[發明專利]固井緩沖器

有效

• 申請號: 201210040813.4
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN103256020A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 張明昌;周福新;劉陽;吳姬昊
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明涉及一種固井用裝置，特別涉及一種干法固井緩沖器。

背景技術

氣體鉆井技術在提高鉆速、防漏堵漏、發現和保護油氣層等方面具有明顯的效果。但氣體鉆井完鉆后，為了進行表層套管或者技術套管固井，在常規固井作業前，需要再替入水基鉆井液，該過程會造成井壁水化失穩和井漏。由于處理井壁失穩和井漏等井下復雜情況要花費大量時間和鉆井材料，并且在固井后需要再氣舉出鉆井液，干燥井壁后繼續空氣鉆進，因此作業周期較長，無法獲得氣體鉆井既得經濟效益。而氣體鉆井完成后，在不替入任何液體鉆井液的情況下，直接進行干法固井，則可以省去替入鉆井液步驟，避免處理井下復雜事故等中間環節，縮短了鉆井周期，降低鉆井綜合成本。

干法固井需要向井中注入水泥。在注水泥作業期間，水泥漿從1000-3000米的井口自由下落，沿程對固井工具以及套管附件的沖擊力很大，容易造成浮箍、浮鞋等附件的失效，并且固井后(或替漿后)水泥漿易倒返。另外，由于水泥漿的沖擊作用，會使干燥井壁產生失穩而掉塊，增加了環空堵塞的幾率。

目前，在實施干法固井的注水泥作業期間，為了減少高速運動的水泥漿對固井工具和套管附件的沖擊，通常采用內插管注水泥的方法。但是內插管注水泥的方法并不能從根本上解決最下部水泥漿的高速流動對固井工具沖擊的問題，而且內插管注水泥的方法不適用于尺寸較小的套管。

US6520256提及了一種安裝在管串上并下入井中的水泥節流器。這種水泥節流器包括與殼體固定連接的擋板，在擋板上布置有用于使水泥漿流過的通孔，在通孔的朝向水泥漿流向的下游側的端部布置有依靠彈簧開合的擋蓋。依靠彈簧開合的擋蓋存在不能關閉的風險，在水泥節流器下部不使用浮箍、浮鞋等工具的情況下，會造成水泥漿倒返，套管內留水泥塞等危險。該水泥節流器不能有效降低水泥漿的下落速度。

因此，需要一種裝置，其能降低水泥漿的下落速度以減小水泥漿對管串工具和井壁的巨大沖擊，提高固井工具的可靠性，減小固井風險。

發明內容

針對現有技術中所存在的上述技術問題，本發明提出了一種固井緩沖器，其能夠減緩流體的流動流速，從而保護緩沖器下部的固井工具，并能夠顯著降低環空堵塞的幾率。

根據本發明，提出了一種固井緩沖器，其包括與管串連通的殼體，以及布置在殼體內部的具有第一過流孔的第一緩沖部件。其中，其特征在于，沿著流體流動方向在擋板的下游還設有至少一個附加緩沖部件，所述附加緩沖部件具有附加過流孔，從而在所述緩沖器內形成了曲折的流體流動通道。

在本文中，用語“曲折的流體流動通道”指形成在固井緩沖器內的具有多個拐彎的流體流動通道。這些拐彎尤其可以是直角拐彎。

在一個實施例中，第一緩沖部件與殼體內壁以可拆卸的方式固定接合。殼體例如可為圓柱形以與管串相連，因此布置在殼體內部的緩沖部件也為圓形設計。

在一個實施例中，附加緩沖部件包括設置成與第一緩沖部件直接相鄰的第二緩沖部件，在所述第二緩沖部件上布置有第二過流孔，所述第二過流孔與第一過流孔的軸向具有相同的朝向，但所述第二過流孔與第一過流孔的徑向位置彼此錯開。在一個優選的實施例中，第一過流孔布置在固井緩沖器的徑向中心，而所述第二過流孔布置在徑向外側。

在一個實施例中，將第二緩沖部件構造為帶有第一凸緣的盤狀結構，該第一凸緣朝向流體流向的上游側延伸，并且第一凸緣的端部與第一緩沖部件的下游端面直接相鄰，從而在所述第一緩沖部件的下游端面、所述第二緩沖部件的上游端面和所述第一凸緣之間形成了第一緩沖腔。在保證第二緩沖部件的強度下，將第二過流孔在盡可能靠近盤體邊緣的部位均勻布置。

在本文中，用語“下游端面”和“上游端面”均以流體的流向為參照。

在一個實施例中，附加緩沖部件還包括一端開口一端封閉的第三緩沖部件，其開口端與第二緩沖部件的下游端面直接相鄰，在所述第三緩沖部件的側壁上布置有與第一和第二過流孔的軸向朝向成一定角度的第四過流孔，例如將第四過流孔布置為與第一和第二過流孔的軸向朝向成90度。在一個優選的實施例中，第三緩沖部件為階梯筒狀結構，其大端為開口端，小端為封閉端，并且所述第四過流孔布置在小端的側壁上。

當附加緩沖部件不包括第三緩沖部件時，需要將第二緩沖部件與殼體固定接合。當附加緩沖部件包括第三緩沖部件時，可使第三緩沖部件與殼體固定接合，例如使第三緩沖部件的大端與殼體固定接合，而第二緩沖部件與殼體固定接合則不是必須的，這是由于第三緩沖部件與第二緩沖部件的直接相鄰對第二緩沖部件起到支撐作用。