专利名称：一种可提出式球座的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油钻井固井工具，具体涉及尾管固井憋压用的球座。
技术背景筛管完井较好地发挥了地层的产能，筛管完井技术是在水平井钻井技术日 趋完善的基础上开发出的新工艺，适用于产层渗透性较好、不需要采用大型水 力压裂进行增产措施的水平井，岩石胶结疏松、但地层较均质的水平井敏感油 气层，以及不宜用套管射孔完井、又要防止地层坍塌的水平井。在油层多，需 要下入套管短的情况下，无需环空注水泥，只需在筛管两端加上管外封隔器， 且多数情况下整个管串还是尾管，也就是说还需要一个尾管悬挂器。其工艺特 点只悬挂不固井，之后，再次下钻进行坐封封隔器。常规尾管悬挂器系统见图1，难以满足筛管完井要求，因为常规的尾管完井方式中，球座5连接在尾管串26的下部，座挂时需投球，实施憋压、座挂、固 井，再下钻钻除球座5的内套，之后，进行射孔4、采油，需要多次下钻。这种 工艺不仅繁琐、复杂、周期长、座挂成功率低，而且油气层常常被污染。改进后的筛管完井工艺如图2所示，在油层中下入筛管10，并使用盲板8 代替球座5实施憋压、座挂，之后，下钻钻除盲板8，再下入专用工具座封封隔 器。此种完井方式，较原来的完井方式，简便了许多，而且对油气层起到保护 作用；但是，其作业程序也很繁杂，需要下3次钻才能完井，也具有钻井周期 长、成本高的缺点。在筛管完井中，有的时候需要悬挂的套管/筛管很短，且不宜注水泥，只需要将尾管串悬挂后坐封封隔器就可以完井，如果采用常规的悬挂器2+盲板8/球座5+封隔器9，送入工具l提出后还需要下钻钻除盲板8/球座5，这样又浪费时间又增加了成本；此外，在大大斜度井及水平井中，球座5往往置于大斜 度井段，投球24易滞留在某个套管接箍位置，不容易到达球座5位置，从而导 致座挂失败。发明内容本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可提出式球座，可以直接 连接在悬挂器的下方，使投球容易到达，易于实施憋压座挂。从而加快钻井速 度，节省成本、提高效率。本发明的技术方案是一种可提出式球座，包括短节15，压帽17，球24，球座体22，密封圈 23，外壳21;所述的短节15为圆筒，短节15的筒壁上开有传压孔16;短节15下部的外 径增大，在短节15的外表面形成一个水平圆环面30;水平圆环面30以上为短 节15上节，水平圆环面30以下为短节15下节；传压孔16是为了传递液体压力，传压孔的数量和直径可以根据公知常识和 具体设计参数进行选择，只要能实现传压功能就可以。所述的压帽17是开有两节阶梯状内孔的空心圆柱，压帽17上部内孔的孔 径小于压帽17下部内孔的孔径，压帽17上孔与下孔之间形成水平圆环面台阶 32;压帽17套在短节15之外，压帽17上孔内径与短节15上节的外径之间为 间隙配合；压帽17圆环面台阶32的内缘压在短节的水平圆环面30上；通过短节上的水平圆环面30，支撑起压帽，进而支撑起球座体的重量。因此如果将水平圆环面30改为其他形式，例如圆锥面，即剖视图上的轮廓线不是 水平线而是斜线，同样起到支撑压帽的作用。或是采用燕尾槽式的倒斜线方式， 都与本发明的技术方案是等同的。所述的球座体22的上段为圆筒状，球座体22上段的上端面顶在压帽17的 圆环面台阶32之下；球座体22上段的内径与短节15下节的外径之间为间隙配合；球座体22下段的外径大于球座体22上段的外径；通过压帽17上孔与短节15上节之间的间隙配合，以及球座体22上段与短 节15下节之间的间隙配合，使得球座体及压帽的整体与短节15之间可以相对 自由转动，这样在进行尾管悬挂器2倒扣时，短节15旋转，而压帽及球座体整 体保持不动，从而减小倒扣扭矩，使送入钻具1与尾管轻松卸开。