一种能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具的制作方法

[0001]
本实用新型涉及油气井钻井堵漏技术领域，具体的是一种能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具。


背景技术：

[0002]
井漏是钻井工程中一种常见的井下复杂情况。当钻遇大裂缝、溶洞时，由于裂缝宽度、溶洞直径大于堵漏材料的最大颗粒粒径，灌注水泥浆和各类堵漏浆体材料等常规方法往往难以奏效，不仅堵漏材料消耗量大，同时也严重影响钻井作业的进度，导致钻井成本大幅度增加。
[0003]
中国实用新型专利cn 107740682 a，公开日期2018年2月27日，公开了《一种自动调节式堵漏工具》，该堵漏工具可提高大裂缝的封堵成功率，该堵漏工具包括：工具管的下端螺纹安装有引鞋，引鞋上方的工具管上通过下挡套滑动安装有下移动套，工具管的上端通过上挡套滑动安装有上移动套，下移动套和上移动套之间的工具管圆周上均布有液流孔；上移动套和下移动套上通过固定帽卡装有堵漏袋，工具管的上端端口内通过连接管安装有滚球座，滚球座内活动安装有滚球，滚球座顶部设置有固定环，连接管上套装有滑套，滑套与工具管之间设置有滑套弹簧，滑套与滚球接触连接。
[0004]
但是，该堵漏工具仍存在以下不足：首先是其堵漏袋为裸露在工具外部，无保护装置，在下井过程中无法保证堵漏袋的完整性；其次是其下端为密封结构，在工具入井过程中不能提供管柱循环通道，特别是井况复杂的情况下不利于采取处理措施，钻井液漏失而无法及时填充时，井壁缺少了钻井液的压力支撑，有可能出现井壁垮塌，浅层水、气的井涌、井喷等风险，同时，由于无法提供管柱循环也限制了其应用深度，无法应用于井深较深的井。


技术实现要素：

[0005]
为了解决现有堵漏工具无法循环钻井液的问题，本实用新型提供了一种能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具，该能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具实用性好，适用性广，较常规堵漏工具能够应用于井深较深的井，在工具入井过程中能够循环钻井液，钻井液可减少井下复杂情况的发生，同时能有效封堵不同大小尺寸的大裂缝或溶洞，提高油气井钻井施工质量；能够缩短堵漏作业时间，最大程度减少钻井非正常钻进时间，降低钻探成本。
[0006]
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具，包括外套筒，该外套筒内含有从上向下依次连接的导流管、分流承压座、导流短节和水泥浆袋，该外套筒的侧壁上有外开孔，导流管的侧壁上设有第一导管开孔，导流管内的流体能够经过外开孔排出该外套筒，导流管内的流体还能够依次经过第一导管开孔和导流短节进入水泥浆袋内。
[0007]
该外套筒含有上下连接的钻杆连接短节和浆袋保护筒，导流管的上部与钻杆连接短节螺纹连接，该外套筒与导流管之间形成上环形空腔，第一导管开孔与上环形空腔连通。
[0008]
分流承压座、导流短节和水泥浆袋均位于浆袋保护筒内，外开孔位于浆袋保护筒
的侧壁内，分流承压座内含有第一流道和第二流道，导流管的内部通过第一流道与外开孔连通，第一导管开孔位于外开孔的上方，上环形空腔通过第二流道与导流短节的内部连通。
[0009]
第一流道含有依次连接的中心轴向段和侧径向段，导流管的下端匹配的插接于中心轴向段内，导流管的下端设有第二导管开孔，导流管的内部依次通过第二导管开孔、第一流道的侧径向段与外开孔连通。
[0010]
钻杆连接短节与浆袋保护筒螺纹连接，分流承压座与浆袋保护筒密封连接，第二流道的轴线相对于分流承压座的轴线倾斜设置。
[0011]
导流短节的上端与分流承压座螺纹密封连接，导流短节的下端与水泥浆袋的上端通过喉箍密封连接。
[0012]
导流短节的上部为倒锥形结构，导流短节内含有单向阀，导流短节内的流体能够通过单向阀进入水泥浆袋内。
