一种井下用浮球装置的制作方法

本实用新型属于石油工业井下工具技术领域，具体涉及一种井下用浮球装置。

背景技术：

石油固井、完井、压裂等作业过程中，常使用浮箍、浮鞋。浮箍、浮鞋是一种单流阀，其目的是保证钻井液、水泥浆等流体实现管串与浮箍、浮鞋的环空间的单向流通。具体地讲，就是钻井液、水泥浆等流体可以从管串内向环空间内流通，而不能从环空间内向管串内流通，以实现特定的工艺流程。

目前还有一种自动灌浆浮箍浮鞋，在管串入井时是双向流通状态，当管串到位后，从管串内打压，自动灌浆浮箍浮鞋的功能变为与普通浮箍浮鞋一样，其状态由双向流通变为单向流通，以实现后续的工艺施工。

随着石油工程技术的发展，新技术新工艺不断出现。有时需要管串入井时管串内与浮箍、浮鞋的环空为环空向管串内可流通，而管串向环空不可流通的单流通状态，而当管串到位后，又需要管串内与浮箍、浮鞋的环空呈不流通的状态。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种井下用浮球装置，能够实现管串入井时管串内与该浮球装置的环空内呈环空向管串内可流通，而管串向环空不可流通的单流通状态，而当管串到位后，管串内与浮球装置的环空间内呈永久不流通状态。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种井下用浮球装置，包括：外壳；固定在外壳内的内壳，内壳构造为具有封闭端和敞开端的套筒，在内壳的靠近封闭端的侧壁上设有流通孔；设于内壳内的球座体，球座体构造为中空的套筒，并且能够在露出流通孔的第一位置和关闭流通孔的第二位置之间滑动；安装于内壳的敞开端处的球罩，球罩构造为顶端和外周均设有通孔的镂空圆柱形罩，并且在球罩与球座体之间形成了用于容纳球体的容纳空间；和布置在内壳与球座体之间的限位装置。

入井时，将该装置与管串相连接。在管串下入过程中，由于内壳上设有流通孔，因此在浮球装置内能够形成流动通道。也就是说，井下流体可以通过球罩的侧壁孔、球座体的内部通道以及内壳上的流通孔而形成流体连通。因此，球体在液体中呈漂浮状态，与球罩相接触。此时为环空向管串内可流通，而管串向环空不可流通的单流通状态。当管串到位后，从井口泵送液体，球体在泵送液体压力作用下与球座体接触并且堵住球座体的入口，因此管串内成密封状态，从而能够进行憋压。当管串内压力达到确定程度，可以推动球和球座体一起往前移动直到球座体与内壳的封闭端接触，并且在限位装置的作用下保证球座体无法后退，此时流通孔被球座体封闭，从而实现了管串呈永久关闭状态，为实施新的井下工艺提供支持。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步地改进。

在一个具体的实施方式中，限位装置包括卡簧，并且球座体的外周和内壳的内周分别设有用于容纳卡簧的第一卡簧槽和第二卡簧槽。

流通孔构造成在卡簧处于第一卡簧槽内时打开，而在卡簧处于第二卡簧槽内时关闭。

这样可以保证管串在入井时，与浮球装置的环空间呈环空向管串内可流通，而管串向环空不可流通的单流通状态。当管串到位后，在井口泵送液体的压力作用下，卡簧进入第二卡簧槽的时候，管串呈永久关闭状态。

在一个具体的实施方式中，限位装置还包括剪钉，并且内壳的内周和球座体的外周上对应设置有剪钉孔，剪钉布置在剪钉孔内。

在剪钉的限位作用下，可以实现管串入井时，球座体与内壳之间的定位牢靠，使管串与浮球装置的环空间呈环空向管串内可流通，而管串向环空不可流通的单流通状态。当管串到位后，在井口泵送液体的压力作用下，可以剪断剪钉，推动球座体向前滑动，封闭流通孔，实现管串呈永久关闭状态。

在一个优选的实施方式中，在球座体的用于与球体接触的一端设有与球体配合的部分，这样能够保证球体与球座体紧密配合接触，堵住球座体的入口，确保管串内成密封状态，进行憋压。

具体地，为了进一步确保管串到位后管串的永久关闭状态，在外壳与内壳之间设有第一密封圈来确保外壳与内壳之间的密封。并且，内壳与球座体之间设有第二密封圈来确保球座体与内壳之间的密封。更进一步地，内壳与球座体之间设有第三密封圈。

在一个具体的实施方式中，为了简化本实用新型的井下用浮球装置的结构，内壳与外壳为螺纹连接，球罩与内壳为螺纹连接，这种可拆缷的连接方式在浮球装置进行装配和更换、维护时简单便捷。

在一个具体的实施方式中，为了方便浮球装置与管串连接，在外壳的两端分别设有与管串连接的内螺纹、或外螺纹。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于具有如下功能：管串入井时，管串与浮球装置的环空间为环空向管串内可流通，而管串向环空不可流通的单流通状态。当管串到位后，从井口泵送液体，管串与浮球装置的环空间呈不流通状态，可以实现管内打压、憋压，并且可以一直保持这种管串与浮球装置的环空间的不流通状态，为实施新的井下工艺提供支持。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了处于打开状态下的本实用新型实施例的井下用浮球装置；

