具有捶击由壬的水泥头的制作方法
【专利摘要】提供一种顶部传动可泵吸的水泥头，用于将套管浇注在井眼中，包括：顶部接头部分，具有顶部传动连接和球启动组件，所述顶部传动连接可连接到顶部传动轴以在水泥浇筑期间接收水泥并且向所述套管同时传递平移力和旋转力，所述球启动组件用于容纳并启动一个或多个启动球。底部接头部分包括套管套筒，用于容纳一个或多个中空封隔塞和钻进速度记录仪缆线。所述水泥头还包括捶击由壬。所述球启动组件可预载所述启动球，所述底部接头可预载一个或多个中空封隔塞和钻进速度记录仪缆线，并且所述顶部接头和所述底部接头在水泥浇筑操作之前可通过所述捶击由壬连接从而进行存储。还提供了一种用于组装用于完善套管的水泥头的方法。
【专利说明】具有捶击由壬的水泥头
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于完善井下井眼的水泥头设备。
【背景技术】
[0002]在世界范围内开钻的油气井中，井眼衬套或套管位于开放的井眼内以维持井眼稳定性并且控制地层压力。这些井中很多都安装了中间套管并用水泥浇筑在位。在安装完中间套管之后，可以通过该套管持续开钻到更深的深度。中间套管外的地层因此被隔离，这有助于消除井眼塌陷并且限制地层压力和流体。将中间套管的水泥填充到地层对于实现这些目标至关重要。如果水泥胶结不足，则地层压力就会通过胶结不足的水泥传递到地表，从而导致井眼无法控制。
[0003]为了将套管用水泥浇筑在钻出的井眼中，将预先计算的水泥向下泵送到套管内以及向上泵送到套管外部，到达地表。一旦将水泥泵送到套管内，就将可钻孔的橡胶封隔塞或封隔塞安装在水泥浆顶端的套管内。然后将水泵送到套管内以向下推动封隔塞，从而使水泥浆从套管内转移到套管外。一旦套管空间填充满水并且封隔塞到达了套管的底部，水泥就填满套管与钻出井眼之间的空隙并且到达地表。当封隔塞到达套管的底部时泵送压力增大，从而告知人员水泥到达合适位置并且封隔塞已经到达了套管的底部。一旦用于水泥固化的足够长的时间终止，就可以钻出封隔塞并且可以继续向更深处开钻。
[0004]为了在浇筑水泥时旋转套管或者改变套管的高度，在套管的顶部放置被称为水泥头的水泥浇筑附件。水泥头包括软管和管道，以便将泵中的水泥和水传送到套管内。水泥头还包括阀门，以在套管内启动封隔塞下行；以及轴承组件，用于隔离软管和管道的运动，从而使套管旋转。
[0005]大部分水泥头都是笨重的，仅有一些提供套管的旋转运动，而大部分仅允许垂直运动，而绝不能进行往复运动和旋转。当高压下进行水泥浇筑时，在水泥头上的管道连接件会振松并且必须临时停止水泥浇筑工作来紧固配件。软管和管道必须具有合理的长度，以便为套管在钻机井架内会引发钻台故障的上下往复提供足够的余量。
[0006]典型的水泥头在封隔塞的上方和下方有两个阀门，这两个阀门连接到歧管，然后连接到一个公用的泵送管路。水泥管线和水泥阀门位于封隔塞的下方，而水管线和水阀门位于封隔塞的上方。当泵送水泥浆时，水泥阀门是打开的并且水泥阀门是关闭的，使得水泥在封隔塞处分流从而将水泥放在套管内。一旦泵送适量的水泥，此后就会关闭水泥阀门并且打开水阀门。在封隔塞上方泵送的水推动封隔塞并且持续使适量的水泥移位。
[0007]虽然大部分钻机具有顶部传动，通过将驱动器连接到水泥头的顶部可以实现套管的旋转。使用转台进行旋转的钻机无法使套管同时旋转并且往复运动，这与顶部传动钻机不同。由于大部分水泥头自身连接管线，在不使用轴承来保持管线静止的情况下进行旋转是不可能的。在使用这些轴承的情况下，使用顶部传动无法实现套管的旋转，唯有使用转台才能实现。当使用转台时，套管往复运动是不可能的。
