CN218177197U - 一种可打捞免钻注水泥固井装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可打捞免钻注水泥固井装置，由装置本体构成，所述装置由注水泥固井总成、封隔器总成、可打捞内套机构组成；可打捞内套机构包括打捞筒、上锁块、碰压座、上密封环、循环筒、压差球座、球座、下内筒、堵头和下密封环；所述打捞筒依次通过循环筒、下内筒与所述堵头螺纹连接；所述循环筒内套有碰压座，所述循环筒与所述下内筒之间设有压差球座；所述下内筒内设有球座；本实用新型将留井部分和可打捞部分有机结合，简化工艺步骤，缩短完井作业时间，提高封隔和打捞成功率。

Description

一种可打捞免钻注水泥固井装置

技术领域

本实用新型属于油田开采技术领域，尤其涉及一种可打捞免钻注水泥固井装置。

背景技术

注水泥器做为石油钻井的重要工具，被广泛应用于技术套管固井或产层完井工艺。陕西等地区的井相对不深，因地层差异大、承压能力低，易发生渗漏和恶性漏失，完井常采用5-1/2″套管固井工艺，传统分级箍+盲板固井方式固井。

山西煤层气固完井目前存在的问题有：井斜较大，井眼不规则，地层承压能力小，容易发生漏失，给下套管及固井作业造成困难；煤储层渗透率低，煤层气易受到伤害，保护煤层难度大；固井质量一直不高，环空封固质量差，固井工具配套性差，可供选择的余地小；完井施工工艺和操作不规范等。这些因素都严重影响了煤层气的开发及煤层产能的发挥。目前采用的完井方式多为常规半程固井施工(即传统分级箍+盲板固井方式)。另外还有脱落式半程固井工艺，但该工艺也存在一定的缺陷。

需解决的技术问题：

1)传统分级箍+盲板固井方式固井完成后，需要钻塞，但小尺寸套管固井后内部附件因钻头加压困难，钻除时间长且钻后存在密封失效的风险；单独下钻钻除附件，增加钻井成本；

2)脱落式半程固井工艺虽不用钻除，但无法进行筛管顶部半程固井施工，

无法在大斜度及水平井中进行运用，存在内部机构无法掉落到井底的风险。存在问题的原因：

1)钻塞对分级箍和套管造成磨损或破坏，易形成渗漏，还可能破坏钻塞处的水泥环；钻塞后内壁不光滑，留有毛刺，会刮损酸洗等其他作业工具，特别是橡胶类带有密封功能的井下工具，增加施工风险；钻塞后内径减小也影响生产及井下作业工具的下入；

2)脱落式半程固井工艺盲板短节必须置放于管串底部，内部机构是通过自重掉落井底，当井筒井斜大或水平井时，内部机构脱落困难。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种可打捞免钻注水泥固井装置，该装置可以解决现有技术中固井工艺繁杂、固井内密封失效交口风险，施工难度大，成本高的技术问题。

为了解决现有技术问题，本实用新型采用如下技术方案:

一种可打捞免钻注水泥固井装置，由装置本体构成，其特征在于：所述装置包括带外筒、泵注筒、下锁块和挡片的注水泥固井总成、带循环筒、定位环、密封环、芯轴和胶筒的封隔器总成、带压差球座、上锁块、碰压座的可打捞内套机构；所述装置还包括可以向固井注入水泥的循环体和实现固井过程对装置锁封的阀体；其中：

所述阀体设置在封隔器总成内；阀体内部设置有可定压打开的开启阀,所述开启阀为液体单方向流动的单流阀和定压锁定关闭的限压阀构成；所述阀体内部设置有进液孔II，所述阀体8与所述进液孔II之间设置有进液通道II-1、II-2、II-3、II-4、II-5，其中进液通道II-1和II-2通过开启阀连通；进液通道II-2和II-3通过单流阀连通；进液通道II-3和进液通道II-4、II-5通过限压阀连通；所述开启阀和所述限压阀分别设置柱塞；所述单流阀设置有弹簧；其中：