[0013]
导流管与分流承压座通过第一剪切销钉连接，浆袋保护筒的下端外设有堵头引鞋，浆袋保护筒的下端与堵头引鞋的上端通过第二剪切销钉连接，第一剪切销钉的剪切强度大于第二剪切销钉的剪切强度。
[0014]
水泥浆袋的材质为柔性材料，水泥浆袋在浆袋保护筒内处于折叠收纳状态，当流体进入水泥浆袋后，水泥浆袋能够脱离浆袋保护筒并转变为膨胀张开状态。
[0015]
水泥浆袋的材质为弹性材料，水泥浆袋在浆袋保护筒内处于折叠收纳状态，当流体进入水泥浆袋后，水泥浆袋能够脱离浆袋保护筒并转变为膨胀张开状态。
[0016]
本实用新型的有益效果是：该能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具可以在堵漏工具下井过程中循环钻井液，水泥浆袋可透水不透料，能够有效缩短水泥浆候凝时间，并防止水泥浆漏失，同时可以深入漏失地层的缝洞中，有效提高封堵大裂缝、溶洞的成功率。同时该堵漏工具为全可钻材料制成，且堵漏后不缩小井眼直径，可继续使用原有的钻具组合进行钻井作业，可提高油气井钻井施工质量，降低钻探成本。
附图说明
[0017]
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
[0018]
图1是本实用新型所述能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具的示意图。
[0019]
图2是钻杆连接短节的示意图。
[0020]
图3是导流管的示意图。
[0021]
图4是浆袋保护筒的示意图。
[0022]
图5是分流承压座的示意图。
[0023]
图6是下胶塞进入所述能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具的示意图。
[0024]
图7是图6中a部位的放大示意图。
[0025]
图8是下胶塞和上胶塞进入所述能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具的示意图。
[0026]
图9是图8中b部位的放大示意图。
[0027]
图10是导流管与分流承压座分离的示意图。
[0028]
1、钻杆连接短节；2、导流管；3、浆袋保护筒；4、分流承压座；5、导流短节；6、单向阀；7、水泥浆袋；8、堵头引鞋；
[0029]
11、小径段；12、过渡段；13、大径段；14、上环形空腔；
[0030]
21、第一导管开孔；22、第二导管开孔；
[0031]
31、外开孔；
[0032]
41、第一流道；42、第二流道；
[0033]
411、中心轴向段；412、侧径向段；
[0034]
91、第一剪切销钉；92、第二剪切销钉；
[0035]
101、上胶塞；102、下胶塞。
具体实施方式
[0036]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0037]
一种能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具，包括外套筒，该外套筒内含有从上向下依次连接的导流管2、分流承压座4、导流短节5和水泥浆袋7，该外套筒的侧壁上有外开孔31，导流管2的侧壁上设有第一导管开孔21，导流管2内的流体能够经过外开孔31排出该外套筒，导流管2内的流体还能够依次经过第一导管开孔21和导流短节5进入水泥浆袋7内，如图1至图5所示。
[0038]
在本实施例中，该外套筒含有上下连接的钻杆连接短节1和浆袋保护筒3，钻杆连接短节1的轴线、导流管2的轴线、浆袋保护筒3的轴线、分流承压座4的轴线和导流短节5的轴线重合。钻杆连接短节1套设于导流管2外，导流管2的上部与钻杆连接短节1的上部螺纹连接，该外套筒与导流管2之间形成上环形空腔14，第一导管开孔21与上环形空腔14连通。
[0039]
