一种用于控制注水泥塞面的辅助装置的制作方法

本实用新型涉及钻井作业技术领域，具体涉及一种用于控制注水泥塞面的辅助装置。

背景技术：

在油气钻探过程中，无论是钻井作业还是完井作业经常需要进行注水泥塞作业，注水泥塞作业主要用于回填某一井段或弃井、解决钻井期间漏井问题、为裸眼测试提供地锚等。

在注水泥塞作业前，需要先在地下形成管柱，此时管柱内全是钻井液及泥浆，通过计算水泥浆用量进行注水泥塞作业；将钻具或油管从地面下至水泥塞设计底部深度，依次在钻具或油管内加入前隔液、水泥浆、顶替液，前隔液从钻具或油管进入管柱内时，由于管柱内在加入前隔液之前是全部充满物料的，所以在前隔液进图管柱时，前隔液会将位于管柱上方位置的物料挤出管柱外溢，同时前隔液也能将管柱内原有的物料与水泥浆进行分隔，避免水泥浆的污染，加入设计量的水泥浆，通过顶替液将钻具或油管内的水泥浆全部顶替进管柱内，然后稍微保持内外管柱1到2MPa的负压差，然后起钻至设计塞面以上30～50m,冲洗循环，候凝。

在上述操作过程中，加入顶替液的量是通过计算钻具或油管的内部体积进行预估判断，按照计算量灌入一定体积的顶替液将水泥浆顶替至钻具或油管底部后起钻，由于在顶替过程中上水管道、计量罐等占有量的不准，以及计量器具等原因引起计量误差，容易导致顶替液加入过量或加入过少，使水泥塞塞面超过预估位置(顶替过量)或不能达到预估位置(顶替不到位)，导致注水泥塞失败，严重时还容易引起卡钻等工程事故。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种用于控制注水泥塞面的辅助装置，解决了现有技术中钻杆内腔体积采用计算方式得出的结果存在误差大的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：一种用于控制注水泥塞面的辅助装置，包括钻杆及钻杆上端设置的带有多个接口的水泥头，还包括设置在钻杆下端的碰压接头与预设在水泥头内的分体胶塞；

所述分体胶塞包括圆筒状的本体及本体内设置的柱状分体，所述本体下端设有倒角，所述本体外围环设有多个间隔设置的定位片，所述定位片侧壁倾斜设置且其倾斜方向与倒角倾斜方向相同；

所述碰压接头呈通腔结构，所述通腔结构包括从上到下连通设置的连接密封段、支撑段、卡接段、防脱段，所述连接密封段呈倒置圆锥台状，且连接密封段小端直径大于钻杆外径，所述支撑段呈直筒状，且支撑段直径位于钻杆内径与外径之间，所述卡接段呈上大下小缩口状，且卡接段小端直径小于分体胶塞本体直径大于分体直径，所述防脱段呈直筒状且防脱段内设有多个交叉连接的防脱杆；

外力驱动分体胶塞从水泥头内进入钻杆内沿钻杆轴向向下移动至碰压接头内，分体胶塞通过碰压接头卡接段进行拦截，拦截的分体胶塞在外力驱动下使分体与本体分离，分离的本体通过多个防脱杆拦截。

本实用新型的运用原理：首先，水泥头、钻杆、碰压接头能形成流体通道；

具体运用：先将前隔液通过泥浆泵输送(泥浆泵具有流量检测表与压力检测表)的方式从水泥头的一个接口送入钻杆内，进入钻杆内的前隔液通过碰压接头再进入管柱内；注完前隔液后，再通过水泥头上的另一接头将计算好体积的水泥浆送入钻杆内进入管柱内；水泥浆注完后，再次更换水泥头的接口，使预设在水泥头内的分体胶塞能随顶替液进入钻杆并向下移动至碰压接头内，进入碰压接头的分体胶塞会通过碰压接头卡接段进行拦截，此时流体通道堵塞，钻杆内压力升高(通过泥浆泵的压力检测表得出)，继续输送顶替液，则钻杆内的压力继续升高，至分体胶塞的分体与本体分离，分离的分体通过防脱杆拦截，使流体通道重新打开，压力回落，恢复管内流道畅通；然后停止泥浆泵送料后起钻，候凝。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、通过碰压的方式使泥浆泵的输送压力改变，可以通过泥浆泵上设置的压力检测装置直观得出，从而判断出进入钻杆内的顶替液已经将钻杆内的水泥浆全部顶替进入管柱内，较传统通过计算钻杆体积的方式确定输送顶替液量的方式更加精确，方便工程作业。

