一种具有封隔功能的分级注水泥器的制作方法

本实用新型涉及一种井下固井用注水泥装置，尤其涉及一种封隔式分级注水泥器。

背景技术：

在油气井完钻后，需要下入套管，进行固井作业，利用双级固井技术可以解决深井、超深井固井施工中的一些技术难题，如一次注水泥量大，施工时间长，地层破裂压力低，水泥返不到设计井深等问题，具有环空封隔功能的分级注水器，其能够实现在一级固井完毕后，封隔分级注水泥器上下环空裸眼，阻断液柱压力传递，可直接降低井底对地层的压力，保护地层和井眼，并且可以不用等待一级水泥浆凝固就可进行二级固井施工，缩短作业时间，降低固井成本。

现有能够实现分级固井过程中封隔环空的方法主要分为两种形式：第一种，采用常规分级注水泥器与封隔器串联使用，在管串结构上将封隔器安放于分级注水泥器下方，其缺点需要分别对两个工具进行操作，操作复杂，结构不紧凑并且使用情况受限；第二种，分级注水泥器与封隔器设计为一体式，通过使用特殊附件触发封隔器作用，有些结构封隔器存在提前胀封问题，安全可靠性差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够适用于分级固井，并在固井作业中能够实现环空井眼封隔的分级注水泥器。

为实现上述目的，本实用新型的一种具有封隔功能的分级注水泥器的具体技术方案为：

一种具有封隔功能的分级注水泥器，包括：注水泥器，设置在套管之间，包括顺次连接的上接头、本体和基管；封隔器，套设在注水泥器外，包括胶筒，胶筒套设在基管的外部，并与基管的外壁面之间形成可充液膨胀的密封腔体，密封腔体的顶部通过基管内的注液通道与注水泥器内相连通，通过向注水泥器内打压开启注液通道向密封腔体内填充液体以实现封隔环空。

本实用新型的一种具有封隔功能的分级注水泥器的优点在于：

1)结构简单合理、易于操作，可靠性高；

2)适用于分级固井，在一级固井完毕后通过液压胀封封隔器，实现分级注水泥器上下环空的隔断封隔；

3)由于封隔器胀封后环空液柱压力被封隔器隔断，降低了液柱对地层压力的影响，有效保护地层和井眼，或可避免一级固井时地层漏失影响固井质量，并且无须等待一级水泥浆凝固即可进行二级固井施工，有效缩短作业时间；

4)所需附件以及附件后续钻除作业与常规分级注水泥器一致，提高工具适应性，不产生附加特殊要求。

附图说明

图1为本实用新型的分级注水泥器的处于初始状态的结构图；

图2为本实用新型的分级注水泥器在打开塞到达打开塞座位置时的结构示意图；

图3为本实用新型的分级注水泥器在封隔器的注液通道处于打开状态时的结构示意图；

图4为本实用新型的分级注水泥器在循环孔处于打开状态时的结构示意图；

图5为本实用新型的分级注水泥器在循环孔处于关闭状态时的结构示意图；

图6为本实用新型中的打开塞的结构示意图；

图7为本实用新型中的关闭塞的结构示意图。

图中：1.上接头；2.关闭塞座；3.第一剪钉；4.挡块；5.关闭套；6.本体；7.打开塞座；8.第二剪钉；9.挡环；10.基管；11.胶筒；12.打开塞；13.关闭塞；21.关闭套循环孔；22.本体循环孔；23.注液通道；24.单向阀；25.关闭阀；26.腔体。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型的一种具有封隔功能的分级注水泥器做进一步详细的描述。

如图1至图7所示，其示为本实用新型的一种具有封隔功能的分级注水泥器，包括注水泥器和套设在注水泥器外的封隔器，注水泥器设置在套管之间，包括顺次连接的上接头1、本体6和基管10，封隔器套设在基管10的外侧，用于封隔环空，封隔器包括胶筒11，胶筒11与基管10的外壁面之间形成可充液膨胀的密封腔体26，密封腔体26的顶部通过基管10的注液通道23与注水泥器内相连通。其中，上接头1的两端分别与套管和本体6螺纹连接，本体6的两端均为内螺纹，通过内螺纹分别与上部的上接头1和下部的基管10螺纹连接，基管10的底部通过外螺纹与套管相连通。

进一步，注液通道23上设置有单向阀24和压力触发关闭阀25，单向阀24设置在压力触发关闭阀25的上游。也就是说，压力触发关闭阀25比单向阀24更靠近密封腔体26。当密封腔体26已注满并达到关闭阀25触发压力，压力触发关闭阀25将注液通道23关闭，从而截断注水泥器内的液体流动。

