正向拉伸式水泥伞结构的制作方法

1.本实用新型涉及固井机械设备领域，尤其涉及一种正向拉伸式水泥伞结构。


背景技术：

2.水泥伞是用于悬空封固段注水泥施工过程中，防止水泥浆与钻井液发生置换而沉降的隔离装置。水泥伞安装在悬空封固段底部。用来在环空承托水泥，可防止或减少水泥浆的漏失，可保护弱地层结构,以防止由水泥柱重量产生过多的静压力。它们通常安装在弱地层结构以上的套管串上，但它们也在分层固井和表面固井时使用。
3.一般的水泥伞成品在固井下入过程中一直呈打开状态，在下入过程中，上下活动套管、井壁不规则或下放套管速度过快时，水泥伞不能得到有效保护，其完整性及功用性将受到破坏，严重时水泥伞整体可能受到破坏落井而造成井下安全隐患。目前一些同类发明或实用新型考虑以上问题做了一些技术改进，但未充分考虑定向井、水平井固井时水泥伞下入过程中，套管贴近井壁，井壁对水泥伞的机械摩擦力及流体冲击力，导致下放过程中水泥伞损坏，影响固井质量。
4.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种正向拉伸式水泥伞结构，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种正向拉伸式水泥伞结构，克服现有技术中存在的水泥伞下入过程易于损坏的弊端，本实用新型结构简单，操作方便，效率高，可有效保护水泥伞的整体性和功用性，保证水泥伞安全顺利下放到位，为提高井眼固井质量奠定基础。
6.本实用新型的目的是这样实现的，一种正向拉伸式水泥伞结构，包括倒置的水泥伞本体，所述水泥伞本体包括能收缩或张开的收缩型的伞骨结构，所述伞骨结构套设于套管上，所述伞骨结构上设置伞面；所述伞骨结构和所述套管之间设有水泥伞支架，水泥伞支架的第一端铰接于所述伞骨结构上，水泥伞支架的第二端铰接于收张结构上，所述收张结构用于拉推水泥伞支架以正向收张所述伞骨结构，所述收张结构包括拉伸式的动力弹簧，所述动力弹簧设置于所述套管上位于水泥伞支架下方的位置，所述动力弹簧的顶部设置能锁紧呈张开状态的伞骨结构的锁紧结构；所述套管上位于所述伞骨结构的上方设置第一扶正器，所述套管上位于所述伞骨结构的下方设置第二扶正器，所述套管的顶部设置套管短接，所述套管短接的外径尺寸大于所述套管的外径尺寸。
7.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述动力弹簧的底端固定，所述收张结构包括第一限位销钉，所述第一限位销钉能保持动力弹簧的顶端处于拉伸状态且所述第一限位销钉能断裂放开所述动力弹簧。
8.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述锁紧结构包括滑块，所述滑块上铰接所述水泥伞支架的第二端，所述滑块的底端与所述动力弹簧的顶端连接，所述套管的侧壁上设置滑槽，所述滑槽平行于套管的轴向设置，所述滑块能沿所述滑槽滑动；所述滑槽的槽底
的设定位置凹设限位槽，所述滑块的一侧设置第二限位销钉，所述第二限位销钉能卡止于所述限位槽内。
9.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述水泥伞支架的第一端通过第一连接轴铰接于所述伞骨结构上，所述水泥伞支架的第二端通过第二连接轴铰接于所述滑块上，所述伞骨结构的底端通过第三连接轴铰接于所述套管上。
10.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一限位销钉为可溶性限位销钉。
11.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一扶正器为树脂旋流滚轮扶正器。
12.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第二扶正器为树脂旋流滚轮扶正器。
13.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述套管短接为双母套管短接，所述套管短接包括短节本体，所述短节本体的两端分别设置上连接母扣部和下连接母扣部。
