一种通底式免钻分级箍的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及通底式免钻分级箍，其包括上接头、下接头和外筒，外筒上设有循环孔，在外筒内设有筒状的关闭套，在关闭套内自上接头至下接头之间依次设有关闭塞座和打开塞座；第一钢球穿透关闭套卡在关闭塞座与所述外筒上的凹槽之间，打开塞座通过打开剪钉与关闭套固定连接；关闭塞座上设有释放凹槽，第一钢球能够被推入释放凹槽内；打开塞座靠近下接头的一端设有台阶状过渡，在台阶状过渡与所述的外筒之间设有穿透关闭套的钢球，外筒上设有容纳凹槽，使得打开塞座在向下接头运动过程中，台阶状过渡能将所述钢球推进所述容纳凹槽内，同时，外筒靠近下接头处的卡簧将关闭套锁定，不需要钻除内套，还能够在分级箍内留下全尺寸通径。
【专利说明】一种通底式免钻分级縮
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油田分级固井时所用的分级注水泥器，尤其是涉及一种通底式免钻分级箍。
【背景技术】
[0002]固井是指向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥的施工过程，是钻井过程中的重要作业。在钻井作业中一般至少要有两次固井(生产井)，多至4-5次固井(深探井)。最上面的固井是采用表层套管固井，它起的是“泥浆通路，油气门户”的作用。在下一次开钻之前，表层套管上要装防喷器预防井喷。防喷器之上要装泥浆导管，是钻井液返回泥浆池的通路。钻井过程中往往要下技术套管固井，它起的是“巩固后方，安全探路”的作用。和公路的隧道、煤矿中的巷道一样，钻井过程中也会遇到井塌、高压和不稳定的地层，同时也是为了在向前“探路”中遇险有个退路，起到“救助”的作用。
[0003]在固井作业中，往往会遇到一些特殊工况，例如一次注入水泥量过大使得地层不能承受过大的液柱压力、需封隔特殊层位防止固井后环空气窜、封固段上下温差大使得水泥浆性能不易调节等，有时还需斜井及水平井双级固井。为了应对这些特殊的施工要求以及特点，分级箍得以推广并广泛应用，然而，常规分级箍主要有机械式和液压式两种。现有的这两种分级箍都需要在固井后进行扫塞及钻除附件，在扫塞及钻除附件的过程中，往往会对分级箍关闭内套产生一定的损坏，严重者造成分级箍最终不能完全关闭，影响后续生产及投产措施，而且，扫塞还会增加单井建井周期及成本。
实用新型内容
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种无需钻除内套的通底式免钻分级箍，能够避免钻塞以及钻除附件过程中对分级箍造成破坏。
[0005]本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种通底式免钻分级箍，包括外筒，所述外筒一端设有上接头，另一端设有下接头，所述外筒上还设有循环孔，在所述的外筒内设有筒状的关闭套，所述的关闭套上设有与所述循环孔对应的孔，在所述关闭套内自所述上接头至所述下接头之间依次设有关闭塞座和打开塞座；还设有第一钢球和打开剪钉，所述的第一钢球穿透所述的关闭套卡在所述关闭塞座与所述外筒上的凹槽之间；所述的打开塞座通过所述的打开剪钉与所述的关闭套固定连接；所述的关闭塞座上设有能够使所述第一钢球落入的释放凹槽。
[0006]对于上述的一种通底式免钻分级箍，作为进一步的设置，所述打开塞座靠近所述下接头的一端设有台阶状过渡，在所述的台阶状过渡与所述的外筒之间设有穿透所述关闭套的钢球，所述外筒上设有能够容纳钢球的容纳凹槽；而且，所述关闭塞座通过关闭剪钉固定在所述的关闭套上；所述关闭塞座靠近所述上接头的部分外露于所述关闭套，所述关闭塞座外露于所述关闭套的部分与所述外筒之间设有套环，所述套环通过脱落剪钉固定在所述关闭塞座上。
