[發明專利]一種分級注水泥器

有效

• 申請號: 201210375995.0
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN103711453A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 劉碩瓊;蔡陽生;王兆會;袁進平
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 劉映東

技術領域

本發明涉及石油天然氣勘探開發領域，特別涉及一種分級注水泥器。

背景技術

分級注水泥器是油井固井時進行分級固井的專用工具，其安裝在套管柱中，完成兩極或多級注水泥作業的裝置。分級注水泥器包括本體、注水泥孔、關閉套、關閉塞、開孔套、剪釘和密封圈，關閉套設置在本體內部的上部，開孔套設置在本體內部且在關閉套的的下方，關閉套和開孔套均通過剪釘與本體固定，注水泥孔徑向設置在本體中部，且位于開孔套上端，密封圈分別設置在注水泥孔上下兩側，且位于分別本體和關閉套之間、本體和開孔套之間，分級注水泥器通過打開和關閉注水泥孔，來進行水泥頂替和封固水泥漿。按常規方法進行第一次注水泥作業，然后對該分級注水泥器內部進行蹩壓，剪斷剪釘使開孔套下移，露出注水泥孔，進行第二次注水泥，投入的關閉塞推動關閉套下行，關閉注水泥孔，完成第二次注水泥作業，密封圈對注水泥孔內部上下兩側進行密封，防止水泥漿倒灌。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

目前注水泥作業完成后，一般通過橡膠“O”型密封圈對注水泥孔進行密封，分級注水泥器用于高溫高壓井、天然氣井、儲氣庫井固井時，密封圈難以耐受高溫、高壓環境，容易導致密封失效的問題，出現天然氣的竄漏和水泥漿倒灌等現象。

發明內容

為了解決現有技術密封圈密封失效的問題，本發明實施例提供了一種分級注水泥器。所述技術方案如下：

一種分級注水泥器，包括本體、注水泥孔、關閉套、關閉塞、第一剪釘、第二剪釘和開孔套，所述關閉套設置在所述本體內部，且所述關閉套的外壁和所述本體的內壁上部緊貼，所述開孔套設置在所述本體內部且在所述關閉套的下方，所述關閉套下端和所述開孔套上端搭接，所述關閉套和所述開孔套均通過所述剪釘與所述本體固定，所述注水泥孔徑向設置在所述本體的中部，且位于所述開孔套上端，所述關閉套的外壁從上至下依次分為：上豎直面、中豎直面和下豎直面，所述上豎直面、所述中豎直面和所述下豎直面的半徑依次減小，所述上豎直面和所述中豎直面之間徑向設置有凹陷帶，所述本體內壁從上至下順次相連上內壁面、第一斜面、中內壁面、第二斜面和下內壁面，所述上內壁面、所述中內壁面和所述下內壁面半徑依次減小，所述注水泥孔設置在所述中內壁面中間，所述中內壁面的長度與所述上豎直面的下端到所述下豎直面的下端的距離相等，初始狀態時，所述中內壁面位于所述中豎直面以下；

工作時，按常規方法進行第一次注水泥作業，之后對所述分級注水泥器內部進行蹩壓，使所述第二剪釘剪斷且所述開孔套下移，露出所述注水泥孔，所述水泥通過所述注水泥孔完成第二次注水泥作業，投入所述關閉塞推動所述關閉套下行，直至所述上豎直面的下端和所述上內壁面的下端對應相貼合，所述下豎直面的下端和所述中內壁面的下端對應相貼合。

具體地，作為優選，所述上豎直面半徑和所述中豎直面半徑的差值、所述關閉套對應所述下豎直面處的厚度、所述上內壁面半徑和所述中內壁面半徑的差值、以及所述中內壁面半徑和所述下內壁面半徑的差值均相等。

具體地，作為優選，所述上豎直面的下端和所述上內壁面的下端均為弧面，所述上豎直面的下端弧面的半徑小于所述上內壁面的下端弧面的半徑。

具體地，作為優選，所述下豎直面的下端和所述中內壁面的下端均為弧面，所述下豎直面的下端弧面的半徑小于所述中內壁面的下端弧面的半徑。

作為優選，所述上豎直面下端的底角處和所述下豎直面下端的底角處均為半徑是0.4毫米的弧面。

作為優選，所述上豎直面的底部與水平線夾角為A，所述第一斜面和水平線夾角為B，所述角A小于等于角B。

作為優選，所述下豎直面的底部與水平線夾角為A’，所述第二斜面和水平線夾角為B’，所述角A’小于等于角B’。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

本發明在關閉套外壁上設置直徑依次減小的上豎直面、中豎直面和下豎直面，在本體內壁設置直徑依次減小的上內壁面、中內壁面和下內壁面，注水泥作業完成后，通過關閉套外壁各面和本體內壁各面的相應緊密配合，達到對注水泥孔的密封作用，由于本體和關閉套通常都采用金屬材料，所以本發明避免采用外部橡膠，直接使用金屬對金屬的密封方式進行密封，可以耐受高溫、高壓環境，密封效果優勢明顯，避免出現天然氣的竄漏和水泥漿倒灌等現象，另外，本發明節省材料，結構簡單。

附圖說明