插入式固井胶塞碰压装置的制作方法

本发明涉及固井用碰压设备技术领域，是一种插入式固井胶塞碰压装置。

背景技术：

插入式固井是固井施工中常用的固井工艺。目前，传统的插入式固井工具中没有胶塞，无法实现胶塞碰压，替浆量只能通过理论计算，替浆时容易出现因替浆不够而导致管内留灰塞，或者因过量替浆而导致管外替空的风险，从而造成固井事故的发生。

技术实现要素：

本发明提供了一种插入式固井胶塞碰压装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决传统的插入式固井工具无法准确计量替浆量，出现替空或管内留灰塞的现象，从而引起安全事故的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种插入式固井胶塞碰压装置，包括胶塞、插入头和插入式浮箍，所述胶塞下端呈锥状；所述插入头包括本体上段、本体下段、过渡段、内滑套和循环孔，本体上段和本体下段均是圆柱形筒状结构，本体上段的直径大于本体下段的直径，过渡段是上大下小的筒状结构，本体上段和本体下段通过过渡段形成一体，在本体上段的上部侧壁上设有至少一个循环孔，在本体上段的侧壁内侧与循环孔对应的位置处通过剪切销钉安装有内滑套；在所述插入式浮箍的上部内设有第一通孔，在第一通孔底端设有与过渡段对应的第二通孔，在第二通孔底端设有与本体下段对应的第三通孔，在第三通孔底端设有直径小于第三通孔的直径的第四通孔，在第四通孔底端设有上窄下宽锥台状的第五通孔，在第五通孔底端内侧固定安装有圆形底板，在圆形底板正中设有球座，在圆形底板四周设有至少两个出液孔，在球座上安装有位于第五通孔内的浮球，浮球的直径大于第五通孔上端的直径；所述胶塞套装在插入头内，过渡段与第二通孔配合，本体下段套装在第三通孔内。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述在插入式浮箍的上端侧壁内侧设有环状插入式浮箍母扣，在插入式浮箍的下端侧壁外侧设有环状插入式浮箍公扣。

上述在本体上段的上端侧壁内侧设有环状插入头母扣。

上述在胶塞下端的锥形面上设有至少一道密封圈；或/和，在本体下段外侧设有至少一道密封圈。

上述在内滑套的下端设有位于插入头内侧且与过渡段对应的斜段，且斜段与过渡段之间有间距。

本发明结构合理而紧凑，使用方便；胶塞插入到插入头本体上段内部时，胶塞下端与内滑套相配合，形成碰压，开始替浆，碰压后胶塞继续下移，继续加压至剪断剪切销钉，内滑套随胶塞下移，插入头本体上段上的循环孔打开，胶塞下移至过渡段位置处，插入头本体上段上的循环孔打开，替浆完毕，同时连接本装置的套管与钻杆之间形成循环通道，继续替浆洗出循环孔下端沉积的水泥浆，建立循环，建立循环后替浆完毕，停泵，此时则准确替浆，杜绝了替浆不够而管内留灰塞，或者因过量替浆而管外替空，造成固井事故发生的危险，同时建立循环后，能在提钻时保持压力平衡；停泵后，第五通孔内的浮球上浮至第五通孔上部，形成密封，阻断管外流体进入管内，便于提钻；从而准确计量替浆量，杜绝替空或管内留灰塞，有效避免造成固井事故，同时本发明可重复利用，有效降低成本。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的插入头主视剖视结构示意图。

附图2为本发明最佳实施例的插入式浮箍主视剖视结构示意图。

附图3为本发明最佳实施例的插入式固井胶塞碰压装置整体主视剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为本体上段，2为插入头母扣，3为剪切销钉，4为循环孔，5为过渡段，6为内滑套，7为本体下段，8为密封圈，9为第一通孔，10为第二通孔，11为第三通孔，12为第四通孔，13为第五通孔，14为圆形底板， 15为球座，16为出夜孔，17为插入式浮箍公扣，18为浮球，19为插入式浮箍，20为插入式浮箍母扣，21为胶塞。

