钻井固井水泥头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油开发钻井领域，尤其是钻井固井时用的水泥头。
【背景技术】
[0002]随着深井、超深井钻井技术的发展及海上和深井油气开发具有高风险、高投入的特点，HSE (健康、安全、环保)要求越来越高，且面临管柱超长、超重等问题，因此，常规水泥头已经无法适应陆地钻完井及海上油气开发需求。目前，现有水泥头的挡销结构，一种是挡销有水平布置的两根，通过人工操作两根挡销向左右两侧移动打开通道，胶塞或坐封球下行。另一种是一根水平布置的挡销，通过人工操作挡销以一端为铰支点另一端向下旋转，打开通道，胶塞或坐封球下行。这两种都存在挡销打不开的情况，即胶塞没有下行，会导致固井无法顺利进行或套管内留胶塞事故，特别是油层完井固井作业时，一旦发生套管内留胶塞事故，将导致油井无法正常投产，而且后期修井费用昂贵。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钻井固井水泥头，能自动并且可靠释放胶塞或坐封球。
[0004]本发明的目的是这样实现的:钻井固井水泥头，包括水泥头体，在所述水泥头体的上端螺纹连接上接头，在水泥头体内设置轴向布置的水泥头主通孔和轴向布置的水泥头副通孔，在水泥头体上径向设置挡销旋塞孔，挡销旋塞孔内设置挡销旋塞，在挡销旋塞上设置旋塞主通孔、旋塞副通孔、旋塞斜通孔，旋塞主通孔设置在水泥头主通孔内的挡销旋塞上，旋塞副通孔设置在水泥头副通孔内的挡销旋塞上，并且旋塞主通孔与旋塞副通孔垂直布置，旋塞斜通孔的一端与旋塞副通孔、另一端与水泥头主通孔连通；所述挡销旋塞的一端伸出水泥头体后连接步进电机，挡销旋塞的另一端伸出水泥头体后连接旋塞示位杆。
[0005]本发明通过在水泥头体中心孔(主通孔)一侧设计有副通孔，轴向上设计有挡销旋塞孔，孔内装有挡销旋塞，挡销旋塞上设有两个互相垂直的通孔，一个为主通孔，与水泥头体主通孔对齐，一个为副通孔，与水泥头体副通孔对齐，旋塞副通孔上端内侧设有斜通孔，使旋塞副通孔与水泥头主通孔联通。挡销旋塞一侧装有旋塞打开关闭指示杆，操作人员可通过观察指示杆方向判断旋塞孔处于什么位置。挡销旋塞由步进电机带动，使旋塞主通孔与水泥头主通孔打开、旋塞副通孔与水泥头副通孔关闭，或使旋塞主通孔与水泥头主通孔关闭、旋塞副通孔与水泥头副通孔打开。
[0006]本发明结构合理，强度高，使用寿命长，维护保养简便；并且能可靠、准确地打开或关闭主通孔、副通孔，无须人工操作，实现了水泥头向自动化方向发展，同时操作简单安全。
[0007]作为本发明的改进，在所述水泥头体的外壁上连接控制器外壳，步进电机设置在控制器外壳内，在控制器外壳内还设置电机座、控制器、电源，步进电机连接在电机座上，步进电机的信号输入端连接控制器，电源给控制器和步进电机供电。控制器外壳可保护壳内部件，并且连接在水泥头上整体性更好。挡销旋塞一侧装有开关控制器，控制旋塞旋转打开与关闭。挡销旋塞开关控制器由无线遥控控制板控制，无线遥控控制板及电池固定在水泥头体上，其外部有外壳罩住密封。当接收到打开指令时，控制器使旋塞旋转90度，主通孔打开，副通孔关闭，指示杆由横向转为纵向，同时控制板检测到旋塞以旋转90度，并发出信号给无线遥控器，遥控器面板上显示旋塞主孔打开，告知操作人员，胶塞或坐封球通过旋塞主孔下行。当接受到关闭指令时，旋塞反转90度关闭主通孔，副通孔打开。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述电机座套在挡销旋塞上，在电机座与挡销旋塞之间设置第一轴承；在所述水泥头体的外壁上设置端盖安装槽，端盖安装槽内设置端盖，端盖套置在挡销旋塞上，端盖与挡销旋塞之间设置第二轴承。挡销旋塞的两端的轴承，降低运动过程中的摩擦系数，并保证回转精度。
