一种油气井固井管柱及固井方法与流程

本发明属于石油完井技术领域，具体涉及一种油气井固井装置及方法。

背景技术：

固井作业时，浮箍、浮鞋作为重要的套管附件，其可靠性直接影响到固井质量。由于井下环境因素及浮箍、浮鞋自身因素，不少井出现浮箍、浮鞋打开失效，固井工具管柱下入到预定位置后开泵不能建立循环，这样会导致产生的高压对井口管线、循环作业设备及现场作业人员构成巨大的威胁，同时导致了下一步的固井作业无法正常进行。在采取措施不能解决憋堵问题的情况下，则需要提出整个入井管柱来逐根进行检查，既浪费了时间，又增加了作业风险。为此，提出了一种油气井固井新方法，在油气井固井时发生类似事故有了针对性的预备措施。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种浮箍、浮鞋打开失效，固井工具管柱下入到预定位置后开泵不能建立循环时的固井新方法，降低了作业风险。

本发明采用以下技术方案：

一种油气井固井管柱，包括套管，所述套管自下而上依次设置有浮鞋、浮箍、爆破滑套和关井滑套，所述爆破滑套内设置有爆破片和活塞，所述爆破片用于推动所述活塞移动在所述爆破滑套内形成流体通道进行固井施工，所述关井滑套内设置有自锁装置，用于关闭所述流体通道，形成水泥塞完成固井施工。

进一步的，所述爆破滑套由上接头和下接头组成，所述上接头内设置有循环通道，所述爆破片设置在所述上接头上部，所述活塞设置在所述爆破片的下部，用于封堵所述循环通道。

进一步的，所述上接头内设置有爆破片夹持器，用于夹持所述爆破片。

进一步的，所述上接头内设置有第二剪切销钉，所述第二剪切销钉用于卡住所述活塞。

进一步的，所述下接头内设置有卡簧和卡簧槽，所述卡簧设置在所述卡簧槽内用于限制所述活塞下落位置。

进一步的，所述关井滑套包括壳体、阀套和滑套，所述阀套设置在所述壳体内，所述滑套设置在所述阀套内，所述滑套和阀套上开有循环孔，用于流体经过所述滑套的内腔和所述阀套后向下流动。

进一步的，所述滑套与所述阀套上下设置有用于密封的第一O型圈和第二O型圈。

进一步的，所述自锁装置包括设置在所述滑套上部的自锁环和设置在所述阀套上的止退槽，所述自锁环用于和所述止退槽配合锁定所述滑套。

进一步的，所述阀套上设置有用于固定所述滑套的第一剪切销钉。

本发明还提供一种油气井固井管柱固井方法，包括以下步骤：

S1、在固井管柱的套管内自下而上依次设置浮鞋、浮箍、爆破滑套和关井滑套，进行注水泥工序；

S2、在步骤S1所述注水泥工序中，当浮箍和浮鞋打开失效，固井工具管柱下入到预定位置后开泵不能建立循环时，启动爆破滑套，爆破片被击穿形成压力通道，液体推动活塞下移到下接头底部，上接头上的循环通道与套管建立流体通道，继续进行固井施工；

S3、当步骤S2所述注水泥工序完成后，压入胶塞并替浆至碰压时，胶塞推动滑套，剪断第一剪切销钉向下移动，自锁环进入止退槽，液流通道被永久关闭，水泥浆回流入套管内形成水泥塞，固井施工作业完成。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种油气井固井管柱，通过在管柱的套管内设置爆破滑套和关井滑套，当浮箍、浮鞋打开失效，固井工具管柱下入到预定位置后开泵不能建立循环时，启动爆破滑套，利用爆破片推动活塞建立流体通道，即可实施固井施工，施工完成后，压入胶塞并替浆至碰压关闭滑套时，关闭滑套自锁环进入止退槽形成封闭，避免留塞，由此确保满足固井施工作业的技术要求，管柱在隔绝产层的同时实现了对储层的保护，确保了油气井后期的开发效果。

进一步的，设置爆破片和活塞爆破片便于推动活塞实现流体通道的建立。

进一步的，上接头内设置剪切销钉，活塞通过间隙配合安装的方式置于上接头内，并通过剪切销钉将活塞固定在上接头内壁上，在压力达到一定值时，下接头内设置卡簧和卡簧槽，剪切销钉实现剪切，活塞下行。活塞下端位于下接头内部且活塞与下接头间隙配合安装，活塞下部外侧装有卡簧，通过卡簧将活塞锁于下接头内的卡簧槽中，防止活塞上行，保证施工顺利进行。

进一步的，滑套和阀套配合，设置循环孔，关闭滑套、阀套依次置于壳体内腔中，循环孔建立流体通道。

进一步的，为了使空气腔机构具有良好的密封性，对密封机构进行优化，设计最优配合间隙及密封圈压缩比，活塞上部与上接头内壁之间、活塞下部与下接头内壁之间以及上接头与下接头的连接面上均设有O型密封圈。