进一步，本体6的内部套设有关闭套5，关闭套5的侧壁上设置有关闭套循环孔21，本体6的侧壁上设置有本体循环孔22，通过本体6与关闭套5的相对移动带动本体循环孔22与关闭套循环孔21相对运动以实现开孔和闭孔。当本体循环孔22与关闭套循环孔21平行相通时，将注水泥器内外的腔体实现相连通，然后可以进行内外循环。当本体循环孔22与关闭套循环孔21错开而不相通时，关闭本体6上的本体循环孔22，完成固井作业。

进一步，关闭套5的底部设置有打开塞座7，打开塞座7通过第一剪钉8与关闭套5固定连接，关闭套5的侧壁上设置有用于安装第一剪钉8的安装孔，注液通道23通过安装孔与注水泥器内腔体相连通。故当向注水泥器内投入的打开塞12自由下落至关闭套5的打开塞座7处后，对套管内进行打压，则打开塞座7受到压力作用会剪断关闭套5上的第一剪钉8，打开塞12和打开塞座7继续向下移动带动第一剪钉8离开关闭套5，则漏出关闭套上的第一剪钉8的安装孔，注水泥器内的液体通过注液通道23进入封隔器的基管10和胶筒11之间的密封腔体26中，通过注入液体的密封腔体26逐渐膨胀，胶筒11开始胀封，通过胶筒膨胀实现封隔环空的目的。

进一步，关闭套5的顶部设置有关闭塞座2，关闭塞座2通过第二剪钉3与关闭套5固定连接，关闭塞座2的侧壁上设置有用于安装第二剪钉3的安装孔。

进一步，关闭套5、关闭塞座2、打开塞座7和基管10上均设置有密封圈，以实现注水泥器中不同工作状态下的各种密封要求。

进一步，本体6的内壁上设置有用于容纳挡块4的凹槽。关闭套5的底部内设置有挡环9，挡环9通过外壁的外螺纹与关闭套5内壁的内螺纹相连。

下面结合附图对本实用新型的一种具有封隔功能的分级注水泥器的工作过程进行描述：

首先，将本实用新型的分级注水泥器下入到井内，一级注水泥完成使用挠性塞进行替浆，替浆到位后，向注水泥器内投入打开塞，当打开塞12自由下落至关闭套5的打开塞座7处后，对注水泥器内继续打压，直至打开塞座7受压力作用剪断关闭套5上的第一剪钉8，打开塞和打开塞座7向下移动，漏出关闭套5上第一剪钉8的安装孔，故注水泥器内的液体通过注液通道23进入封隔器中的密封腔体26中，通过液体的注入后密封腔体26逐渐膨胀，胶筒11开始胀封。

然后，对注水泥器内进行持续打压，当封隔器内的密封腔体26的压力达到一定的设定值后，触发压力触发关闭阀25关闭注液通道23，截断注水泥器内的液体流动，封隔器胀封完毕，完成了分级注水泥器的上下环空封隔作业。

然后，对注水泥器内继续打压，当压力达到开孔设定值时，剪断控制分级注水泥器循环孔启闭的第二剪钉3，此时第二剪钉3被部分剪断，关闭塞座2仍然固定在本体6上，关闭套5脱离本体6并开始移动，当关闭套5上的关闭套循环孔21与本体6上的本体循环孔22平齐相通时，注水泥器内外的腔体相连通，通过开孔进行循环；当循环结束后，按固井要求进行二级注水泥作业。

使用关闭塞13进行替浆，直至关闭塞13下落至注水泥器的关闭塞座2处后，关闭塞13推动关闭塞座2移动再次剪断第二剪钉3，使得关闭塞座2与本体6脱离，挡块4落入关闭塞座2对应凹槽内，此时关闭套5得以相对于本体6发生移动，关闭套循环孔21与本体循环孔22不再相通，关闭本体6上的本体循环孔22，完成了全部的固井作业。

本实用新型的一种具有封隔功能的分级注水泥器，结构简单合理、易于操作，可靠性高；可适用于分级固井，在固井作业中可实现环空井眼封隔；并可实现一级固井完毕后封隔分级注水泥器上下环空；降低了液柱对地层压力的影响，有效保护地层和井眼，或可避免一级固井时地层漏失影响固井质量，并且无须等待一级水泥浆凝固即可进行二级固井施工，有效缩短作业时间；所需附件以及附件后续钻除作业与常规分级注水泥器一致，提高工具适应性，不产生附加特殊要求。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。