2、本实用新型设置的碰压接头能后重复使用，由于分体胶塞是通过顶替液顶替进入碰压接头内的，起钻之后可以将碰压接头与钻杆分离取出分体胶塞，再将碰压接头与钻杆组装进行下次注水泥塞作业，具有经济节能的效果。

3、本实用新型设置的碰压接头不用进行结构改变，可以重复使用的同时加工更加便捷。

4、本实用新型设置的分体胶塞的分体在进行受力时其作用面积小，压强大，需要稍微增加钻杆压力就能使分体与本体分离，避免加入钻杆内的顶推液过多加大对水泥浆的顶替误差。

5、本实用新型设置的防脱杆能将分离的分体进行拦截，避免分体进入管柱内对管柱内的水泥浆间歇污染。

附图说明

图1为本实用新型注水泥塞作业时结构示意图；

图2为本实用新型水泥头与钻杆配合结构示意简图；

图3为本实用新型碰压接头与钻杆配合结构示意简图；

图4为图3另一状态下的结构示意简图；

图5为图3中A-A线剖视图；

图6为本实用新型碰压接头结构示意简图；

图7为本实用新型分体胶塞结构示意简图。

图中，水泥头1、接口11、拦截板12、盖板13、连接头14、地质层2、钻杆3、碰压接头4、连接密封段41、支撑段42、卡接段43、防脱段44、防脱杆441、分体胶塞5、本体51、定位片511、倒角512、分体52、销钉53、顶替液6、管柱7、钻井液8、前隔液9、水泥浆10。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1～图7所示，本实用新型所述的一种用于控制注水泥塞面的辅助装置，包括钻杆3及钻杆3上端设置的带有多个接口11的水泥头1，还包括设置在钻杆3下端的碰压接头4与预设在水泥头1内的分体胶塞5；其中钻杆3由多个首尾拼接的钻杆3节/段形成，相邻钻杆3节/段之间可以通过钻杆3扣连接(钻杆3扣为本领域连接两相邻钻杆3节/段之间的常用技术手段)，然后水泥头1是安装在位于最上端安装位置钻杆3节/段之间上端，碰压接头4是安装在位于最下安装位置的钻杆3节/段之间下端。

由于分体胶塞5需要预设在水泥头1内，为方便分体胶塞5的安装，本实用新型设置的水泥头1相对现有水泥头1结构有所改进，具体的，所述水泥头1包括连接头14及与连接头14相通的多个接口11，连接头14呈通腔结构，使用时连接头14竖直设置，连接头14上端设有可拆设置的盖板13，连接头14下端与钻头相通，为方便分体胶塞5的安装，本实用新型在所述连接头14内壁设有用于支撑分体胶塞5的环状拦截板12，且连接头14内位于拦截板12上方与一接口11相通。拦截板12内径小于分体胶塞5定位片511最大外径，如图2所示，灌注前隔液9与水泥浆10时，可以通过图2中拦截板12下方的接口11导入，当加入顶替液6时，从图2中最上方位置的接口11导入顶替液6，由于拦截板12内径略小于分体胶塞5定位片511最大外径，顶替液6充满拦截板12上方空间时就会挤压分体胶塞5，胶塞定位片511发生一定形变，使分体胶塞5能下移进入钻杆3内，同时为方便分体胶塞5的安装，连接头14与盖板13可以通过法兰连接的方式可拆连接。