进一步的，关闭滑套自锁环进入止退槽，实现自锁，防止下行。

本发明还提供一种油气井固井管柱固井方法，固井工具管柱下入到预定位置后开泵不能建立循环时的固井新方法，降低了作业风险，操作简单可行，工期短，风险低，保证了固井质量，延长了油气井的开采寿命。

综上所述，本发明提供一种浮箍、浮鞋打开失效，固井工具管柱下入到预定位置后开泵不能建立循环时的固井新方法，提高施工效率，降低了作业风险。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明固井管柱示意图；

图2为本发明关井滑套示意图；

图3为本发明爆破滑套示意图。

其中：1.套管；2.关井滑套；3.爆破滑套；4.浮箍；5.浮鞋；21.自锁环；22.止退槽；23.第一O型圈；24.第一剪切销钉；25.滑套；26.循环孔；27.第二O型圈；28.阀套；29.壳体；31.上接头；32.爆破片夹持器；33.循环通道；34.活塞；35.第二剪切销钉；36.爆破片；37.卡簧；38.下接头；39.卡簧槽。

具体实施方式

请参阅图1，本发明公开了一种油气井固井管柱，其特征在于：包括套管1，所述套管1自下而上依次设置有浮鞋5、浮箍4、爆破滑套3和关井滑套2，所述爆破滑套3内设置有爆破片36和活塞34，所述爆破片36用于推动所述活塞34移动在所述爆破滑套3内形成流体通道进行固井施工，所述关井滑套2内设置有自锁装置，用于关闭所述流体通道，形成水泥塞完成固井施工。

其中，请参阅图3，所述爆破滑套3由上接头31和下接头38组成，所述上接头31内设置有循环通道33，所述爆破片36设置在所述上接头31上部，所述活塞34设置在所述爆破片36的下部，用于封堵所述循环通道33。所述上接头31内设置有爆破片夹持器32，用于夹持所述爆破片36。所述上接头31内设置有第二剪切销钉35，所述第二剪切销钉35用于卡住所述活塞34。所述下接头38内设置有卡簧37和卡簧槽39，所述卡簧37设置在所述卡簧槽39内用于限制所述活塞34下落位置。

请参阅图2，所述关井滑套2包括壳体29、阀套28和滑套25，所述阀套28设置在所述壳体29内，所述滑套25设置在所述阀套28内，所述滑套25和阀套28上开有循环孔26，用于流体经过所述滑套25的内腔和所述阀套28后向下流动。所述滑套25与所述阀套28上下设置有用于密封的第一O型圈23和第二O型圈27。所述自锁装置包括设置在所述滑套25上部的自锁环21和设置在所述阀套28上的止退槽22，所述自锁环21用于和所述止退槽22配合锁定所述滑套25。所述阀套28上设置有用于固定所述滑套25的第一剪切销钉24。

本发明一种油气井固井管柱固井方法，包括以下步骤：

S1、在固井管柱的套管内自下而上依次设置浮鞋、浮箍、爆破滑套和关井滑套，进行注水泥工序；

S2、在步骤S1所述注水泥工序中，当浮箍和浮鞋打开失效，固井工具管柱下入到预定位置后开泵不能建立循环时，启动爆破滑套，爆破片被击穿形成压力通道，液体推动活塞下移到下接头底部，上接头上的循环通道与套管建立流体通道，继续进行固井施工；

S3、当步骤S2所述注水泥工序完成后，压入胶塞并替浆至碰压时，胶塞推动滑套，剪断第一剪切销钉向下移动，自锁环进入止退槽，液流通道被永久关闭，水泥浆回流入套管内形成水泥塞，固井施工作业完成。

具体如下：固井管柱自下而上为：浮鞋5、套管、浮箍4、套管、爆破滑套3、套管、关井滑套2和套管，当浮箍4、浮鞋5打开失效，固井工具管柱下入到预定位置后开泵不能建立循环时，启动爆破滑套3，当压力上升至爆破片36的预定击穿压力时，爆破片36被击穿，形成压力通道，液体推动活塞34下行，使活塞34下移到下接头38底部，此时，由于活塞34下行移开，露出上接头31上的循环通道33，建立流体通道，即可实施固井施工，液流可经过滑套25内腔及阀套28上的循环孔26向下顺利流动，当注水泥工序完成后，压入胶塞并替浆至碰压时，胶塞推动滑套25，剪断第一剪切销钉24向下移动。直到滑套自锁环21进入止退槽22。此时，液流通道被永久关闭，阀套28内壁与滑套25之间的第一O型圈23和第二O型圈27起到密封作用，水泥浆无法经阀套上的循环孔26回流入套管内形成水泥塞，由此确保满足固井施工作业的技术要求。