14.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述套管的外壁底部设置下连接部。
15.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述下连接部为连接公扣。
16.由上所述，本实用新型提供的正向拉伸式水泥伞结构具有如下有益效果：
17.本实用新型的正向拉伸式水泥伞结构中，伞骨结构能收张，伞骨结构张开前，水泥伞本体被套管短接、第一扶正器和第二扶正器保护；锁紧结构能够对张开的伞骨结构进行锁紧固定，保证施工安全性；固井前本实用新型通过套管放置，套管短接在顶部进行保护，下放时水泥伞本体处于第一扶正器和第二扶正器之间，减少水泥伞本体所受液体或机械的压力，可有效保护水泥伞的完整性和功用性；下放到位后水泥伞可通过动力弹簧拉动处于张开的工作状态；本实用新型结构简单，操作方便，效率高，可有效保护水泥伞的整体性和功用性，保证水泥伞安全顺利下放到位，为提高井眼固井质量奠定基础；本实用新型能够进一步提高水泥伞在定向井、水平井等特殊工艺井中的应用成功率并降低水泥伞成产成本。
附图说明
18.以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
19.图1：为本实用新型的正向拉伸式水泥伞结构的示意图。
20.图2：为本实用新型的限位槽处的示意图。
21.图3：为本实用新型的滑块处的示意图。
22.图中：
23.100、正向拉伸式水泥伞结构；
24.1、上连接母扣部；2、短节本体；3、下连接母扣部；4、套管；5、第一扶正器；6、伞骨结构；7、滑块；8、第一限位销钉；9、第二限位销钉；10、第二连接轴；11、水泥伞支架；12、第一连接轴；13、动力弹簧；14、限位槽；15、滑槽；16、第三连接轴；17、第二扶正器；18、下连接部。
具体实施方式
25.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
26.在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基
于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
28.如图1至图3所示，本实用新型提供一种正向拉伸式水泥伞结构100，包括倒置的水泥伞本体，水泥伞本体包括能收缩或张开的收缩型的伞骨结构6，伞骨结构6套设于套管4上，伞骨结构6上设置伞面(用于承托水泥，现有技术，可以为帆布等)；伞骨结构6和套管4之间设有水泥伞支架11，水泥伞支架11的第一端铰接于伞骨结构6上，水泥伞支架11的第二端铰接于收张结构上，收张结构用于拉推水泥伞支架以正向收张伞骨结构，收张结构包括拉伸式的动力弹簧13，动力弹簧13能自远离伞顶的一端向伞顶方向(图1中自上而下，对于倒置的水泥伞本体而言，自上而下打开为正向打开)拉动水泥伞支架11，达到常规的正向撑开伞的目的；动力弹簧13设置于套管上位于水泥伞支架下方的位置，动力弹簧13的顶部设置能锁紧呈张开状态的伞骨结构的锁紧结构；套管4上位于伞骨结构6的上方设置第一扶正器5，套管4上位于伞骨结构6的下方设置第二扶正器17，套管4的顶部设置套管短接，套管短接的外径尺寸大于套管4的外径尺寸。
29.本实用新型的正向拉伸式水泥伞结构中，伞骨结构能收张，伞骨结构张开前，水泥伞本体被套管短接、第一扶正器和第二扶正器保护；锁紧结构能够对张开的伞骨结构进行锁紧固定，保证施工安全性；固井前本实用新型通过套管放置，套管短接在顶部进行保护，下放时水泥伞本体处于第一扶正器和第二扶正器之间，减少水泥伞本体所受液体或机械的压力，可有效保护水泥伞的完整性和功用性；下放到位后水泥伞可通过动力弹簧拉动处于张开的工作状态；本实用新型结构简单，操作方便，效率高，可有效保护水泥伞的整体性和功用性，保证水泥伞安全顺利下放到位，为提高井眼固井质量奠定基础；本实用新型能够进一步提高水泥伞在定向井、水平井等特殊工艺井中的应用成功率并降低水泥伞成产成本。
30.进一步，如图1所示，动力弹簧13的底端固定，收张结构包括第一限位销钉8，第一限位销钉8能保持动力弹簧13的顶端处于拉伸状态且第一限位销钉8能断裂放开动力弹簧。