[0008]在一些垂直钻出的井和大部分水平钻出的井上，在放置水泥浆时套管不会处于钻出井眼的中心。在水平井段，套管不会像竖井一样在井眼中像钟摆一样悬挂，并且通常稳定性无法承受与水平井眼相接触的套管重量。在这些情况下，水泥会穿过套管与井眼之间较大的空腔，从而将水泥仅仅放置在井眼空腔的某些区域内。在许多情况下，套管运动的缺乏会引起水泥烧筑操作之前或期间套管粘附在井眼壁上。允许套管同时旋转且反复运动会使得套管周围水泥覆盖范围最大化并且避免沟流。
[0009]此外，需要一种简单且快速装载或卸载和装配的水泥头工具。重要的是，需要能够预装载且预装配水泥头，以在水泥浇筑操作现场提供快速转接。
【发明内容】
[0010]提供一种顶部传动可泵吸的水泥头，用于将套管水泥浇注到井眼内。水泥头包括顶部接头部分，具有中空心轴、顶部传动连接、快速连接由壬和球启动组件，所述顶部传动连接可连接到顶部传动轴以在水泥浇筑期间接收水泥并且同时向所述套管传递平移和旋转力，所述球启动组件旋入所述心轴中用于容纳并启动一个或多个启动球。底部接头部分包括用于容纳一个或多个中空封隔塞的套管套筒、快速连接由壬和旋入所述套管套筒的封隔塞位置监测器，封隔塞位置监测器具有钻进速度记录仪缆线和密封包组件。最后，捶击由壬包括上凹由壬和下凸由壬，上凹由壬具有一个或多个扭矩阻挡装置和连接装置，并且下凸由壬具有一个或多个相应的扭矩阻挡装置以及相应的连接装置。球启动组件可预载启动球，底部接头可预载一个或多个中空封隔塞和钻进速度记录仪缆线，并且顶部接头和底部接头在水泥浇筑操作之前可通过捶击由壬连接来进行存储。
[0011]还提供了一种组装用于在井眼中完善套管的水泥头的方法。所述方法包括对旋在所述水泥头的顶部接头部分上的球启动组件预载一个或多个启动球，并且将顶部接头部分连接到捶击由壬的上凹由壬。接着，水泥头的底部接头部分预载一个或多个中空封隔塞，并且将底部接头部分连接到捶击由壬的下凸由壬。最后，将上凹由壬连接到下凸由壬，并且手工转动所述捶击由壬进行紧固。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]现在将参照附图更加详细地描述本发明，其中:
[0013]图1是当前的水泥头的上部接头部分的一个实施例的正视图；
[0014]图2是当前的水泥头的底部接头部分的一个实施例的正视图；
[0015]图3是当前装配好的水泥头的一个实施例的正视图；并且
[0016]图4是说明本发明方法的一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0017]本发明涉及一种快速组装的用于完善各种井眼的水泥头工具。该工具在水泥浇筑操作期间便于水泥头同时进行旋转和往复运动。本设备是顶部传动可泵吸的，并且不需要可能会随着工具的旋转而缠结的水泥入口歧管管线。
[0018]参照图1至3，本工具由两部分组成，顶部接头组件2和底部接头组件30。顶部接头组件2包括心轴4、启动阀门6、一个或多个启动球8、可选择使用的遥控启动器10和快速连接由壬12。[0019]底部接头组件30和顶部接头组件2可彼此分离，以允许将零件便捷的装载到各组件中。在封隔塞失效或水泥头的其他零件失效的情况下，还容易拆卸该系统。顶部和底部接头组件立即分离并且装载替换零件，同时使泵送操作停车时间最小化。
