器

43 電動球閥 103 380VAC電源

431 電機 104 220VAC電源

432 球閥 105 電源模塊

5 擋銷機構(gòu) 106 計算機

51 擋銷座 107 可編程控制器

511 蓋板 108 二次控制回路

512 軸套 109 主回路

具體實施方式

為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本實用新型的具體實施方式：

如圖1、圖2所示，本實用新型提出的一種套管水泥頭裝置包括：水泥頭本體1，其內(nèi)部形成中空的流道11；上管匯2，其能拆卸地裝設(shè)于水泥頭本體1的頂端且與流道11相連通；下管匯3，其固設(shè)于水泥頭本體1的下部且與流道11相連通；電動球閥管匯4，電動球閥管匯4包括：輸入三通由壬41，具有第一連接端411、替漿輸入端412及注漿輸入端413；輸出三通由壬42，具有第二連接端421、替漿輸出端422及注漿輸出端423；輸出三通由壬42的第二連接端421與輸入三通由壬41的第一連接端411相連；替漿輸出端422與注漿輸出端423分別連接至上管匯2與下管匯3，輸入三通由壬41通過輸出三通由壬42與流道11相連通；多個電動球閥43，分別裝設(shè)于替漿輸入端412、注漿輸入端413、替漿輸出端422及注漿輸出端423。其中，下管匯3通過焊接等方式固設(shè)于水泥頭本體1，本實用新型對此不做限定。水泥頭本體1的外徑可為170mm，長度可為1447mm，內(nèi)徑可為127mm，但不限于此尺寸。電動球閥43具體包括電機431和球閥432，為現(xiàn)有技術(shù)。使用本實用新型的套管水泥頭裝置注入水泥漿時，將水泥漿由注漿輸入端413注入至輸入三通由壬41的內(nèi)部，接著水泥漿流經(jīng)輸出三通由壬42，再經(jīng)由注漿輸出端423流入水泥頭本體1內(nèi)部的流道11，最后被注入至套管內(nèi)；在需要注入替漿(例如鉆井液、前置液等)時，將其由替漿輸入端412注入至輸入三通由壬41的內(nèi)部，接著流經(jīng)輸出三通由壬42，再經(jīng)由替漿輸出端422流入水泥頭本體1內(nèi)部的流道11，最后注入至套管內(nèi)；用于注入水泥漿和替漿的是不同的輸入三通由壬41及輸出三通由壬42的通道，通過控制裝設(shè)于替漿輸入端412、注漿輸入端413、替漿輸出端422及注漿輸出端423的不同電動球閥43的啟閉，實現(xiàn)注入水泥漿及替漿時，打開或關(guān)閉不同用途的輸入三通由壬41及輸出三通由壬42的通道。本實用新型的套管水泥頭裝置用于套管固井，通過操作電動球閥管匯即可打開或關(guān)閉注入水泥漿或替漿的閥門及通道，不需要施工人員手動使用撬杠來打開注水泥漿或替漿等管匯的閥門，從而保證人員的安全，而且設(shè)計簡單、加工成本較低、裝配及現(xiàn)場使用方便。

進一步地，如圖3所示，套管水泥頭裝置還包括固設(shè)于水泥頭本體1的擋銷機構(gòu)5，擋銷機構(gòu)5位于下管匯3的上方，擋銷機構(gòu)5包括：擋銷座51，其內(nèi)部中空；擋銷52，其穿設(shè)于擋銷座51的內(nèi)部且能水平移動地插設(shè)于水泥頭本體1內(nèi)；擋銷52位于擋銷座51內(nèi)部的一端開設(shè)有限位槽521，一限位銷釘6由擋銷座51的外部插入至限位槽521內(nèi)。擋銷座51可通過焊接工藝固定至水泥頭本體1的外壁上，本實用新型對此不做限定。在注入水泥漿時，擋銷機構(gòu)5的擋銷52為插入至水泥頭本體1內(nèi)部的狀態(tài)，此時膠塞在水泥頭本體1的流道11內(nèi)且位于擋銷52上；在注入水泥漿完畢，注入壓塞液時，擋銷52的一端在擋銷座51內(nèi)水平移動，擋銷52的另一端由水泥頭本體1內(nèi)部水平抽離，從而使膠塞下落，之后注入壓塞液；擋銷52的一端在擋銷座51內(nèi)水平移動時，擋銷52一端開設(shè)的限位槽521相對限位銷釘6移動，當(dāng)限位槽521的側(cè)壁觸碰到限位銷釘6時，擋銷52停止移動，以防其脫離擋銷座51。

較佳地，擋銷座51由蓋板511和軸套512兩部分組成，蓋板511蓋合于軸套512的一端，蓋板511和軸套512之間使用螺釘固定，本實用新型對此固定方式不做限定。擋銷座51由蓋板511和軸套512兩部分組成的結(jié)構(gòu)，有利于擋銷機構(gòu)5的拆卸清洗。