液体进入阀体内部进液孔，进入通道Ⅱ-1，当压力达到设定值时，液体推动柱塞剪断开启阀销钉，通过开启阀和单流阀间通道Ⅱ-2，推动单流阀18-2压缩，进入单流阀和限压阀间通道Ⅱ-3，通过限压阀环空，液体通过通道Ⅱ-4流出；

液体通过阀体内部的通道，并依次经过定位环与芯轴之间的间隙通道，通过内密封环和芯轴的间隙，进入胶筒膨胀腔，对胶筒进行充填胀封，至额定压力后，阀体内限压阀中柱塞剪断销钉上移完成关闭自锁，开启阀柱塞和单流阀的弹簧作用下复位；阀体内部通道II-4和II5被完全密封，并且内密封环自锁，胶筒胀封过程完成。

进一步，所述循环体由第一循环孔、第二循环孔和第三循环孔构成；所述第一循环孔设置在外筒上；所述第二循环孔设置在泵注筒上；所述第三循环孔设置在循环筒上，其中：

打压时，压差球座剪断剪切销钉，露出循环体；液压打开循环体，外筒上的第一循环孔、泵注筒上的第二循环孔、循环筒上的第三循环孔三孔对齐，水泥通过循环体，并将挡片挤出，水泥上返充填注水泥工具和井口套管环空间的间隙形成水泥环；

注水泥完成后，井口投放将关闭塞，缓慢泵压直至关闭塞到位后，继续升压直至内部剪切销钉被剪断，碰压座下行，释放上锁块，可打捞内套机构和泵注筒下行，泵注筒上的循环孔、循环筒上的循环孔下行，循环体关闭，释放下锁块。

进一步，所述注水泥固井总成还包括接箍、上密封筒、上接头、背环、外筒、泵注筒、锁环、下锁块和连接套；所述接箍通过上密封筒与上接头一端螺纹连接、所述上接头另一端与外筒螺纹连接；所述外筒的另一端通过螺纹连接有连接套；所述外筒上设置有第一循环孔，所述挡片设置在外筒外侧的循环孔内部，所述挡片通过弹性挡圈与所述外筒固定连接；所述外筒内套有背环、泵注筒，所述泵注筒外部套有锁环；所述泵注筒上设置有第二循环孔。

进一步，所述封隔器总成包括上密封套、定位环、内密封环、芯轴、胶筒、下密封套、下接头；所述阀体一端通过螺纹连接连环套；其另一端与所述芯轴螺纹连接；所述芯轴一端设置有上密封套，其另一端设置有下密封套；所述芯轴外部套设有定位环、内密封环和胶筒。

进一步，所述可打捞内套机构包括打捞筒、上锁块、碰压座、上密封环、循环筒、压差球座、球座、下内筒、堵头和下密封环；所述打捞筒依次通过循环筒、下内筒与所述堵头螺纹连接；所述循环筒内套有碰压座，所述循环筒上设置有第三循环孔，所述循环筒与所述下内筒之间设有压差球座；所述下内筒内设有球座；所述碰压座与循环筒11之间设有剪切销钉；所述循环筒与泵注筒之间设有剪切销钉，所述外筒与所述泵注筒之间安装导向销钉，所述压差球座与下内筒安装剪切销钉；所述打捞筒与循环筒、循环筒与下内筒螺纹连接处安装内六角平端紧定螺钉。

进一步，所述上接头与外筒之间设置有密封环；所述外筒与泵注筒之间设置有密封环；所述外筒与连接套之间设置有密封环。

进一步，所述阀体与连接套之间设置有密封环；所述阀体与上密封套之间设置有密封环；所述阀体内部设置可使胶筒液压胀封的液流通道；所述胶筒与所述上密封套、下密封套之间设置有密封环；所述上密封套与芯轴之间设密封环。

