防胶塞上浮浮箍装置及固井方法与流程

本发明属于石油开发固井工具技术领域，具体涉及一种防胶塞上浮浮箍装置及固井方法。

背景技术：

现有技术用于固井作业的套管柱内部没有对胶塞起到扶正、防上浮作用的结构，并且缺少胶塞碰压圈结构，胶塞碰压作用不明显，其缺点是现有技术存在碰压不稳压、反向不能有效断流,井底留不同长度水泥塞，导致后期测井不到底等生产技术难题，影响固井施工质量。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术不足，通过增加接箍内部扶正结构和阀座碰压圈结构，使该浮箍具有扶正胶塞、防胶塞上浮和实现胶塞明显碰压功能，适用于井深结构复杂、水平段较长的油气水平井使用。

本发明提供的技术方案如下：

防胶塞上浮浮箍装置，包括接箍、浮箍壳体，所述接箍下端与浮箍壳体连接，所述浮箍壳体内设有阀座、挂胶凡尔、弹簧座，所述阀座固设在浮箍壳体内，所述弹簧座与阀座下部连接，所述挂胶凡尔可沿轴向运动，所述接箍包括防上浮部分，所述防上浮部分在接箍的上部，防上浮部分的内径小于胶塞的外径以及其上下部分的内径；

所述挂胶凡尔包括导杆和密封挂胶部分，所述导杆与密封挂胶部分下端连接，所述密封挂胶部分与阀座配合密封，所述导杆下端穿过弹簧座上的导杆孔，所述导杆上套设有弹簧，弹簧的下端固设在弹簧座上，所述弹簧座侧壁上设有排泄孔。

所述阀座上部设有碰压圈结构，该碰压圈结构由上圆锥下圆柱两部分连接组成。

所述弹簧座底部设有弹簧固定座，所述弹簧固定座上设有台阶，所述弹簧下端与台阶接触，所述导杆孔设于弹簧固定座上。

所述挂胶凡尔的导杆上设有两级台阶结构，所述弹簧上端与两级台阶结构接触，所述密封挂胶部分内部为硬质材料，外部为橡胶。

所述接箍还包括扶正部分，该扶正部分为圆柱形中空结构，位于接箍中部，内径小于胶塞的外径以及其上下部分的内径，长度不小于胶塞长度的一半。

所述阀座上设有密封槽，通过密封圈与浮箍壳体密封，所述阀座与浮箍壳体螺纹连接。

所述浮箍壳体与接箍通过锥管螺纹连接。

本发明还提供了一种固井方法，使用防胶塞上浮浮箍装置，包括以下步骤：

步骤1）将防胶塞上浮浮箍装置安装在套管之间，之后下入套管柱，开泵循环钻井液，泵压稳定后，注入隔离液，然后注入水泥浆，水泥浆注入量达到设计要求后放入胶塞，打入顶替液加压；

步骤2）顶替液推动胶塞，使水泥浆向下运动，挂胶凡尔在水泥浆压力的作用下和导杆向下运动，压缩弹簧，水泥浆由弹簧座的排泄孔进入浮箍壳体，之后进入套管环空，最后实现碰压，水泥浆被全部替出套管，完成固井；

步骤3）水泥浆被全部替出套管后，当水泥浆倒流时，在反向压力的作用下，弹簧回弹，使密封挂胶部分向上运动，从而推动胶塞向上运动，由于接箍内设有防上浮部分，会阻止胶塞继续向上运动，从而实现反向断流，提高固井施工质量。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种防胶塞上浮浮箍装置，通过增加扶正结构、防上浮结构、碰压圈结构，使该浮箍具有扶正胶塞、防胶塞上浮、实现胶塞明显碰压及反向有效断流功能，适用于井深结构复杂、水平段较长的油气水平井使用。正、反向承压能力高，密封性能优良，保证环空钻井液单向正常流动，杜绝水泥浆倒流风险，进而提高固井施工质量。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明使用过程原理图；

