专利名称：一种免钻塞半程固井工具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油气田固、完井作业工具，特别是一种免钻塞半程固井 工具。
背景技术：
随着保护油层的完井技术不断进步，釆用油层井段下筛管不注水泥， 而仅仅在油层之上井段半程固井的油气井日益增多。目前油田常用的半程 固井工艺都是在筛管之上连接盲板接头封堵的办法，以便形成蹩压、充填 套管外封隔器和打开液压分级注水泥器。该方法存在的最大问题是必需要 在固井后用小钻杆加小钻头钻掉固井时留在井内的开孔塞、关孔塞、盲板 接头等管内附件。而油田实际操作的经验表明，由于钻掉胶塞和盲板等固 井附件属于小井眼、细钻具作业，加之胶塞可能随钻头一起转动，从而该 作业耗时费力较为困难。此外小钻具的运送和回收等都需要额外的完井时 间，导致油层浸泡污染时间增加并延误油井的早日投产。
发明内容
为克服背景技术中的缺陷，本实用新型提供一种免钻塞半程固井工具， 解决半程固井作业后仍需钻胶塞和盲板接头等附件的问题。
一种免钻塞半程固井工具，包括免钻式分级箍、密封短节、内插管柱 三大部分。免钻式分级箍主要由上接头、本体、止退钢球、关孔套剪钉、上弹性内套剪钉、关孔套、上弹性内套、开孔套剪钉、开孔套、下接头构 成。密封短节主要由短节本体、密封胶套、下弹性内套剪钉、下弹性内套、 下部接头构成。内插管柱主要由胶塞、油管接头、上杆、扶正接头、橡胶 套、孔管、塞座剪钉、胶塞座、调长杆、密封管、锥形胶塞、胶套管、导 引头构成。
免钻式分级箍上接头、下接头分别与本体上、下两端相连，上接头的 底面及下接头的顶面深入到本体内腔形成上下两环型内台阶面。关孔套、 开孔套、上弹性内套及其余配合部件置于两环型内台阶面之间。关孔套与 本体为滑动配合，关孔套剪钉将关孔套固定在本体上。关孔套外壁开有一 个锥形槽，止退钢球置于锥形槽内，该锥形槽与本体内壁形成一个密闭的空 间。关孔套内壁有一个环形斜锥面，在此斜锥面之上，上弹性内套剪钉将 上弹性内套固定在关孔套内，上弹性内套与关孔套形成滑动配合。上弹性 内套一端为半圆环，另一端由若千个指状弹性片组合而成，其弹性收缩状 态为完整的斜面半圆环。指状弹性片的顶部为斜锥面，与关孔套内壁环形 斜锥面形成配合。关孔套下部壁厚小于其上部壁厚，关孔套内壁环形斜锥 面、关孔套下部及开孔套顶面形成一个凹陷的环形空间，此环形空间长度 大于等于上弹性内套长度。开孔套顶面内部为锥面，外部为圆环面。开孔 套剪钉将开孔套固定在本体上。开孔套剪钉之下的本体壁上开有若干个轴 向对称的注水泥孔，注水泥孔一部分被开孔套覆盖，另一部分连通开孔套
外台阶面与本体、下接头顶面之间形成的环空；注水泥孔之下的本体壁上 另开有若干轴向对称的通孔连通此环空。开孔套下部与下接头内壁为滑动 配合，且两者之间由密封材料密封。密封短节的短节本体内壁有一个环形斜内台阶面，该环形斜内台阶面 与下部接头顶面形成一个凹陷的环形空间，此环形空间长度大于等于下弹 性内套长度。密封胶套及锥形胶套与下弹性内套内部相配合形成密封。
内插管柱最下部为导引头。导引头之上，胶套管与密封管之间的外壁 上嵌放有锥形胶套。孔管外壁上有上下两环形台阶面，下环形台阶面之下 的孔管壁上开有若干组上下通孔。胶塞座被塞座剪钉固定在孔管内壁。橡 胶套被固定在扶正接头与孔管形成的环形凹槽中，其外径大于孔管的外径。 扶正接头具有凸起的条形棱状结构，其棱条的最大外径介于上弹性内套、 下弹性内套内径与外径之间。
本实用新型的优点在于本实用新型结构简单，操作方便。无需使用 开孔塞、关孔塞、盲板接头等管内附件即可注水泥半程固井，固井结東后 可以建立循环，清洗套管内壁，保证套管内的清洁。