[0009]作为本发明的进一步改进，在所述上接头与水泥头体之间设置第一 O型圈；在所述端盖与挡销旋塞之间还设置防尘圈，防尘圈设置在第二轴承的外侧，在挡销旋塞的两端与水泥头体之间均设置挡圈和第二O型圈。密封部位紧靠主通孔、副通孔一侧，水泥浆不能进入旋塞孔腔内，减少了摩擦阻力，降低了旋转扭矩。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]如图1所示，钻井固井水泥头包括水泥头体1，水泥头体I的上端螺纹连接上接头2，在上接头2与水泥头体I之间设置第一 O型圈3。在水泥头体I内设置轴向布置的水泥头主通孔4和轴向布置的水泥头副通孔5，在水泥头体I上径向设置三个挡销旋塞孔6，每个挡销旋塞孔6内均设置挡销旋塞7，在挡销旋塞7上设置旋塞主通孔8、旋塞副通孔9、旋塞斜通孔10，旋塞主通孔8设置在水泥头主通孔4内的挡销旋塞7上，旋塞副通孔9设置在水泥头副通孔5内的挡销旋塞7上，并且旋塞主通孔8与旋塞副通孔9垂直布置，旋塞斜通孔10的上端与旋塞副通孔9、下端与水泥头主通孔4连通。
[0012]在水泥头体I外连接控制器外壳11，控制器外壳11内设置步进电机12、电机座13、控制器23、电源22，挡销旋塞7的一端伸出水泥头体I后通过键或花键与步进电机12连接，步进电机12与电机座13连接。步进电机12的信号输入端连接控制器23，电源22给控制器23和步进电机12供电。电机座13套在挡销旋塞7上，在电机座13与挡销旋塞7之间设置第一轴承14。挡销旋塞7的另一端伸出水泥头体I后连接旋塞示位杆15，在挡销旋塞7的两端与水泥头体I之间均设置挡圈16和第二 O型圈17。在水泥头体I的外壁上设置端盖安装槽18，端盖安装槽18内设置端盖19，端盖19套置在挡销旋塞7上，端盖19与挡销旋塞7之间设置第二轴承20和J型防尘圈21，防尘圈21设置在第二轴承20的外侧。
[0013]步进电机12带动挡销旋塞7正反旋转90度，并由旋塞示位杆15进行显示，步进电机正反旋转90度由控制电路控制，当控制电路接收到开关信号时，就控制步进电机正转或反转90度，打开或关闭水泥头体主通孔及副通孔。
【主权项】
1.钻井固井水泥头，包括水泥头体，其特征在于:在所述水泥头体的上端螺纹连接上接头，在水泥头体内设置轴向布置的水泥头主通孔和轴向布置的水泥头副通孔，在水泥头体上径向设置挡销旋塞孔，挡销旋塞孔内设置挡销旋塞，在挡销旋塞上设置旋塞主通孔、旋塞副通孔、旋塞斜通孔，旋塞主通孔设置在水泥头主通孔内的挡销旋塞上，旋塞副通孔设置在水泥头副通孔内的挡销旋塞上，并且旋塞主通孔与旋塞副通孔垂直布置，旋塞斜通孔的一端与旋塞副通孔、另一端与水泥头主通孔连通；所述挡销旋塞的一端伸出水泥头体后连接步进电机，挡销旋塞的另一端伸出水泥头体后连接旋塞示位杆。2.根据权利要求1所述的钻井固井水泥头，其特征在于:在所述水泥头体的外壁上连接控制器外壳，步进电机设置在控制器外壳内，在控制器外壳内还设置电机座、控制器、电源，步进电机连接在电机座上，步进电机的信号输入端连接控制器，电源给控制器和步进电机供电。3.根据权利要求2所述的钻井固井水泥头，其特征在于:所述电机座套在挡销旋塞上，在电机座与挡销旋塞之间设置第一轴承；在所述水泥头体的外壁上设置端盖安装槽，端盖安装槽内设置端盖，端盖套置在挡销旋塞上，端盖与挡销旋塞之间设置第二轴承。4.根据权利要求3所述的钻井固井水泥头，其特征在于:在所述上接头与水泥头体之间设置第一 O型圈；在所述端盖与挡销旋塞之间还设置防尘圈，防尘圈设置在第二轴承的外侧，在挡销旋塞的两端与水泥头体之间均设置挡圈和第二 O型圈。
【专利摘要】钻井固井水泥头，涉及石油开发钻井领域，包括水泥头体，在水泥头体的上端螺纹连接上接头，在水泥头体内设置水泥头主通孔和水泥头副通孔，在水泥头体上径向设置挡销旋塞孔，挡销旋塞孔内设置挡销旋塞，在挡销旋塞上设置旋塞主通孔、旋塞副通孔、旋塞斜通孔，旋塞主通孔设置在水泥头主通孔内的挡销旋塞上，旋塞副通孔设置在水泥头副通孔内的挡销旋塞上，并且旋塞主通孔与旋塞副通孔垂直布置，旋塞斜通孔的一端与旋塞副通孔、另一端与水泥头主通孔连通；挡销旋塞的一端连接步进电机，挡销旋塞的另一端连接旋塞示位杆。本发明能可靠、准确地打开或关闭主通孔、副通孔，无须人工操作，实现了水泥头向自动化方向发展，同时操作简单安全。
【IPC分类】E21B33/13
【公开号】CN104929570
【申请号】CN201510254836
【发明人】魏军
【申请人】扬州市驰城石油机械有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月19日