[0007]对于上述的一种通底式免钻分级箍,作为一种可选的方案，在所述的外筒的端部还设有用于锁定关闭套的卡簧，所述的卡簧设置在所述的容纳凹槽与所述的下接头之间。
[0008]对于上述的一种通底式免钻分级箍，作为进一步的设置，在所述的上接头与所述的外筒之间还设有第一密封圈。
[0009]对于上述的一种通底式免钻分级箍，作为进一步的设置，在所述的关闭套与所述的外筒之间设有第二密封圈，在所述的关闭塞座与所述的关闭套之间设有第三密封圈。
[0010]使用本实用新型一种通底式免钻分级箍具有以下有益效果:由于采用了钢球限位及承托技术，如采用第一钢球对关闭套以及关闭塞座进行限位及承托，采用钢球对关闭套及打开塞座进行限位及承托，设计简单、合理而且可靠性高，采用脱落剪钉对关闭塞座做短时限定，采用打开剪钉对打开塞座做短时限定，在打开塞座将打开剪钉剪断后，其可以在压力作用下向下接头方向运动，直到其顶住钢球被其阻挡；关闭剪钉剪断后，关闭塞座和打开塞座向下端运动，当关闭套运动到下接头上端的台阶处停止下行，关闭塞座和外筒上的凹槽解除第一钢球与钢球的限定，脱落剪钉剪断后，最终使得关闭塞座与打开塞座在压力下复合后共同移出外筒，这种脱落设计使得关闭塞座和打开塞座能够在向分级箍内施加压力后自动挣脱限制移出分级箍，而且这种结构配合具体的零件尺寸设计能够避免关闭塞座和打开塞座提前脱落，与传统的需要钻除内套的分级箍相比，本实用新型的这种结构不仅有效的避免了钻塞(不需要钻除)及钻除附件过程中对分级箍造成的破坏，还留下了全尺寸通径，不影响后续生产措施，满足现场生产需求，并且其特有的限位、自锁设计能够确保分级箍打得开、关得住、关得牢。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型一种通底式免钻分级箍的结构示意图；
[0012]图2为本实用新型的关闭塞的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0014]一种通底式免钻分级箍，如图1所示，包括外筒2，外筒2上设有循环孔201，在外筒2的一端设有上接头1，另一端设有下接头20，用于使本实用新型与其它部件连接，在生产中，上接头I以及下接头20可以和套管直连，其中上接头I具有一个过渡部(图中未标示)，过渡部通过顶丝3固定在外筒2上，而且，在过渡部与外筒2之间设有第一密封圈5 ；在外筒2内部，自上接头I至下接头20方向依次设有关闭塞座4和打开塞座19，在关闭塞座4与外筒2之间设有关闭套9，关闭套9靠第一钢球10支撑，第一钢球10穿透关闭套9并卡在外筒2上的凹槽与关闭塞座4的外壁之间，在关闭塞座4上还设有释放凹槽401，使得关闭塞座4与外筒2发生相对运动的过程中能够使得第一钢球10位于释放凹槽401与外筒2上的凹槽之间，这样以来第一钢球10被释放，会随着关闭塞座4和关闭套9 一同运动；在所述的外筒2的端部还设有用于锁定关闭套9的卡簧18，卡簧18位于容纳凹槽21与下接头20之间，最终卡簧18将关闭套永久锁定，此后循环孔201被关闭套9永久封闭。
[0015]本实用新型中，还可在下接头20上设置一个向内收缩的过渡台阶，该台阶可垂直其径向向内收缩，用于进一步限制关闭套9的运动，当关闭套9下行至下接头20的过渡台阶处时，过渡台阶将其顶住，使其无法继续向下运动。
[0016]关闭塞座4通过关闭剪钉8固定在关闭套上，当关闭剪钉8被剪断后，关闭塞座4即可摆脱关闭剪钉8的限制；关闭塞座4部分外露于所述关闭套9，关闭塞座4外露于所述关闭套9的部分与所述外筒2之间设有套环6，所述套环6通过脱落剪钉7固定在所述关闭塞座4上，套环6通过脱落剪钉7与关闭塞座4固定在一起，当脱落剪钉7被剪断后，关闭塞座4即可与套环6脱离。
