自动灌浆套筒以及固井方法技术

本发明专利技术提供了一种自动灌浆套筒以及固井方法，自动灌浆装置同轴安装在石油钻井中的油井套管底端，自动灌浆装置包括有一外套筒，在外套筒内孔中安装有一受力后可轴向滑动的中心管，在外套筒前端开口设置有单向阀组件；在外套筒的前端周向贯穿开设有若干个旁通孔；在内孔的后端设置有台阶，且在中心管后端外壁设置有中心管锁定销，中心管锁定销卡在台阶上以将中心管固定在内孔中并且中心管与旁通孔留有距离，中心管锁定销受到第一压力后断裂，随后中心管受力后在内孔中下行以堵住旁通孔的内侧开口。本发明专利技术减轻了工人劳动强度，提高下套管速度，节约能源，提高固井质量和施工安全。

【技术实现步骤摘要】
自动灌浆套筒以及固井方法
本专利技术涉及石油勘探开发，具体涉及到一种自动灌浆套筒以及固井方法。
技术介绍
石油勘探开发钻井的完井下套管作业过程中，都需要在井口向套管内灌泥浆，保证套管内容积尽可能充满，一般要求3根一充，15根充满，这是为了解决由于水泥和泥浆密度差产生的较大压差，水泥凝固前，在压差作用下水泥返回到套管内，保持压力平衡的U形管效应,所以在套管最下部下入了回压凡尔图1所示，因此，下套管过程中，井筒内泥浆无法进入套管内，而需要井口灌浆，保持套管内外液柱压力平衡。下套管过程中每15分钟左右要开泵灌浆一次，增加了工人的劳动强度，影响工作时效，同时大量消耗能源。由于套管内有空气，灌浆时会造成井口返喷泥浆，寒冷地区或季节还容易冻灌浆管线。严重影响到下套管速度。如果灌浆不及时，还会造成回压凡尔被顶翻，严重时，可能出现套管因较大的压差挤压产生变形等套管事故。
技术实现思路
本专利技术提供了一种自动灌浆装置，所述自动灌浆装置同轴安装在石油钻井中的油井套管底端，所述自动灌浆装置包括有一外套筒，在所述外套筒内孔中安装有一受力后可轴向滑动的中心管，在所述外套筒前端开口设置有单向阀组件；在所述外套筒的前端周向贯穿开设有若干个旁通孔，所述旁通孔的外侧开口朝向所述外套筒后侧；在所述内孔的后端设置有台阶，且在所述中心管后端外壁设置有中心管锁定销，所述中心管锁定销卡在所述台阶上以将所述中心管固定在所述内孔中并且所述中心管与旁通孔留有距离，所述中心管锁定销受到第一压力后断裂，随后所述中心管受力后在所述内孔中下行以堵住所述旁通孔的内侧开口。进一步，所述旁通孔轴线与所述外套筒后轴线呈30°—45°夹角。进一步，在所述旁通孔前端的所述外套筒外壁上设置有一段螺纹，在所该段螺纹上配置有一流场罩，所述流场罩后端内壁与所述外套筒外壁之间留有间隙，且所述旁通孔外侧开口位于所述空隙中。进一步，所述单向阀组件由单向阀盖帽、弹簧、单向阀体组成，所述单向阀盖帽安装在所述外套筒的前端开口上，所述单向阀体固定在位于所述单向阀盖帽后端的所述内孔中，所述弹簧的两端抵接在所述单向阀盖帽和所述单向阀体之间。进一步，在所述内孔后端设置有一段止退内齿，且在所述中心管后端外壁设置有一段止退外齿，由所述中心管在内孔中的前进下行以堵住所述旁通孔的内侧开口，并且使所述止退内齿和所述止退外齿相咬合。进一步，还包括：从井口投入的并与所述中心管后端开口活动连接的密封装置，所述密封装置与所述内孔之间密封配合。进一步，所述中心管后端开口内壁设置有止退卡块；所述密封装置包括有橡胶塞，橡胶塞前端设有可插入中心管内的胶塞体，在胶塞体前端设置有弹性止退销，所述胶塞体插入所述中心管后端开口并由所述弹性止退销卡在所述止退卡块上以将所述密封装置卡接固定在所述中心管后端。进一步，在所述单向阀组件和所述中心管之间设置有抵接在所述内孔内壁上的孔板；在所述中心管内安装有球座，所述球座与所述中心管内壁之间密封配合，该球座用于承托从井口投入的球体并由该球体堵住所述球座的中心孔，所述球座受到来自球体施加的第二压力后与所述中心管脱离。进一步，所述球座通过球座销钉安装在所述中心管内，所述球座受到来自球体施加的第二压力后，所述球座销钉断裂使所述球座连同所述球体从所述中心管中掉落至孔板上。进一步，所述第一压力小于所述第二压力，其中所述第一压力为大于6MPa的压力，所述第二压力为大于9MPa的压力。一种基于上述自动灌浆装置的固井方法，所述方法包括：将所述自动灌浆装置同轴安装在石油钻井中的油井套管底端并投入石油钻井中，固井用的水泥泥浆通过油井套管灌入所述自动灌浆装置中，固井水泥通过旁通孔上返并充盈在所述油井套管和石油钻井之间，固井作业完成后，将所述密封装置从井口投入，所述密封装置在所述油井套管中下行并卡在所述中心管的后端开口，由所述密封装置向下推动使所述中心管锁定销断裂，在压力作用下所述中心管在所述外套筒中下行并堵住所述旁通孔。