專利名稱：下套管自動(dòng)鉆井液灌入回壓閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于在石油，天燃?xì)饪碧介_發(fā)時(shí)下套管，注水泥固井作業(yè)中所必須使用的固井附件－－固井回壓閥，使用它能保證固井注水泥返深高度從而達(dá)到固井的目的。
現(xiàn)有技術(shù)所使用的固井回壓閥有兩種，如附


圖1，附圖2所示。
第一種回壓閥在結(jié)構(gòu)上實(shí)質(zhì)是一種單向閥，其結(jié)構(gòu)主要由外殼(1a)，閥座(2a)，閥芯(3a)，彈簧(4a)，閥桿(5a)，壓板(6a)等組成，當(dāng)?shù)孛孀⑷肽酀{或水泥漿時(shí)呈通路，當(dāng)水泥漿或泥漿欲回流到套管內(nèi)時(shí)則不通，這雖能保證水泥漿在套管與井壁間隙間的返深高度，但實(shí)際下套管作業(yè)中常需每下入6－－10根就必須灌一次泥漿，以保證套管內(nèi)泥漿柱靜壓力與地層壓力的平衡，避免套管被擠毀，變形或斷裂事故的發(fā)生；因此，在下套管過程中使用這種回壓閥必須定時(shí)從地表向套管內(nèi)灌注泥漿，有其明顯的不足。
第二種回壓閥在結(jié)構(gòu)上仍然是一種單向閥，只不過它的閥芯在入井時(shí)通過一定的機(jī)構(gòu)離開了閥座，使泥漿能灌入套管內(nèi)，而是一種自灌泥漿回壓閥，其結(jié)構(gòu)主要由外殼(1b)，閥座(2b)，閥芯(3b)，壓板(4b)，彈簧(5b)，閥桿(6b)，下部閥芯開啟結(jié)構(gòu)(7b)等組成。這種閥一個(gè)很大的特點(diǎn)是通過下部閥芯開啟結(jié)構(gòu)(7b)將閥芯(3b)在下套管時(shí)打開，使下套管時(shí)能因壓差而自灌泥漿，其工作過程是將呈開啟狀態(tài)的自灌鉆井液回壓閥與套管連接好后一起下入井中，鉆井液就會(huì)因壓力差而自動(dòng)通過開啟的閥芯灌入套管中，使套管內(nèi)的鉆井液靜液柱壓力與地層壓力保持平衡，當(dāng)?shù)孛驺@井液泵或水泥車向井內(nèi)灌注鉆井液或水泥漿時(shí)，閥芯(3b)帶動(dòng)閥桿(6b)向下滑動(dòng)，使下部閥芯開啟結(jié)構(gòu)(7b)失去作用，在彈簧(5b)作用下，閥芯(3b)只在套管內(nèi)壓力下呈通路。這就是一只單流閥了，然而，這種回壓閥有嚴(yán)重不足1.現(xiàn)場下套管固井實(shí)踐中，由于鉆井液中含有大量的固體顆粒，有的甚至是具嚴(yán)重研磨性的固體顆粒，這些固體顆粒在通過閥芯(3b)和閥座(2b)間的通道時(shí)將對(duì)閥芯(3b)和閥座(2b)具有磨損作用，從而使其密封性失靈，不能在固井后完成其單向流動(dòng)的性能，給現(xiàn)場固井作業(yè)留下修井的麻煩。
2.當(dāng)套管下入深度增加，套管自身的重量很大超過鉆機(jī)的承受負(fù)荷時(shí)，往往需要下套管時(shí)套管內(nèi)有一定的掏空段(該段套管內(nèi)無鉆井液)以減少鉆機(jī)負(fù)荷；顯然，第二種回壓閥不能滿足這種要求。
3.在下套管過程中，由于井下條件的不可見性，有時(shí)需要中途循環(huán)鉆井液(從地面向套管內(nèi)注入鉆井液)，特別是深井或復(fù)雜井，下套管時(shí)還必須中途循環(huán)鉆井液，以保證套管下到預(yù)定井深并能建立鉆井液循環(huán)，清洗井眼，這也使第二種回壓閥不能滿足要求，特別是當(dāng)下套管迂阻(套管下不到預(yù)定井深)或井下不正常(如井口不返鉆井液等)，也必須循環(huán)鉆井液，直到井下正常后才能再繼續(xù)下套管，這也是上面第二種回壓閥的自灌鉆井液功能喪失。
4.在下套管過程中，由于套管有上提這一工序，當(dāng)管內(nèi)鉆井液達(dá)到一定值后，因上提的慣性，套管內(nèi)流體有向下移動(dòng)的趨勢，當(dāng)這一趨勢的作用很強(qiáng)時(shí)，會(huì)使閥芯(3b)向下滑動(dòng)，導(dǎo)致閥芯(3b)過早地封閉，從而導(dǎo)致自灌性能的提前喪失。