图l免钻式分级箍入井状态示意图
图2免钻式分级箍开孔套下行状态示意图
图3免钻式分级箍关孔套、上弹性内套套下行状态示意图
图4免钻式分级箍上弹性内套释放状态示意图
图5密封短节密封状态示意图
图6密封短节下弹性内套释放状态示意图
图7内插管柱结构示意图
图8胶塞
图9本实用新型总体结构示意图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1-图9所示的一种免钻塞半程固井工具，包括免钻式分级箍、密 封短节、内插管柱三大部分。免钻式分级箍主要由上接头l、本体2、止退 钢球3、关孔套剪钉4、上弹性内套剪钉5、关孔套6、上弹性内套7、开孔 套剪钉8、开孔套9、下接头10构成。密封短节主要由短节本体ll、密封 胶套12、下弹性内套剪钉13、下弹性内套14、下部接头15构成。内插管 柱主要由胶塞16、油管接头17、上杆18、扶正接头19、橡胶套20、孔管 21、塞座剪钉22、胶塞座23、调长杆24、密封管25、锥形胶塞26、胶套 管27、导引头28构成。
免钻式分级箍上接头l、下接头10分别与本体2上、下两端相连，上 接头l的底面及下接头10的顶面深入到本体2内腔形成上下两环型内台阶 面。关孔套6、开孔套9、上弹性内套7及其余配合部件置于两环型内台阶 面之间。关孔套6与本体2为滑动配合，关孔套剪钉4将关孔套6固定在 本体2上。关孔套6外壁开有一个锥形槽，止退钢球3置于锥形槽内，该锥 形槽与本体2内壁形成一个密闭的空间。关孔套6内壁有一个环形斜锥面， 在此斜锥面之上，上弹性内套剪钉5将上弹性内套7固定在关孔套6内， 上弹性内套7与关孔套6形成滑动配合。上弹性内套7 —端为半圆环，另 一端由若干个指状弹性片组合而成，其弹性收缩状态为完整的斜面半圆环。 指状弹性片的顶部为斜锥面，与关孔套6内壁环形斜锥面形成配合。关孔 套6下部壁厚小于其上部壁厚，关孔套6内壁环形斜锥面、关孔套6下部及开孔套9顶面形成一个凹陷的环形空间，此环形空间长度大于等于上弹
性内套7长度。开孔套9顶面内部为锥面，外部为圆环面。开孔套剪钉8 将开孔套9固定在本体2上。开孔套剪钉8之下的本体2壁上开有若干个 轴向对称的注水泥孔，注水泥孔一部分被开孔套9覆盖，另一部分连通开 孔套9外台阶面与本体2、下接头IO顶面之间形成的环空；注水泥孔之下 的本体2壁上另开有若干轴向对称的通孔连通此环空。开孔套9下部与下 接头10内壁为滑动配合，且两者之间由密封材料密封。
密封短节的短节本体ll内壁有一个环形斜内台阶面，该环形斜内台阶 面与下部接头15顶面形成一个凹陷的环形空间，此环形空间长度大于等于 下弹性内套14长度。密封胶套12及锥形胶套26与下弹性内套14内部相 配合形成密封。
内插管柱最下部为导引头28。导引头28之上，胶套管27与密封管25 之间的外壁上嵌放有锥形胶套26。孔管21外壁上有上下两环形台阶面，下 环形台阶面之下的孔管21壁上开有若干组上下通孔。胶塞座23被塞座剪 钉22固定在孔管21内壁。橡胶套20被固定在扶正接头19与孔管21形成 的环形凹槽中，其外径大于孔管21的外径。扶正接头19具有凸起的条形 棱状结构，其棱条的最大外径介于上弹性内套7、下弹性内套14内径与外
径之间。
其工作原理为将免钻式分级箍连接在套管外封隔器的上端，其上连 接套管柱；密封短节连接在套管外封隔器的下端，其下连接完井筛管串。 将以上完井管柱下入井底，开泵循环洗井一周，循环正常后停泵。内插管柱上部连接钻杆或油杆后下入井内。进入免钻式分级箍时控制下放速度和 下放压力，待内插管柱下部进入密封短节密封下部空间后，开泵充填套管
