[發明專利]一種球面與錐面配合密封浮箍結構

無效

• 申請號: 201210187071.8
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102720460A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 唐欣;周正;王金云;劉運樓;先勇;張毅超;鄒祥富
• 申請（專利權）人: 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 冉鵬程

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技術領域

本發明涉及一種用于石油天然氣開發的油氣井固井作業中的井下工具浮箍結構技術領域。

背景技術

在鉆井過程中進行固井時，往往使用浮箍控制水泥漿，防止水泥漿回流，實現封固地層和套管的固定。

目前，在固井現場使用的浮箍，普遍采用錐面與錐面或球面與球面配合密封，都是面密封，且閥體配合密封面上一般都襯橡膠，以增強密封的可靠性。

如公開號為CN2658387，公開日為2004年11月24日的中國專利文件公開了一種彈簧式浮箍由浮箍體、密封座、密封球、彈簧和彈簧限位器組成，其特征是浮箍體呈圓筒形，上端部設有母螺紋或公螺紋，下端部設有公螺紋或母螺紋，在上螺紋的下邊的腔內設有錐面朝下的圓柱形密封座，密封座上設有密封球，在下螺紋的上邊腔內設有凸形朝上的有中心孔的彈簧限位器，彈簧設在限位器與密封球之間，密封座與浮箍體之間螺紋連接，彈簧限位器座在浮箍體內腔部所設的凹臺上，之間螺紋連接或硬卡在一體。

以上述專利文獻為代表的現有技術，該面密封結構，密封面面積較大，浮箍入井使用時，由于井下情況復雜，鉆井液中往往含有巖屑等固相顆粒和其它固體雜物，容易墊在該浮箍配合密封面上，使配合密封面不能很好的貼合，存在泄流間隙，致使水泥漿回流，造成浮箍失效。

浮箍的通徑一般都較小，比套管通徑要小許多，浮箍入井后，進行循環和施工時，鉆井液流經浮箍小通徑，產生流體聚能，對浮箍產生沖刷。特別是鉆井液含有巖屑等固相顆粒，流經閥體時，流道轉向，都要加劇對浮箍閥體的沖刷。浮箍閥體配合密封面襯橡膠，井下溫度又較高，耐沖刷性能降低，加上支撐彈簧的支撐作用，使橡膠密封面很容易被沖刷損傷，甚至掉塊，使其密封不嚴，水泥漿回流，造成浮箍失效。

浮箍使用失效，水泥漿回流，管內形成高水泥塞，增加鉆塞時間。浮箍使用失效，還造成上部套管環空水泥漿缺失，喪失封固能力，采取補救措施，消耗補救材料，增加補救時間，造成較大的浪費。所以，浮箍使用失效，損失巨大，是較大的質量事故，要盡量避免。

目前使用的一些浮箍，配合密封結構存在不足，浮箍耐沖刷穩定性差，容易失效。需要研制新型浮箍結構，提高浮箍密封結構耐沖刷穩定性，保證浮箍使用的可靠性，滿足井下使用條件，避免浮箍使用失效，有利于提高固井質量。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種用于石油天然氣開發的油氣井固井作業中的井下工具浮箍結構，采用本發明，能有效克服已有技術在井下惡劣條件下易于損壞，浮箍耐沖刷穩定性差，容易失效的技術問題。

本發明是通過采用下述技術方案實現的：

一種球面與錐面配合密封浮箍結構，包括殼體，整體球籃座和支撐彈簧，其特征在于：還包括有錐面密封座和球面密封閥體，所述錐面密封座和球面密封閥體的配合密封為線密封，在所述殼體上設置有用于與套管串連接的螺紋結構，所述支撐彈簧設置在整體球籃座與球面密封閥體之間，錐面密封座位于球面密封閥體上方且安裝于整體球籃座內，整體球籃座安裝在殼體內。

所述球面密封閥體的密封面呈半球形，球面密封閥體是密度介于1.1～2.0g/cm³之間的工程塑料材質。

在所述球面密封閥體與整體球籃座之間設置有間隙。

所述的錐面密封座的密封面呈圓錐形，其圓錐角在50°～70°范圍內，密封部位設置在錐面的中部，所述球面密封閥體的密封面與錐面密封座的密封面相配合。

錐面密封座與整體球籃座是通過螺紋連接，整體球籃座與殼體之間也是通過螺紋連接，在所述螺紋連接處設置有O型密封圈。

與現有技術相比，本發明所達到的技術效果為：

1、本發明中，采用錐面密封座和球面密封閥體相配合的方式，錐面密封和球面密封之間為線密封，球面密封閥體受支撐彈簧回復力作用，從而實現了小錐面密封，不易受鉆井液中固相顆粒和雜物墊卡造成浮箍失效。

2、本發明中，球面密封閥體不襯橡膠，材質均勻，球面受沖刷概率相同，均勻沖刷后，不影響密封，不易失效。

3、本發明中，球面密封閥體與整體球籃座之間設置間隙，球面密封閥體能在整體球籃座的內腔軸向上自由運動，但不會翻轉，避免球面密封閥體翻轉造成浮箍失效。

4、本發明中，球面密封閥體為密度介于1.1～2.0g/cm³之間的工程塑料材質，在鉆井液中重量很輕，浮箍在大斜度井、水平井的使用中，只需要支撐彈簧較小的支撐力就能復位，有利于球面密封閥體的復位密封，避免了球面密封閥體不能復位造成的浮箍失效。