在本实施例中，分流承压座4、导流短节5和水泥浆袋7均位于浆袋保护筒3内，外开孔31位于浆袋保护筒3的侧壁内，分流承压座4内含有第一流道41和第二流道42，导流管2的内部通过第一流道41与外开孔31连通，第一导管开孔21位于导流管2的中部，第一导管开孔21位于外开孔31的上方，上环形空腔14通过第二流道42与导流短节5的内部连通。第一流道41与导流管2和浆袋保护筒3的外开孔31配合，形成了一条联通钻杆内与环空的完整的流道，用以循环钻井液使用；第二流道42用于联通钻杆与水泥浆袋7，为注水泥浆注入水泥浆袋7内而使用。
[0040]
在本实施例中，第一流道41含有依次连接的中心轴向段411和侧径向段412，导流管2的下端匹配的插接于中心轴向段411内，导流管2的下端设有第二导管开孔22，导流管2的内部依次通过第二导管开孔22、第一流道41的侧径向段412与外开孔31连通。第二导管开孔22的轴线、侧径向段412的轴线和外开孔31的轴线重合，第二导管开孔22的孔径、侧径向段412的内径和外开孔31的孔径相等。
[0041]
在本实施例中，钻杆连接短节1与浆袋保护筒3螺纹连接，分流承压座4与浆袋保护筒3过渡配合或间隙配合，分流承压座4与浆袋保护筒3之间无刚性连接，分流承压座4与浆袋保护筒3通过密封圈实现密封连接，第二流道42的轴线相对于分流承压座4的轴线倾斜设置。
[0042]
在本实施例中，导流管2内的流体能够经过第二导管开孔22、侧径向段412和外开孔31排出该外套筒外，导流管2内的流体也能够依次经过第一导管开孔21、上环形空腔14、第二流道42和导流短节5进入水泥浆袋7内。第一导管开孔21和第二导管开孔22均位于导流
管2的管壁上，导流管2的侧壁上沿周向设有多个第一导管开孔21，第一导管开孔21位于分流承压座4的上方，第二导管开孔22位于分流承压座4内。
[0043]
在本实施例中，导流短节5的上端与分流承压座4的下端螺纹密封连接，导流短节5与浆袋保护筒3之间无刚性连接，导流短节5的下端与水泥浆袋7的上端通过喉箍密封连接。水泥浆袋7的上端为入口端，即导流短节5的下端与水泥浆袋7的入口端通过喉箍密封连接。水泥浆袋7无出口。
[0044]
在本实施例中，导流短节5呈漏斗形结构，导流短节5的上部为倒锥形结构，导流短节5的下部内含有单向阀6，单向阀6的导通方向为，导流短节5内的流体能够经过单向阀6进入水泥浆袋7内，水泥浆袋7内的流体不经过单向阀6进入导流短节5内，如图1所示。导流短节5呈漏斗形结构，利于堵漏水泥浆进入水泥浆袋，同时单向阀6可以防止液体返流回钻杆内；导流短节5的下端外部设有凹槽用以固定水泥浆袋7。分流承压座4和导流短节5由al12铝合金等具有一定强度并可钻的材料制成。
[0045]
在本实施例中，导流管2与分流承压座4通过第一剪切销钉91连接，第一剪切销钉91位于分流承压座4的上端，浆袋保护筒3的下端外设有堵头引鞋8，浆袋保护筒3的下端与堵头引鞋8的上端通过第二剪切销钉92连接，第一剪切销钉91的剪切强度大于第二剪切销钉92的剪切强度。堵头引鞋8为半球形或圆锥形，由易钻材料制成。
[0046]
在本实施例中，钻杆连接短节1含有从上向下依次连接的小径段11、过渡段12和大径段13，小径段11的上端内设有内螺纹，钻杆连接短节1的小径段11的上端用于与钻杆螺纹连接。导流管2的上部套设与小径段11内，导流管2的上部与小径段11螺纹(或销钉)连接，导流管2的上端低于钻杆连接短节1的上端，浆袋保护筒3的上端与大径段13的下端螺纹连接。
[0047]
在本实施例中，水泥浆袋7的材质为柔性材料或弹性材料，水泥浆袋7的材质也可以为带有柔性的弹性材料，或水泥浆袋7的材质也可以为带有弹性的柔性材料，例如，水泥浆袋7可以采用高强度高密度pe布、帆布、芳纶布等纤维材料制成，在施工时可使堵漏水泥浆中的水分渗透出去，而水泥粉料可留在水泥浆袋7内，达到加快水泥候凝，缩短施工时间的目的。水泥浆袋7在浆袋保护筒3内处于折叠收纳状态，当流体进入水泥浆袋7后，水泥浆袋7能够脱离浆袋保护筒3并转变为膨胀张开状态。
[0048]
