[發明專利]用于管柱組件中釋放水力激蕩的裝置及管柱組件

有效

• 申請號: 201310176085.4
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN104153737A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 杜鵬德;鄭曉志;阮臣良;高原;姜向東;郭朝輝
• 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;E21B33/12
• 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

本發明涉及一種石油固井工具，具體涉及一種用于管柱組件中的釋放水力激蕩的裝置及包括該裝置的管柱組件。

背景技術

如圖2所示，篩管頂部注水泥一般采用的管柱組件包括篩管11、盲板10、封隔器9、分級箍8和套管7，所述盲板10設在篩管11和套管7之間，所述封隔器9和分級箍8均與套管7連接，封隔器9位于分級箍8和盲板10之間。將該管柱組件下至設定井深，通過向套管7注入泥漿，實現憋壓。通過憋壓，使得套管7內先后形成的兩個不同的壓力，分別將封隔器漲封、分級箍的孔打開。具體實施分兩步，首先通過盲板10實現憋壓，憋壓到套管7的管內壓力升高至約9MPa時，在套管7的管內與管外壓差的作用下使封隔器9漲封；再繼續憋壓到套管7的管內壓力升高至18Mpa，在套管7的管內與管外壓差的作用下將分級箍8的剪釘剪斷，實現分級箍8開孔。盲板10在管柱組件中的作用有兩個：一是在套管7下放至設定井深后實現憋壓；二是在分級箍8開孔后，阻擋泥漿中的固相、沉沙等進入篩管11內。

該管柱組件的關鍵是封隔器9的順利漲封和分級箍8的正常開孔及關孔。由于下套管7過程中必要的提、拉、剎操作，使得盲板10將套管7的管內、管外液體隔離開時產生水力激蕩，水力激蕩形成了瞬時的水擊壓力、抽吸壓力。且水力激蕩產生的壓力無法釋放。而水力激蕩的壓力會對分級箍8的剪釘產生影響，使分級箍8的開孔壓力過小甚至剪斷剪釘造成分級箍8提前開孔，從而使得套管7內憋壓時達不到預定的壓力值，造成封隔器9無法漲封，導致固井失敗。

發明內容

本發明要解決的一個技術問題是，提供一種用于管柱組件中釋放水力激蕩的裝置，該裝置能較好地釋放水力激蕩產生的壓力從而使管柱組件在固井作業時可靠性更好。

針對以上技術問題，本發明的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的用于管柱組件中釋放水力激蕩的裝置，包括上限位塊、連接套管、彈性件、下限位塊、與管柱組件的套管連接的上連接件和與管柱組件的篩管連接的下連接件，所述上連接件與上限位塊的一端連接，所述上限位塊的另一端與連接套管一端連接，所述連接套管的另一端與下限位塊的一端連接，所述下限位塊的另一端與下連接件連接；所述彈性件設在連接套管內，所述上限位塊上和下限位塊上均設有與連接套管連通的孔。

與現有技術相比，本發明的用于管柱組件中釋放水力激蕩的裝置具有以下優點。本發明的裝置安裝在原先盲板的安裝位置處，替換掉盲板。在下套管過程中因水力激蕩而產生的水擊壓力、抽吸壓力等經由下連接件的孔或上連接件的孔進入連接套管并作用在彈性件上，壓力迫使彈性件變形來釋放和/或在水力激蕩的沖擊下迫使彈性件在連接套管內來回移動來釋放。上限位塊和下限位塊限定了彈性件在連接套管內的移動范圍。通過本發明的裝置能較好地釋放因水力激蕩而產生的水擊壓力、抽吸壓力等。由于沒有了水力激蕩的壓力對分級箍的剪釘的影響，解決了因水力激蕩而導致分級箍的開孔壓力過小和分級箍提前開孔的問題，套管內憋壓能達到預設壓力，解決了封隔器無法順利漲封的問題，從而使固井作業可靠性更好。

作為本發明的一種改進，所述上連接件為第一套管接箍，所述第一套管接箍的一端與套管螺接，所述第一套管接箍的另一端與上限位塊的一端密封連接。套管接箍為現有成熟的連接件，連接可靠且能減少成本。第一套管接箍的另一端與上限位塊的一端密封連接使得水力激蕩產生的壓力由彈性體來釋放，減少水力激蕩對套管外的固相、沉沙等的影響。

作為本發明的另一種改進，所述上限位塊朝向連接套管的一側設有第一凸臺，所述第一凸臺的中部設有與連接套管連通的通孔。彈性件壓在第一凸臺上時兩者形成一個密封結構，最大地減少水力激蕩對分級箍和封隔器的影響。

作為本發明的一種優選，所述連接套管為短節。短節是管道連接中常用的一種配件，容易得到從而可降低本發明裝置的設計和加工等成本。

作為本發明的另一種優選，所述連接套管的長度為40～100cm。彈性體在這個長度的連接套管內移動可較好地釋放水力激蕩產生的壓力，而且由于長度適中，在降低成本的同時也方便本發明的裝置與篩管等的連接。

作為本發明的還有一種改進，所述彈性件為橡膠膠塞，所述橡膠膠塞與連接套管過盈配合。橡膠膠塞具有較好的耐磨、抗壓性能，而且密度較低，容易在連接套管內移動從而起到好的釋放水力激蕩的壓力。過盈配合不僅能起到一定的密封作用，而且在水力激蕩壓力較小時可直接經橡膠膠塞釋放壓力，減少橡膠膠塞的磨損。

作為本發明的還有一種改進，所述下限位塊上與連接套管連通的孔為Y型通孔。Y型通孔在彈性體變形時與彈性體形成密封面，能起到更好的密封作用，防止泥沙等進入篩管。