[0020]心轴4具有位于心轴的上部16的顶部传动连接件14，，以连接到用于泵送和升降目的的钻井设备。心轴顶部传动连接件14被加工成各种连接件和长度以适应钻机。心轴4的上部16的外径小于下部18的外径。底部18的直径更大以容纳启动阀门6、启动球8和遥控启动器10。下部18优选地平均外径为10”，而上部16的优选平均外径是约6.5"。心轴4可以优选地用于多种套管直径。心轴4具有内孔20，并且下部18钻有侧口 22，该侧口通过心轴4的侧边与心轴4的内孔20连通。侧口 22优选地具有螺纹连接，以将启动阀门6连接到心轴4。心轴4的下部18还开有螺纹以匹配快速连接捶击由壬的凹部。
[0021]带螺纹的启动阀门组件被插入带螺纹的侧口 22并紧固。启动阀门6配备有密封件以保护其不受压力和流体渗漏的影响。启动阀门6还容纳启动球8，其直径通常为3"或更小。连接到阀杆的阀门手柄用于使启动球8启动。当启动阀门6的阀杆打开时，启动球8留在阀门组件内。当连接到启动阀门6的阀门手柄关闭时，阀杆迫使启动球8从启动阀门6出来并进入封隔塞上方的心轴4。阀门手柄被设计成可从启动阀门6上摘除，并且仅当需要球启动时才安装。球外壳优选地被设计成具有分裂卡圈，以防止碎片和水泥污染启动阀门并且还能将球保持在其外壳内。启动阀门组件优选地被设计成具有密封件，以承受最大泵送压力并且因此可以在泵送压力下启动。带螺纹的阀杆连接到启动阀门组件的后端。该阀杆被设计成球外壳可运动的模式，而同时不会使阀杆运动。阀杆仅具有旋转运动。这就减少了伸到心轴4外部的启动阀门组件的总长度。由于允许心轴4旋转，所以启动阀门组件的长度优选地保持尽可能小。
[0022]就两级水泥浇注工作而言，启动阀门组件6包含两个启动球8，以及分别驱动每个球的能力。
[0023]根据启动球的应用，其直径的尺寸在一定范围内。优选地，启动球8的直径为3"并且是由例如Ertalyte?的硬塑料制成的。选用于球的材料必须是钻机轮可钻取的，并且可以承受高压以及来自钻井液和水泥中化学物的腐蚀。启动球8被启动以便使封隔塞开始运动。球的作用是封闭开孔，以及在封隔塞的内侧加工的通孔。就两级水泥浇筑工作而言，启动的第一球可以是直径为2”的球，并且最后启动的球可以是直径为3”的球。
[0024]在一个任选实施例中，遥控启动器10连接到心轴4和启动阀门6的外部，以在不中断水泥浇筑工作或停止套管运动的情况下允许球启动，而无须顾及钻台上的水泥头位置。
[0025]捶击由壬22被设置用于将顶部接头2连接到底部接头。捶击由壬22包括具有连接装置的上凹由壬24，优选为一系列传动销或者一个或多个扭矩块的形式，并且包括具有相应的连接装置的下凸由壬26，优选为一系列匹配销钉口或者一个或多个狭槽的形式。当上由壬24与下由壬26连接时，密封件提供压力和渗漏防护，并且一系列扭矩阻挡装置28相啮合以防止在水泥浇筑和套管旋转过程中捶击由壬22松开或过紧。优选地，阻挡装置28包括一组或多组螺钉以及相应的螺孔，或者包括一个或多个扭矩挡块和相应的狭槽。更优选地，这些螺钉组为T型螺纹条的形式。
[0026]底部接头30包括:快速连接由壬32，用于与顶部接头2上的快速连接由壬12配合；封隔塞定位监测器34，优选为钻进速度记录仪缆线的形式；一个或多个封隔塞36 ;以及具有止动环40的套管套筒38。
