专利名称：一种石油完井分级注水泥器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油工业的完井注水泥工具，特别是一种石油完井分级注水泥器，完成水平井、大斜度井筛管顶部的注水泥完井工艺。
背景技术：
目前的筛管顶部注水泥完井工艺中，分级注水泥器是必不可少的完井工具，它和管外封隔器、盲板配合完成分级固井工艺。所谓分级注水泥，是指管外封隔器下部裸眼内下入筛管不固井，管外封隔器膨胀后，在封隔器上方的环空注水泥固井，叫做筛管顶部注水泥完井工艺。其中注水泥器包括外筒、上接头、下接头等连接部分、注入总成和盲板总成，注入总成包括打开套、胶塞座。固井结束后，需要下钻头将打开套、胶塞座以及盲板总成等钻掉， 才能保证井眼畅通。因此此种结构具有以下缺陷1、胶塞下行到达胶塞座时，由于盲板以上是死腔，液体较难压缩，给关闭套的下行关闭造成了困难，往往需要多次碰压才能将循环孔关闭到位。2、注水泥完毕后需要下入钻头钻塞，然后下大直径的铣锥进行多次刮管修正分级注水泥器及盲板处的井眼。钻塞时间长、卡钻的风险大。3、钻塞时如果操作不当，会损坏分级注水泥器及套管，严重的会造成套管开窗，井眼报废。4、分级注水泥器胶塞座、胶塞骨架、打开套及盲板等需要钻掉的部分虽由铝制材料制成，但无论如何钻塞、刮管和通井也不会达到原套管尺寸的大小，这样会给油井的后期作业带来不必要的麻烦。5、钻掉的铝块不能全部循环上来，会造成井下落物，影响以后的洗井作业。如果后期还要实施砾石充填，这些井下落物会对施工造成较大影响。为解决以上缺陷，国内外出现了内管法免钻塞固井，其工艺为盲板总成随内管柱下入，通过液压或机械方式打开完井管柱上的分级注水泥器，膨胀管外封隔器后，通过内管注入水泥。固井结束后，盲板总成随注水泥管柱带出，实现免钻塞固井。该技术主要存在两个不利因素一是内管小，胶塞顶替不彻底，小钻杆内留水泥塞；二是注水泥排量受限制， 无法达到紊流所需的顶替排量，泥浆顶替不彻底，固井质量下降。国内近两年出现了无内管免钻塞完井技术，可以避免钻塞施工，注水泥结束后及时下入打捞管柱，将胶塞及管内装置捞出，可实现不钻塞完井。据调研，该注水泥机构包括注入总成，盲板总成等，通过外筒的定位台阶卡在外筒上，通过内套上的密封圈和外筒实现密封，充当盲板的作用，但是盲板以上仍为死腔，不能解决关闭套下行困难的问题。另外，盲板总成捞出后，会留下内径较小的内圆台阶，为以后作业施工带来诸多不便。
发明内容本实用新型的目的是提供一种石油完井分级注水泥器，实现大通径完井，同时无需在水泥凝固后再下入管柱钻掉胶塞和注入总成。缩短完井周期，降低后期施工的风险。[0011]本实用新型的目的是这样实现的一种石油完井分级注水泥器包括上接头、外筒和注入总成，外筒上设有循环孔，注入总成包括打开套和胶塞座，本装置还设有打捞总成， 打捞总成与上接头和外筒连接，注入总成通过对接筒与打捞总成连接，锁紧机构将注入总成锁定在打捞总成上。注水泥结束，下入工具捞住打捞筒就可将胶筒解封，并将注入总成和锁紧机构全部取出，实现大通径完井。与现有技术相比本实用新型具有以下明显的进步和效果本实用新型也包括注入总成，在具备注入功能的同时，起到盲板的作用，通过支撑机关将注入总成支撑在外筒上， 在注入总成底部还装有泄压阀，避免形成死腔，有效解决了关闭套关闭时下行困难的问题。 本实用新型的打捞总成套装在上接头内，通过密封圈密封。注入总成通过锁紧机构锁定在打捞总成上，利用压缩的胶筒形成密闭空间从而膨胀管外封隔器和打开分级箍注水泥。注水泥结束，通过上提解封，支撑机关收回，便可顺利将管内的注入总成捞出。外筒上不留内圆台阶，内通径保持一致，给后续施工带来了极大的便利，还可避免钻塞时对水泥环造成的破坏，实现了常规分级注水泥器与封隔器的有效结合，减少了套管短节，简化了完井管柱， 提高了完井管柱的结构稳定性。