申请/专利权人：中石化石油工程技术服务有限公司;中石化胜利石油工程有限公司;中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院

申请日：2017-03-23

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN108625817B

主分类号：E21B33/13

分类号：E21B33/13;E21B33/134;E21B33/128

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2018.11.02#实质审查的生效;2018.10.09#公开

摘要：本发明涉及一种适用于139.7mm管串的小尺寸免钻塞完井工具，包括：主要由上外套、循环套、关闭套、封隔器和下接头连接后组成的外管；主要由打捞筒、碰压套、充填套、球座和中心管连接组成的内管；其中封隔器套装在下接头外部，主要由胶筒和胶筒两端的活塞组件组成。该工具应用时，下套管时不用灌泥浆，节约作业时间，且装置内管下部为球座，投球前上下相通，如遇复杂情况，可以开泵循环；且内管为硬铝合金材料制成，若遇复杂情况，打捞不成，可下磨鞋钻头将其磨掉，提高了作业的安全性和可靠性；碰压后，关闭套关闭循环孔的同时，关闭套内密封下行失效，使得内管上下相通，从而消除了打捞时的活塞效应，减少了打捞力。

主权项：1.小尺寸免钻塞完井工具，主要由上外套、循环套、关闭套、封隔器和下接头连接后组成的外管；主要由打捞筒、碰压套、充填套、球座和中心管连接组成的内管；其中封隔器套装在下接头外部，主要由胶筒和胶筒两端的活塞组件组成，其特征是：打捞筒外壁上段与上外套由锁块连接固定并保持密封，打捞筒外壁下段与上外套之间留有间隙，该间隙处的打捞筒径向设有进液孔；碰压套通过剪钉固定在打捞筒内壁，并封堵打捞筒径向设有的进液孔；充填套连接在打捞筒的下端，外部与循环套相对；充填套径向设置有循环孔和充填孔，且循环孔与其外部相对循环套的循环孔贯通，充填孔与封隔器的导流通道连通；关闭套通过剪钉密封夹持在充填套和循环套之间，上端面与打捞筒和上外套之间的间隙对应，下端面与封隔器的导流通道对应；关闭套设有径向循环孔，初始状态时其循环孔与充填套的循环孔和循环套的循环孔贯通，同时密封阻断上部间隙与下部封隔器的导流通道；球座通过剪钉固定密封在充填套内壁，球座上径向设有与充填套的充填孔贯通的充填孔，球座上部与充填套上循环孔密封配合；中心管连接在充填套下部，与连接在循环套下部的封隔器之间构成导流通道，中心管下端凸起部分与下接头内壁滑动密封配合；下接头上部与循环套连接后中段形成凹槽，胶筒和胶筒上、下两端的活塞组件安装在凹槽内；胶筒上、下两端的活塞组件均由活塞块和活塞卡块组成，其中上、下活塞卡块分别与循环套和下接头凸头连接，上、下活塞块均与下接头构成轴向滑动密封配合；上、下活塞块和对应的活塞卡块之间通过锁齿构成轴向定位配合；对应于上、下活塞块的下接头上分别设有径向冲压孔，冲压孔与导流通道相通；在关闭套与循环套、充填套之间设有密封件；在中心管下端凸起部分与下接头之间设有密封件；在上、下活塞块内壁均设有密封件；球座上部用O型圈阻挡充填套上的循环孔。