[0027]快速连接由壬32是连接到水泥头顶部接头2的凹快速连接由壬12的凸螺纹端。快速连接由壬32还优选地在其底端具有螺纹以连接到封隔塞定位监测器34。
[0028]封隔塞定位监测器34由上销钉连接件和下母螺纹接头组成。销钉连接件与快速连接由壬34连接，而母螺纹接头与套管套筒38连接。封隔塞定位监测器34在其外径上具有螺纹口，以及连接到底部接头内部的通孔。螺纹口优选地与底部接头成45度角度。
[0029]然后将密封包组件42旋入该螺纹口中。该密封包组件42将密封件与压紧填密螺母组合。密封件的内孔容纳钻进速度记录仪缆线44，其通过剪切螺钉与封隔塞36连接，该剪切螺钉位于封隔塞38的内部。钻进速度记录仪缆线44的另一端位于密封包组件42的外侧并且充当可视监视器。
[0030]套管套筒38连接到封隔塞定位监测器34的底部。套管套筒38的底部包括将要被水泥浇筑的套管连接件48。套管套筒38优选地根据螺纹类型、套管重量、分级和尺寸可互换。套管套筒38还可以优选地容纳可拆卸的止动环40。阻挡环40的目的是启动球8配置一个或多个封隔塞36之前将这些封隔塞保持在合适位置。
[0031]一个或多个封隔塞36从套筒的顶端安装在套管套筒38内并且停在止动环40上。封隔塞36可以手工安装并且通过摩擦配合部分地保持在合适位置。不需要剪切销钉将封隔塞保持在合适位置。
[0032]然后在将钻进速度记录仪缆线44连接捶击由壬22之前通过剪切销连接到封隔塞36。封隔塞36优选地设计有渐狭的通孔46。通孔46形成水泥浇筑过程中的水泥通路。当配置一个或多个启动球8时，这些球容纳在渐狭孔内并且对通过一个或多个封隔塞36的流体起到密封作用。封隔塞36优选地是由可钻孔的橡胶和塑料制成的。在封隔塞36的外侧形成的外部翅片设计成为当感应到来自封隔塞36下方的压力时密封套管套筒38的内壁。翅片不会由于来自上方封隔塞36的任何压力保持或者密封。这种设计允许封隔塞36通过套管向下运动，并且允许容纳封隔塞上方或下方的流体。封隔塞36上方的压力迫使翅片打开，从而使套管的内壁密闭。
[0033]封隔塞36进一步与其通孔内的卡圈50在容纳球区域的上方适配。此卡圈50的内径稍微小于启动球8的直径。当启动球8被启动时，其紧靠卡圈50，并且在轻微压力的作用下，会穿过卡圈50而停留在容纳区域中。如果因为任何理由停止向套管下方泵送封隔塞36，卡圈50起到防止启动球8在浮力亦或流体静压力的作用下浮出封隔塞36作用。当重新启动泵送时，启动球8仍然停留在容纳区域中并且防止流体通过封隔塞36渗透。卡圈50还在水泥浇筑工作完成之后将启动球8保持在封隔塞36中。当钻过封隔塞36和启动球8时，启动球8就可以和封隔塞36同时被钻孔，而不是单独地。卡圈50优选地是由橡胶或现有技术公知的其他合适的弹性体材料制成的。
[0034]渐狭的通孔46优选地在其顶端的直径稍微大于启动球8的直径，以允许启动球8落入孔中，直到其到达通孔46的容纳部分，该容纳部分被加工成比启动球8小的尺寸。一旦启动球8到达停留位置，它就封闭通孔46并且防止流体流过封隔塞36。停留下来的启动球8上方的压力使整个封隔塞36和启动球8经过止动环40并且向下进入套管。
