专利名称：激振胶塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及钻井工程使用的振动固井装置技术领域，是一种激振胶塞。
背景技术：
国外很早就对钻井工程中的振动固井技术开始相关研究，前苏联乌发石油研究院通过实验证实，激振频率在20赫兹至175赫兹时，不论振动强度大小，均能够提高百分之十五至百分之二十的水泥强度，在五个油田近百口井成功使用；美国Dale Dusterhoft和 CTES公司在套管外安放压力测量仪器，证实固井后在井口施加合适低频液压脉冲可以使井内水泥浆保持一种低速运动；加拿大Trican油井服务公司研发了车载振动设备。国内关于振动固井技术的研究发展较为迅速，1992年大庆钻井研究所和技术服务公司研究的水力脉冲套管鞋开始，到1998年辽河油田钻井公司的水力脉冲发生器，进行了上百口油井的现场试验，合格率百分之九十九，优质率百分之九十四。从国内外研究现状分析发现，振动固井技术的有效性和应用性都在进步，各种新技术、新工艺层出不穷，如井口振动设备、井底脉冲装置、井中磁电激振器等，形成了方兴未艾的发展局面，然而，为了解决固井过程中钻井液和固井液的振动响应问题，需要使用实现长距离的振动波传播能源，或者需要在下套管、 注灰等过程中安装仪器装置，所应用的振动设备能耗大、结构复杂、成本高、操作性和实施性较差等缺点成为阻碍技术进步和发展的绊脚石。
发明内容
本发明提供了一种激振胶塞，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有振动固井装置存在的振动设备能耗大、结构复杂、成本高、不便于操作使用的问题。本发明的技术方案是通过以下措施来实现的一种激振胶塞，包括胶塞支架、橡胶胶塞、激振装置、左螺旋堵头和右螺旋堵头；胶塞支架的外部固定有橡胶胶塞，橡胶胶塞的外部自左至右固定分布有胶塞凸缘，胶塞支架的内部有空腔并固定安装有激振装置，胶塞支架的左部固定安装有左螺旋堵头，左螺旋堵头的左部有左小右大的引导锥面，胶塞支架右部固定安装有能够使胶塞支架内部空腔保持密封的右螺旋堵头。下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进
上述胶塞支架可包括左支架头和支架管体；左支架头的左部有架头轴颈，架头轴颈的左端有架头螺孔，左螺旋堵头的右部有外侧带有螺纹的左堵头轴颈，左螺旋堵头通过左堵头轴颈和架头螺孔固定安装在左支架头左部，左支架头的中部外侧有架头环槽，橡胶胶塞的内腔壁左部有胶塞左环台并通过胶塞左环台和架头环槽固定在左支架头上，左支架头的右端面上有伸入左支架头体内的架头凹腔；支架管体的内部有架管空腔，架管空腔的左端与架头凹腔的右端相连通，支架管体的左部有架管轴颈，架管轴颈安装在架头凹腔内并与左支架头固定连接在一起，支架管体的右部有架管外凸台，橡胶胶塞右部安装在支架管体外部并且橡胶胶塞的右端面压紧在架管外凸台的左端面上；右螺旋堵头的左部有右堵头轴颈，右堵头轴颈的左部外侧有右堵头螺纹，架管空腔的右部内壁上有与右堵头轴颈相配合的架管内凹槽，架管内凹槽的左部内壁上有架管内螺纹，右螺旋堵头通过架管内螺纹和右堵头螺纹固定安装在支架管体右部。上述激振装置可包括蓄电池、直流电机、振动块和控制芯片；支架管体的左部内壁上有支架内环台，蓄电池安装在架管空腔内，蓄电池的左端压紧在支架内环台的右端面上， 直流电机安装在支架内环台的内腔内，直流电机的左部有电机法兰，电机法兰通过螺钉固定安装在支架内环台的左端面上，直流电机的左端有动力输出轴并固定安装有振动块，振动块位于架头凹腔内部并能够转动，蓄电池右方的架管空腔内安装有控制芯片；蓄电池的正极和负极分别通过导线与直流电机的正极接线柱和负极接线柱电连接在一起，控制芯片上固定安装有能够接收地面遥控器所发出信号的信号接收装置，控制芯片的正极端子和负极端子分别通过导线与直流电机的正极接线柱和负极接线柱电连接在一起。