可进一步促进筛管顶部注水泥完井技术的发展。本工具密封性能好，结构可靠，在液压不能打开循环通道的情况下可以下入机械式注水泥开启工具打开，在关闭循环通道时，下部的泄压阀还能泄流，保证可靠关闭分级注水泥器。本实用新型不仅能实施可靠固井，固井结束后，由于没有缩径台阶，能得到较大的内通径。由于内通径一致，能有效降低后期作业的施工风险。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型支撑机关的结构示意图。图中接头1、打捞筒2、剪钉3、胶塞座4、对接筒5、弹性块6、关闭套7、外筒8、剪钉9、连接套10、支撑套11、剪钉12、调节环13、胶筒14、打开套15、循环孔16、循环孔17、剪钉18、进液孔19、锁块20、泄压阀21、弹簧挡板22、关闭内套23。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的详述参见图1，一种石油完井分级注水泥器包括上接头1、外筒8和注入总成，外筒8上设有循环孔17，注入总成包括打开套15和胶塞座4，本装置还设有打捞总成，打捞总成与上接头1和外筒8连接，注入总成通过对接筒 5与打捞总成连接，锁紧机构将注入总成锁定在打捞总成上。锁紧机构包括调节环13、胶筒 14和支撑总成，胶筒14之间通过上中间环和下中间环连接，在上中间环上设有循环孔16， 在下中间环上设有进液孔，在胶筒14两端分别连接调节环13和支撑总成。支撑总成包括锁定套和支撑机关，锁定套上设有锁块槽和支撑机关安装槽，锁块槽中安装锁块20，支撑机关安装在锁定套下部的支撑机关安装槽中。参见图2，支撑机关包括锁定块、弹簧和弹簧挡板22，锁定块上设有滑动通槽和弹簧槽、在其上部块体上设有倒角与关闭内套23下部内圆的台肩配合，弹簧槽中装有弹簧，将弹簧挡板22插入锁定块的滑动通槽中，固定在锁定套的筒体上。支撑套11上行后便可将锁定块弹出，可使锁紧机构顺利解封，达到大通径完井。 锁定套下部的支撑机关安装槽的内壁上设有限位台阶与锁定块配合。保证锁定块不被完全弹出落入井筒内，避免造成井下落物。打捞总成包括打捞筒2、胶塞座4、弹性快6、关闭套7 和关闭内套23，打捞筒2与胶塞座4通过剪钉3连接；弹性块6套装在对接筒5的外面与对接筒5通过剪钉9连接；关闭内套23与外筒8连接，关闭套7位于弹性块6的下方、套装在关闭内套23上，其上部内圆设有台肩与弹性块6的下部外圆配合、其下部外圆设有密封圈。关闭套7下行时，密封圈恬在循环通道两端的位置，对循环通道形成密封。关闭内套23 上部设有循环孔、下部设有液流通道，上部的循环孔与外筒8的循环孔17对应；下部的液流通道包括径向孔和轴向孔，其径向孔外端封闭与轴向孔连通；关闭内套23的下部内圆设有丝扣，丝扣上方台肩设有锁定槽与支撑机关的锁定块配合。关闭套7的上部外圆设有倒齿； 打捞筒2与胶塞座4通过剪钉3连接，在打捞筒2设置剪钉孔的圆周上还设有泄流孔；打捞筒2上部外圆设有偏梯形密封圈与上接头1配合；弹性块6是瓣状筒体，在筒体的中上部设有轴向通槽。弹性块6是瓣状筒体，在筒体的中上部设有轴向通槽，具有较好的弹性。装配前弹性块6是向里收缩的，在套装到对接筒5上后，弹性块6被撑开，打捞上提时，待弹性块6从对接筒5上脱落后，能向里弹性收缩，便于顺利起出。注入总成包括连接套10、支撑套11和打开套15，连接套10和支撑套11上都设有循环孔，连接套10和支撑套11循环孔的下方都设有进液孔。膨胀管外封隔器时，连接套10和支撑套11上的进液孔19以及下中间环上的进液孔对齐与关闭内套23上的液流通道连通。打开套15安装在连接套10内圆的台阶上，通过剪钉18连接；支撑套11套装在连接套10的外面，其上部通过剪钉12与连接套10固定，其下部套体上装有锁块20与锁定套连接，其下部内圆连接泄压阀21 ；连接套 10上部外圆设有丝扣与对接筒5连接。