欠平衡完井工具的制作方法

专利名称：欠平衡完井工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及油田欠平衡完井井下工具技术领域，是一种欠平衡完井工具。
背景技术：
目前对于欠平衡井，国内外常用的完井方式主要有裸眼完井、衬管完井及套管固 井射孔完井。其中裸眼完井和衬管完井不能对储层进行层间封隔；而套管固井射孔完井 在通常情况下，在完井前都要先通过提高泥浆密度把井压稳后，再下套管进行固井、完井作 业，从而使前期欠平衡钻井保护油层的效果大打折扣。因此，现有欠平衡井采用的完井方法 在实际使用过程中存在以下不足无法有效分隔各油气储层、出水层位液体易进入管内，因 而易影响其他层位油藏，不能有效保护油气层。

发明内容
本发明提供了一种欠平衡完井工具，其解决了现有平衡井完井方法存在的无法有 效分隔各油气储层、出水层位液体易进入管内的问题。本发明的技术方案是通过以下措施来实现的一种欠平衡完井工具，包括上接头、 胶筒阻隔装置、打压装置、单向排液装置和胶塞，上接头的下部安装有充入液体后能够膨胀 并阻隔套管环空的胶筒阻隔装置，胶筒阻隔装置的下部安装有投入胶塞后能够憋压使液体 进入胶筒阻隔装置的打压装置，打压装置的下部安装有能够使内部压力液体排出的单向排 液装置。下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进
上述打压装置可包括憋压本体、胶塞座、单流阀和不少于一个的剪切螺钉；憋压本体的 内部有憋压管腔，憋压本体的上部外侧间隔分布有轴向引流槽，相邻的两个轴向引流槽之 间形成引流凸台，憋压本体的上部通过连接套管与胶筒阻隔装置的下部固定连接在一起， 憋压管腔通过连接套管的管腔与胶筒阻隔装置的管腔相连通；憋压本体的体内上部有轴向 憋压孔，憋压本体的上端面上有打压接头螺孔并固定安装有打压管接头，打压接头螺孔的 下端与轴向憋压孔的上端相连通；憋压管腔的内壁上有打压液孔，憋压本体的引流凸台外 侧面上对应轴向憋压孔下端位置有径向的单流阀孔，憋压管腔通过打压液孔与单流阀孔相 连通，单流阀通过单流阀孔安装在憋压本体上并能够使憋压管腔内压力液体单向流入轴向 憋压孔内；胶塞座套装在憋压管腔内并能上下移动，胶塞座的内部有连通憋压管腔上部与 下部的胶塞通孔，对应打压液孔上方和下方位置的胶塞座外侧分别有密封圈槽，密封圈槽 内部分别安装有密封胶圈，胶塞座的下部外侧有环形限位槽，憋压本体的体内对应环形限 位槽的位置有不少于一个的螺钉沉孔，螺钉沉孔的外端位于轴向引流槽的底面上，螺钉沉 孔的内端与憋压管腔相连通，剪切螺钉的外端通过螺钉沉孔固定安装在憋压本体上，剪切 螺钉的内端顶紧在环形限位槽的底面上并能限制胶塞座上下移动。
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上述单向排液装置可包括引鞋头、排液座、套筒、挡盘、排液活塞和活塞弹簧；憋 压本体的憋压管腔内壁下部有引鞋螺纹，引鞋头的上端套装在憋压管腔内并通过引鞋螺纹 与憋压本体固定连接在一起，引鞋头的上部有引鞋腔，引鞋头的下端呈半球状并有使外部 与引鞋腔相连通的轴向排液孔，引鞋头的中部有不少于一个并且使外部与引鞋腔相连通的 径向排液孔；憋压管腔的下部内壁上有环形限位槽，环形限位槽的上端面为上小下大的限 位锥面，排液座、套筒和挡盘自上而下依次安装在环形限位槽内，挡盘的底端坐在引鞋头的 上端面上；排液座的下部外侧有限位凸台，排液座通过限位凸台的上端面压紧在限位锥面 上，排液座的中心有轴向的排液座孔，排液座孔的下部为上小下大的锥形活塞孔，挡盘的上 端中部有环形卡台，环形卡台的中部有贯穿挡盘的塞杆孔，环形卡台外侧的挡盘上有不少 于一个的液流孔，排液座孔依次通过锥形活塞孔、套筒的管腔和液流孔与引鞋腔相连通；排 液活塞包括活塞头和活塞杆，活塞头的下端与活塞杆的上端连为一体，呈半球状的活塞头 上端顶紧在锥形活塞孔的内壁上并能保持密封，活塞杆的下部套装在塞杆孔内并能上下移 动；活塞弹簧套装在活塞杆上，活塞弹簧的上端顶紧在活塞头的下端面上，活塞弹簧的下端 固定安装在环形卡台上。上述单流阀可包括阀芯、阀簧和挡帽；打压液孔的外端通过外端大内端小的单流 锥孔与单流阀孔的内端相连通，挡帽固定在单流阀孔的外端口上并保持密封，挡帽的内端 中心有阀杆盲孔；阀芯包括阀头和阀杆，阀杆的内端与阀头的外端连为一体，阀头套装在单 流阀孔内并能沿单流阀孔左右移动，阀杆的外端套装在阀杆盲孔内并能沿阀杆盲孔左右移 动，呈半球状的阀头内端顶紧在单流锥孔的内壁上并能保持密封，阀头的中部外侧有不少 于一个并且能够连通单流锥孔和轴向憋压孔的导液槽；阀杆上套装有阀簧，阀簧的内端顶 紧在阀头的外端面上，阀簧的外端顶紧在挡帽的内端面上。