另外一种固井方法，所述方法包括：将所述自动灌浆装置同轴安装在石油钻井中的油井套管底端并投入石油钻井中，固井用的水泥泥浆通过油井套管灌入所述自动灌浆装置中，固井水泥通过旁通孔上返并充盈在所述油井套管和石油钻井之间；将球体从井口投入，球体在所述油井套管中下行并落在所述球座上，开泵憋压至第一压力使所述中心管锁定销断裂，在压力作用下所述中心管在所述外套筒中下行并堵住所述旁通孔；继续憋压至第二压力致使球座与所述中心管脱离并掉落至孔板上，水泥泥浆通过孔板、单向阀组件从前端开口流出以继续固井作业。本自动灌浆装置能改变钻井行业一贯的井口灌浆方法，减轻工人劳动强度，提高下套管速度，节约能源，提高固井质量和施工安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为固井过程中回压凡尔的工作原理图；图2为实施例一中，本专利技术提供的一种自动灌浆装置内中心管后端连接有密封装置的示意图(中心管未关闭旁通孔状态)；图3为实施例一中，中心管在外套筒内下行并关闭旁通孔的状态图；图4为实施例二中，中心管锁定销与外套筒内孔的台阶配合示意图，以及密封装置的弹性止退销与中心管的止退卡块配合示意图；图5为实施例二中，本专利技术提供的一种自动灌浆装置在中心管内设置有球座的示意图(中心管未关闭旁通孔状态)；图6为实施例二中，中心管在外套筒内下行并关闭旁通孔的状态图；图7为实施例二中，球座以及球体从中心管中掉落至孔板上的示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。本专利技术提供了一种自动灌浆装置，如图2-4所示，所述自动灌浆装置同轴安装在石油钻井中的油井套管底端，所述自动灌浆装置包括有一外套筒4，在所述外套筒4中安装有一可轴向滑动的中心管11，在所述外套筒4前端开口处设置有单向阀组件100；在所述外套筒4的前端周向贯穿开设有若干个旁通孔7，所述旁通孔7的外侧开口朝向所述外套筒4后侧；在所述内孔的后端设置有台阶16，且在所述中心管11后端外壁设置有中心管锁定销12，所述中心管锁定销12卡在所述台阶16上以将所述中心管11固定在所述内孔中并且所述中心管11与旁通孔7留有距离，所述中心管锁定销12受到第一压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动灌浆装置，所述自动灌浆装置同轴安装在石油钻井中的油井套管底端，其特征在于，所述自动灌浆装置包括有一外套筒(4)，在所述外套筒(4)内孔中安装有一受力后可轴向滑动的中心管(11)，在所述外套筒(4)前端开口设置有单向阀组件(100)；/n在所述外套筒(4)的前端周向贯穿开设有若干个旁通孔(7)，所述旁通孔(7)的外侧开口朝向所述外套筒(4)后侧；/n在所述内孔的后端设置有台阶(16)，且在所述中心管(11)后端外壁设置有中心管锁定销(12)，所述中心管锁定销(12)卡在所述台阶(16)上以将所述中心管(11)固定在所述内孔中并且所述中心管(11)与旁通孔(7)留有距离，所述中心管锁定销(12)受到第一压力后断裂，随后所述中心管(11)受力后在所述内孔中下行以堵住所述旁通孔(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种自动灌浆装置，所述自动灌浆装置同轴安装在石油钻井中的油井套管底端，其特征在于，所述自动灌浆装置包括有一外套筒(4)，在所述外套筒(4)内孔中安装有一受力后可轴向滑动的中心管(11)，在所述外套筒(4)前端开口设置有单向阀组件(100)；
在所述外套筒(4)的前端周向贯穿开设有若干个旁通孔(7)，所述旁通孔(7)的外侧开口朝向所述外套筒(4)后侧；
在所述内孔的后端设置有台阶(16)，且在所述中心管(11)后端外壁设置有中心管锁定销(12)，所述中心管锁定销(12)卡在所述台阶(16)上以将所述中心管(11)固定在所述内孔中并且所述中心管(11)与旁通孔(7)留有距离，所述中心管锁定销(12)受到第一压力后断裂，随后所述中心管(11)受力后在所述内孔中下行以堵住所述旁通孔(7)。