[0017]关闭套9上设有一个与外筒2的循环孔201对应着的孔(图中未标示)，在常规状态下，关闭套9上的孔与循环孔201对应，且二者均在打开塞座19及密封圈的作用下处于封闭状态。
[0018]在关闭套9与外筒2之间、关闭套9与关闭塞座4之间还设有多个密封圈，如图1中所示的第二密封圈11、第三密封圈12、第四密封圈13以及第五密封圈14等，在关闭套9上还设有打开剪钉15，打开塞座19通过打开剪钉15固定在关闭套9上，打开塞座19能够在外部施加压力时将打开剪钉15剪断，摆脱打开剪钉15的限制。
[0019]打开塞座19靠近外筒2的端部具有一个垂直其径向向内收缩的台阶状过渡191，钢球17穿透关闭套9并卡在台阶状过渡191与外筒2的内壁之间，同时，在下接头20上还设有容纳凹槽21，用于限制钢球17的运动，并使得钢球17卡在其内部，同时对关闭套9进行定位；打开塞座19可通过该台阶状过渡191推动钢球17向下接头20的方向运动，最终将钢球17推向容纳凹槽21内，使得钢球17与打开塞座19脱离接触，不再对其起作用，钢球17卡入容纳凹槽21内后，其外露于容纳凹槽21的部分用于支撑关闭套9。
[0020]打开塞座19的内部空间存在一定的收缩，使得其内部能够在落入铜球16时，能够将铜球16留在打开塞座19内。
[0021]本实用新型一种通底式免钻分级箍(以下简称分级箍)在使用时，与其它器件共同组成完井管串，在固井时，先使泥浆充分循环，使其适合固井要求，同时保证井眼干净、畅通，调整泥浆使其适合固井要求并确保井壁安全稳定，然后检查分级箍内是否有杂物，并检查各附件是否配套，胶塞是否完好，若无问题，将分级箍与其它部件进行组合，做成管串，推荐的管串排列为:引鞋+筛管串+盲板球座+管外封隔器+套管+分级箍+套管串+联顶接+水泥头，之后将管串放入井眼中，进行可循环泥浆冲洗，之后投入与管串上的盲板球座配套的铜球，憋压，打压至一定程度(例如7MP或9MP，具体压力值可根据生产需要调节)并保持一定时间(例如2min或3min，具体时间可根据实际生产需要调节)，涨封隔器，之后打压至一定程度(如12MP，具体压力值可根据生产需要调节)憋掉球座；投与打开塞座19配套的铜球16，之后向分级箍内加压，打开循环孔201，建立循环，调节泥浆，之后将关闭塞(如图2所示)放入水泥头，然后进行注水泥作业，注完水泥后，释放关闭塞，进行顶替，密切注意分级箍压力表指针，碰压应为分级箍关闭压力(例如5MPa，具体压力值可根据生产需要调节)和循环压力之和。碰压时压力表指针应该表现为迅速升高后再降低，判断分级箍及盲板内部结构脱落，之后打开防喷闸门检验关闭效果，最后卸水泥头及管线，整个作业过程完毕。
[0022]在上述过程中，分级箍的作用机理如下，当管串下到位后，按要求循环，当将铜球16投入到分级箍中后，铜球16落入打开塞座19内，此后向分级箍内施加压力，使得打开剪钉15被剪断，打开塞座19向下运动，直至打开塞座19的台阶状过渡191在钢球17的阻挡作用下停止下行，此时，循环孔201完全打开；开始循环过程，待循环过程结束、水泥注完后，释放关闭塞，驱替套管内水泥浆，当关闭塞与关闭塞座4复合后，继续向分级箍中加压，关闭塞座4通过脱落剪钉7带动套环6下行，直到关闭塞座4抵住打开塞座19，与此同时，关闭塞座4上的释放凹槽401下行至第一钢球10处，使得第一钢球10 —部分进入外凹槽401中，这便解除了关闭塞座4和外筒2对第一钢球10的限制，使得关闭塞、关闭塞座4、套环6、关闭套9以及打开塞座19共同向下运动，直到关闭套9下行至下接头20，下接头20上的台阶将关闭套9挡住，卡簧18将其永久锁定，同时，钢球17移动至容纳凹槽21内，使得钢球17—部分进入容纳凹槽21内，如此以来便解除了钢球17对打开塞座19的限定，而且循环孔201也被关闭套9永久关闭，此后由于压力的存在，使得关闭塞连同关闭塞座4继续下行并剪断脱落剪钉7，挣脱其与套环6的限制，此后在压力的作用下，关闭塞座4和打开塞座19继续下行，最终在压力作用下整体掉入井底。