[0035]就两级水泥浇筑工作而言，要使用两个封隔塞。例如，在这种水泥浇筑类型中，可以泵送两份体积的水泥，它们之间具有一柱水。通过使用封隔塞能够使这两个水泥柱保持分离。下塞(未示出)被加工成容纳直径为2”的启动球并由该球来密封，而第二个上塞被加工成针对直径3”的启动球。第一个直径2"的启动球穿过上塞并且密封下塞，然后该下塞可以被泵送到套管下方。然后第二个直径3"的启动球被启动以密封上塞，然后也通过套管向下泵送。
[0036]本水泥头的组装通常如图4的示意图所示。
[0037]顶部接头2连接到钻机的顶部传动，并且底部接头30连接到将要进行水泥浇筑的套管。然后使用快速连接的捶击由壬22将顶部接头2和底部接头30连接在一起。
[0038]水泥头可以由多种材料制成。优选地，水泥头是由4145H-M0D合金钢制成的。优选地使用顶部API母螺纹接头将水泥头的顶部接头2安装在顶部传动上，虽然也可以使用现有技术中公知的其他合适的连接件。最优选的是，母螺纹接头是41/2" 1.F.母螺纹接头。APO母螺纹接头的打捞颈设计具有足够的长度以允许顶部传动卡瓦与箱连接件啮合以提供适当的扭矩。一旦完成了顶部传动连接，例如，就可以使用管扳钳来安装球启动组件。还可以在顶部接头2与顶部传动连接之前安装球启动组件，只要不会破坏顶部传动连接件的特性。
[0039]在每次水泥浇筑工作之后，顶部接头2会需要新的启动球8，因为这是易耗品。可以以两种不同的方式来安装启动球8。球启动组件可以从顶部接头以及插入启动阀门6的启动球8旋出。然后球启动组件重新安装在顶部接头2上。
[0040]可替代地，可以在不从顶部接头2拆除球启动组件的情况下将启动球8安装到球启动阀门6中。
[0041]任一种情况下，必须首先打开球启动阀门6来容纳新的启动球8。在启动球8掉下之后，启动阀杆完全伸出，并且不会容纳新的启动球，直到阀杆缩回。当使用手动启动器时，启动手柄旋转直到它停止，以完全缩回阀杆并且启动启动球8。启动手柄仅在需要启动球启动时连接。逆时针旋转启动手柄就会使启动球8启动。
[0042]当使用遥控启动器10时，阀杆被拉回并且锁定在适当位置以缩回阀杆。
[0043]还可以使用任选地球装载工具(未示出)将启动球8插入到启动阀门6中。启动球8装载在该工具上之后，该工具位于顶部接头2内，使得启动球8紧靠启动阀门6的内侧。然后按压球装载工具的手柄以挤压启动球8通过分裂卡圈。现在装载启动球8，并且可以拆掉加载工具。
[0044]在底部接头30安装在套管上之前，该底部接头装载封隔塞36，并且用螺钉将钻进速度记录仪缆线44固定在封隔塞36上。密封包组件42起到密封钻进速度记录仪缆线44，以防渗漏的作用。密封包组件的外侧上的锁紧螺母可以被调节成与钻进速度记录仪的缆线44一样紧，以防渗漏。锁紧螺母应当足够紧以防渗漏，同时还应当允许钻进速度记录仪缆线44运动，以防止将钻进速度记录仪缆线44保持在封隔塞36上的剪切销过早剪切。当安装钻进速度记录仪缆线44时，应当能够手工将钻进速度记录仪的缆线44拉出并通过包组件。优选地在每次水泥浇筑工作之后向密封包组件42加润滑脂。如果钻进速度记录仪缆线44有任何过大的弯曲或扭结，就应当更换该缆线。
[0045]应当在将底部接头30安装到套管上之前完成此操作，因此组装好的底部接头30就能够以其由壬端朝上的方式存放。在每次水泥浇筑工作之后，就需要在底部接头内安装新的封隔塞2。因此此封隔塞2为易耗品。
[0046]将底部接头30以直立方式放置在平坦区域上，从而将水泥头的顶部接头2和底部接头30连接在一起。然后将顶部接头2抬起来且置于底部接头30的上方，并且将凹捶击由壬24进行准直以使凹捶击由壬24上的连接装置与底部接头30上的凸由壬26对准。优选地，连接装置包括一系列传动销以及相应的传动销口，或者包括由一个或多个扭矩阻挡件和配合狭槽组成的系统。