上述胶筒阻隔装置可为单个的胶筒阻隔管节，胶筒阻隔管节可包括上憋压节、下 憋压节、上外筒、下外筒、基管和阻隔胶筒，上憋压节和下憋压节的内部分别有上憋压管腔 和下憋压管腔，上憋压节和下憋压节的外部分别间隔分布有轴向导流槽，相邻的两个轴向 导流槽之间形成导流凸台，基管的上部通过螺纹固定安装在上憋压管腔内，基管的下部通 过螺纹固定安装在下憋压管腔内，上憋压节的下部有上环形卡台并固定连接有上外筒，下 憋压节的上部有下环形卡台并固定连接有下外筒，上外筒的下端与下外筒的上端之间形成 隔筒环空，上外筒内壁与基管上部外壁之间形成上胶筒环空，下外筒内壁与基管下部外壁 之间形成下胶筒环空，阻隔胶筒的上部安装在上胶筒环空内，阻隔胶筒的下部安装在下胶 筒环空内，阻隔胶筒的中部安装在隔筒环空内并能向外侧膨胀，阻隔胶筒的上端与上憋压 节的下端之间形成上憋压腔，阻隔胶筒的下端与下憋压节的上端之间形成下憋压腔；上憋 压节的体内有不少于一个的上节液流通道，上憋压节的上端面上有上接头螺孔并固定安装 有上管接头，上接头螺孔的下端与上节液流通道上端相连通，上节液流通道下端与上憋压 腔相连通；下憋压节的体内有不少于一个的下节液流通道，下憋压节的下端面上有下接头 螺孔并固定安装有下管接头，下管接头的内腔与打压管接头的内腔通过管路相连通，下接 头螺孔的上端与下节液流通道下端相连通，下节液流通道上端与下憋压腔相连通。上述胶筒阻隔装置可为不少于两个的胶筒阻隔管节和不少于一个的连接套管；胶 筒阻隔管节可包括上憋压节、下憋压节、上外筒、下外筒、基管和阻隔胶筒，上憋压节和下憋 压节的内部分别有上憋压管腔和下憋压管腔，上憋压节和下憋压节的外部分别间隔分布有轴向导流槽，相邻的两个轴向导流槽之间形成导流凸台，基管的上部通过螺纹固定安装在 上憋压管腔内，基管的下部通过螺纹固定安装在下憋压管腔内，上憋压节的下部有上环形 卡台并固定连接有上外筒，下憋压节的上部有下环形卡台并固定连接有下外筒，上外筒的 下端与下外筒的上端之间形成隔筒环空，上外筒内壁与基管上部外壁之间形成上胶筒环 空，下外筒内壁与基管下部外壁之间形成下胶筒环空，阻隔胶筒的上部安装在上胶筒环空 内，阻隔胶筒的下部安装在下胶筒环空内，阻隔胶筒的中部安装在隔筒环空内并能向外侧 膨胀，阻隔胶筒的上端与上憋压节的下端之间形成上憋压腔，阻隔胶筒的下端与下憋压节 的上端之间形成下憋压腔；上憋压节的体内有不少于一个的上节液流通道，上憋压节的上 端面上有上接头螺孔并固定安装有上管接头，上接头螺孔的下端与上节液流通道上端相连 通，上节液流通道下端与上憋压腔相连通；下憋压节的体内有不少于一个的下节液流通道， 下憋压节的下端面上有下接头螺孔并固定安装有下管接头，下接头螺孔的上端与下节液流 通道下端相连通，下节液流通道上端与下憋压腔相连通；相邻的两个胶筒阻隔管节通过连 接套管串接在一起，位于下方的胶筒阻隔管节的上憋压节的上憋压管腔通过连接套管的管 腔与位于上方的胶筒阻隔管节的下憋压节的下憋压管腔相连通，位于下方的胶筒阻隔管节 的上管接头的内腔与位于上方的胶筒阻隔管节的下管接头的内腔通过管路相连通，位于最 下方的胶筒阻隔管节的下管接头的内腔与打压管接头的内腔通过管路相连通。
上述上节液流通道可包括上节轴向进液孔、上节轴向出液孔和上节径向液孔；上 节轴向进液孔位于上憋压节的体内下部，上节轴向进液孔的下端进口位于上环形卡台的下 端面上并与上憋压腔相连通，上节轴向出液孔位于上憋压节的体内上部，上节轴向出液孔 的上端出口与上接头螺孔下端相连通，上节径向液孔位于上憋压节的体内中部，上节径向 液孔的内端与上节轴向进液孔的上端相连通，上节径向液孔的中部与上节轴向出液孔的下 端相连通，上憋压节的导流凸台外侧面上对应上节径向液孔的外端位置有上堵头螺孔，上 堵头螺孔的内端通过外端大内端小的上节锥孔与上节径向液孔的外端相连通，上堵头螺孔 内固定安装有中部带有外螺纹的上堵头，上堵头的外端有六方头，上堵头的内端有半球状 的密封头，密封头顶紧在上节锥孔的内壁上并能保持密封；下节液流通道可包括下节轴向 进液孔、下节轴向出液孔和下节径向液孔；下节轴向进液孔位于下憋压节的体内下部，下节 轴向进液孔的下端进口与下接头螺孔上端相连通，下节轴向出液孔位于下憋压节的体内上 部，下节轴向出液孔的上端出口位于下环形卡台的上端面上并与下憋压腔相连通，下节径 向液孔位于下憋压节的体内中部，下节径向液孔的内端与下节轴向出液孔的下端相连通， 下节径向液孔的中部与下节轴向进液孔的上端相连通，下憋压节的导流凸台外侧面上对应 下节径向液孔的外端位置有下堵头螺孔，下堵头螺孔的内端通过外端大内端小的下节锥孔 与下节径向液孔的外端相连通，下堵头螺孔内固定安装有中部带有外螺纹的下堵头，下堵 头的外端有六方头，下堵头的内端有半球状的密封头，密封头顶紧在下节锥孔的内壁上并 能保持密封。 上述下憋压节的导流凸台外侧面上对应下节轴向出液孔的中部位置可有径向的 背压注液螺孔并固定安装有背压注液接头；背压注液螺孔的内端通过外端大内端小的背压 注液锥孔与下节轴向出液孔的中部相连通，背压注液接头的中部外侧有外螺纹并固定安装 在背压注液螺孔上，背压注液接头的外螺纹外侧有六方头，背压注液接头的内端有半球状 的密封头，密封头顶紧在背压注液锥孔的内壁上并能保持密封，背压注液接头的内部有轴