為了克服上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)為舌型式，如圖3所示；其結(jié)構(gòu)主要包括阻流環(huán)(1)；外套(2)；舌型芯閥(3)；定位套(4)；剪銷套(5)；定位銷(6)；密封管(7)；灌液閥導(dǎo)桿扶正閥蘭(8)；彈簧(9)；壓緊板(10)；上行灌液閥(11)；灌液閥和循環(huán)閥閥座(12)；扶正套(13)；灌液閥和循環(huán)閥導(dǎo)桿(14)；循環(huán)閥回位彈簧(15)；下行循環(huán)閥(16)；定位螺釘(17)；″O″型密封圈(18)；″O″型密封圈(19)；擋舌旁通灌液管(20)；定位銷釘(21)；舌型芯閥固定軸(22)；舌芯閥回位彈簧(23)；定位套定位銷(24)；舌型芯閥固定座(25)。
在阻流環(huán)(1)下面有一凸出部份與外套(2)嚙合連接好，并在阻流環(huán)(1)的凸出面上設(shè)計(jì)了一舌芯閥(3)，為了能達(dá)到下套管灌鉆井液的目的，在外套(2)中部設(shè)計(jì)了一收縮處，即定位套(4)以便安裝擋舌旁通灌液管(20)，同時(shí)，用定位套定位銷(24)將外套(2)和定位套(4)相對(duì)定位，在密封管(7)上部又與擋舌旁通灌液管(20)相連接并固定，在外套(2)下部的側(cè)面設(shè)計(jì)了一小孔，以便在套管下入井的初期就能開始自動(dòng)灌鉆井液，在外套(2)的底部設(shè)計(jì)了一上行灌液閥(11)和下行循環(huán)閥(16)；這兩個(gè)閥都座封在外套(2)底部的灌液閥和循環(huán)閥閥座(12)上；設(shè)計(jì)上行灌液閥(16)的目的是當(dāng)通過外套(2)下部側(cè)面的小孔向套管內(nèi)灌鉆井液的壓差達(dá)到一定值后，即管內(nèi)的淘空段(套管內(nèi)無鉆井液段)達(dá)到一定值后，就可以克服彈簧(9)的彈簧力，打開上行灌漿閥(11)向套管內(nèi)大量灌鉆井液；設(shè)計(jì)下行循環(huán)閥(16)的目的有二一是當(dāng)下套管遇阻或中途需要循環(huán)時(shí)，能通過下行循環(huán)閥(16)和外套(2)下部的旁通孔進(jìn)行鉆井液循環(huán)，而在井下正常后，接著下套管作業(yè)時(shí)，本實(shí)用新型的自動(dòng)灌鉆井液的功能能仍然起作用，二是在自灌完成下套管作業(yè)后，用其作注水泥漿的通道，設(shè)計(jì)彈簧(9)，循環(huán)閥回位彈簧(15)的目的是使各閥能在套管靜止時(shí)回位；另外，在上行灌液閥(11)上有導(dǎo)桿(14)和灌液閥導(dǎo)桿扶正閥蘭(8)作扶正裝置，在下行循環(huán)閥(16)上有一導(dǎo)桿(14)與扶正套(13)作扶正裝置；當(dāng)舌型芯閥(3)與阻流環(huán)(1)下面的閥座嚙合時(shí)，鉆井液或水泥漿就只能從套管內(nèi)通過下部套管往套管與地層之間的環(huán)空流動(dòng)，而不能回流了。另外，當(dāng)擋舌旁通灌液管(20)與密封管(7)一起下行時(shí)，擋舌旁通灌液管(20)壓住上行灌液閥(11)上的壓緊板(10)，密封管(7)封住了外套(2)下部的側(cè)灌液孔，此時(shí)，擋舌旁通灌液管(20)上的定位銷(6)在剪銷套(5)的作用下也下行，并被推出，卡在定位套(4)的下面，使上行灌液閥(11)不再能上行，而使下行循環(huán)閥在固井后起到回壓閥的作用，防止水泥漿回流。即本實(shí)用新型為雙保險(xiǎn)自動(dòng)灌鉆井液回壓閥，其性能更加可靠，能更好地達(dá)到固井的效果。
本實(shí)用新型的使用過程是將按圖3所示的全自動(dòng)灌漿回壓閥與套管聯(lián)接好后一起下入井內(nèi)，這時(shí)，鉆井液由于壓力差而通過外套(2)側(cè)面的小孔自動(dòng)灌入套管內(nèi)，隨著套管下入深度的增加，通過側(cè)孔的阻力及推動(dòng)套管內(nèi)的鉆井液所需壓力就增大，當(dāng)這一壓力增加到一定值(可以計(jì)算)時(shí)，作用在上行灌液閥(11)上的力就足以克服彈簧(9)的彈性力而打開上行灌液閥(11)，向井內(nèi)大量地灌入鉆井液；通過計(jì)算，可以設(shè)計(jì)出如圖4所示的灌鉆井液量與套管掏空長度的關(guān)系曲線，這種曲線完全符合現(xiàn)場對(duì)固井下套管的要求。下完套管后，往套管內(nèi)投入一小球，當(dāng)球落到擋舌旁通灌液管(20)內(nèi)，壓力升高到一定值時(shí)，剪斷銷釘(21)，擋舌旁通灌液管(20)下行，壓住上行灌液閥(11)上面的壓緊板(10)，同時(shí)，密封管(7)封住外套(2)上的側(cè)灌液孔，舌型芯閥(3)回位到閥座(即阻流環(huán)(1))上，起回壓作用；而定位銷(6)，剪銷套(5)和擋舌旁通灌液管(20)也下行，在一定位置，定位銷(6)被剪銷套(5)推出卡在定位套(4)的下面，使上行灌液閥(11)不能開啟，球和剪銷套(5)繼續(xù)下行，落在灌液閥導(dǎo)桿扶正閥蘭(8)上，如圖4所示。下行循環(huán)閥(16)同時(shí)也起回壓作用；可以進(jìn)行正常地注水泥固井作業(yè)。