外封隔器(ECP);继续开泵憋压剪断免钻式分级箍的开孔套剪钉8，开孔套 9下行，注水泥孔出露。建立循环正常后，进行注水泥固井作业。当胶塞 16下行到胶塞座23时泵压上升替浆碰压完成，注水泥结束。停泵，下压内 插管柱，关孔套剪钉4剪断，关孔套6下行关闭注水泥孔。继续下压内插 管柱，上弹性内套剪钉5剪断，上弹性内套7与关孔套6分离下行，上弹 性内套7的12个指状弹块在弹性力作用下弹开隐藏在关孔套6预留的凹槽 内。继续下放内插管柱，直至压在密封短节的下弹性内套14上。下弹性内 套剪钉13剪断，下弹性内套14释放并隐藏在短节本体11的凹槽内。此时， 下放和上提内插管柱已无任何阻碍。开泵剪断胶塞座剪钉22,胶塞16与胶 塞座23—同下行，循环孔露出，建立循环，冲洗套管内可能残留的水泥浆， 直至确认已经冲洗干净。停泵，提出内插管柱完井。
权利要求1.一种免钻塞半程固井工具，包括免钻式分级箍、密封短节、内插管柱三大部分；免钻式分级箍连接在套管外封隔器的上端，密封短节连接在套管外封隔器的下端，内插管柱之上连接钻杆或油杆；其特征在于免钻式分级箍的关孔套(6)与本体(2)形成滑动配合；关孔套(6)外壁开有一个锥形槽，止退钢球(3)置于锥形槽内；上弹性内套(7)与关孔套(6)形成滑动配合；上弹性内套(7)一端为半圆环，另一端由若干个指状弹性片组合而成，其弹性收缩状态为完整的斜面半圆环；关孔套(6)内壁环形斜锥面、关孔套(6)下部及开孔套(9)顶面形成一个凹陷的环形空间，此环形空间长度大于等于上弹性内套(7)长度；开孔套剪钉(8)之下的本体(2)壁上开有若干个轴向对称的注水泥孔，注水泥孔一部分被开孔套(9)覆盖，另一部分连通开孔套(9)外台阶面与本体(2)、下接头(10)顶面之间形成的环空；注水泥孔之下的本体(2)壁上另开有若干轴向对称的通孔连通此环空；密封短节的短节本体(11)内壁有一个环形斜内台阶面，该环形斜内台阶面与下部接头(15)顶面形成一个凹陷的环形空间，此环形空间长度大于等于下弹性内套(14)长度；密封胶套(12)及锥形胶套(26)与下弹性内套(14)内部相配合形成密封；内插管柱胶套管(27)与密封管(25)之间的外壁上嵌放有锥形胶套(26)；孔管(21)外壁上有上下两环形台阶面，下环形台阶面之下的孔管(21)壁上开有若干组上下通孔；胶塞座(23)被塞座剪钉(22)固定在孔管(21)内壁；橡胶套(20)被固定在扶正接头(19)与孔管(21)形成的环形凹槽中，其外径大于孔管(21)的外径；扶正接头(19)具有凸起的条形棱状结构，其棱条的最大外径介于上弹性内套(7)、下弹性内套(14)内径与外径之间。
专利摘要本实用新型涉及油气田固完井作业用一种免钻塞半程固井工具，解决半程固井作业后仍需钻胶塞和盲板接头等附件的问题。本实用新型的上弹性内套(7)、下弹性内套(14)一端为半圆环，另一端由若干个指状弹性片组合而成，其弹性收缩状态为完整的斜面半圆环；指状弹性片的顶部为斜锥面，与关孔套(6)内壁、短节本体(11)内壁环形斜锥面形成配合。本实用新型的内插管柱上具有与上弹性内套(7)、下弹性内套(14)形成密封的橡胶套(20)、锥形胶套(26)以及可以用于加压的棱条结构。通过下压内插管柱即可实现免钻赛半程固井的全过程。
文档编号E21B33/13GK201310317SQ200820177219
公开日2009年9月16日 申请日期2008年10月29日 优先权日2008年10月29日
发明者呼西旦, 杨道平, 王惠琴, 军 胡, 刚 蒋, 郭建军, 郭新超 申请人:西部钻探克拉玛依钻井工艺研究院