8向背压注液孔和径向背压注液孔，径向背压注液孔的外端口位于密封头与背压注液接头的 外螺纹之间的外壁上，径向背压注液孔的内端口与轴向背压注液孔的内端口相连通，轴向 背压注液孔的外端口位于背压注液接头的外端面上并与下憋压节外部相连通。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过投入胶塞使打压装置憋压，打压装置中 的胶塞座剪断剪切螺钉并下行，同时使压力液体通过单流阀上行进入胶筒阻隔装置，使阻 隔胶筒膨胀而封隔环空，之后打开分级箍即可进行固井作业，从而有效分隔各油气储层、避 免出水层位液体进入管内，使其他层位油藏不受影响，具有安全可靠、简便高效的特点。


附图1为本发明最佳实施例的上接头及胶筒阻隔管节的主视剖视结构示意图。附图2为本发明最佳实施例的打压装置及单向排液装置的主视剖视结构示意图。附图3为附图1中A-A处的剖视结构示意图。附图4为附图1中B-B处的剖视结构示意图。附图5为附图1中C-C处的剖视结构示意图。附图6为附图2中D-D处的剖视结构示意图。附图7为附图6中的F处的局部放大结构示意图。附图8为附图2中E-E处的剖视结构示意图。附图中的编码分别为1为上接头，2为上憋压节，3为下憋压节，4为上外筒，5为 下外筒，6为基管，7为阻隔胶筒，8为上憋压管腔，9为下憋压管腔，10为轴向导流槽，11为 导流凸台，12为上环形卡台，13为下环形卡台，14为隔筒环空，15为上胶筒环空，16为下胶 筒环空，17为上憋压腔，18为下憋压腔，19为上接头螺孔，20为上管接头，21为下接头螺孔， 22为下管接头，23为上节轴向进液孔，24为上节轴向出液孔，25为上节径向液孔，26为上堵 头螺孔，27为上节锥孔，28为上堵头，29为下节轴向进液孔，30为下节轴向出液孔，31为 下节径向液孔，32为下堵头螺孔，33为下节锥孔，34为下堵头，35为连接套管，36为憋压本 体，37为胶塞座，38为剪切螺钉，39为憋压管腔，40为轴向引流槽，41为引流凸台，42为轴 向憋压孔，43为打压接头螺孔，44为打压管接头，45为打压液孔，46为单流阀孔，47为胶塞 通孔，48为密封圈槽，49为环形限位槽，50为螺钉沉孔，51为阀簧，52为挡帽，53为单流锥 孔，54为阀杆盲孔，55为阀头，56为阀杆，57为导液槽，58为引鞋头，59为排液座，60为套 筒，61为挡盘，62为排液活塞，63为活塞弹簧，64为引鞋螺纹，65为引鞋腔，66为轴向排液 孔，67为径向排液孔，68为环形限位槽，69为限位锥面，70为限位凸台，71为排液座孔，72 为锥形活塞孔，73为塞杆孔，74为环形卡台，75为液流孔，76为背压注液螺孔，77为背压注 液接头，78为背压注液锥孔，79为轴向背压注液孔，80为径向背压注液孔。
具体实施例方式本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体 的实施方式。在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图 的布图方式来进行描述的，如上、下、左右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来 确定的。
下面结合最佳实施例及附图对本发明作进一步描述
如附图1、2所示，该欠平衡完井工具包括上接头1、胶筒阻隔装置、打压装置、单向排 液装置和胶塞，上接头1的下部安装有充入液体后能够膨胀并阻隔套管环空的胶筒阻隔装 置，胶筒阻隔装置的下部安装有投入胶塞后能够憋压使液体进入胶筒阻隔装置的打压装 置，打压装置的下部安装有能够使内部压力液体排出的单向排液装置。通过投入胶塞使打 压装置憋压，使压力液体上行进入胶筒阻隔装置封隔环空，之后打开分级箍即可进行固井 作业，因此能够直接对油层两端进行分隔，有效分隔各油气储层、避免出水层位液体进入管 内，使其他层位油藏不受影响，从而更好地发挥了欠平衡钻井保护油气层的技术优势，完善 了欠平衡井的完井方式。可根据实际需要，对上述欠平衡完井工具作进一步优化或/和改进
如附图2、6、8所示，打压装置包括憋压本体36、胶塞座37、单流阀和不少于一个的剪切 螺钉38 ；憋压本体36的内部有憋压管腔39，憋压本体的上部外侧间隔分布有轴向引流槽 40，相邻的两个轴向引流槽40之间形成引流凸台41，憋压本体36的上部通过连接套管35 与胶筒阻隔装置的下部固定连接在一起，憋压管腔39通过连接套管35的管腔与胶筒阻隔 装置的管腔相连通；憋压本体36的体内上部有轴向憋压孔42，憋压本体36的上端面上有 打压接头螺孔43并固定安装有打压管接头44，打压接头螺孔43的下端与轴向憋压孔42的 上端相连通；憋压管腔39的内壁上有打压液孔45，憋压本体36的引流凸台41外侧面上对 应轴向憋压孔42下端位置有径向的单流阀孔46，憋压管腔39通过打压液孔45与单流阀 