上述支架管体的中部外侧可有不少于一个的管体环形凹槽，橡胶胶塞的内腔壁上对应管体环形凹槽的位置有胶塞环形卡台，橡胶胶塞中部通过胶塞环形卡台和管体环形凹槽固定在支架管体外部。上述右螺旋堵头的右端面中部可有右堵头沉孔，右堵头沉孔的底面上有贯穿右螺旋堵头的右堵头螺孔，右堵头螺孔的左部固定安装有紧定螺钉，紧定螺钉的左端顶紧在控制芯片的右端面上，右堵头沉孔内固定安装有能够使右堵头螺孔右端保持密封的右堵内六角螺钉。上述靠近架头轴颈左端面的左螺旋堵头外侧面上可有左头卡槽并安装有弹性卡圈，弹性卡圈的外侧面为左小右大的卡锥面，弹性卡圈的右端直径大于左螺旋堵头和架头轴颈的外径。上述架头轴颈外侧可有头颈密封槽并固定安装有密封圈，右堵头轴颈上可有右堵密封槽并固定安装有密封圈。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过将激振器与固井胶塞结合，在固井过程中通过振动激发套管串形成阻尼共振进行动态振动固井，能够有效阻止地层流体窜入，提高界面及水泥石胶结强度，显著提高固井质量，具有结构简单、成本和能耗低、便于现场操作使用的特点。
附图1为本发明最佳实施例的主视剖视结构示意图。附图中的编码分别为1为橡胶胶塞，2为左螺旋堵头，3为右螺旋堵头，4为胶塞凸缘，5为引导锥面，6为左支架头，7为支架管体，8为架头轴颈，9为架头螺孔，10为左堵头轴颈，11为架头环槽，12为胶塞左环台，13为架头凹腔，14为架管空腔，15为架管轴颈，16为架管外凸台，17为右堵头轴颈，18为右堵头螺纹，19为架管内凹槽，20为蓄电池，21为直流电机，22为振动块，23为控制芯片，24为支架内环台，25为电机法兰，26为管体环形凹槽， 27为胶塞环形卡台，28为右堵头沉孔，29为右堵头螺孔，30为紧定螺钉，31为右堵内六角螺钉，32为左头卡槽，33为弹性卡圈，34为卡锥面，35为头颈密封槽，36为右堵密封槽。
具体实施例方式本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图的布图方式来进行描述的，如上、下、左右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。下面结合最佳实施例及附图对本发明作进一步描述
如附图1所示，该激振胶塞包括胶塞支架、橡胶胶塞1、激振装置、左螺旋堵头2和右螺旋堵头3 ；胶塞支架的外部固定有橡胶胶塞1，橡胶胶塞1的外部有自左至右固定分布有胶塞凸缘4，胶塞支架的内部有空腔并固定安装有激振装置，胶塞支架的左部固定安装有左螺旋堵头2，左螺旋堵头2的左部有左小右大的引导锥面5，胶塞支架右部固定安装有能够使胶塞支架内部空腔保持密封的右螺旋堵头3。通过将激振器与固井胶塞合二为一，不但结构简单、耗能较少而且便于现场操作使用，在固井过程中通过振动激发套管串形成阻尼共振， 进行动态振动固井，即在水泥浆顶替钻井液的过程中，通过全井段运动的本发明，实现整个井筒的阻尼共振响应，同时保证水泥浆在候凝过程中继续振动，加剧水与固相颗粒间的相对运动，减小或消除水泥浆的静切力，使得水泥浆在凝固过程中的静液柱压力损失得以补偿，在第一、二界面形成较高的径向应力。在固井和候凝过程中利用本发明能够有效地阻止地层流体窜入，提高界面及水泥石胶结强度，从而达到提高固井质量的目的。可根据实际需要，对上述激振胶塞作进一步优化或/和改进
如附图1所示，胶塞支架包括左支架头6和支架管体7 ；左支架头6的左部有架头轴颈 8，架头轴颈8的左端有架头螺孔9，左螺旋堵头2的右部有外侧带有螺纹的左堵头轴颈10， 左螺旋堵头2通过左堵头轴颈10和架头螺孔9固定安装在左支架头6左部，左支架头6的中部外侧有架头环槽11，橡胶胶塞1的内腔壁左部有胶塞左环台12并通过胶塞左环台12 和架头环槽11固定在左支架头6上，左支架头6的右端面上有伸入左支架头6体内的架头凹腔13 ；支架管体7的内部有架管空腔14，架管空腔14的左端与架头凹腔13的右端相连通，支架管体7的左部有架管轴颈15，架管轴颈15安装在架头凹腔13内并与左支架头6固定连接在一起，支架管体7的右部有架管外凸台16，橡胶胶塞1右部安装在支架管体7外部并且橡胶胶塞1的右端面压紧在架管外凸台16的左端面上；右螺旋堵头3的左部有右堵头轴颈17，右堵头轴颈17的左部外侧有右堵头螺纹18，架管空腔14的右部内壁上有与右堵头轴颈17相配合的架管内凹槽19，架管内凹槽19的左部内壁上有架管内螺纹，右螺旋堵头 3通过架管内螺纹和右堵头螺纹18固定安装在支架管体7右部。