泄压阀21包括泄压阀座、锥型阀体、定压弹簧和阀芯，在泄压阀座和锥型阀体上设有泄流孔，锥型阀体与泄压阀座连接，定压弹簧将阀芯顶紧在锥型阀体内。到达一定压力后，液体推动阀芯压缩定压弹簧可以泄流，压力一下降，定压弹簧将阀芯顶在锥型阀体上将泄流孔关闭，确保施工成功。连接套10和支撑套11的循环孔与外筒8的循环孔17和上中间环上的循环孔16对应构成泥浆的循环通道，也是注水泥通道；连接套10的进液孔和支撑套11的进液孔19与下中间环上的进液孔和关闭内套23 下部的液流通道对应，构成泥浆进入管外封隔器胶筒的进液通道。完井施工时本工具上方连接套管，封隔器和筛管通过丝扣依次连接在本工具的下方。本实用新型上方为套管，以完成筛管顶部注水泥完井工艺。装配注水泥器时，通过调节环13挤压胶筒14，形成密封空间，并使连接套10、支撑套11的循环孔、外筒8的循环孔17、 关闭内套23上的循环孔以及上中间环上的循环孔16对齐，五层部件上的循环孔对齐；连接套10的进液孔和支撑套11上的进液孔19、下中间环上的进液孔与关闭内套23液流通道的径向孔对齐。施工膨胀管外封隔器时，通过套管打压，液体通过进液孔19进入注水泥器下方的管外封隔器胶筒完成膨胀。再继续打压，通过压差剪断剪钉18，打开套15下行，让出了循环通道。注水泥时，水泥通过上中间环的循环孔16和外筒8的循环孔17进入套管与井壁之间的环空，水泥注完后，从水泥头释放胶塞，胶塞顶替水泥浆下行，到达胶塞座4后，实现碰压。胶塞座4下顶弹性块6，剪断剪钉9后下行。弹性块6下顶关闭套7，关闭套7下行， 将外筒8的循环孔17关闭。关闭套7上设有倒齿，防止关闭套7退回。另外，为防止关闭套7下行时形成死腔，影响关闭套7正常关闭，在注水泥器的下部设有泄压阀21。胶塞下行
6压缩打捞筒2、连接套10内的液体压力到达设定值时泄压阀21被打开，关闭套7能顺利下行关闭循环通道。关闭套7关闭后，胶塞上的卡簧机构卡在对接筒5上，然后可下入打捞工具通过打捞总成将锁紧机构和注入总成捞出。注水泥结束，下入工具捞住打捞筒2上提就可将胶筒14解封，上提将剪断剪钉3， 露出与剪钉3分布在同一圆周上的泄流孔，便于上提管柱时管内液体泄流。对接筒5与连接套10通过丝扣相连，打捞筒2带动对接筒5与连接套10上行剪断剪钉12。连接套10上行后，锁块20掉出。支撑套11上行，支撑机关的弹簧外弹，锁定块从关闭内套23的台肩处弹回，然后便可以将整个锁紧机构和注入总成提出，打捞总成只留下关闭套7和关闭内套 23在井下，实现大通径不钻塞完井。通过支撑机关将锁紧机构和注入总成支撑在关闭内套 23上，7寸套管能实现Φ 159mm大通径完井。本工具结构可靠合理，如果打开套15不能液压打开的情况下，能通过机械打开 专用打开工具下端有一外圆台阶，可插入打开套15的内筒，与打开套15上端台阶相配合， 通过钻杆加压，剪断剪钉18，打开套15下行，露出连接套10上的循环孔。
权利要求1.一种石油完井分级注水泥器，包括上接头(1)、外筒(8)和注入总成，外筒(8)上设有循环孔(17)，注入总成包括打开套(1 和胶塞座G)，其特征是本装置还设有打捞总成， 打捞总成与上接头(1)和外筒(8)连接，注入总成通过对接筒( 与打捞总成连接，锁紧机构将注入总成锁定在打捞总成上。
2.根据权利要求1所述的一种石油完井分级注水泥器，其特征是锁紧机构包括调节环 (13)、胶筒(14)和支撑总成，胶筒(14)之间通过上中间环和下中间环连接，在上中间环上设有循环孔(16)，在下中间环上设有进液孔，在胶筒(14)两端分别连接调节环(1 和支撑总成。
3.根据权利要求2所述的一种石油完井分级注水泥器，其特征是支撑总成包括锁定套和支撑机关，锁定套上设有锁块槽和支撑机关安装槽，锁块槽中安装锁块(20)，支撑机关安装在锁定套下部的支撑机关安装槽中。