[0047]使用与传动销口平齐排列的传动销，顶部接头2下降到底部接头30上，直到顶部接头和底部接头的密封面彼此接触。如果密封面接触不可视，那么顶部接头2稍微转动直到连接装置啮合，这样就能看到密封面。然后将凹捶击由壬24放低并且通过旋转旋入，直到将连接件手工拧紧。例如，通过使用锤子，以及让用于安装扭矩阻挡装置28的狭缝对齐，可以实现进一步的紧固。优选地，狭缝可能存在三个不同的对齐位置。一旦实现了对齐，就可以啮合扭矩阻挡装置28。正确安装后的扭矩阻挡装置28应当向下滑动并停止。最优选地，两个扭矩阻挡装置或两组螺钉被安装成彼此间隔180°。
[0048]扭矩阻挡装置28的目的是保护捶击由壬22不受较高扭矩作用下特性改变的影响，同时在水泥浇筑工作期间旋转套管。如果捶击由壬承受大扭矩，则无法用手工拆卸，可能需要拆卸设备。在确保可以手工拆卸捶击由壬22的情况下，则如果封隔塞出现任何问题，就可以打开捶击由壬22进行检查。另外，在水泥浇筑之后，可以从套管连接件48上拆除整个水泥头，随后进行维修，从而在敏感的水泥浇筑工作的重要时期不需要额外的时间或拆卸设备。
[0049]就斜向钻机操作而言,通常难以将具有顶部传动的整个水泥头旋在井套管上并且不损坏螺纹。在本发明中，底部接头30安装在卡瓦的套管上，然后扭矩达到预定设置。接着，通过顶部接头2所连接的顶部传动下降，直到凹由壬24与凸由壬26的端部相接，将顶部接头2安装在顶部传动上。在此构造中，损坏重要的螺纹材料的机会较小。手工紧固捶击由壬22，然后用锤子紧固，直到多条扭矩阻挡狭缝对齐。然后优选两个相互分隔180°的扭矩阻挡装置安装在扭矩阻挡狭缝中。作为另外一种选择，一组或多组螺钉被紧固在捶击由壬22中。
[0050]在常规的钻机中，可以采用紧固的捶击由壬22和安装好的扭矩阻挡装置28来组成水泥头。然后可以将水泥头作为整体升高，安装到顶部传动上，然后安装到套管上。然后通过方钻杆软管(Kelly hose)或其他公知的装置将水泥泵送单元直接连接到顶部传动的顶部上。通过这种构造，就不需要常规构造中所需的过量的管线、盘型支架(chick stands)或阀组。
[0051]泵送适量的水泥。一旦泵送了该适量的水泥，就通过转动球启动组件上的阀门手柄来遥控地或手动地使启动球启动。一旦启动球8到达封隔塞36中其所在的停留位置,泵送压力就会使封隔塞36向下移动，穿过止动环40。一旦封隔塞36开始运动，就会随其拖拽钻进速度记录仪缆线44，直到钻进速度记录仪缆线44行进自身整个长度的距离并且停止。就这一点上，封隔塞36进一步向下运动会使剪切销从封隔塞36剪断脱离。水泥头外钻进速度记录仪缆线44可视的长度缩短表示已经泵送了封隔塞36。在启动球8被启动时就监测钻进速度记录仪缆线44的运动，以确保在泵送封隔塞36之后，内部压力不会迫使钻进速度记录仪缆线回到密封包组件42之外。在本发明中，不需要笨重的泵送管线和阀门，也不必使套管停止运动来手动启动阀门就能够使水泥封隔塞36开始工作。这继而允许水泥连续流过套管周围的井眼，从而建立密实的水泥胶结。
[0052]可以在两个水泥浇筑工作之间在钻机位置上维修水泥头。可以同时全部更换各水泥浇筑工作中的易耗件，也就是封隔塞、启动球和钻进速度记录仪的螺钉。在各水泥浇筑工作之后，可以按照上述方式拆卸水泥头以准备进行维修。