孔46相连通，单流阀通过单流阀孔46安装在憋压本体36上并能够使憋压管腔39内压力 液体单向流入轴向憋压孔42内；胶塞座37套装在憋压管腔39内并能上下移动，胶塞座37 的内部有连通憋压管腔39上部与下部的胶塞通孔47，对应打压液孔45上方和下方位置的 胶塞座37外侧分别有密封圈槽48，密封圈槽48内部分别安装有密封胶圈，胶塞座37的下 部外侧有环形限位槽49，憋压本体36的体内对应环形限位槽49的位置有不少于一个的螺 钉沉孔50，螺钉沉孔50的外端位于轴向引流槽40的底面上，螺钉沉孔50的内端与憋压管 腔39相连通，剪切螺钉38的外端通过螺钉沉孔50固定安装在憋压本体36上，剪切螺钉38 的内端顶紧在环形限位槽49的底面上并能限制胶塞座37上下移动。通过剪切螺钉38能 够将胶塞座37固定在憋压管腔39内，只有投入胶塞并憋压至一定压力后，胶塞座37才能 剪断剪切螺钉38，胶塞座37下移，使打压液孔45与胶塞上方的憋压管腔39相连通才能进 行打压。胶塞座37的上部最好固定有硫化橡胶，以使胶塞的封堵效果更加好。如附图2所示，单向排液装置包括引鞋头58、排液座59、套筒60、挡盘61、排液活 塞62和活塞弹簧63 ；憋压本体36的憋压管腔39内壁下部有引鞋螺纹64，引鞋头58的上 端套装在憋压管腔39内并通过引鞋螺纹64与憋压本体36固定连接在一起，引鞋头58的 上部有引鞋腔65，引鞋头58的下端呈半球状并有使外部与引鞋腔65相连通的轴向排液 孔66，引鞋头58的中部有不少于一个并且使外部与引鞋腔65相连通的径向排液孔67 ；憋 压管腔39的下部内壁上有环形限位槽68，环形限位槽68的上端面为上小下大的限位锥面 69，排液座59、套筒60和挡盘61自上而下依次安装在环形限位槽68内，挡盘61的底端坐 在引鞋头58的上端面上；排液座59的下部外侧有限位凸台70，排液座59通过限位凸台70 的上端面压紧在限位锥面69上，排液座59的中心有轴向的排液座孔71，排液座孔71的下 部为上小下大的锥形活塞孔72，挡盘61的上端中部有环形卡台74，环形卡台74的中部有贯穿挡盘61的塞杆孔73，环形卡台74外侧的挡盘61上有不少于一个的液流孔75，排液座 孔71依次通过锥形活塞孔72、套筒60的管腔和液流孔75与引鞋腔65相连通；排液活塞 62包括活塞头和活塞杆，活塞头的下端与活塞杆的上端连为一体，呈半球状的活塞头上端 顶紧在锥形活塞孔72的内壁上并能保持密封，活塞杆的下部套装在塞杆孔73内并能上下 移动；活塞弹簧63套装在活塞杆上，活塞弹簧63的上端顶紧在活塞头的下端面上，活塞弹 簧63的下端固定安装在环形卡台74上。如附图2、6、7所示，单流阀包括阀芯、阀簧51和挡帽52 ；打压液孔45的外端通过 外端大内端小的单流锥孔53与单流阀孔46的内端相连通，挡帽52固定在单流阀孔46的 外端口上并保持密封，挡帽52的内端中心有阀杆盲孔54 ；阀芯包括阀头55和阀杆56，阀杆 56的内端与阀头55的外端连为一体，阀头55套装在单流阀孔46内并能沿单流阀孔46左 右移动，阀杆56的外端套装在阀杆盲孔54内并能沿阀杆盲孔54左右移动，呈半球状的阀 头55内端顶紧在单流锥孔53的内壁上并能保持密封，阀头55的中部外侧有不少于一个并 且能够连通单流锥孔53和轴向憋压孔42的导液槽57 ；阀杆56上套装有阀簧51，阀簧51 的内端顶紧在阀头55的外端面上，阀簧51的外端顶紧在挡帽52的内端面上。如附图1、3、5所示，胶筒阻隔装置为单个的胶筒阻隔管节，胶筒阻隔管节包括上 憋压节2、下憋压节3、上外筒4、下外筒5、基管6和阻隔胶筒7，上憋压节2和下憋压节3的 内部分别有上憋压管腔8和下憋压管腔9，上憋压节2和下憋压节3的外部分别间隔分布有 轴向导流槽10，相邻的两个轴向导流槽10之间形成导流凸台11，基管6的上部通过螺纹固 定安装在上憋压管腔8内，基管6的下部通过螺纹固定安装在下憋压管腔9内，上憋压节2 的下部有上环形卡台12并固定连接有上外筒4，下憋压节3的上部有下环形卡台13并固定 连接有下外筒5，上外筒4的下端与下外筒5的上端之间形成隔筒环空14，上外筒4内壁与 基管6上部外壁之间形成上胶筒环空15，下外筒5内壁与基管6下部外壁之间形成下胶筒 环空16，阻隔胶筒7的上部安装在上胶筒环空15内，阻隔胶筒7的下部安装在下胶筒环空 16内，阻隔胶筒7的中部安装在隔筒环空14内并能向外侧膨胀，阻隔胶筒7的上端与上憋 压节2的下端之间形成上憋压腔17，阻隔胶筒7的下端与下憋压节3的上端之间形成下憋 压腔18 ；上憋压节2的体内有不少于一个的上节液流通道，上憋压节2的上端面上有上接 头螺孔19并固定安装有上管接头20，上接头螺孔19的下端与上节液流通道上端相连通，上 节液流通道下端与上憋压腔17相连通；下憋压节3的体内有不少于一个的下节液流通道， 下憋压节3的下端面上有下接头螺孔21并固定安装有下管接头22，下管接头22的内腔与 打压管接头44的内腔通过管路相连通，下接头螺孔21的上端与下节液流通道下端相连通， 下节液流通道上端与下憋压腔18相连通。