本實(shí)用新型有以下優(yōu)點(diǎn)1.可以防止鉆井液中的固體顆粒，有的甚至是具嚴(yán)重研磨性的固體顆粒在通過閥芯(3b)和閥座(2b)間的通道時(shí)對(duì)閥芯(3b)和閥座(2b)的磨損和沖蝕作用，從而使其密封性更好，更好地完成其單向流動(dòng)的性能；達(dá)到現(xiàn)場固井注水泥的效果。
2.當(dāng)套管下入深度增加，套管自身的重量很大超過鉆機(jī)的承受負(fù)荷時(shí)，本實(shí)用新型能經(jīng)過設(shè)計(jì)選擇，在入井套管內(nèi)形成一定的掏空段(該段套管內(nèi)無鉆井液)以減輕鉆機(jī)負(fù)荷；保正深井下套管的需要。
3.在下套管過程中，由于井下條件的不可見性，有時(shí)需要中途循環(huán)鉆井液(從地面向套管內(nèi)注入鉆井液)，特別是深井，下套管時(shí)還必須中途循環(huán)鉆井液，本實(shí)用新型能滿足這種要求，特別是當(dāng)下套管迂阻(套管下不到預(yù)定井深)或井下不正常(如井口不返鉆井液等)，可以循環(huán)鉆井液，直到井下正常后再繼續(xù)下套管，這并不影響本實(shí)用新型的灌漿功能。
4.在下套管過程中，套管的上提下放來回活動(dòng)，也不會(huì)使本閥的慣漿性能喪失。
5.本閥設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，成本低廉。
6.本閥的特殊設(shè)計(jì)，其各項(xiàng)功能優(yōu)于其它各型同用途閥，具有廣范的實(shí)用性。
7.本閥在下套管時(shí)由于環(huán)空返速低，減少了下套管的激動(dòng)壓力，有利于易漏井，易塌井的下套管作業(yè)。
權(quán)利要求1.一種回壓閥，其結(jié)構(gòu)主要包括阻流環(huán)(1)；外套(2)；舌型芯閥(3)；定位套(4)；剪銷套(5)；定位銷(6)；密封管(7)；灌液閥導(dǎo)桿扶正閥蘭(8)；彈簧(9)；壓緊板(10)；上行灌液閥(11)；灌液閥和循環(huán)閥閥座(12)；扶正套(13)；灌液閥和循環(huán)閥導(dǎo)桿(14)；循環(huán)閥回位彈簧(15)；下行循環(huán)閥(16)；定位螺釘(17)；“O”型密封圈(18)；“o”型密封圈(19)；擋舌旁通灌液管(20)；定位銷釘(21)；舌型芯閥固定軸(22)；舌芯閥回位彈簧(23)；定位套定位銷(24)；舌型芯閥固定座(25)等組成，其特征是包括一舌型芯閥(3)，上行灌液閥(11)，下行循環(huán)閥(16)，擋舌旁通灌液管(20)的下行使上行灌液閥(11)失去作用，而使下行循環(huán)閥(16)成為一個(gè)單向閥，外套(2)下部有側(cè)灌液孔，及封堵側(cè)灌液孔的密封管(7)，還有剪銷套(5)及其下的可推出定位銷(6)，外套上的側(cè)灌液孔等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回壓閥，其舌型閥芯是在下完套管后通過投球?qū)跎嗯酝ü嘁汗?20)壓下而回坐到阻流環(huán)(1)上從而起回壓作用。
專利摘要本實(shí)用新型屬于在石油、天然氣勘探開發(fā)時(shí)下套管，注水泥固井作業(yè)中所用的固井附件——回壓閥。使用它能保證下套管自灌泥漿和注水泥返深高度以達(dá)固井的目的；本閥設(shè)計(jì)為舌形。其性能為可以在下套管的過程中循環(huán)鉆井液而后繼續(xù)自灌泥漿；并能在入井套管內(nèi)形成掏空段，減輕鉆機(jī)負(fù)荷；可以防止鉆井液中的固體顆粒對(duì)閥芯和閥座的磨損及沖蝕作用。本閥設(shè)計(jì)合理，可用于各種井的固井施工。
文檔編號(hào)E21B33/10GK2145261SQ9220212
公開日1993年11月3日 申請日期1992年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月26日
發(fā)明者胡寶青 申請人:劉安智, 胡寶青