图2示意性显示了处于关闭状态下的本实用新型实施例的井下用浮球装置。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细实用新型，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

图1和图2示意性显示了本实用新型实施例的井下用浮球装置10。如图1和图2所示，本实施例的井下用浮球装置10包括：外壳1和固定在外壳1内的内壳2，具体地，外壳1构造为能与管串配合安装的管状结构，内壳2构造为具有封闭端和敞开端的套筒，在内壳2的靠近闭端的侧壁上设有流通孔12；设于内壳2内的球座体3，球座体3构造为中空的套筒，并且能够在露出流通孔12的第一位置和关闭流通孔12的第二位置之间滑动；安装于内壳2的敞开端处的球罩5，球罩5构造为顶端和外周均设有通孔的镂空圆柱形罩，并且在球罩5与球座体3之间形成了用于容纳球体4的容纳空间；和布置在内壳2与球座体3之间的限位装置6。为了便于管串下入过程中，球体4浮于球罩5中，球体4选用的材料，其密度应尽量小，例如高分子材料；或者，球体4可以构造为中空球体。

如图1和图2所示，在本实施例中，限位装置6包括卡簧61，其容纳在布置于球座体的外周上的第一卡簧槽62。同时，在内壳2的内周上也布置有用于容纳卡簧61的第一卡簧槽65。流通孔12构造成在卡簧61处于第一卡簧槽62内时打开，而在卡簧61处于第二卡簧槽65内时关闭。这样可以保证管串在入井时，与浮球装置的环空为环空向管串内可流通，而管串向环空不可流通的单流通状态。当管串到位后，在井口泵送液体的压力作用下，卡簧进入第二卡簧槽的时候，管串呈永久关闭状态。更进一步地，在本实施例中，限位装置6还包括剪钉63，并且内壳2的内周和球座体3的外周上对应设置有剪钉孔64，剪钉63布置在剪钉孔64内。在剪钉的限位作用下，可以实现管串入井时，球座体与内壳之间的定位牢靠，使管串与浮球装置的环空间呈环空向管串内可流通，而管串向环空不可流通的单流通状态。当管串到位后，在井口泵送液体的压力作用下，可以剪断剪钉63，推动球座体往前滑动来封闭流通孔，实现管串呈永久关闭状态。

入井时，将浮球装置10与管串相连接。如图1所示，在管串下入过程中，由于内壳2上设有流通孔12，因此在浮球装置10内能够形成流动通道。也就是说，井下流体可以通过球罩5的侧壁孔、球座体3的内部通道以及内壳2上的流通孔12而形成流体连通。因此，球体4在液体中呈漂浮状态，与球罩5相接触。此时为环空向管串内可流通，而管串向环空不可流通的单流通状态。如图2所示，当管串到位后，从井口泵送液体，球体4在泵送液体压力作用下与球座体3接触，堵住球座体3的入口，因此管串内成密封状态，从而能够进行憋压。当管串内压力达到剪钉63的剪切强度时，剪钉63剪断，推动球体4和球座体3一起往前移动，卡簧61脱离球座体上的第一卡簧槽62而进入到内壳的卡簧槽65中，此时球座体3与内壳2的封闭端接触，并且在卡簧61的作用下保证球座体无法后退。此时流通孔12被球座体3封闭，从而实现了管串呈永久关闭状态，为实施新的井下工艺提供支持。

如图1和图2所示，在本实施例中，为了进一步确保管串到位后管串的永久关闭状态，在外壳1与内壳2之间设有第一密封圈7来确保外壳与内壳之间的密封。并且，内壳2与球座体3之间的上游区域内设有第二密封圈8来确保球座体与内壳之间的密封。更进一步地，内壳2与球座体3之间的下游区域内还设有第三密封圈9。

如图1和图2所示，具体地，在本实施例中，为了简化井下用浮球装置10的结构，内壳2与外壳1为螺纹连接，球罩5与内壳2为螺纹连接。这种拆缷式的连接方式在装置进行装配和更换、维护时简单便捷。为了方便井下用浮球装置10与管串连接，在外壳1的两端分别设有与管串连接的内螺纹、或外螺纹。

如图1和图2所示，在一个优选的实施方式中，在球座体3的用于与球体4接触的一端设有与球体4配合的部分。这样，能够保证球体与球座体紧密配合接触，堵住球座体的入口，确保管串内成密封状态，进行憋压。

根据上述实施例，本实用新型涉及的井下用浮球装置可以实现：管串入井时，管串与浮球装置的环空间为环空向管串内可流通，而管串内向环空不可流通的单流通状态；当管串到位后，从井口泵送液体，管串与浮球装置的环空间呈不流通状态，可以实现管内打压、憋压，并且可以一直保持这种管串与浮球装置的环空间的不流通状态，为实施新的井下工艺提供支持。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求范围内的所有技术方案。