全文数据：小尺寸免钻塞完井工具技术领域[0001]本发明涉及一种油田完井工具领域的水平井筛管顶部注水泥免钻塞完井装置。背景技术[0002]目前，水平井筛管顶部注水泥免钻塞工艺，已经在油田水平井完井施工中得到广泛成功的应用。在保护套管及完井附件、减少完井周期方面显示出了的巨大优势。但随着钻井技术的发展，深井、中深井、大位移水平井不断增多，这些井具有井深、完井作业时间长；套管尺寸小、应用免钻塞工具时打捞力大等特点，现有的免钻塞工具很难满足现场的需要，有时甚至能造成井下事故。[0003]专利公开号CN1020719〇2B提供了一种水平井固井免钻塞装置，该免钻塞装置主要是由上接头（1、外管（2、液压控制部分、内管6、阀接头8、盲板9、胶筒、中心管12和下接头（18组成，所述的外管2的一端与上接头（1活动连接，另一端与阀接头8活动连接，外管⑵内设有内管⑹，内管的下部设有开孔，内管下行时，开孔能与地层建立循环通道，内管上部设有供打捞矛紧紧插入的丝扣，内管6的底部设有盲板9，所述的外管⑵与内管⑹之间固定液压控制部分;所述的阀接头⑻一侧与中心管12连接；中心管1¾外设有胶筒，中心管（12底部连接下接头（18;所述的液压控制部分包括液缸⑶、铜剪钉⑷、挡套⑸、关闭套⑺，所述的铜剪钉⑷的两端分别连接内管⑹和外管⑵。该装置中内管下部是盲板，所以，下套管过程不能开栗循环，若遇到井下复杂情况，缺少解决措施;且下套管过程中要经常灌浆，管串在井内静止时间过长，不仅耽误时间，若遇井壁不稳定等情况，极易造成井塌。专利公开号CN2〇2l25275U提供的免钻塞工具结构复杂，碰压关闭循环孔后，不能消除活塞效应，打捞时打捞力大，不能应用于深井。发明内容[0004]针对目前免钻塞工具存在的不足，提供一种下套管时可循环、打捞力小、应用井更深的新型适用于139.7mm管柱的小尺寸免钻塞完井工具。[0005]本发明的技术方案是：小尺寸免钻塞完井工具包括，主要由上外套、循环套、关闭套、封隔器和下接头连接后组成的外管;主要由打捞筒、碰压套、充填套、球座和中心管连接组成的内管;封隔器套装在下接头外部，主要由胶筒和胶筒两端的活塞组件组成，其中：打捞筒外壁上段与上外套由锁块连接固定并保持密封，打捞筒外壁下段与上外套之间留有间隙，该间隙处的打捞筒径向设有进液孔;碰压套通过剪钉固定在打捞筒内壁，并封堵打捞筒径向设有的进液孔;充填套连接在打捞筒的下端，外部与循环套相对;充填套径向设置有上、下两路循环孔和充填孔，且循环孔与其外部相对循环套的循环孔贯通，充填孔与封隔器的导流通道连通;关闭套通过剪钉密封夹持在充填套和循环套之间，上端面与打捞筒和上外套之间的间隙对应，下端面与封隔器的导流通道对应;关闭套设有径向循环孔，初始状态时其循环孔与充填套的循环孔和循环套的循环孔贯通，同时密封阻断上部间隙与下部封隔器的导流通道，关闭套受压下行后将充填套的循环孔和循环套的循环孔封堵关闭;球座通过剪钉固定密封在充填套内壁，球座上径向设有与充填套的充填孔贯通的充填孔，球座上部与充填套上循环孔密封配合；中心管连接在充填套下部，与连接在循环套下部的封隔器之间构成导流通道，中心管下端凸起部分与下接头内壁滑动密封配合;下接头上部与循环套连接后中段形成凹槽，胶筒和胶筒上、下两端的活塞组件安装在凹槽内；胶筒上、下两端的活塞组件均由活塞块和活塞卡块组成，其中上、下活塞卡块分别与循环套和下接头凸头连接，上、下活塞块均与下接头构成轴向滑动密封配合;上、下活塞块和对应的活塞卡块之间通过锁齿构成轴向定位配合;对应于上、下活塞块的下接头上分别设有径向冲压孔，冲压孔与导流通道相通。[0006]上述方案进一步包括：还包括伞状结构的胶塞;所述胶筒采用两段结构，两段胶筒之间通过卡块对接。[0007]在关闭套与循环套、充填套之间设有密封件;在中心管下端凸起部分与下接头之间设有密封件。[0008]在上、下活塞块内壁均设有密封件;球座上部用0型圈阻挡充填套上的循环孔。[0009]所述免钻塞完井工具外部尺寸满足于139.7mm管串之中。[0010]本发明的优点是：1、下套管时不用灌泥浆，节约作业时间，且装置内管下部为球座，投球前上下相通，如遇复杂情况，可以开泵循环。