胶塞和包含其的用于油管固井的碰压工具

文档序号:446771 发布日期:2021-12-28 浏览:5次 >En<

阅读说明:本技术 胶塞和包含其的用于油管固井的碰压工具 (Rubber plug and impact tool containing same for oil pipe well cementation ) 是由 严焱诚 侯治民 房舟 崔警宇 郭治良 李腾飞 谭玮 李粒 张磊 于 2020-06-28 设计创作,主要内容包括:本发明提出了一种胶塞和包含其的用于油管固井的碰压工具,该胶塞包括胶塞芯,在从下到上方向上,胶塞芯具有依次固定连接的插入头、主体和连接尾,在插入头的外壁上设置有环形的安装槽;套设在连接尾的外壁上的皮碗;设置在安装槽处的用于限定胶塞的位置的第一锁定件,胶塞在下行到位后,其上的第一锁定件能与提前设置在油管的工作筒上的第二锁定件配合,从而锁定胶塞的位置,实现了有效避免水泥浆回流的目的,提高了油管固井质量。(The invention provides a rubber plug and a collision pressing tool containing the same for oil pipe well cementation, wherein the rubber plug comprises a rubber plug core, the rubber plug core is provided with an insertion head, a main body and a connection tail which are fixedly connected in sequence from bottom to top, and the outer wall of the insertion head is provided with an annular installation groove; the leather cup is sleeved on the outer wall of the connecting tail; the first locking piece that is used for injecing the position of plug that sets up in mounting groove department, the plug after the whereabouts targets in place, first locking piece on it can cooperate with the second locking piece that sets up in advance on oil pipe&#39;s working barrel to the position of locking plug has realized effectively avoiding the purpose of grout backward flow, has improved oil pipe well cementation quality.)

胶塞和包含其的用于油管固井的碰压工具

技术领域

本发明属于石油天然气井固井技术领域,具体涉及一种胶塞和包含其的用于油管固井的碰压工具。

背景技术

随着油气勘探领域不断向非常规气(致密气、页岩气、煤层气)发展,面对的对象也越来越复杂,施工周期越来越长。

常规建井完钻后,需要下入油层套管进行固井操作,再实施下入油管进行射孔、改造、采气等作业。这种建井方式周期长、成本高。而一体化建井技术可以有效克服上述问题,能大幅降低建井成本,提高油气田开发效益。

在一体化建井中,可以采用油管进行固井。而现有的油管固井中,常常采用常规胶塞进行顶替作业。在操作过程中时常出现胶塞顶替完后,水泥浆倒流,影响滑套开启的问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部,本发明提出了一种胶塞和包含其的用于油管固井的碰压工具。该胶塞与油管的工作筒配合,实现卡接以限定胶塞的位置,从而在固井水泥浆注浆完成后,有效避免水泥浆回流,提高油管固井质量,有助于保证后续完井工具下入的井筒质量。

根据本发明的一方面,提出了一种胶塞,包括:

胶塞芯,在从下到上方向上,胶塞芯具有依次固定连接的插入头、主体和连接尾,在插入头的外壁上设置有环形的安装槽,

套设在连接尾的外壁上的皮碗,

设置在安装槽处的用于限定胶塞的位置的第一锁定件。

在一个实施例中,安装槽的底壁构造为第一直筒段,安装槽的下壁面构造为使得插入头在从上到下方向上外径增加的第一斜面段,同时,第一锁定件构造为C型棘齿环,C型棘齿环的内壁面的上端构造为能与第一直筒段配合的第一段,内壁面的下端构造为能与第一斜面段配合的第二段,C型棘齿环的上端面可以与主体的下端面抵接。

在一个实施例中,第一斜面段向下延伸以与第二直筒段连接,在第二直筒段的下端依次设置第二斜面段和导入段,其中,第二斜面段使得插入头在从上到下方向上外径逐渐减小,导入段构造为球面段。

在一个实施例中,在主体的外壁上设置用于安装密封圈的密封槽。

在一个实施例中,在主体的外壁上设置朝向上的第一台阶面,在主体的外壁上设置朝向下的第二台阶面,第二台阶面位于第一台阶面之下,其中,密封槽设置在第一台阶面和第二台阶面之间的主体的外壁上。

在一个实施例中,第一台阶面与轴向之间的角度为130-140度,而第二台阶面与轴向形成的角度为145-155度。

在一个实施例中,主体的上端设置有外径尺寸相对增加的过渡段,皮碗套接在连接尾后,皮碗的主体外径与过渡段的外径相同。

在一个实施例中,胶塞芯为整体式结构,且皮碗通过硫化设置在连接尾的外壁上。

在一个实施例中,在主体的外壁上轴向间隔式设置多个密封槽。

根据本发明的另一方面,提出了一种用于油管固井的碰压工具,包括:

上述的胶塞,

连通式设置在油管上的工作筒,工作筒的内腔中设置有第二锁定件,

其中,当胶塞投入到油管内腔中后,第一锁定件能与第二锁定件配合而限定胶塞的位置。

与现有技术相比,本发明至少具有下列优点中的一个,在固井水泥浆注浆完成后,下入根据本申请的胶塞,该胶塞在下行到位后,其上的第一锁定件能与提前设置在油管的工作筒上的第二锁定件配合,从而锁定胶塞的位置,实现了有效避免水泥浆回流的目的,提高了油管固井质量,有助于保证后续完井工具下入的井筒质量。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述,在图中:

图1显示了根据本发明的一个实施例的胶塞;

图2显示了根据本发明的一个实施例的胶塞芯;

图3显示了根据本发明的一个实施例的第一锁定件;

图4显示了根据本发明的一个实施例的工作筒。

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

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1显示了根据本发明的胶塞100。如图1所示,胶塞100包括胶塞芯1、皮碗2和第一锁定件3。其中,胶塞芯1成棒状,可以起到骨架和支撑的作用。并且,从下到上方向上,胶塞芯1具有依次固定连接的插入头11、主体12和连接尾13。在插入头11的外壁上设置有环形的安装槽14。皮碗2套设在连接尾13的外壁上,用于在顶替过程中,与油管200的内壁接触而刮除水泥浆。第一锁定件3设置在安装槽14内。在固井水泥浆注浆完成后,向油管200内下入上述的胶塞100,胶塞100下行,并到达工作筒201(图4中示出)位置处,第一锁定件3能与设置在工作筒201上的第二锁定件202锁定配合。由于第一锁定件3限定在安装槽14内,则胶塞芯1相对第一锁定件3固定,进而实现了胶塞100的位置限定的目的,有效避免水泥浆回流,提高了油管固井质量,有助于保证后续完井工具下入的井筒质量。

在一个实施例中,如图2所示,安装槽14的底壁构造为第一直筒段15。安装槽14的下壁面构造为第一斜面段16。在从上到下方向上,第一斜面段16使得插入头11外径逐渐增加。同时,如图3所示,第一锁定件3构造为C型棘齿环。该C型棘齿环的内壁面不在同一圆柱面上,而是上端构造为直筒状的第一段31,用于与第一直筒段15配合。C型棘齿环的内壁面的下端构造为斜面状的第二段32,用于与第一斜面段16配合。安装到位后,C型棘齿环的上端面与主体12的下端面抵接。在第一锁定件3与第二锁定件202锁定配合后,即便胶塞芯1受到向上的水泥浆给予的推力时,由于第二段3与第一斜面段16斜面配合,使得两者之间紧密的配合,能有效防止C型棘齿环脱落,从而保证了胶塞100的卡接安全性和稳定性。

第一斜面段16向下延伸以与第二直筒段17连接。在第二直筒段17的下端依次设置第二斜面段18和导入段19。第二斜面段18使得插入头11在从上到下方向上外径逐渐减小。优选地,导入段19构造为球面段。上述设置使得在第二直筒段17位置处插入头11的外径尺寸最大。也就是说,该插入头11构造为中间外径尺寸大而两端外径尺寸小的大体枣核状。这种设置方式除了能保证卡接锁定的稳定性之外,还具有很好的导向性,保证胶塞100的顺利下入,避免在管柱的的任何台阶面上产生卡挂。

在主体12的外壁上设置密封槽121,用于安装密封圈4,用于实现固井密封的作用。这种设置能使得密封圈4设置在第一锁定件3之上,第一锁定件3在装配时不通过密封槽121,不会与密封圈4接触,不会损坏密封面。优选地,在主体12的外壁上设置朝向上的第一台阶面122。同时,在主体12的外壁上设置朝向下的第二台阶面123。第二台阶面123位于第一台阶面122之下,其中,密封槽121设置在第一台阶面122和第二台阶面123之间的主体12的外壁上。这种设置使得密封槽121设置在主体12的径向凸出的凸台上,以使得主体12的第二台阶面123之下的段外径尺寸相对减小,方便下入;同时,第一台阶面122和第二台阶面123之间的主体12的外壁的轴向尺寸相对小,避免密封圈4的过渡磨损。进一步优选地,第一台阶面122与轴向之间的角度为130-140度,例如135度。而第二台阶面与轴向形成的角度为145-155度,例如150度。

优选地,主体12的上端设置有外径尺寸增加的过渡段124。当皮碗2套接在连接尾13后,皮碗2的主体21外径与过渡段124的主体外径相同。另外,胶塞芯1为整体式结构。皮碗2通过硫化设置在连接尾13的外壁上。这种设置方式能保证胶塞芯1的整体强度,不存在薄弱环节,有助于提高安全性。同时,上述设置保证了皮碗2和胶塞芯1的稳定连接,保证了顶替质量。

C型棘齿环由42CrMo的合金钢材质制成,用于提高了C型棘齿环抗压差能力,使此种设计的C型棘齿环可使用在条件更为苛刻、固井压差更大的井中,例如压差达到60-70MPa。为了保证皮碗2的耐磨性和耐温性,其由丁青橡胶、氟橡胶、天然橡胶等制成。当然,在实际使用过程中,可以根据实际需要对皮碗2的各组分的比例进行适当的调制,以满足需要。

本申请还涉及用于油管固井的碰压工具。碰压工具包括上述的胶塞100和连通式连接在油管200上的工作筒201,如图4所示。该工作筒201的内壁上设置有第二锁定件202。该第二锁定件202构造为设置在工作筒201内壁上的棘齿,以与C型棘齿环形成卡接锁定。当胶塞100下行到位后,第一锁定件3与第二锁定件202互相作用,限定胶塞100的位置,防止水泥浆回流。

以上仅为本发明的优选实施方式,但本发明保护范围并不局限于此,任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内,可容易地进行改变或变化,而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

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