如附图1、3、5所示，胶筒阻隔装置为不少于两个的胶筒阻隔管节和不少于一个的 连接套管35 ；胶筒阻隔管节包括上憋压节2、下憋压节3、上外筒4、下外筒5、基管6和阻隔 胶筒7，上憋压节2和下憋压节3的内部分别有上憋压管腔8和下憋压管腔9，上憋压节2 和下憋压节3的外部分别间隔分布有轴向导流槽10，相邻的两个轴向导流槽10之间形成 导流凸台11，基管6的上部通过螺纹固定安装在上憋压管腔8内，基管6的下部通过螺纹 固定安装在下憋压管腔9内，上憋压节2的下部有上环形卡台12并固定连接有上外筒4， 下憋压节3的上部有下环形卡台13并固定连接有下外筒5，上外筒4的下端与下外筒5的 上端之间形成隔筒环空14，上外筒4内壁与基管6上部外壁之间形成上胶筒环空15，下外
11筒5内壁与基管6下部外壁之间形成下胶筒环空16，阻隔胶筒7的上部安装在上胶筒环空 15内，阻隔胶筒7的下部安装在下胶筒环空16内，阻隔胶筒7的中部安装在隔筒环空14内 并能向外侧膨胀，阻隔胶筒7的上端与上憋压节2的下端之间形成上憋压腔17，阻隔胶筒7 的下端与下憋压节3的上端之间形成下憋压腔18 ；上憋压节2的体内有不少于一个的上节 液流通道，上憋压节2的上端面上有上接头螺孔19并固定安装有上管接头20，上接头螺孔 19的下端与上节液流通道上端相连通，上节液流通道下端与上憋压腔17相连通；下憋压节 3的体内有不少于一个的下节液流通道，下憋压节3的下端面上有下接头螺孔21并固定安 装有下管接头22，下接头螺孔21的上端与下节液流通道下端相连通，下节液流通道上端与 下憋压腔18相连通；相邻的两个胶筒阻隔管节通过连接套管35串接在一起，位于下方的胶 筒阻隔管节的上憋压节2的上憋压管腔8通过连接套管35的管腔与位于上方的胶筒阻隔 管节的下憋压节3的下憋压管腔9相连通，位于下方的胶筒阻隔管节的上管接头20的内腔 与位于上方的胶筒阻隔管节的下管接头22的内腔通过管路相连通，位于最下方的胶筒阻 隔管节的下管接头22的内腔与打压管接头44的内腔通过管路相连通。通过多个的胶筒阻 隔管节，能够使分隔的效果更加优异。如附图1、3、5所示，上节液流通道包括上节轴向进液孔23、上节轴向出液孔24和 上节径向液孔25 ；上节轴向进液孔23位于上憋压节2的体内下部，上节轴向进液孔23的 下端进口位于上环形卡台12的下端面上并与上憋压腔17相连通，上节轴向出液孔24位于 上憋压节2的体内上部，上节轴向出液孔24的上端出口与上接头螺孔19下端相连通，上节 径向液孔25位于上憋压节2的体内中部，上节径向液孔25的内端与上节轴向进液孔23的 上端相连通，上节径向液孔25的中部与上节轴向出液孔24的下端相连通，上憋压节2的导 流凸台11外侧面上对应上节径向液孔25的外端位置有上堵头螺孔26，上堵头螺孔26的内 端通过外端大内端小的上节锥孔27与上节径向液孔25的外端相连通，上堵头螺孔26内固 定安装有中部带有外螺纹的上堵头28，上堵头28的外端有六方头，上堵头28的内端有半 球状的密封头，密封头顶紧在上节锥孔27的内壁上并能保持密封；下节液流通道包括下节 轴向进液孔29、下节轴向出液孔30和下节径向液孔31 ；下节轴向进液孔29位于下憋压节 3的体内下部，下节轴向进液孔29的下端进口与下接头螺孔21上端相连通，下节轴向出液 孔30位于下憋压节3的体内上部，下节轴向出液孔30的上端出口位于下环形卡台13的上 端面上并与下憋压腔18相连通，下节径向液孔31位于下憋压节3的体内中部，下节径向液 孔31的内端与下节轴向出液孔30的下端相连通，下节径向液孔31的中部与下节轴向进液 孔29的上端相连通，下憋压节3的导流凸台11外侧面上对应下节径向液孔31的外端位置 有下堵头螺孔32，下堵头螺孔32的内端通过外端大内端小的下节锥孔33与下节径向液孔 31的外端相连通，下堵头螺孔32内固定安装有中部带有外螺纹的下堵头34，下堵头34的 外端有六方头，下堵头34的内端有半球状的密封头，密封头顶紧在下节锥孔33的内壁上并 能保持密封。通过上堵头螺孔26和下堵头螺孔32能够排出上节液流通道和下节液流通道 中的杂物，实际使用前需割除上堵头28和下堵头34突出上憋压节2和下憋压节3的导流 凸台11外侧面的部分。如附图1、4所示，下憋压节3的导流凸台11外侧面上对应下节轴向出液孔30的 中部位置有径向的背压注液螺孔76并固定安装有背压注液接头77 ；背压注液螺孔76的内 端通过外端大内端小的背压注液锥孔78与下节轴向出液孔30的中部相连通，背压注液接