压帽17下孔套在球座体22上段的外面，压帽17下孔与球座体22上段之 间为螺纹紧固联接和/或螺钉紧固联接；压帽与球座体必须紧固连接为一体，采用螺纹联接是常规方式，其连接强 度高，可以避免提出时由于连接断裂而使球座体落入井内。采用螺钉紧固联接 也可以起到同样作用。上述螺纹联接与螺钉联接可以分别使用，也可以同时使 用，都是为了实现同样目的。也不排除采用其他公知的联接方式。球座体22下段的内部有锥形孔13，锥形孔13之下为通孔；球24的外径小于短节15的内径，锥形孔13上端口的直径大于球24外径， 锥形孔13下端口的直径小于球24外径；这样使投入的球能够落从上方落下，落入锥形孔13内，从而封住下面的通 孔，实现憋压。外壳21为圆筒状，外壳21套在压帽17、球座体22之外，球座体22下段 的外径与外壳21下部的内径之间为间隙配合；球座体22下段的外表面开有一道或一道以上的环槽，所述的环槽内放置有 密封圈23。7短节15上的传压孔16，以及球座体22上的密封圈23，可保证液体压力顺利地传入悬挂器的液缸内，以便座挂。为了更好地实现密封，所述的锥形孔13内表面为抛光面。锥形孔13的上端口与短节15下节的下端面之间留有轴向间隙31，也是为 了使倒扣时更容易。为了与其他零件联接，可以在所述的短节15上端开有外螺纹；所述的外壳 21上部开有内径加大的沉孔，外壳21上部沉孔内的上端开有联接螺纹18;外 壳21下端的外表面开有套管螺纹29。为了进出井眼方便，所述的压帽17的上部外侧设有倒角；所述的球座体22 的下部外侧设有倒角。为了使压帽与球座体联接，可以采用螺纹联接，压帽17下孔的内表面开有 压帽螺纹19，球座体22上段外表面开有外螺纹，压帽17下孔与球座体22上段 之间为螺纹紧固联接。此外还可以采用螺钉联接，压帽17下孔的筒壁上开有螺钉孔，压帽17下 孔与球座体22上段之间通过螺钉20紧固联接。作为一种优选，还可以采用如下组合所述的锥形孔13内表面为抛光面； 锥形孔13的上端口与短节15下节的下端面之间留有轴向间隙31;所述的短节 15上端开有外螺纹；所述的外壳21上部开有内径加大的沉孔，外壳21上部沉 孔内的上端开有联接螺纹18;外壳21下端的外表面开有套管螺纹29;所述的 压帽17的上部外侧设有倒角；所述的球座体22的下部外侧设有倒角；压帽17 下孔的内表面开有压帽螺纹19，球座体22上段外表面开有外螺纹，压帽17下 孔与球座体22上段之间有螺纹紧固联接；并且在压帽17下孔的筒壁上开有螺 钉孔，压帽17下孔与球座体22上段之间有联接螺钉20。本发明的有益效果是可提出式球座直接连接在悬挂器的下方， 一般情况下，悬挂器安放直井段 和斜度较小的井段或直井段，这样投球容易到达，容易建立压力，实施憋压座 挂。把尾管下到预定位置后，进行坐挂作业，之后，球座芯子随送入工具一起 提出，这样就不用再专门下钻钻除附件，从而达到了加快钻井速度，节省成本、 提高效率的目的。本发明改变了目前采用的盲板式固井方式，与常规完井方式相比，解决了 筛管完井难题，避免了常规固井作业存在的一系列不利因素；本发明的球座随钻具一起提出，减少了钻除附件的工序，縮短建井周期， 提高了效率，降低了作业成本。本发明的本球座将为现场水平井筛管固井、漏失井固井解决难题，可縮短 完井周期、降低作业成本、提高钻井效率。