31.在本实用新型的一具体实施例中，第一限位销钉8为可溶性限位销钉。动力弹簧13的安装状态为拉伸状态，本实用新型下放至井内设定位置后，需要伞骨结构6张开时，溶断第一限位销钉8，拉伸的动力弹簧13被放开后顶部进行回缩下行，从而对水泥伞支架11的第二端产生向下的拉力，伞骨结构6在该推力的作用下张开。
32.进一步，如图1、图2、图3所示，锁紧结构包括滑块7，滑块7上铰接水泥伞支架11的第二端，滑块的底端与动力弹簧13的顶端连接，套管4的侧壁上设置滑槽15，滑槽15平行于
套管4的轴向设置，滑块7能沿滑槽15滑动；滑槽的槽底的设定位置凹设限位槽，滑块的一侧设置第二限位销钉9，第二限位销钉9能卡止于限位槽14内。第二限位销钉9设计为能收缩的结构，在滑槽15内时被顶抵收缩，到达限位槽14时，弹出并卡止在限位槽14内，实现锁紧。
33.进一步，如图1所示，水泥伞支架11的第一端通过第一连接轴12铰接于伞骨结构6上，水泥伞支架11的第二端通过第二连接轴10铰接于滑块7上，伞骨结构6的底端通过第三连接轴16铰接于套管4上。
34.进一步，第一扶正器5为树脂旋流滚轮扶正器。第一扶正器与套管及井眼匹配设置，其作用在于减小水泥伞本体下入井过程中的机械摩擦力及液体压力，以起到保护水泥伞本体的作用。
35.进一步，第二扶正器17为树脂旋流滚轮扶正器。第二扶正器与套管及井眼匹配设置，其作用在于减小水泥伞本体下入井过程中的机械摩擦力及液体压力，以起到保护水泥伞本体的作用。
36.进一步，如图1所示，套管短接为双母套管短接，套管短接包括短节本体2，短节本体2的两端分别设置上连接母扣部1和下连接母扣部3。套管短接为双母套管短接，其外径大于套管的外径，其作用在于保护水泥伞本体下入且易于上方固井工具(其他上固井工具或下放用套管等)的连接。
37.进一步，如图1所示，套管4的外壁底部设置下连接部18。在本实施方式中，下连接部18为连接公扣。下连接部18用于连接其他下方固井工具(现有技术)。
38.本实用新型的正向拉伸式水泥伞结构100的使用过程如下：
39.(1)固井前，确定水泥伞本体的放置位置；
40.(2)在套管上安装第二扶正器17；
41.(3)在套管上安装正向拉伸式的水泥伞本体，此时，伞骨结构6呈收缩状态，第一限位销钉8对动力弹簧13进行限位，动力弹簧13处于拉伸状态；
42.(4)在套管4上安装第一扶正器5；
43.(5)在套管4上安装套管短接(上连接母扣部1、短节本体2和下连接母扣部3)；
44.(6)将上方固井工具通过套管短接连接于套管4的上方，将其他下方固井工具通过下连接部18连接于套管4的下方；
45.(7)下放正向拉伸式水泥伞结构100，至水泥伞本体到达预定位置；
46.(8)经过设定时间后，溶断第一限位销钉8，拉伸的动力弹簧13被放开后顶部进行回缩下行；在拉伸式的动力弹簧13提供的向下的拉力作用下，滑块7沿滑槽15向下滑动，带动水泥伞支架11的第二端向下运动，伞骨结构6的底端绕第三连接轴16旋转，伞骨结构6逐渐张开；当滑块7下滑到预定位置时，第二限位销钉9卡止进入限位槽14，滑块7锁死，将伞骨结构6锁紧，水泥伞处于打开的工作状态。
47.由上所述，本实用新型提供的正向拉伸式水泥伞结构具有如下有益效果：
48.本实用新型的正向拉伸式水泥伞结构中，伞骨结构能收张，伞骨结构张开前，水泥伞本体被套管短接、第一扶正器和第二扶正器保护；锁紧结构能够对张开的伞骨结构进行锁紧固定，保证施工安全性；固井前本实用新型通过套管放置，套管短接在顶部进行保护，下放时水泥伞本体处于第一扶正器和第二扶正器之间，减少水泥伞本体所受液体或机械的压力，可有效保护水泥伞的完整性和功用性；下放到位后水泥伞可通过动力弹簧拉动处于
张开的工作状态；本实用新型结构简单，操作方便，效率高，可有效保护水泥伞的整体性和功用性，保证水泥伞安全顺利下放到位，为提高井眼固井质量奠定基础；本实用新型能够进一步提高水泥伞在定向井、水平井等特殊工艺井中的应用成功率并降低水泥伞成产成本。
49.以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。