12头77的中部外侧有外螺纹并固定安装在背压注液螺孔76上，背压注液接头77的外螺纹外 侧有六方头，背压注液接头77的内端有半球状的密封头，密封头顶紧在背压注液锥孔78的 内壁上并能保持密封，背压注液接头77的内部有轴向背压注液孔79和径向背压注液孔80， 径向背压注液孔80的外端口位于密封头与背压注液接头77的外螺纹之间的外壁上，径向 背压注液孔80的内端口与轴向背压注液孔79的内端口相连通，轴向背压注液孔79的外端 口位于背压注液接头77的外端面上并与下憋压节3外部相连通。通过背压注液接头77可 以向上憋压腔17和下憋压腔18内注入液体产生背压，还能避免阻隔胶筒7内壁与基管6 外壁之间粘连影响正常工作，之后通过六方头拧紧背压注液接头77使背压注液锥孔78密 封，最后将背压注液接头77突出下憋压节3的导流凸台11外侧面的部分割除。以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效 果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。本发明最佳实施例的工作过程是完井时，首先将本发明通过分级箍连接在完井 管柱上，使之随同完井管柱一同入井；接着，在施工时，投入胶塞进行憋压，胶塞进入憋压本 体36的憋压管腔39内，坐在胶塞座37上端并将胶塞通孔47完全阻塞，压力液体使胶塞 座37剪断剪切螺钉38并下行，同时压力液体推开阀头55，从打压液孔45依次通过单流锥 孔53、单流阀孔46、轴向憋压孔42、打压接头螺孔43，通过打压管接头44上行，通过管路进 入下管接头22，由下接头螺孔21依次通过下节轴向进液孔29、下节径向液孔31、下节轴向 出液孔30进入下憋压腔18，再由阻隔胶筒7内壁与基管6外壁之间的缝隙进入上憋压腔 17，向外推动阻隔胶筒7使其膨胀并封隔环空，继续憋压，上憋压腔17内的压力液体依次通 过上节轴向进液孔23、上节径向液孔25、上节轴向出液孔24、上接头螺孔19进入上管接头 20，通过管路进入上一级的胶筒阻隔管节的下憋压腔18内向外推动阻隔胶筒7使其膨胀， 直至封隔环空；最后，打开分级箍即可进行正常的固井作业。
权利要求
一种欠平衡完井工具，其特征在于包括上接头、胶筒阻隔装置、打压装置、单向排液装置和胶塞，上接头的下部安装有充入液体后能够膨胀并阻隔套管环空的胶筒阻隔装置，胶筒阻隔装置的下部安装有投入胶塞后能够憋压使液体进入胶筒阻隔装置的打压装置，打压装置的下部安装有能够使内部压力液体排出的单向排液装置。
2.根据权利要求1所述的欠平衡完井工具，其特征在于打压装置包括憋压本体、胶塞 座、单流阀和不少于一个的剪切螺钉；憋压本体的内部有憋压管腔，憋压本体的上部外侧间 隔分布有轴向引流槽，相邻的两个轴向引流槽之间形成引流凸台，憋压本体的上部通过连 接套管与胶筒阻隔装置的下部固定连接在一起，憋压管腔通过连接套管的管腔与胶筒阻隔 装置的管腔相连通；憋压本体的体内上部有轴向憋压孔，憋压本体的上端面上有打压接头 螺孔并固定安装有打压管接头，打压接头螺孔的下端与轴向憋压孔的上端相连通；憋压管 腔的内壁上有打压液孔，憋压本体的引流凸台外侧面上对应轴向憋压孔下端位置有径向的 单流阀孔，憋压管腔通过打压液孔与单流阀孔相连通，单流阀通过单流阀孔安装在憋压本 体上并能够使憋压管腔内压力液体单向流入轴向憋压孔内；胶塞座套装在憋压管腔内并能 上下移动，胶塞座的内部有连通憋压管腔上部与下部的胶塞通孔，对应打压液孔上方和下 方位置的胶塞座外侧分别有密封圈槽，密封圈槽内部分别安装有密封胶圈，胶塞座的下部 外侧有环形限位槽，憋压本体的体内对应环形限位槽的位置有不少于一个的螺钉沉孔，螺 钉沉孔的外端位于轴向引流槽的底面上，螺钉沉孔的内端与憋压管腔相连通，剪切螺钉的 外端通过螺钉沉孔固定安装在憋压本体上，剪切螺钉的内端顶紧在环形限位槽的底面上并 能限制胶塞座上下移动。
3.根据权利要求2所述的欠平衡完井工具，其特征在于单向排液装置包括引鞋头、排 液座、套筒、挡盘、排液活塞和活塞弹簧；憋压本体的憋压管腔内壁下部有引鞋螺纹，引鞋头 的上端套装在憋压管腔内并通过引鞋螺纹与憋压本体固定连接在一起，引鞋头的上部有引 鞋腔，引鞋头的下端呈半球状并有使外部与引鞋腔相连通的轴向排液孔，引鞋头的中部有 不少于一个并且使外部与引鞋腔相连通的径向排液孔；憋压管腔的下部内壁上有环形限位 槽，环形限位槽的上端面为上小下大的限位锥面，排液座、套筒和挡盘自上而下依次安装在 环形限位槽内，挡盘的底端坐在引鞋头的上端面上；排液座的下部外侧有限位凸台，排液座 通过限位凸台的上端面压紧在限位锥面上，排液座的中心有轴向的排液座孔，排液座孔的 下部为上小下大的锥形活塞孔，挡盘的上端中部有环形卡台，环形卡台的中部有贯穿挡盘 的塞杆孔，环形卡台外侧的挡盘上有不少于一个的液流孔，排液座孔依次通过锥形活塞孔、 套筒的管腔和液流孔与引鞋腔相连通；排液活塞包括活塞头和活塞杆，活塞头的下端与活 塞杆的上端连为一体，呈半球状的活塞头上端顶紧在锥形活塞孔的内壁上并能保持密封， 活塞杆的下部套装在塞杆孔内并能上下移动；活塞弹簧套装在活塞杆上，活塞弹簧的上端 顶紧在活塞头的下端面上，活塞弹簧的下端固定安装在环形卡台上。