有益效果

1、针对现阶段注水泥固井工艺，传统分级箍+盲板固井方式固井完成后，需要钻塞，但小尺寸套管固井后内部附件因钻头加压困难，钻除时间长且钻后存在密封失效的风险。

2、针对脱落式半程固井工艺无法进行筛管顶部半程固井施工，无法在大斜度及水平井中进行运用，存在内部机构无法掉落到井底的风险。

3、本实用新型可打捞免钻注水泥工具配合5-1/2″套管固井，将传统的管外封隔器、分级箍及盲板的功能于一身，优化结构设计，将留井部分和可打捞部分有机结合，简化工艺步骤，缩短完井作业时间，提高封隔和打捞成功率，既起到了隔离产层、建立注水泥通道、防止水泥下串污染产层等作用，又消除了钻塞作业带来的不利影响，有效地保护了易漏失地层，降低了漏失的发生几率，提高了固井质量，降低了固井成本，可打捞部分免钻取出更好的保护了套管和水泥环。

附图说明

图1是本实用新型一种可打捞免钻注水泥固井装置结构示意图。

图2是本实用新型一种可打捞免钻注水泥固井装置中阀体结构示意图；其中：2a是阀体的进液孔位置示意图；2b是阀体进液通道结构示意图。

图3是本实用新型一种可打捞免钻注水泥固井装置中循环体结构示意图。

图4是本实用新型一种可打捞免钻注水泥固井装置实际应用结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

如图1，本实用新型提供一种可打捞免钻注水泥固井装置，所述装置由注水泥固井总成、封隔器总成、可打捞内套机构、下接头和下短节组成，其中：

如图1、图3所示，所述注水泥固井总成包括接箍1、上密封筒2、上接头4、背环6、外筒9、泵注筒13、锁环14、下锁块15和连接套16。所述接箍1通过上密封筒2与上接头4一端螺纹连接、所述上接头4另一端与外筒9螺纹连接；所述外筒9的另一端通过螺纹连接有连接套16；所述外筒内套有背环6、泵注筒13，所述外筒上设置有第一循环孔001；所述泵注筒13外部套有锁环14，所述泵注筒13设置有第二循环孔002；所述上接头4与外筒9之间设置有密封环；所述外筒9与泵注筒13之间设置有密封环；所述外筒9与连接套16之间设置有密封环。为防止井内杂质进入第一循环孔；所述外筒9外侧的第一循环孔内部挡片40，所述挡片通过弹性挡圈41与所述外筒固定连接。

如图1，图2所示，所述封隔器总成包括阀体18、上密封套21、定位环22、内密封环23、芯轴24、胶筒25、下密封套26、下接头27。所述阀体18一端通过螺纹连接连环套16；其另一端与所述芯轴24螺纹连接；所述芯轴24一端设置有上密封套21，其另一端设置有下密封套26；所述芯轴24外部套设有定位环22、内密封环23和胶筒25；所述阀体18与连接套16之间设置有密封环；所述阀体18与上密封套21之间设置有密封环；所述胶筒25与所述上密封套21、下密封套26之间设置有密封环；所述上密封套21与芯轴24之间设密封环。

图2所示，所述封隔器总成中的阀体18内部设置有可定压打开的开启阀18-1,所述开启阀18-1为液体单方向流动的单流阀18-2和定压锁定关闭的限压阀18-3构成。所述阀体18内部设置有进液孔II，所述阀体18与所述进液孔II之间设置有进液通道II-1、II-2、II-3、II-4、II-5，其中进液通道II-1和II-2通过开启阀18-1连通；进液通道II-2和II-3通过单流阀18-2连通；进液通道II-3和进液通道II-4、II-5通过限压阀18-3连通。进液通道II-4和II-5通过胶筒和芯轴之间的空隙腔连通。液体通过阀体内部的进液孔；进入阀体8内开启阀，当压力达到设定值时开启，开启阀打开，液体流经单流阀、限压阀进入芯轴24与胶筒25间的膨胀腔内，使胶筒25膨胀与井壁接触形成密封。当膨胀腔内的压力达到限压阀压力设定值时，限压阀关闭，将进液孔II-4和进液孔II-5封闭，此后套管内压力的大小对封隔器无任何影响，实现安全座封，井口放压、开启阀自动锁紧，实现永久关闭。