具体实施方式

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1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3所示，该插入式固井胶塞碰压装置，包括胶塞20、插入头和插入式浮箍19，所述胶塞20下端呈锥状；所述插入头包括本体上段1、本体下段7、过渡段5、内滑套6和循环孔4，本体上段1和本体下段7均是圆柱形筒状结构，本体上段1的直径大于本体下段7的直径，过渡段5是上大下小的筒状结构，本体上段1和本体下段7通过过渡段5形成一体，在本体上段1的上部侧壁上设有至少一个循环孔4，在本体上段1的侧壁内侧与循环孔4对应的位置处通过剪切销钉3安装有内滑套6；在所述插入式浮箍19的上部内设有第一通孔9，在第一通孔9底端设有与过渡段5对应的第二通孔10，在第二通孔10底端设有与本体下段7对应的第三通孔11，在第三通孔11底端设有直径小于第三通孔11的直径的第四通孔12，在第四通孔12底端设有上窄下宽锥台状的第五通孔13，在第五通孔13底端内侧固定安装有圆形底板14，在圆形底板14正中设有球座15，在圆形底板14四周设有至少两个出液孔16，在球座15上安装有位于第五通孔13内的浮球18，浮球18的直径大于第五通孔13上端的直径；所述胶塞21套装在插入头内，过渡段5与第二通孔10配合，本体下段7套装在第三通孔11内。

这里，插入式浮箍19为现有公知技术。循环孔4共四个，四个循环孔4等角度分布在本体上段1上部的侧壁上。便于打开循环孔4后，套管与钻杆间形成循环通道。

如图3所示，胶塞21插入到插入头本体上段1内部时，胶塞21下端与内滑套6相配合，形成碰压，开始替浆，碰压后胶塞21继续下移，继续加压至剪断剪切销钉3，内滑套6随胶塞21下移，胶塞21下移至过渡段5位置处，插入头本体上段1上的循环孔4打开，替浆完毕，同时连接本装置的套管与钻杆之间形成循环通道，继续替浆洗出循环孔4下端沉积的水泥浆，建立循环，建立循环后替浆完毕，停泵，此时则准确替浆，杜绝了替浆不够而管内留灰塞，或者因过量替浆而管外替空，造成固井事故发生的危险，同时建立循环后，能在提钻时保持压力平衡；停泵后，第五通孔13内的浮球18上浮至第五通孔13上部，形成密封，阻断管外流体进入管内，便于提钻。从而准确计量替浆量，杜绝替空或管内留灰塞，有效避免造成固井事故，同时本发明可重复利用，有效降低成本。

可根据实际需要，对上述插入式固井胶塞碰压装置作进一步优化或/和改进：

如附图2、3所示，在所述插入式浮箍19的上端侧壁内侧设有环状插入式浮箍母扣20，在插入式浮箍19的下端侧壁外侧设有环状插入式浮箍公扣17。用于固井前下套管时，插入式浮箍公扣17和插入式浮箍母扣20分别连接第一根套管的母扣和第二根套管的公扣，随套管一起下入井内。

如附图1、3所示，在所述本体上段1的上端侧壁内侧设有环状插入头母扣2。用于插入头与钻杆连接，使插入头随钻杆下入套管内，套装在插入式浮箍19内。

如附图1、2所示，在所述胶塞20下端的锥形面上设有至少一道密封圈8；或/和，在本体下段7外侧设有至少一道密封圈8。在所述胶塞21下端的锥形面上设有密封圈8，使胶塞21与插入头之间形成密封，形成碰压；在本体下段7上设有至少一道密封圈8，使本体下段7和第三通孔11之间形成密封，防止插入头和插入式浮箍19之间出现滑动，增加装置的密封性。

如附图1、3所示，在所述内滑套6的下端设有位于插入头内侧且与过渡段5对应的斜段22，且斜段22与过渡段5之间有间距。增加斜段22可以使胶塞21下移至插入头过渡段5位置处时，增加胶塞21与插入头之间的密封性。

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。

本发明最佳实施例的使用过程：首先，在固井前下套管时，插入式浮箍公扣17和插入式浮箍母扣20分别连接第一根套管的母扣和第二根套管的公扣，随套管一起下入井内；接着，套管下完后，插入头母扣2与钻杆连接，随钻杆下入套管内，下至插入式浮箍内时，过渡段5与插入式浮箍19的第二通孔10配合，插入头本体下段7和插入式浮箍19的第三通孔11配合，由插入头本体下段7的密封圈8形成密封，完成套装；然后，胶塞21装入钻杆水泥头内，钻杆水泥头与钻杆连接，并连接好管线后开始固井，先注入水泥浆，注完后，开启钻杆水泥头档销，下胶塞21，开始替浆作业，胶塞21移至插入头本体上段1时，胶塞21下端与内滑套6配合，并由密封圈8形成密封，形成碰压，碰压后继续加压至剪断剪切销钉3，内滑套6下移，此时循环孔4打开，套管与钻杆间形成循环通道，继续替浆洗出循环孔4下端沉积的水泥浆，建立循环后，停泵；最后，插入式浮箍19的第五通孔13内的浮球11上浮至第五通孔13上部并形成密封，阻断管外流体进入管内，卸水泥头，提钻至插入头出井口。