4.根据权利要求2或3所述的欠平衡完井工具，其特征在于单流阀包括阀芯、阀簧和挡 帽；打压液孔的外端通过外端大内端小的单流锥孔与单流阀孔的内端相连通，挡帽固定在 单流阀孔的外端口上并保持密封，挡帽的内端中心有阀杆盲孔；阀芯包括阀头和阀杆，阀杆 的内端与阀头的外端连为一体，阀头套装在单流阀孔内并能沿单流阀孔左右移动，阀杆的 外端套装在阀杆盲孔内并能沿阀杆盲孔左右移动，呈半球状的阀头内端顶紧在单流锥孔的 内壁上并能保持密封，阀头的中部外侧有不少于一个并且能够连通单流锥孔和轴向憋压孔的导液槽；阀杆上套装有阀簧，阀簧的内端顶紧在阀头的外端面上，阀簧的外端顶紧在挡帽 的内端面上。
5.根据权利要求4所述的欠平衡完井工具，其特征在于胶筒阻隔装置为单个的胶筒阻 隔管节，胶筒阻隔管节包括上憋压节、下憋压节、上外筒、下外筒、基管和阻隔胶筒，上憋压 节和下憋压节的内部分别有上憋压管腔和下憋压管腔，上憋压节和下憋压节的外部分别间 隔分布有轴向导流槽，相邻的两个轴向导流槽之间形成导流凸台，基管的上部通过螺纹固 定安装在上憋压管腔内，基管的下部通过螺纹固定安装在下憋压管腔内，上憋压节的下部 有上环形卡台并固定连接有上外筒，下憋压节的上部有下环形卡台并固定连接有下外筒， 上外筒的下端与下外筒的上端之间形成隔筒环空，上外筒内壁与基管上部外壁之间形成上 胶筒环空，下外筒内壁与基管下部外壁之间形成下胶筒环空，阻隔胶筒的上部安装在上胶 筒环空内，阻隔胶筒的下部安装在下胶筒环空内，阻隔胶筒的中部安装在隔筒环空内并能 向外侧膨胀，阻隔胶筒的上端与上憋压节的下端之间形成上憋压腔，阻隔胶筒的下端与下 憋压节的上端之间形成下憋压腔；上憋压节的体内有不少于一个的上节液流通道，上憋压 节的上端面上有上接头螺孔并固定安装有上管接头，上接头螺孔的下端与上节液流通道上 端相连通，上节液流通道下端与上憋压腔相连通；下憋压节的体内有不少于一个的下节液 流通道，下憋压节的下端面上有下接头螺孔并固定安装有下管接头，下管接头的内腔与打 压管接头的内腔通过管路相连通，下接头螺孔的上端与下节液流通道下端相连通，下节液 流通道上端与下憋压腔相连通。
6.根据权利要求4所述的欠平衡完井工具，其特征在于胶筒阻隔装置为不少于两个的 胶筒阻隔管节和不少于一个的连接套管；胶筒阻隔管节包括上憋压节、下憋压节、上外筒、 下外筒、基管和阻隔胶筒，上憋压节和下憋压节的内部分别有上憋压管腔和下憋压管腔，上 憋压节和下憋压节的外部分别间隔分布有轴向导流槽，相邻的两个轴向导流槽之间形成导 流凸台，基管的上部通过螺纹固定安装在上憋压管腔内，基管的下部通过螺纹固定安装在 下憋压管腔内，上憋压节的下部有上环形卡台并固定连接有上外筒，下憋压节的上部有下 环形卡台并固定连接有下外筒，上外筒的下端与下外筒的上端之间形成隔筒环空，上外筒 内壁与基管上部外壁之间形成上胶筒环空，下外筒内壁与基管下部外壁之间形成下胶筒环 空，阻隔胶筒的上部安装在上胶筒环空内，阻隔胶筒的下部安装在下胶筒环空内，阻隔胶筒 的中部安装在隔筒环空内并能向外侧膨胀，阻隔胶筒的上端与上憋压节的下端之间形成上 憋压腔，阻隔胶筒的下端与下憋压节的上端之间形成下憋压腔；上憋压节的体内有不少于 一个的上节液流通道，上憋压节的上端面上有上接头螺孔并固定安装有上管接头，上接头 螺孔的下端与上节液流通道上端相连通，上节液流通道下端与上憋压腔相连通；下憋压节 的体内有不少于一个的下节液流通道，下憋压节的下端面上有下接头螺孔并固定安装有下 管接头，下接头螺孔的上端与下节液流通道下端相连通，下节液流通道上端与下憋压腔相 连通；相邻的两个胶筒阻隔管节通过连接套管串接在一起，位于下方的胶筒阻隔管节的上 憋压节的上憋压管腔通过连接套管的管腔与位于上方的胶筒阻隔管节的下憋压节的下憋 压管腔相连通，位于下方的胶筒阻隔管节的上管接头的内腔与位于上方的胶筒阻隔管节的 下管接头的内腔通过管路相连通，位于最下方的胶筒阻隔管节的下管接头的内腔与打压管 接头的内腔通过管路相连通。
7.根据权利要求5所述的欠平衡完井工具，其特征在于上节液流通道包括上节轴向进液孔、上节轴向出液孔和上节径向液孔；上节轴向进液孔位于上憋压节的体内下部，上节 轴向进液孔的下端进口位于上环形卡台的下端面上并与上憋压腔相连通，上节轴向出液孔 位于上憋压节的体内上部，上节轴向出液孔的上端出口与上接头螺孔下端相连通，上节径 向液孔位于上憋压节的体内中部，上节径向液孔的内端与上节轴向进液孔的上端相连通， 上节径向液孔的中部与上节轴向出液孔的下端相连通，上憋压节的导流凸台外侧面上对应 上节径向液孔的外端位置有上堵头螺孔，上堵头螺孔的内端通过外端大内端小的上节锥孔 与上节径向液孔的外端相连通，上堵头螺孔内固定安装有中部带有外螺纹的上堵头，上堵 头的外端有六方头，上堵头的内端有半球状的密封头，密封头顶紧在上节锥孔的内壁上并 能保持密封；下节液流通道包括下节轴向进液孔、下节轴向出液孔和下节径向液孔；下节 轴向进液孔位于下憋压节的体内下部，下节轴向进液孔的下端进口与下接头螺孔上端相连 通，下节轴向出液孔位于下憋压节的体内上部，下节轴向出液孔的上端出口位于下环形卡 台的上端面上并与下憋压腔相连通，下节径向液孔位于下憋压节的体内中部，下节径向液 孔的内端与下节轴向出液孔的下端相连通，下节径向液孔的中部与下节轴向进液孔的上端 相连通，下憋压节的导流凸台外侧面上对应下节径向液孔的外端位置有下堵头螺孔，下堵 头螺孔的内端通过外端大内端小的下节锥孔与下节径向液孔的外端相连通，下堵头螺孔内 固定安装有中部带有外螺纹的下堵头，下堵头的外端有六方头，下堵头的内端有半球状的 密封头，密封头顶紧在下节锥孔的内壁上并能保持密封。