[0011]2、该装置内管为硬铝合金材料制成，若遇复杂情况，打捞不成，可下磨鞋钻头将其磨掉，提高了作业的安全性和可靠性3、碰压后，关闭套关闭循环孔的同时，关闭套内密封下行失效，使得内管上下相通，从而消除了打捞时的活塞效应，减少了打捞力。附图说明[0012]图1为本发明一种实施例的结构示意图；图2为本发明一种实施例配套的专用胶塞。[0013]图中：1、上外套;2、锁块;3、碰压套;4、打捞筒;5、循环套;6、充填套;7、关闭套;8、剪钉;9、球座；10、剪钉；11、封隔器的胶筒；12、内中心管；13、下接头；14、胶塞；15、进液孔；16、循环孔;17、充填孔;18、上冲压孔;19、下冲压孔。具体实施方式[0014]结合说明书附图对本发明作进一步的描述如图1所示，一种小尺寸免钻塞完井工具包括:主要由上外套1、循环套5、关闭套7、封隔器和下接头13连接后组成的外管，以及主要由打捞:4、碰压套3、充填套6、球座9和中心管12连接组成的内管。封隔器套装在下接头12外部，主要由胶筒11和胶筒两端的活塞组件（图中未标出组成。其中：打捞筒4外壁上段与上外套1由锁块2连接固定并保持密封，打捞筒4外壁下段与上外套1之间留有间隙，该间隙处的打捞筒4径向设有进液孔15。碰压套3通过剪钉固定在打捞筒4内壁，并封堵打捞筒4径向设有的进液孔15。充填套6连接在打捞筒4的下端，外部与循环套5相对。充填套6径向设置有上、下两路循环孔16和充填孔17,且循环孔16与其外部相对循环套5的循环孔切通，充填孔17与封隔器的导流通道连通。关闭套7通过剪钉8密封夹持在充填套6和循环套5之间，上端面与打捞筒4和上外套丨之间的间隙对应，下端面与封隔器的导流通道对应。关闭套7设有径向循环孔，初始状态时其循环孔与充填套e和循环套5的循环孔16贯通，同时密封阻断上部间隙与下部封隔器的导流通道，关闭套7受压下行后将充填套6和循环套5的循环孔16封堵关闭。球座9通过剪钉10固定密封在充填套6内壁，球座9上径向设有与充填套6的充填孔17贯通的充填孔，球座9上部与充填套5上循环孔16密封配合。中心管12连接在充填套6下部，与连接在循环套5下部的封隔器之间构成导流通道，中心管12下端凸起部分与下接头13内壁滑动密封配合。下接头12上部与循环套5连接后中段形成凹槽，胶筒11和胶筒上、下两端的活塞组件安装在凹槽内；胶筒上、下两端的活塞组件均由活塞块和活塞卡块组成，其中上、下活塞卡块分别与循环套和下接头凸头连接，上、下活塞块均与下接头构成轴向滑动密封配合;上、下活塞块和对应的活塞卡块之间通过锁齿构成轴向定位配合;对应于上、下活塞块的下接头上分别设有径向冲压孔（1819，冲压孔与导流通道相通。[0015]上述实施例进一步包括：还包括伞状结构的胶塞14参照图2;所述胶筒11采用两段结构，两段胶筒11之间通过卡块对接。[0016]在关闭套7与循环套5、充填套6之间设有密封件;在中心管12下端凸起部分与下接头13之间设有密封件。[0017]在上、下活塞块内壁均设有密封件;球座9上部用0型圈阻挡充填套6上的循环孔。[0018]所述免钻塞完井工具外部尺寸满足于139.7mm管串之中。[0019]注意，球座内径和球体外径小于碰压套的内径，且球体外径小于球座循环孔出的内径。[0020]其工作原理是:水平井完井时，将139.7mm完井工具按照设计连入完井管串中，在下入的过程中，因没有盲板的设计，整个下入过程可不灌泥浆，节约下套管时间。管串到位后，开泵循环，循环一周后，投球到达球座9，此时钻井液从球座9及充填套6的充填孔17进入封隔器胶筒H，封隔器胶筒H在活塞和活塞卡块配合作用下将封隔器胀封完毕后，继续升压直到剪钉10剪短，球座9下行，露出充填套6上的循环孔，此时套管内与套管外环空相通，建立循环，再循环钻井液一周后，开始固井。注完水泥后，用专用胶塞14顶替，当胶塞14到达碰压套3时，胶塞14主体部分带动碰压套3剪断销钉下行碰压。此时液体进入打携筒4与上外套1之间的空隙，从而推动关闭套7下行，关闭循环套5上的循环孔，此时关闭套7内密封下行失效，从而上下联通，消除了打捞时的活塞力，候凝4小时后，开始接打捞矛打捞，用专用打捞矛下到打捞筒4位置时，下压2〇吨再上提，打捞筒4与上外套之间的锁块2解锁，内管就被完整的打捞出来了。