如图1、图3所示，可打捞内套机构包括打捞筒3、上锁块5、碰压座7、上密封环10、循环筒11、压差球座12、球座17、下内筒19、堵头20和下密封环33。所述打捞筒3依次通过循环筒11、下内筒19与所述堵头20螺纹连接。所述循环筒11内套有碰压座7，所述循环筒11上设置有第三循环孔003；所述循环筒11与所述下内筒19之间设有压差球座12；所述下内筒19内设有球座17。所述碰压座7与循环筒11之间设有剪切销钉8；所述循环筒11与泵注筒13之间设有剪切销钉8，所述外筒9与所述泵注筒13之间安装导向销钉33，所述压差球座12与下内筒19安装剪切销钉37，所述打捞筒3与循环筒11、循环筒11与下内筒19螺纹连接处安装内六角平端紧定螺钉。

所述下接头27一端与所述下密封套26螺纹连接，其另一端与所述下短节28螺纹连接。

本实用新型具体实施过程：

1)将可打捞免钻注水泥工具组装完成后，上、下端连接套管后下放至预定位置；

2)投入胶木球，加压，球座17剪断剪切销钉8，球座下行，露出阀体内部进液孔；液体进入通道Ⅱ-1，当压力达到设定值时，液体推动柱塞剪断开启阀18-1销钉，通过开启阀18-1和单流阀18-2间通道Ⅱ-2，推动单流阀18-2柱塞压缩，进入单流阀和限压阀间通道Ⅱ-3，通过限压阀18-3环空，通过通道Ⅱ-4流出；

3)液体通过阀体18内部的通道，并依次经过定位环22与芯轴24之间的间隙通道，通过内密封环23和芯轴24的间隙，进入胶筒膨胀腔，对胶筒进行充填胀封，至额定压力后，阀体18内限压阀18-3中柱塞剪断销钉上移完成关闭自锁，开启阀18-1柱塞和单流阀18-2柱塞在弹簧作用下复位；此时，阀体内部通道II-4和II5被完全密封，并且内密封环23自锁，胶筒胀封过程完成；

4)对免钻注水泥工具进行打压，压差球座12剪断剪切销钉37，露出循环体；

液压打开循环体，外筒9上的循环孔001、泵注筒13上的循环孔002、循环筒11上的循环孔003三孔对齐，水泥通过循环孔，并将挡片40挤出，水泥上返充填注水泥工具和井口套管环空间的间隙形成水泥环；

5)注水泥完成后，井口投放将关闭塞，缓慢泵压直至关闭塞到位后，继续升压直至内部剪切销钉8被剪断，碰压座7下行，释放上锁块5可打捞内套***和泵注筒13下行，泵注筒13上的循环孔002、循环筒11上的循环孔003下行，循环体关闭，释放下锁块15，锁环14锁定泵注筒13，如图4所示。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种可打捞免钻注水泥固井装置，由装置本体构成，其特征在于：所述装置包括带外筒、泵注筒、下锁块和挡片的注水泥固井总成、带循环筒、定位环、密封环、芯轴和胶筒的封隔器总成、带压差球座、上锁块、碰压座的可打捞内套机构；所述装置还包括可以向固井注入水泥的循环体和实现固井过程对装置锁封的阀体；其中：

所述阀体设置在封隔器总成内；阀体内部设置有可定压打开的开启阀,所述开启阀为液体单方向流动的单流阀和定压锁定关闭的限压阀构成；所述阀体内部设置有进液孔II，所述阀体8与所述进液孔II之间设置有进液通道II-1、II-2、II-3、II-4、II-5，其中进液通道II-1和II-2通过开启阀连通；进液通道II-2和II-3通过单流阀连通；进液通道II-3和进液通道II-4、II-5通过限压阀连通；所述开启阀和所述限压阀分别设置柱塞；所述单流阀设置有弹簧；其中：

液体进入阀体内部进液孔，进入通道Ⅱ-1，当压力达到设定值时，液体推动柱塞剪断开启阀销钉，通过开启阀和单流阀间通道Ⅱ-2，推动单流阀18-2压缩，进入单流阀和限压阀间通道Ⅱ-3，通过限压阀环空，液体通过通道Ⅱ-4流出；