更進一步地，擋銷機構(gòu)5還包括：絲杠53，其插設(shè)于擋銷座51內(nèi)的一端連接至擋銷52，絲杠53的另一端連接一手輪54；齒輪傳動結(jié)構(gòu)55，其包括相互嚙合的主動齒輪551和從動齒輪552，從動齒輪552連接于絲杠53；減速電機56，其與主動齒輪551傳動相連。減速電機56通過齒輪傳動結(jié)構(gòu)55控制絲杠53的轉(zhuǎn)動，從而控制擋銷52伸入及抽出水泥頭本體1的內(nèi)部。

如圖4至圖7所示，上管匯2外壁的下部形成第一外固定部21，水泥頭本體1內(nèi)壁的上部形成第一內(nèi)固定部12，第一外固定部21及第一內(nèi)固定部12均包括多排沿流道11軸向平行設(shè)置的環(huán)凸棱7，每排環(huán)凸棱7均包括多個間隔設(shè)置的固定塊71，兩兩相鄰的固定塊71之間形成固定槽72，固定槽72的弧長大于固定塊71的弧長；第一外固定部21與第一內(nèi)固定部12能卡合固定。固定塊71的截面形狀可為梯形等。在將上管匯2固定至水泥頭本體1時，先將上管匯2的下部插入水泥頭本體1內(nèi)，使第一外固定部21的環(huán)凸棱7的固定塊71插入第一內(nèi)固定部12的環(huán)凸棱7的固定槽72，接著轉(zhuǎn)動上管匯2，使第一外固定部21的環(huán)凸棱7的固定塊71沿軸向?qū)?yīng)第一內(nèi)固定部12的環(huán)凸棱7的固定塊71，此時，第一外固定部21的多排環(huán)凸棱7分別卡合于第一內(nèi)固定部12的多排環(huán)凸棱7之間，即將上管匯2固定至水泥頭本體1的內(nèi)部。在將上管匯2固定至水泥頭本體1時，相比于螺紋連接來說，只需將上管匯2轉(zhuǎn)動一定角度(根據(jù)環(huán)凸棱7具有的固定塊71的數(shù)量決定旋轉(zhuǎn)角度)，即可完成固定，該固定方式方便快捷。

在又一個可行的實施例中，如圖8、圖9所示，套管水泥頭裝置還包括一裝設(shè)于水泥頭本體1的底端的下接頭8，下接頭8外壁的上部形成第二外固定部81，水泥頭本體1內(nèi)壁的下部形成第二內(nèi)固定部13，第二外固定部81及第二內(nèi)固定部13均包括多排沿流道11軸向平行設(shè)置的環(huán)凸棱7，每排環(huán)凸棱7均包括多個間隔設(shè)置的固定塊71，兩兩相鄰的固定塊71之間形成固定槽72，固定槽72的弧長大于固定塊71的弧長；第二外固定部81與第二內(nèi)固定部13能卡合固定。固定塊71的截面形狀可為梯形等。在將下接頭8固定至水泥頭本體1時，先將下接頭8的上部插入水泥頭本體1內(nèi)，使第二外固定部81的環(huán)凸棱7的固定塊71插入第二內(nèi)固定部13的環(huán)凸棱7的固定槽72，接著轉(zhuǎn)動下接頭8，使第二外固定部81的環(huán)凸棱7的固定塊71沿軸向?qū)?yīng)第二內(nèi)固定部13的環(huán)凸棱7的固定塊71，此時，第二外固定部81的多排環(huán)凸棱7分別卡合于第二內(nèi)固定部13的多排環(huán)凸棱7之間，即將下接頭8固定至水泥頭本體1的內(nèi)部。在將下接頭8固定至水泥頭本體1時，相比于螺紋連接來說，只需將下接頭8轉(zhuǎn)動一定角度(根據(jù)環(huán)凸棱7具有的固定塊71的數(shù)量決定旋轉(zhuǎn)角度)，即可完成固定，該固定方式方便快捷。

較佳地，上管匯2的外壁固設(shè)有一上擋塊座22，上擋塊座22活動連接一上擋塊23，水泥頭本體1的外壁凹設(shè)有上固定槽14，在上管匯2的第一外固定部21卡合于水泥頭本體1的第一內(nèi)固定部12的狀態(tài)下，上擋塊23插設(shè)于上固定槽14內(nèi)。上擋塊座22與上擋塊23之間可通過銷釘活動連接，本實用新型對此不做限定。上擋塊23插設(shè)于上固定槽14，使上管匯2不能相對水泥頭本體1轉(zhuǎn)動，確保上管匯2與水泥頭本體1之間的可靠連接。