图3是挂胶凡尔结构示意图；

图4是弹簧座结构示意图；

图5是阀座结构示意图；

图6是接箍结构示意图。

图中：1、浮箍壳体；2、挂胶凡尔；3、弹簧；4、弹簧座；5、阀座；6、接箍；7、密封圈；8、导杆；9、密封挂胶部分；10、两级台阶结构；11、导杆孔；12、弹簧固定座；13、排泄孔；14、防上浮部分；15、碰压圈结构；16、密封槽；17、扶正部分；18、胶塞；19、锥管螺纹。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种防胶塞上浮浮箍装置，包括接箍6、浮箍壳体1，所述接箍6下端与浮箍壳体1连接，所述浮箍壳体1内设有阀座5、挂胶凡尔2、弹簧座4，所述阀座5固设在浮箍壳体1内，所述弹簧座4与阀座5下部连接，所述挂胶凡尔2可沿轴向运动，所述接箍6包括防上浮部分14，所述防上浮部分14在接箍6的上部，防上浮部分14的内径小于胶塞18的外径以及其上下部分的内径；

所述挂胶凡尔2包括导杆8和密封挂胶部分9，所述导杆8与密封挂胶部分9下端连接，所述密封挂胶部分9与阀座5配合密封，所述导杆8下端穿过弹簧座4上的导杆孔11，所述导杆8上套设有弹簧3，弹簧3的下端固设在弹簧座4上，所述弹簧座4侧壁上设有排泄孔13。

这种防胶塞上浮浮箍装置安装在套管连接扣之间，在固井过程中，当泵入所需量的水泥浆后放入胶塞18，之后泵入顶替液，顶替液推动胶塞18，进而使水泥浆向下运动，挂胶凡尔2在水泥浆压力的作用下沿导杆8向下运动，打开阀芯，压缩弹簧3，水泥浆由弹簧座4的排泄孔13进入浮箍壳体1，之后进入套管环空，当实现碰压（即胶塞18与挂胶凡尔2接触，泵压会迅速升高）后，此时，水泥浆被全部替出套管。其中，挂胶凡尔2是指金属或合金与橡胶浇铸成一体，本实施例中，导杆8部分是金属，密封挂胶部分9是橡胶。

如图1所示，当水泥浆倒流时，在反向压力的作用下，弹簧3回弹，使密封挂胶部分9向上运动，从而推动胶塞18向上运动，由于接箍6内设有防上浮部分14，会阻止胶塞18继续向上运动，如图2所示，从而实现反向断流作用，杜绝水泥浆倒流风险，进而提高固井施工质量。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种防胶塞上浮浮箍装置，所述阀座5上部设有碰压圈结构15，该碰压圈结构15由上圆锥下圆柱两部分连接组成。

当水泥浆被全部替出套管后，胶塞18与挂胶凡尔2接触前，胶塞18的锥面与碰压圈结构15的上圆锥接触后实现密封，从而使泵压会迅速升高，相比于实施例1中无碰压圈结构15的碰压更明显。而且，当水泥浆倒流时，密封挂胶部分9向上运动，会和碰压圈结构15的上圆锥接触后实现密封，从而实现反向断流作用。

在本实施例中，所述挂胶凡尔2的导杆8上设有两级台阶结构10，所述弹簧3上端与两级台阶结构10接触，所述密封挂胶部分9内部为硬质材料，外部为橡胶。如图3所示。硬质材料起到支撑作用，外部橡胶起到密封作用。

所述弹簧座4底部设有弹簧固定座12，所述弹簧固定座12上设有台阶，所述弹簧3下端与台阶接触，所述导杆孔11设于弹簧固定座12上。如图4所示。其中，弹簧3为圆柱压缩弹簧3，采用优质合金钢加工而成，安装在弹簧座4和导杆8两级台阶之间，起到回弹密封挂胶部分9，实现反向断流作用。

实施例3：

在实施例1或实施例2的基础上，本实施例提供了一种防胶塞上浮浮箍装置，所述接箍6还包括扶正部分17，该扶正部分17为圆柱形中空结构，位于接箍6中部，内径小于胶塞18的外径以及其上下部分的内径，长度不小于胶塞18长度的一半。

所述阀座5上设有密封槽16，通过密封圈7与浮箍壳体1密封，所述阀座5与浮箍壳体1螺纹连接。如图5所示。

如图2所示，对胶塞18的扶正作用是通过接箍6壁对胶塞18的挤压作用实现的。

所述浮箍壳体1与接箍6通过锥管螺纹19连接。锥管螺纹19起到密封管串，加快螺纹旋入的速度。接箍6的结构示意图见图6。

以上实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。