如图7所示，为方便分体胶塞5对水泥头1、钻杆3、碰压接头4形成流体通道进行堵塞与导通，本实用新型设置的分体胶塞5包括圆筒状的本体51及本体51内设置的柱状分体52，所述分体52与本体51通过多根销钉53连接，在保证分体52与本体51有效连接的同时，也能在增压的情况下分离。为方便分体胶塞5在钻杆3内的滑动，避免由于钻杆3内壁不平整使分体胶塞5在钻杆3内发生偏移或在没有进入碰压接头4就被钻杆3内的异物卡死在钻杆3内，本实用新型设置的所述本体51一端设有倒角512，所述本体51外围环设有多个间隔设置的定位片511，所述定位片511侧壁倾斜设置且定位片511侧壁倾斜方向与倒角512倾斜方向相同；将定位片511外径设置成略小于钻杆3内径，在保证胶塞下移过程中不会进行偏移，能如图1中的状态进入碰压接头4内，同时也能避免分体胶塞5沿钻杆3下滑的过程中遇到钻杆3内壁的异物会直接堵塞在钻杆3内，因为通过定位片511发生形变就能越过钻杆3内壁异物位置顺利下移进入碰压座接头内。

如图6所示，所述碰压接头4呈通腔结构，所述通腔结构包括从上到下连通设置的连接密封段41、支撑段42、卡接段43、防脱段44，所述连接密封段41呈倒置圆锥台状，且连接密封段41小端直径大于钻杆3外径，所述支撑段42呈直筒状，且支撑段42直径位于钻杆3内径与外径之间，所述卡接段43呈上大下小的缩口状，且卡接段43小端直径小于分体胶塞5本体51直径大于分体52直径，所述防脱段44呈直筒状且防脱段44内设有多个交叉连接的防脱杆441；外力驱动分体胶塞5从水泥头1内进入钻杆3内沿钻杆3轴向向下移动至碰压接头4内，分体胶塞5通过碰压接头4卡接段43进行拦截，拦截的分体胶塞5在外力驱动下使分体52与本体51分离，分离的本体51通过多个防脱杆441拦截。碰压接头4设置的连接密封段41、支撑段42能将钻杆3进行有效固定，同时能通过连接密封段41大于钻杆3外径位置对钻杆3与碰压接头4进行有效密封；碰压接头4设置的卡接段43能对分体胶塞5进行有效拦截，方便本体51与分体52的分离；碰压接头4设置的防脱段44设置的多根防脱杆441能将分离的分体52进行有效拦截，避免分体52进入水泥浆10内，由于分体52直径与防脱段44直径相差较多，为使防脱杆441能对分体52进行有效拦截，将多根防脱杆441设置成如图所示的“米”字状。

同时为有效保证连接密封段41对钻杆3的有效密封，将连接密封段41倾斜角度为°～°，为使钻杆3内在变压时能有效读出同时也不会加入过多的顶替液6，将卡接段43、倒角512倾斜角度均为°～°，卡接段43、倒角512倾斜角度过大或过小使压力不能在分体胶塞5上进行有效汇聚，想要将分体52与本体51分离，增压的顶替液6量相对就会过多，同样影响注水泥塞作业的结果。

具体实用原理：在进行注水泥塞作业前，需要先在地质层2下形成管柱7，此时管柱7内全是钻井液8，通过计算水泥浆10用量进行注水泥塞作业；在下钻杆3前，根据如图所示的安装方式将钻杆3与水泥头1与碰压接头4连接固定，此时分体胶塞5预设在水泥头1内；然后将钻杆3下至管柱7内水泥塞设置底部深度，然后注水泥塞作业。

先将前隔液9通过泥浆泵输送(泥浆泵具有流量检测表与压力检测表)的方式从水泥头1的接口11送入钻杆3内，进入钻杆3内的前隔液9通过碰压接头4再进入管柱7内；注完前隔液9后，再通过水泥头1上的另一接头将计算好体积的水泥浆10送入钻杆3内进入管柱7内；水泥浆10注完后，再次更换水泥头1的接口11，使预设在水泥头1内的分体胶塞5能随顶替液6进入钻杆3并向下移动至碰压接头4内，进入碰压接头4的分体胶塞5会通过碰压接头4卡接段43进行拦截，此时流体通道堵塞，此时钻杆3内压力升高(通过泥浆泵的压力检测表得出)，继续输送顶替液6，则钻杆3内的压力继续升高，至分体胶塞5的分体52与本体51分离，分离的分体52通过防脱杆441拦截，使流体通道重新打开，压力回落，恢复管内流道畅通；然后停止泥浆泵送料后起钻，候凝。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。