图1是现有技术常规完井方式示意图。图2是现有技术盲板完井方式示意图。图3是本发明的完井方式示意图。图4是本发明的可提出式球座示意图。图5是本发明可提出式球座的局部放大示意图。图6是压帽的局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图进一步描述本发明。本发明的范围不受这些实施例 的限制，本发明的范围在权利要求书中提出。 图中各附图标记的含义如下l送入工具、2尾管悬挂器、3尾管胶塞、4射孔、5球座、6浮箍、7浮鞋、8盲板、9封隔器、IO筛管、ll中心管、12套管接箍、13锥形孔、14中心管接 箍、15短节、16传压孔、17压帽、18套管螺纹、19压帽螺纹、20联接螺钉、 21外壳、22球座体、23密封圈、24球、25可提出式球座、26尾管串、27套管、 28引鞋、29套管螺纹、30水平圆环面、31轴向间隙、32圆环面台阶、35短套管。一种可提出式球座，包括短节15，压帽17，球24，球座体22，密封圈 23，外壳21;所述的短节15为圆筒，短节15的筒壁上开有两排共8个传压孔16;短节 15下部的外径增大，在短节15的外表面形成一个水平圆环面30;水平圆环面 30以上为短节15上节，水平圆环面30以下为短节15下节；所述的压帽17是开有两节阶梯状内孔的空心圆柱，压帽17上部内孔的孔 径小于压帽17下部内孔的孔径，压帽17上孔与下孔之间形成水平圆环面台阶 32;压帽17套在短节15之外，压帽17上孔内径与短节15上节的外径之间为 间隙配合；压帽17圆环面台阶32的内缘压在短节的水平圆环面30上；所述的球座体22的上段为圆筒状，球座体22上段的上端面顶在压帽17的 圆环面台阶32之下；球座体22上段的内径与短节15下节的外径之间为间隙配 合；球座体22下段的外径大于球座体22上段的外径；压帽17下孔套在球座体22上段的外面，压帽17下孔与球座体22上段之 间为螺纹紧固联接和螺钉紧固联接；球座体22下段的内部有锥形孔13，锥形孔13之下为通孔；球24的外径小于短节15的内径，锥形孔13上端口的直径大于球24外径， 锥形孔13下端口的直径小于球24外径；外壳21为圆筒状，外壳21套在压帽17、球座体22之外，球座体22下段 的外径与外壳21下部的内径之间为间隙配合；球座体22下段的外表面开有一道环槽，所述的环槽内放置有密封圈23。所述的锥形孔13内表面为抛光面；锥形孔13的上端口与短节15下节的下端面之间留有轴向间隙31;所述的短节15上端开有外螺纹；所述的外壳21上部开有内径加大的沉孔，外壳21上部沉孔内的上端开有联接螺纹18;外壳21下端的外表面开有套管螺纹29;所述的压帽17的上部外侧设有倒角；所述的球座体22的下部外侧设有倒角；压帽17下孔的内表面开有压帽螺纹19，球座体 22上段外表面开有外螺纹，压帽17下孔与球座体22上段之间有螺纹紧固联接； 并且在压帽17下孔的筒壁上开有螺钉孔，压帽17下孔与球座体22上段之间有 联接螺钉20。本发明开发的一种可提出式球座25，使用状况如图3所示，它向上连接尾 管悬挂器2，向下连接封隔器9及筛管10，这样在座挂完毕，可随着送入工具l 直接提出井口，省了一趟钻除作业。此外，这种工艺还特别适合于大斜度井和 水平井，因为球座紧接在悬挂器2的下端，投球容易达到，建立压力更容易。 这种完井方式的管串排列方式自下而上为引鞋28 +套管27+管外封隔器9 +筛 管串10+管外封隔器9 +套管26+可提出式球座25+尾管悬挂器2 +送入钻具l。 其作业程序是管串下到预定位置后，灌满泥浆，投球24，开泵憋压，坐挂悬 挂器2，卸压，倒扣提出送入工具1+可提出式球座25,再下专用工具坐封封隔 器。本发明提供了一套与尾管悬挂器配套使用的球座，应用于水平井筛管完井， 可改变常规固/完井方式，避免了由常规球座/盲板带来的问题或隐患，在尾管 中途遇阻时能循环泥浆，利于解阻。使用本球座可保证尾管的顺利下入、顺利 座挂，且球座可随送入钻具提出井口，节省了下钻除附件的作业时间，提高了 固井的可靠性、縮短了钻井周期、降低了钻井成本。