[0053]在现场维修水泥头时，水泥头在不使用时或运输期间可以存放在任选提供的容器中。
[0054]在上述说明中，参照了本发明的具体实施例描述了本发明，然而，显然在不脱离本发明更加宽泛的精神和范围中可以进行各种变型和修改。
【权利要求】
1.一种用于将套管浇注在井眼中的顶部传动可泵吸的水泥头，包括: a.顶部接头部分，包括中空心轴、顶部传动连接件、快速连接由壬和球启动组件，所述顶部传动连接件可连接到顶部传动轴以在水泥浇筑期间接收水泥并且向所述套管同时传递平移力和旋转力，所述球启动组件旋入所述心轴中，用于容纳并启动一个或多个启动球； b.底部接头部分，包括用于容纳一个或多个中空封隔塞的套管套筒、快速连接由壬和旋入所述套管套筒的封隔塞位置监测器，所述封隔塞位置监测器具有钻进速度记录仪缆线和密封包组件；以及 c.捶击由壬，包括上凹由壬和下凸由壬，所述上凹由壬具有一个或多个扭矩阻挡装置和连接装置，并且所述下凸由壬具有一个或多个相应的扭矩阻挡装置以及相应的连接装置， 其中所述球启动组件可预载所述启动球，所述底部接头可预载一个或多个中空封隔塞和钻进速度记录仪缆线，并且所述顶部接头和所述底部接头在水泥浇筑操作之前通过所述捶击由壬可连接用于存储。
2.如权利要求1所述的水泥头，其中，通过将所述球启动组件从所述心轴旋出能够预载所述球启动组件。
3.如权利要求1所述的水泥头，其中，无需从所述心轴拆除所述球启动组件的情况下，通过打开所述球启动组件，能够预载所述球启动组件。
4.如权利要求1所述的水泥头，进一步包括具有手柄的球装载工具，用于将一个或多个启动球装载在所述球启动组件中。
5.如权利要求1所述的水泥头，进一步包括连接到所述球启动组件的遥控球启动器。
6.如权利要求1所述的水泥头，其中，使用可拆卸连接到所述球启动组件的阀门手柄方式来手动启动所述一个或多个启动球。
7.如权利要求1所述的水泥头，其中，所述在水泥浇筑期间中空心轴接收来自所述顶部传动的水泥，并且一旦泵送水泥就允许所述启动球通过。
8.如权利要求1所述的水泥头，其中，所述一个或多个中空封隔塞各包括一个渐狭通孔，所述渐狭通孔的顶端比所述启动球大，以允许所述启动球落下穿过所述渐狭的通孔，从而到达所述渐狭的通孔的较小底端处的停留位置，其中所述启动球在该停留位置密封所述通孔并且防止流体流过所述中空封隔塞。
9.如权利要求8所述的水泥头，其中，所述一个或多个中空封隔塞各包括所述渐狭通孔的较小底端停留位置的卡圈，所述卡圈将所述启动球保持在所述中空封隔塞中。
10.如权利要求1所述的水泥头，其中，所述一个或多个中空封隔塞包括一个或多个外部翅片，所述一个或多个外部翅片在受到所述中空封隔塞上方压力的感应时密封所述套管的内壁，而不会受到所述中空封隔塞下方压力的感应。
11.如权利要求1所述的水泥头，其中，所述套管套筒进一步包括一个或多个可拆卸的止动环，以防止所述一个或多个封隔塞在水泥流动期间穿过所述套管向下运动。
12.如权利要求1所述的水泥头，其中，所述一个或多个中空封隔塞可手动装载在所述套管套筒中。
13.如权利要求1所述的水泥头，其中，所述钻进速度记录仪缆线使用剪切螺钉的方式固定在所述封隔塞上，并且穿过所述密封包组件到达所述底部接头的外部。
14.如权利要求1所述的水泥头，其中，所述封隔塞定位监测器以与所述底部接头成45度的角度旋入所述套管套筒中。