如附图1所示，激振装置包括蓄电池20、直流电机21、振动块22和控制芯片23 ；支架管体7的左部内壁上有支架内环台24，蓄电池20安装在架管空腔14内，蓄电池20的左端压紧在支架内环台M的右端面上，直流电机21安装在支架内环台M的内腔内，直流电机21的左部有电机法兰25，电机法兰25通过螺钉固定安装在支架内环台M的左端面上， 直流电机21的左端有动力输出轴并固定安装有振动块22，振动块22位于架头凹腔13内部并能够转动，蓄电池20右方的架管空腔14内安装有控制芯片23 ；蓄电池20的正极和负极分别通过导线与直流电机21的正极接线柱和负极接线柱电连接在一起，控制芯片23上固定安装有能够接收地面遥控器所发出信号的信号接收装置，控制芯片23的正极端子和负极端子分别通过导线与直流电机21的正极接线柱和负极接线柱电连接在一起。通过地面遥控器按键控制延时和振动方式，实现阻尼共振，本发明在上部液体推动橡胶胶塞1的胶塞凸缘4的作用下，一边在套管中自上而下运动，控制芯片23的信号接收装置在接收到信号后，使振动块22带动本发明在套管中振动，实现全井段共振响应，在碰压之后可继续振动。如附图1所示，支架管体7的中部外侧有不少于一个的管体环形凹槽沈，橡胶胶塞 1的内腔壁上对应管体环形凹槽沈的位置有胶塞环形卡台27，橡胶胶塞1中部通过胶塞环形卡台27和管体环形凹槽沈固定在支架管体7外部。通过胶塞环形卡台27和管体环形凹槽沈能够进一步提高橡胶胶塞1与支架管体7的连接强度。如附图1所示，右螺旋堵头3的右端面中部有右堵头沉孔观，右堵头沉孔观的底面上有贯穿右螺旋堵头3的右堵头螺孔四，右堵头螺孔四的左部固定安装有紧定螺钉30， 紧定螺钉30的左端顶紧在控制芯片23的右端面上，右堵头沉孔观内固定安装有能够使右堵头螺孔四右端保持密封的右堵内六角螺钉31。通过紧定螺钉30能够固定控制芯片23 的位置。如附图1所示，靠近架头轴颈8左端面的左螺旋堵头2外侧面上有左头卡槽32并安装有弹性卡圈33，弹性卡圈33的外侧面为左小右大的卡锥面34，弹性卡圈33的右端直径大于左螺旋堵头2和架头轴颈8的外径。通过弹性卡圈33能够锁定本发明的位置。如附图1所示，架头轴颈8外侧有头颈密封槽35并固定安装有密封圈，右堵头轴颈17上有右堵密封槽36并固定安装有密封圈。通过头颈密封槽35能够保证架头轴颈8 与下部其他装置连接处的密封性能，通过右堵密封槽36能够保证右螺旋堵头3与架管空腔 14内壁结合处的密封性能。以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
权利要求
1.一种激振胶塞，其特征在于包括胶塞支架、橡胶胶塞、激振装置、左螺旋堵头和右螺旋堵头；胶塞支架的外部固定有橡胶胶塞，橡胶胶塞的外部自左至右固定分布有胶塞凸缘， 胶塞支架的内部有空腔并固定安装有激振装置，胶塞支架的左部固定安装有左螺旋堵头， 左螺旋堵头的左部有左小右大的引导锥面，胶塞支架右部固定安装有能够使胶塞支架内部空腔保持密封的右螺旋堵头。
2.根据权利要求1所述的激振胶塞，其特征在于胶塞支架包括左支架头和支架管体； 左支架头的左部有架头轴颈，架头轴颈的左端有架头螺孔，左螺旋堵头的右部有外侧带有螺纹的左堵头轴颈，左螺旋堵头通过左堵头轴颈和架头螺孔固定安装在左支架头左部，左支架头的中部外侧有架头环槽，橡胶胶塞的内腔壁左部有胶塞左环台并通过胶塞左环台和架头环槽固定在左支架头上，左支架头的右端面上有伸入左支架头体内的架头凹腔；支架管体的内部有架管空腔，架管空腔的左端与架头凹腔的右端相连通，支架管体的左部有架管轴颈，架管轴颈安装在架头凹腔内并与左支架头固定连接在一起，支架管体的右部有架管外凸台，橡胶胶塞右部安装在支架管体外部并且橡胶胶塞的右端面压紧在架管外凸台的左端面上；右螺旋堵头的左部有右堵头轴颈，右堵头轴颈的左部外侧有右堵头螺纹，架管空腔的右部内壁上有与右堵头轴颈相配合的架管内凹槽，架管内凹槽的左部内壁上有架管内螺纹，右螺旋堵头通过架管内螺纹和右堵头螺纹固定安装在支架管体右部。