与常规完井方式相比，它具有以下显著的特点将可提出式球座直接连接悬挂器的下端，便于投球24的捕捉及压力的建立， 改变了常规的管串排列方式及完井工艺，这样可以实现只悬挂不固井、无需下钻扫除球座附件的完井工艺；短节15上的传压孔16和球座体22上的密封结构23，可保证液体压力顺利地传入悬挂器的液缸内，以便座挂；球座体22的内锥面13为抛光孔，投球24落入后，密封能力强；短节15与球座体22间可相对轻松转动，并有轴向间隙，这样可使尾管悬挂器倒扣时短节旋转，而压帽和球座体保持不动，从而减小倒扣扭矩，使送入钻具1与尾管轻松卸开。压帽17与球座体22为螺纹连接19，其连接强度高，可避免提出时，连接断裂，球座体22落入井内。短节15与压帽17及球座体22连接后在与中心管接箍14连接； 中心管接箍14+短节15+压帽17+球座体22整体装入外壳21的内孔中，且密封圈23在外壳21与球座体22之间形成密封；套管26与套管接箍12以螺纹方式连接，套管接箍12以螺纹方式连接在尾管悬挂器2的下端；可提出式球座25连接在中心管11下面的中心管接箍14上， 送入工具1及可提出式球座25可重复使用，经济效益高。
权利要求
1. 一种可提出式球座；其特征是包括短节[15]，压帽[17]，球[24]，球座体[22]，密封圈[23]，外壳[21]；所述的短节[15]为圆筒，短节[15]的筒壁上开有传压孔[16]；短节[15]下部的外径增大，在短节[15]的外表面形成一个水平圆环面[30]；水平圆环面[30]以上为短节[15]上节，水平圆环面[30]以下为短节[15]下节；所述的压帽[17]是开有两节阶梯状内孔的空心圆柱，压帽[17]上部内孔的孔径小于压帽[17]下部内孔的孔径，压帽[17]上孔与下孔之间形成水平圆环面台阶[32]；压帽[17]套在短节[15]之外，压帽[17]上孔内径与短节[15]上节的外径之间为间隙配合；压帽[17]圆环面台阶[32]的内缘压在短节的水平圆环面[30]上；所述的球座体[22]的上段为圆筒状，球座体[22]上段的上端面顶在压帽[17]的圆环面台阶[32]之下；球座体[22]上段的内径与短节[15]下节的外径之间为间隙配合；球座体[22]下段的外径大于球座体[22]上段的外径；压帽[17]下孔套在球座体[22]上段的外面，压帽[17]下孔与球座体[22]上段之间为螺纹紧固联接和/或螺钉紧固联接；球座体[22]下段的内部有锥形孔[13]，锥形孔[13]之下为通孔；球[24]的外径小于短节[15]的内径，锥形孔[13]上端口的直径大于球[24]外径，锥形孔[13]下端口的直径小于球[24]外径；外壳[21]为圆筒状，外壳[21]套在压帽[17]、球座体[22]之外，球座体[22]下段的外径与外壳[21]下部的内径之间为间隙配合；球座体[22]下段的外表面开有一道或一道以上的环槽，所述的环槽内放置有密封圈[23]。
全文摘要
本发明涉及钻井设备，具体涉及钻井用的球座。包括短节、压帽、球、球座体、密封圈、外壳；短筒壁上开有传压孔，通过短节上的水平圆环面支撑起压帽，球座体下段的内部有锥形孔、外表面装有密封圈。可提出式球座可以直接连接在悬挂器的下方，使投球容易到达，易于实施憋压座挂。将为现场水平井筛管固井、漏失井固井解决难题，从而缩短完井周期、降低作业成本、提高钻井效率，具有极大的推广应用前景。本发明用于石油钻井领域。
文档编号E21B34/06GK101260791SQ20071006425
公开日2008年9月10日 申请日期2007年3月8日 优先权日2007年3月8日
发明者姜向东, 朱和明, 王建全, 郑晓志, 郭朝晖, 阮臣良, 马兰荣 申请人:中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院