15.如权利要求1所述的水泥头，其中，所述水泥头是由4145H-M0D合金钢制成的。
16.如权利要求1所述的水泥头，其中，所述扭矩阻挡装置和相应的扭矩阻挡装置是选自由一个或多个扭矩阻挡件和相应的扭矩阻挡狭缝以及一组或多组螺钉组成的组。
17.如权利要求1所述的水泥头，其中，所述连接装置包括一个或多个扭矩阻挡件和相应的扭矩阻挡狭缝，以及一个或多个传动销和相应的传动销口。
18.一种用于在钻井孔中完成套管的水泥头的组装方法，包括以下步骤: a.预载球启动组件，旋入所述水泥头的顶部接头部分上，采用一个或多个启动球； b.将所述顶部接头部分连接到捶击由壬的上凹由壬； c.将所述水泥头的底部接头部分预载一个或多个中空封隔塞； d.将所述底部接头部分连接到捶击由壬的下凸由壬；并且 e.将所述上凹由壬连接到所述下凸由壬，并且手动转动所述捶击由壬进行紧固。
19.如权利要求18所述的方法，其中，将所述顶部接头部分预载所述一个或多个启动球并在组装之前存放。
20.如权利要求18所述的方法，其中，将所述顶部接头部分在预载所述一个或多个启动球之前连接到顶部传动。
21.如权利要求18所述的方法，其中，从所述底部接头旋出所述球启动组件以预载所述一个或多个启动球。
22.如权利要求18所述的方法，其中，所述一个或多个启动球通过以下方式预载在所述球启动组件中: a.打开所述球启动组件上的球启动阀门以容纳所述一个或多个启动球；并且 b.完全延伸所述启动阀门上的启动阀杆以将所述一个或多个启动阀门容纳在所述启动阀门中。
23.如权利要求18所述的方法，其中所述顶部接头部分在连接到所述底部接头部分之前连接到顶部传动上。
24.如权利要求18所述的方法，其中所述底部接头部分预载一个或多个中空封隔塞并在组装之前存放。
25.如权利要求18所述的方法，进一步包括: c.在所述一个或多个中空封隔塞预装载在所述顶部接头部分中之后，但是在所述底部接头连接到所述套管之前，将钻进速度记录仪的缆线可拆卸地附在所述一个或多个中空封隔塞的内表面上，其中，所述钻进速度记录仪的缆线通过密封包组件，旋在所述底部接头部分上，并且从所述水泥头的外部出来。
26.如权利要求18所述的方法，其中所述底部接头部分在连接到所述顶部接头部分之前连接到所述套管。
27.如权利要求18所述的方法，其中，将所述顶部接头部分连接到所述底部接头部分包括: a.将所述底部接头部分直立地放置在平坦区域上；b.在所述底部接头部分的上方升降并定位所述顶部接头部分； c.将所述上凹由壬与所述下凸由壬对准； d.将所述顶部接头部分降低在所述底部接头部分上，使得所述上凹由壬上的一个或多个连接装置与所述下凸由壬上一个或多个相应的连接装置啮合； e.手工旋转所述高压由壬进行紧固；并且 f.将所述上凹由壬中的一个或多个扭矩阻挡装置安装在所述下凸由壬的一个或多个相应的扭矩阻挡装置中。
28.如权利要求18所述的方法，进一步包括: a.将所述组装的水泥头作为一个整体进行举升； b.将所述水泥头安装在顶部传动上；并且 c.将所述水泥头安装在所述套管上。
【文档编号】E21B33/05GK103748315SQ201280024016
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年5月16日 优先权日:2011年5月17日
【发明者】布莱恩·K·克雷麦克, 杰西·克雷麦克, 埃德蒙·弗拉德 申请人:克雷麦克控股有限公司