2.如权利要求1所述的自动灌浆装置，其特征在于，在所述旁通孔(7)前端的所述外套筒(4)外壁上设置有一段螺纹，在所该段螺纹上配置有一流场罩(6)，所述流场罩(6)后端内壁与所述外套筒(4)外壁之间留有间隙，且所述旁通孔(7)外侧开口位于所述空隙中；
所述旁通孔(7)轴线与所述外套筒(4)后轴线呈30°—45°夹角。


3.如权利要求1所述的自动灌浆装置，其特征在于，所述单向阀组件(100)由单向阀盖帽(1)、弹簧(2)、单向阀体(3)组成，所述单向阀盖帽(1)安装在所述外套筒(4)的前端开口上，所述单向阀体(3)固定在位于所述单向阀盖帽(1)后端的所述内孔中，所述弹簧(2)的两端抵接在所述单向阀盖帽(1)和所述单向阀体(3)之间。


4.如权利要求1所述的自动灌浆装置，其特征在于，在所述内孔设置有一段止退内齿，且在所述中心管(11)后端外壁设置有一段止退外齿，
由所述中心管(11)在内孔中的前进下行以堵住所述旁通孔(7)的内侧开口，并且使所述止退内齿和所述止退外齿相咬合。


5.如权利要求1-4任意一项所述的自动灌浆装置，其特征在于，所述中心管(11)后端开口内壁设置有止退卡块(19)；
所述自动灌浆装置还包括：从井口投入的并与所述中心管(11)后端开口活动连接的密封装置(200)，所述密封装置(200)与所述内孔之间密封配合，所述密封装置(200)包括有橡胶塞(15)，橡胶塞(15)前端设有可插入中心管(11)内的胶塞体(14)，在胶塞体(14)前端设置有弹性止退销(13)，所述胶塞体(14)插入所述中心管(11)后端开口并由所述弹性止退销(13)卡在所述止退...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞奇，
申请(专利权)人：王瑞奇，
类型：发明
国别省市：江苏;32