8.根据权利要求6所述的欠平衡完井工具，其特征在于上节液流通道包括上节轴向 进液孔、上节轴向出液孔和上节径向液孔；上节轴向进液孔位于上憋压节的体内下部，上节 轴向进液孔的下端进口位于上环形卡台的下端面上并与上憋压腔相连通，上节轴向出液孔 位于上憋压节的体内上部，上节轴向出液孔的上端出口与上接头螺孔下端相连通，上节径 向液孔位于上憋压节的体内中部，上节径向液孔的内端与上节轴向进液孔的上端相连通， 上节径向液孔的中部与上节轴向出液孔的下端相连通，上憋压节的导流凸台外侧面上对应 上节径向液孔的外端位置有上堵头螺孔，上堵头螺孔的内端通过外端大内端小的上节锥孔 与上节径向液孔的外端相连通，上堵头螺孔内固定安装有中部带有外螺纹的上堵头，上堵 头的外端有六方头，上堵头的内端有半球状的密封头，密封头顶紧在上节锥孔的内壁上并 能保持密封；下节液流通道包括下节轴向进液孔、下节轴向出液孔和下节径向液孔；下节 轴向进液孔位于下憋压节的体内下部，下节轴向进液孔的下端进口与下接头螺孔上端相连 通，下节轴向出液孔位于下憋压节的体内上部，下节轴向出液孔的上端出口位于下环形卡 台的上端面上并与下憋压腔相连通，下节径向液孔位于下憋压节的体内中部，下节径向液 孔的内端与下节轴向出液孔的下端相连通，下节径向液孔的中部与下节轴向进液孔的上端 相连通，下憋压节的导流凸台外侧面上对应下节径向液孔的外端位置有下堵头螺孔，下堵 头螺孔的内端通过外端大内端小的下节锥孔与下节径向液孔的外端相连通，下堵头螺孔内 固定安装有中部带有外螺纹的下堵头，下堵头的外端有六方头，下堵头的内端有半球状的 密封头，密封头顶紧在下节锥孔的内壁上并能保持密封。
9.根据权利要求7所述的欠平衡完井工具，其特征在于下憋压节的导流凸台外侧面上 对应下节轴向出液孔的中部位置有径向的背压注液螺孔并固定安装有背压注液接头；背压 注液螺孔的内端通过外端大内端小的背压注液锥孔与下节轴向出液孔的中部相连通，背压 注液接头的中部外侧有外螺纹并固定安装在背压注液螺孔上，背压注液接头的外螺纹外侧有六方头，背压注液接头的内端有半球状的密封头，密封头顶紧在背压注液锥孔的内壁上 并能保持密封，背压注液接头的内部有轴向背压注液孔和径向背压注液孔，径向背压注液 孔的外端口位于密封头与背压注液接头的外螺纹之间的外壁上，径向背压注液孔的内端口 与轴向背压注液孔的内端口相连通，轴向背压注液孔的外端口位于背压注液接头的外端面 上并与下憋压节外部相连通。
10.根据权利要求8所述的欠平衡完井工具，其特征在于下憋压节的导流凸台外侧面 上对应下节轴向出液孔的中部位置有径向的背压注液螺孔并固定安装有背压注液接头；背 压注液螺孔的内端通过外端大内端小的背压注液锥孔与下节轴向出液孔的中部相连通，背 压注液接头的中部外侧有外螺纹并固定安装在背压注液螺孔上，背压注液接头的外螺纹外 侧有六方头，背压注液接头的内端有半球状的密封头，密封头顶紧在背压注液锥孔的内壁 上并能保持密封，背压注液接头的内部有轴向背压注液孔和径向背压注液孔，径向背压注 液孔的外端口位于密封头与背压注液接头的外螺纹之间的外壁上，径向背压注液孔的内端 口与轴向背压注液孔的内端口相连通，轴向背压注液孔的外端口位于背压注液接头的外端 面上并与下憋压节外部相连通。
全文摘要
本发明涉及油田欠平衡完井井下工具技术领域，是一种欠平衡完井工具，其包括上接头、胶筒阻隔装置、打压装置、单向排液装置和胶塞，上接头的下部安装有充入液体后能够膨胀并阻隔套管环空的胶筒阻隔装置，胶筒阻隔装置的下部安装有打压装置，打压装置的下部安装有能够使内部压力液体排出的单向排液装置。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过投入胶塞使打压装置憋压，打压装置中的胶塞座剪断剪切螺钉并下行，同时使压力液体通过单流阀上行进入胶筒阻隔装置，使阻隔胶筒膨胀而封隔环空，之后打开分级箍即可进行固井作业，从而有效分隔各油气储层、避免出水层位液体进入管内，使其他层位油藏不受影响，具有安全可靠、简便高效的特点。
文档编号E21B33/126GK101906949SQ20101026002
公开日2010年12月8日 申请日期2010年8月23日 优先权日2010年8月23日
发明者李晓军, 赵继斌, 陈若铭, 高本文 申请人:中国石油集团西部钻探工程有限公司