[0023]由上述过程可知，本实用新型中的分级箍内套无需钻除，即关闭塞座4与打开塞座19无需经过钻除，依靠其与外筒2、关闭套9以及钢球17等之间的结构关系即可实现在压力下自行脱落，而且还留下了全尺寸通径，无需单独进行钻除，极大的节约了时间以及生产成本，同时还不会影响后续的生产措施，能够很好的满足现场生产需求，本实用新型具有以下有益效果:1、免钻，分级箍本体无需钻除；2、分级箍脱落剪钉剪断后，关闭塞、关闭塞座以及打开塞座复合在一起，重量增加，其脱落后掉入井底的几率也相应大大增加；3、有效防止提前脱落；4、设计简单，合理，可靠性高；5、节约建井周期，节约建井成本。
[0024]上面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种通底式免钻分级箍，包括外筒(2)，所述外筒(2) —端设有上接头(1)，另一端设有下接头(20)，所述外筒(2)上还设有循环孔(201)，其特征在于:在所述的外筒(2)内设有筒状的关闭套(9)，所述的关闭套(9)上设有与所述循环孔(201)对应的孔，在所述关闭套(9)内自所述上接头(I)至所述下接头(20)之间依次设有关闭塞座(4)和打开塞座(19);还设有第一钢球(10)和打开剪钉(15)，所述的第一钢球(10)穿透所述的关闭套(9)卡在所述关闭塞座(4)与所述外筒(2)上的凹槽之间；所述的打开塞座(19)通过所述的打开剪钉(15)与所述的关闭套(9)固定连接；所述的关闭塞座(4)上设有能够使所述第一钢球(10)落入的释放凹槽(401)。
2.根据权利要求1所述的一种通底式免钻分级箍，其特征在于:所述打开塞座(19)靠近所述下接头(20)的一端设有台阶状过渡(191)，在所述的台阶状过渡(191)与所述的外筒⑵之间设有穿透所述关闭套(9)的钢球(17)，所述外筒⑵上设有能够容纳钢球(17)的容纳凹槽(21)。
3.根据权利要求2所述的一种通底式免钻分级箍，其特征在于:所述关闭塞座(4)通过关闭剪钉(8)固定在所述的关闭套(9)上。
4.根据权利要求2所述的一种通底式免钻分级箍，其特征在于:所述关闭塞座(4)靠近所述上接头(I)的部分外露于所述关闭套(9)，所述关闭塞座(4)外露于所述关闭套(9)的部分与所述外筒(2)之间设有套环￠)，所述套环(6)通过脱落剪钉(7)固定在所述关闭塞座⑷上。
5.根据权利要求3或4所述的一种通底式免钻分级箍，其特征在于:在所述的外筒(2)的端部还设有用于锁定关闭套(9)的卡簧(18)，所述的卡簧(18)设置在所述的容纳凹槽(21)与所述的下接头(20)之间。
6.根据权利要求1所述的一种通底式免钻分级箍，其特征在于:在所述的上接头(I)与所述的外筒(2)之间还设有第一密封圈(5)。
7.根据权利要求1所述的一种通底式免钻分级箍，其特征在于:在所述的关闭套(9)与所述的外筒(2)之间设有第二密封圈(11)，在所述的关闭塞座(4)与所述的关闭套(9)之间设有第三密封圈(12)。
【文档编号】E21B33/13GK204098850SQ201420385568
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】赵锦栋, 高勇, 姜平, 罗中梁 申请人:深圳市百勤石油技术有限公司