4.根据权利要求3所述的一种石油完井分级注水泥器，其特征是支撑机关包括锁定块、弹簧和弹簧挡板(22)，锁定块上设有滑动通槽和弹簧槽、在其上部块体上设有倒角与关闭内套下部内圆的台肩配合，弹簧槽中装有弹簧，将弹簧挡板0 插入锁定块的滑动通槽中，固定在锁定套的筒体上；锁定套下部的支撑机关安装槽的内壁上设有限位台阶与锁定块配合。
5.根据权利要求1所述的一种石油完井分级注水泥器，其特征是打捞总成包括打捞筒 (2)、胶塞座(4)、弹性快(6)、关闭套(7)和关闭内套(23)，打捞筒(2)与胶塞座(4)通过剪钉(3)连接；弹性块(6)套装在对接筒( 的外面与对接筒( 通过剪钉(9)连接；关闭内套与外筒(8)连接，关闭套(7)位于弹性块(6)的下方、套装在关闭内套上，其上部内圆设有台肩与弹性块(6)的下部外圆配合、其下部外圆设有密封圈。
6.根据权利要求5所述的一种石油完井分级注水泥器，其特征是关闭内套上部设有循环孔、下部设有液流通道，上部的循环孔与外筒(8)的循环孔(17)对应；下部的液流通道包括径向孔和轴向孔，其径向孔外端封闭与轴向孔连通；关闭内套的下部内圆设有丝扣，丝扣上方台肩设有锁定槽与支撑机关的锁定块配合。
7.根据权利要求5所述的一种石油完井分级注水泥器，其特征是关闭套(7)的上部外圆设有倒齿；打捞筒( 与胶塞座(4)通过剪钉(；3)连接，在打捞筒( 设置剪钉孔的圆周上还设有泄流孔；打捞筒( 上部外圆设有偏梯形密封圈与上接头(1)配合；弹性块(6)是瓣状筒体，在筒体的中上部设有轴向通槽。
8.根据权利要求1所述的一种石油完井分级注水泥器，其特征是注入总成包括连接套 (10)、支撑套(11)和打开套(15)，连接套(10)和支撑套(11)上都设有循环孔，连接套(10) 和支撑套(11)循环孔的下方都设有进液孔；打开套(1 安装在连接套(10)内圆的台阶上，通过剪钉(18)连接；支撑套(11)套装在连接套(10)的外面，其上部通过剪钉(1 与连接套(10)固定，其下部套体上装有锁块00)与锁定套连接，其下部内圆连接泄压阀； 连接套(10)上部外圆设有丝扣与对接筒( 连接。
9.根据权利要求8所述的一种石油完井分级注水泥器，其特征是泄压阀包括泄压阀座、锥型阀体、定压弹簧和阀芯，在泄压阀座和锥型阀体上设有泄流孔，锥型阀体与泄压阀座连接，定压弹簧将阀芯顶紧在锥型阀体内。
10.根据权利要求8所述的一种石油完井分级注水泥器，其特征是，连接套(10)和支撑套(U)的循环孔与外筒(8)的循环孔(17)和上中间环上的循环孔(16)对应构成泥浆的循环通道；连接套(10)的进液孔和支撑套(11)的进液孔(19)与下中间环上的进液孔和关闭内套下部的液流通道对应，构成泥浆进入管外封隔器胶筒的进液通道。
专利摘要本实用新型是一种石油完井分级注水泥器，完成水平井、大斜度井筛管顶部的注水泥完井工艺。本实用新型包括上接头、外筒和注入总成，外筒上设有循环孔，注入总成包括打开套和胶塞座，本装置还设有打捞总成，打捞总成与上接头和外筒连接，注入总成通过对接筒与打捞总成连接，锁紧机构将注入总成锁定在打捞总成上。注水泥结束，下入工具捞住打捞筒就可将胶筒解封，并将注入总成和锁紧机构全部取出，实现大通径完井。本工具密封性能好，结构可靠，在液压不能打开循环通道的情况下可以下入机械式注水泥开启工具打开，在关闭循环通道时，下部的泄压阀还能泄流，保证可靠关闭分级注水泥器。
文档编号E21B31/18GK202266237SQ201120432820
公开日2012年6月6日 申请日期2011年10月22日 优先权日2011年10月22日
发明者刘建新, 吕玮, 张瑞霞, 徐建辉, 李海涛, 田启忠, 董社霞, 郝金克 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胜利油田分公司采油工艺研究院