液体通过阀体内部的通道，并依次经过定位环与芯轴之间的间隙通道，通过内密封环和芯轴的间隙，进入胶筒膨胀腔，对胶筒进行充填胀封，至额定压力后，阀体内限压阀中柱塞剪断销钉上移完成关闭自锁，开启阀柱塞和单流阀的弹簧作用下复位；阀体内部通道II-4和II5被完全密封，并且内密封环自锁，胶筒胀封过程完成。

2.根据权利要求1所述的一种可打捞免钻注水泥固井装置，其特征在于：所述循环体由第一循环孔、第二循环孔和第三循环孔构成；所述第一循环孔设置在外筒上；所述第二循环孔设置在泵注筒上；所述第三循环孔设置在循环筒上，其中：

打压时，压差球座剪断剪切销钉，露出循环体；液压打开循环体，外筒上的第一循环孔、泵注筒上的第二循环孔、循环筒上的第三循环孔三孔对齐，水泥通过循环体，并将挡片挤出，水泥上返充填注水泥工具和井口套管环空间的间隙形成水泥环；

注水泥完成后，井口投放将关闭塞，缓慢泵压直至关闭塞到位后，继续升压直至内部剪切销钉被剪断，碰压座下行，释放上锁块，可打捞内套机构和泵注筒下行，泵注筒上的循环孔、循环筒上的循环孔下行，循环体关闭，释放下锁块。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种可打捞免钻注水泥固井装置，其特征在于：所述注水泥固井总成还包括接箍、上密封筒、上接头、背环、外筒、泵注筒、锁环、下锁块和连接套；所述接箍通过上密封筒与上接头一端螺纹连接、所述上接头另一端与外筒螺纹连接；所述外筒的另一端通过螺纹连接有连接套；所述外筒上设置有第一循环孔，所述挡片设置在外筒外侧的循环孔内部，所述挡片通过弹性挡圈与所述外筒固定连接；所述外筒内套有背环、泵注筒，所述泵注筒外部套有锁环；所述泵注筒上设置有第二循环孔。

4.根据权利要求3所述的一种可打捞免钻注水泥固井装置，其特征在于：所述封隔器总成包括上密封套、定位环、内密封环、芯轴、胶筒、下密封套、下接头；所述阀体一端通过螺纹连接连环套；其另一端与所述芯轴螺纹连接；所述芯轴一端设置有上密封套，其另一端设置有下密封套；所述芯轴外部套设有定位环、内密封环和胶筒。

5.根据权利要求3所述的一种可打捞免钻注水泥固井装置，其特征在于：所述可打捞内套机构包括打捞筒、上锁块、碰压座、上密封环、循环筒、压差球座、球座、下内筒、堵头和下密封环；所述打捞筒依次通过循环筒、下内筒与所述堵头螺纹连接；所述循环筒内套有碰压座，所述循环筒上设置有第三循环孔，所述循环筒与所述下内筒之间设有压差球座；所述下内筒内设有球座；所述碰压座与循环筒11之间设有剪切销钉；所述循环筒与泵注筒之间设有剪切销钉，所述外筒与所述泵注筒之间安装导向销钉，所述压差球座与下内筒安装剪切销钉；所述打捞筒与循环筒、循环筒与下内筒螺纹连接处安装内六角平端紧定螺钉。

6.根据权利要求5所述的一种可打捞免钻注水泥固井装置，其特征在于：所述上接头与外筒之间设置有密封环；所述外筒与泵注筒之间设置有密封环；所述外筒与连接套之间设置有密封环。

7.根据权利要求6所述的一种可打捞免钻注水泥固井装置，其特征在于：所述阀体与连接套之间设置有密封环；所述阀体与上密封套之间设置有密封环；所述阀体内部设置可使胶筒液压胀封的液流通道；所述胶筒与所述上密封套、下密封套之间设置有密封环；所述上密封套与芯轴之间设密封环。

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