在本实施例中，水泥浆袋7在该能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具入井施工前是以折叠的方式(即处于折叠收纳状态)收纳在该堵漏工具的内部，该待堵漏工具施工后，水泥浆袋7会在钻杆液柱压力作用下伸出该堵漏工具，并伸入漏失地层的缝洞内，等水泥浆在水泥浆袋7内凝固后，即达到堵漏目的。
[0049]
水泥浆袋7的外形为上开口小直径圆筒形加下封底大直径圆筒形的浆袋形式，上开口小直径圆筒形的直径为略大于导流短节5的下端的外径，便于固定，上开口小直径圆筒形的长度依据浆袋保护筒3的长度设定，下封底大直径圆筒形直径可为井径的3倍至5倍，水泥浆袋7展开后能伸入漏失地层缝洞内100mm以上为宜，其长度可依据漏失地层的厚度定制。
[0050]
水泥浆袋7通过喉箍、螺丝等方式固定在导流短节5下端；浆袋保护筒3用螺纹与钻杆连接短节1连接，浆袋保护筒3的长度依据水泥浆袋7折叠后的长度决定，浆袋保护筒3的作用为在堵漏工具下井过程中，保护水泥浆袋7的完整性；浆袋保护筒3的上部一侧设有外开孔31，导流管2的内部依次通过第二导管开孔22、侧径向段412和外开孔31与浆袋保护筒3
的外部连通，从而构成了钻井液循环通道。堵头引鞋8通过第二剪切销钉92安装于浆袋保护筒3的下端，连接处装有密封圈，防止水泥浆袋7提前展开以及循环钻井液时防止渗液，同时起引鞋作用。
[0051]
在使用本实用新型所述能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具时，根据钻杆规格选择相应尺寸的钻杆连接短节1，依据漏失地层的厚度及缝洞的大小选择合适尺寸的水泥浆袋7；根据井深作业要求选择第一剪切销钉91和第二剪切销钉92的剪切强度，第一剪切销钉91的剪切强度比第二剪切销钉92的剪切强度高。下面介绍该能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具的工作过程。
[0052]
将本实用新型所述能够循环钻井液的浆袋式堵漏工具连接在钻井钻杆最下端，即钻杆连接短节1的上端与钻杆的下端连接，由钻杆下井送至漏失地层，下井过程中可以循环钻井液，由于该堵漏工具下端被堵头引鞋8封死，钻井液只能通过第二导管开孔22、第一流道41和外开孔31组成的流道进行从钻杆流动进入环空。
[0053]
该待堵漏工具下至漏失地层后，在钻杆内投入下胶塞102，然后灌入一定量的水泥浆，再投入上胶塞101，随后使用清水或钻井液进行顶替作业，待下胶塞102进入导流管2并与分流承压座4碰压后，下胶塞102即将第二导管开孔22封死，导流管2内水泥浆只能依次经过第一导管开孔21、上环形空腔14、第二流道42和导流短节5进入水泥浆袋7内，继续顶替通过憋压将第二剪切销钉92剪断，堵头引鞋8脱离浆袋保护筒3，水泥浆袋7从浆袋保护筒3的下端伸出，由于水泥浆的填充，水泥浆袋7由折叠收纳状态转变为膨胀张开状态，并在水泥浆的作用下挤入地层缝洞中，如图6和图7所示。
[0054]
待上胶塞101与下胶塞102碰压后，即钻杆内的水泥浆全部被挤入到、水泥浆袋7中，如图8和图9所示。
[0055]
继续顶替通过憋压剪断第一剪切销钉91，分流承压座4与导流管2脱离分开，上提钻具(即钻杆连接短节1、导流管2和浆袋保护筒3均随钻杆向上移动)并循环顶替液，如图10所示，待钻具全部取出后，候凝后即可进行后续钻井作业。图8展示了可循环钻井液的浆袋式大裂缝/溶洞堵漏工具在堵漏施工完毕后，水泥浆袋脱离堵漏工具本体，并在堵漏水泥浆作用下挤入漏失地层缝洞中的效果。
[0056]
为了便于理解和描述，本实用新型中采用了绝对位置关系进行表述，其中的方位词“上”表示图1中的上侧方向，“下”表示图1中的下侧方向。本实用新型采用了阅读者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本实用新型保护范围的限定。
[0057]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。