3.根据权利要求2所述的激振胶塞，其特征在于激振装置包括蓄电池、直流电机、振动块和控制芯片；支架管体的左部内壁上有支架内环台，蓄电池安装在架管空腔内，蓄电池的左端压紧在支架内环台的右端面上，直流电机安装在支架内环台的内腔内，直流电机的左部有电机法兰，电机法兰通过螺钉固定安装在支架内环台的左端面上，直流电机的左端有动力输出轴并固定安装有振动块，振动块位于架头凹腔内部并能够转动，蓄电池右方的架管空腔内安装有控制芯片；蓄电池的正极和负极分别通过导线与直流电机的正极接线柱和负极接线柱电连接在一起，控制芯片上固定安装有能够接收地面遥控器所发出信号的信号接收装置，控制芯片的正极端子和负极端子分别通过导线与直流电机的正极接线柱和负极接线柱电连接在一起。
4.根据权利要求2或3所述的激振胶塞，其特征在于支架管体的中部外侧有不少于一个的管体环形凹槽，橡胶胶塞的内腔壁上对应管体环形凹槽的位置有胶塞环形卡台，橡胶胶塞中部通过胶塞环形卡台和管体环形凹槽固定在支架管体外部。
5.根据权利要求2或3所述的激振胶塞，其特征在于右螺旋堵头的右端面中部有右堵头沉孔，右堵头沉孔的底面上有贯穿右螺旋堵头的右堵头螺孔，右堵头螺孔的左部固定安装有紧定螺钉，紧定螺钉的左端顶紧在控制芯片的右端面上，右堵头沉孔内固定安装有能够使右堵头螺孔右端保持密封的右堵内六角螺钉。
6.根据权利要求4所述的激振胶塞，其特征在于右螺旋堵头的右端面中部有右堵头沉孔，右堵头沉孔的底面上有贯穿右螺旋堵头的右堵头螺孔，右堵头螺孔的左部固定安装有紧定螺钉，紧定螺钉的左端顶紧在控制芯片的右端面上，右堵头沉孔内固定安装有能够使右堵头螺孔右端保持密封的右堵内六角螺钉。
7.根据权利要求2或3所述的激振胶塞，其特征在于靠近架头轴颈左端面的左螺旋堵头外侧面上有左头卡槽并安装有弹性卡圈，弹性卡圈的外侧面为左小右大的卡锥面，弹性卡圈的右端直径大于左螺旋堵头和架头轴颈的外径。
8.根据权利要求6所述的激振胶塞，其特征在于靠近架头轴颈左端面的左螺旋堵头外侧面上有左头卡槽并安装有弹性卡圈，弹性卡圈的外侧面为左小右大的卡锥面，弹性卡圈的右端直径大于左螺旋堵头和架头轴颈的外径。
9.根据权利要求7所述的激振胶塞，其特征在于架头轴颈外侧有头颈密封槽并固定安装有密封圈，右堵头轴颈上有右堵密封槽并固定安装有密封圈。
10.根据权利要求8所述的激振胶塞，其特征在于架头轴颈外侧有头颈密封槽并固定安装有密封圈，右堵头轴颈上有右堵密封槽并固定安装有密封圈。
全文摘要
本发明涉及钻井工程使用的振动固井装置技术领域，是一种激振胶塞，其包括胶塞支架、橡胶胶塞、激振装置、左螺旋堵头和右螺旋堵头；胶塞支架的外部固定有橡胶胶塞，橡胶胶塞的外部有不少于一个的左端外径大于右端外径的胶塞凸缘，胶塞支架的内部有空腔并固定安装有激振装置，胶塞支架的左部固定安装有左螺旋堵头，左螺旋堵头的左部有左小右大的引导锥面。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过将激振器与固井胶塞结合，在固井过程中通过振动激发套管串形成阻尼共振进行动态振动固井，能够有效阻止地层流体窜入，提高界面及水泥石胶结强度，显著提高固井质量，具有结构简单、成本和能耗低、便于现场操作使用的特点。
文档编号E21B33/13GK102251755SQ20111016420
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月18日 优先权日2011年6月18日
发明者何平, 席梅卿, 李辉, 王恩合, 秦曦, 聂朝强, 谢冬, 陈杰, 陶亮 申请人:中国石油集团西部钻探工程有限公司