权利要求：1.小尺寸免钻塞完井工具包括，主要由上外套、循环套、关闭套、封隔器和下接头连接后组成的外管;主要由打捞筒、碰压套、充填套、球座和中心管连接组成的内管;其中封隔器套装在下接头外部，主要由胶筒和胶筒两端的活塞组件组成，其特征是:打捞筒外壁上段与上外套由锁块连接固定并保持密封，打捞筒外壁下段与上外套之间留有间隙，该间隙处的打捞筒径向设有进液孔;碰压套通过剪钉固定在打捞筒内壁，并封堵打捞筒径向设有的进液孔；充填套连接在打捞筒的下端，外部与循环套相对；充填套径向设置有循环孔和充填孔，且循环孔与其外部相对循环套的循环孔贯通，充填孔与封隔器的导流通道连通;关闭套通过剪钉密封夹持在充填套和循环套之间，上端面与打捞筒和上外套之间的间隙对应，下端面与封隔器的导流通道对应;关闭套设有径向循环孔，初始状态时其循环孔与充填套的循环孔和循环套的循环孔贯通，同时密封阻断上部间隙与下部封隔器的导流通道;球座通过剪钉固定密封在充填套内壁，球座上径向设有与充填套的充填孔贯通的充填孔，球座上部与充填套上循环孔密封配合；中心管连接在充填套下部，与连接在循环套下部的封隔器之间构成导流通道，中心管下端凸起部分与下接头内壁滑动密封配合;下接头上部与循环套连接后中段形成凹槽，胶筒和胶筒上、下两端的活塞组件安装在凹槽内；胶筒上、下两端的活塞组件均由活塞块和活塞卡块组成，其中上、下活塞卡块分别与循环套和下接头凸头连接，上、下活塞块均与下接头构成轴向滑动密封配合;上、下活塞块和对应的活塞卡块之间通过锁齿构成轴向定位配合;对应于上、下活塞块的下接头上分别设有径向冲压孔，冲压孔与导流通道相通。2.根据权利要求1所述的小尺寸免钻塞完井工具，其特征是:还包括伞状结构的胶塞；所述胶筒采用两段结构，两段胶筒之间通过卡块对接。3.根据权利要求1或2所述的小尺寸免钻塞完井工具，其特征是:在关闭套与循环套、充填套之间设有密封件;在中心管下端凸起部分与下接头之间设有密封件。4.根据权利要求1或2所述的小尺寸免钻塞完井工具，其特征是:在上、下活塞块内壁均设有密封件;球座上部用0型圈阻挡充填套上的循环孔。5.根据权利要求1或2所述的小尺寸免钻塞完井工具，其特征是:所述免钻塞完井工具外部尺寸满足于139.7mm管串之中。

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