較佳地，水泥頭本體1外壁的下部固設(shè)有一下?lián)鯄K座15，下?lián)鯄K座15活動連接一下?lián)鯄K16，下接頭8的外壁凹設(shè)有下固定槽82，在下接頭8的第二外固定部81卡合于水泥頭本體1的第二內(nèi)固定部13的狀態(tài)下，下?lián)鯄K16的一端插設(shè)于下固定槽82內(nèi)。下?lián)鯄K座15與下?lián)鯄K16之間可通過銷釘活動連接，本實用新型對此不做限定。下?lián)鯄K16插設(shè)于下固定槽82，使下接頭8不能相對水泥頭本體1轉(zhuǎn)動，確保下接頭8與水泥頭本體1之間的可靠連接。

在一個可行的實施例中，套管水泥頭裝置還包括一固設(shè)于水泥頭本體1的下落指示器9，下落指示器9位于擋銷機構(gòu)5的下方，下落指示器9包括一裝設(shè)于其上的接近開關(guān)91。接近開關(guān)91為采用現(xiàn)有技術(shù)，接近開關(guān)91是一種無需與運動部件進行機械直接接觸而可以操作的位置開關(guān)，當(dāng)物體接近開關(guān)的感應(yīng)面到動作距離時，不需要機械接觸及施加任何壓力即可使接近開關(guān)91動作，接近開關(guān)91是一種開關(guān)型傳感器(即無觸點開關(guān))。膠塞下落時，接近開關(guān)91會產(chǎn)生一個電信號，即能得知膠塞是否下落。

如圖10所示，本實用新型的套管水泥頭裝置還包括電動控制機構(gòu)100，電動控制機構(gòu)100包括：控制器101，其與接近開關(guān)91電連接；接觸器102，其與控制器101電連接；接觸器102與多個電動球閥43電連接以控制電動球閥43的啟閉；接觸器102與減速電機56電連接以控制減速電機56的正反轉(zhuǎn)。電動球閥43和減速電機56通過接觸器102與控制器101電連接，通過操作控制器101，使控制器101控制接觸器102的吸合，以使電動球閥43啟閉、使減速電機56正反轉(zhuǎn)；在注入水泥漿時，通過操作控制器101，使連接至注漿輸入端413及注漿輸出端423的電動球閥43打開，即可注入水泥漿；在注水泥漿結(jié)束時，通過操作控制器101，使減速電機56正轉(zhuǎn)(根據(jù)實際接線情況，也有可能是反轉(zhuǎn))，以控制擋銷機構(gòu)5的擋銷52的縮回，膠塞即下落，在注入替漿時，通過操作控制器101，使連接至替漿輸入端412及替漿輸出端422的電動球閥43打開，即可注入替漿；接近開關(guān)91獲得膠塞下落的信號后傳遞給控制器101，在本實用新型的套管水泥頭裝置中采用電動控制機構(gòu)100，能夠在不改變常規(guī)固井工藝的情況下，使施工人員遠程操作水泥頭，從而保證人員的安全。

具體地，電動控制機構(gòu)100還包括380VAC電源103和220VAC電源104，220VAC(交流電)轉(zhuǎn)24VDC(直流電)的電源模塊105，控制器101包括計算機106和可編程控制器107，可編程控制器107與接觸器102直接相連；電動球閥43和減速電機56通過接觸器102與可編程控制器107相連，接近開關(guān)91與可編程控制器107電連接，220VAC電源104、電源模塊105、控制器101(即計算機106和可編程控制器107)共同構(gòu)成二次控制回路108，二次控制回路108的作用是控制主電路109的動作，通俗講就是通過可編程控制器107、計算機106等二次設(shè)備與電動球閥43一次設(shè)備相連，起到控制、監(jiān)測的電氣回路)。電動球閥43的電機431和擋銷機構(gòu)5的減速電機56由380VAC電源103供電，計算機106由220VAC電源104供電，可編程控制器107由220VAC(交流電)轉(zhuǎn)24VDC(直流電)的電源模塊105供電。通過在計算機106上操作，由計算機106傳遞信號給可編程控制器107，可編程控制器107再控制接觸器102的吸合，從而控制電動球閥43的啟閉和減速電機56的正反轉(zhuǎn)。接近開關(guān)91獲得的信號，可通過可編程控制器107在計算機106上顯示。

在一個可行的實施例中，第一連接端411與第二連接端421之間還連接有一流量計10。流量計10用來檢測通過電動球閥管匯4的替漿或水泥漿的流量。

以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式，并非用以限定本實用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實用新型保護的范圍。而且需要說明的是，本實用新型的各組成部分并不僅限于上述整體應(yīng)用，本實用新型的說明書中描述的各技術(shù)特征可以根據(jù)實際需要選擇一項單獨采用或選擇多項組合起來使用，因此，本實用新型理所當(dāng)然地涵蓋了與本案實用新型點有關(guān)的其它組合及具體應(yīng)用。