[發(fā)明專利]一種用于固井作業(yè)的球形高壓膠塞

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010636362.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN111720092A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬國耀;周福新;孫永剛;顧瀛;錢裕寬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常熟市石油固井工具有限公司
• 主分類號(hào): E21B33/134
• 分類號(hào): E21B33/134
• 代理公司: 蘇州市小巨人知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32415
• 代理人: 凌立

本發(fā)明公開了一種用于固井作業(yè)的球形高壓膠塞，包括同軸依次連接的膠塞頭、膠塞芯、膠塞本體，所述膠塞頭和膠塞芯成一體，所述膠塞本體包覆在所述膠塞芯外周，所述膠塞本體包括球形頭部和具有多個(gè)沿軸向布置的裙翼結(jié)構(gòu)的包覆段，所述球形頭部固設(shè)在所述膠塞芯的上端面上。本發(fā)明膠塞本體采用球形頭部結(jié)構(gòu)，避免了膠塞易損壞，能夠適應(yīng)高壓油氣井固井作業(yè)需要，實(shí)現(xiàn)固井碰壓后放壓候凝，提高水泥環(huán)與套管的膠結(jié)質(zhì)量，減少了質(zhì)量事故和安全事故的發(fā)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油固井工具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于固井作業(yè)的球形高壓膠塞。

背景技術(shù)

一口油井深達(dá)數(shù)千米，在鉆井過程中常常遇到井漏、井塌、井噴等復(fù)雜情況，影響正常鉆進(jìn)，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致井眼報(bào)廢。為了達(dá)到加固井壁，保證繼續(xù)安全鉆進(jìn)，封隔油、氣和水層，保證勘探期間的封層測(cè)試及整個(gè)開采過程中合理的油氣生產(chǎn)等目的而下入優(yōu)質(zhì)鋼管，并在井筒與鋼管的環(huán)形空間充填好水泥的作業(yè)，稱為固井作業(yè)。固井作業(yè)是通過固井設(shè)計(jì)，應(yīng)用配套的固井設(shè)備、輔助設(shè)備及工具，將油井水泥、水和添加劑按一定的比例混合后，通過固井泵泵注入井，并頂替到預(yù)定深度的井壁與套管、套管與套管的環(huán)形空間內(nèi)，使套管與井壁、套管與套管之間形成牢固粘結(jié)。套管浮鞋裝在套管柱底部引導(dǎo)套管柱入井，防止套管柱底部插入井壁后遇阻；套管浮箍裝在浮鞋以上2～3根套管處。不管浮鞋還是浮箍，兩者都具有一個(gè)單流閥機(jī)構(gòu)，該閥可防止固井結(jié)束后套管環(huán)空內(nèi)的流體進(jìn)入套管內(nèi)。套管膠塞主要用來隔離水泥漿與前置液，防止前行水泥漿在出套管浮箍前受污染；把頂替液與水泥漿隔開，防止后面的水泥漿受頂替液的污染，同時(shí)還用來碰壓，指示固井替漿結(jié)束。陸地固井一般采用單級(jí)單膠塞固井較多，注完水泥漿后開水泥頭檔銷釋放膠塞，當(dāng)膠塞碰到浮箍時(shí)，壓力突然升高，這一時(shí)刻即為碰壓。

目前油田上使用的固井膠塞的上下面大體上都是平面結(jié)構(gòu)，與之配合使用的浮箍的上面也是平面。由于油氣井淺則數(shù)百米，深則數(shù)千米，乃至萬米，在深井或復(fù)雜底層中，地層應(yīng)力不穩(wěn)定，井眼環(huán)空與套管內(nèi)的壓差變大，容易造成膠塞擊穿，引起質(zhì)量事故，同時(shí)飛濺物也容易傷害到操作人員，進(jìn)而影響生產(chǎn)。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)用于固井作業(yè)的球形高壓膠塞，膠塞本體采用球形頭部結(jié)構(gòu)，避免了膠塞易損壞，能夠適應(yīng)高壓油氣井固井作業(yè)需要，實(shí)現(xiàn)固井碰壓后放壓候凝，提高水泥環(huán)與套管的膠結(jié)質(zhì)量，減少了質(zhì)量事故和安全事故的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何避免膠塞損壞，提高水泥環(huán)與套管的膠結(jié)質(zhì)量，減少質(zhì)量事故和安全事故的發(fā)生。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于固井作業(yè)的球形高壓膠塞，包括同軸依次連接的膠塞頭、膠塞芯、膠塞本體，所述膠塞頭和膠塞芯成一體，所述膠塞本體包覆在所述膠塞芯外周，所述膠塞本體包括球形頭部和具有多個(gè)沿軸向布置的裙翼結(jié)構(gòu)的包覆段，所述球形頭部固設(shè)在所述膠塞芯的上端面上。

進(jìn)一步地，所述膠塞頭包括倒圓臺(tái)體和圓柱體，其中所述倒圓臺(tái)體的上底面直徑與所述圓柱體的底面直徑相等。

進(jìn)一步地，所述膠塞芯包括外周沿軸向均勻設(shè)置的多個(gè)環(huán)形溝槽的安裝柱，所述安裝柱設(shè)置在所述圓柱體上，其中所述安裝柱的直徑小于所述圓柱體的底面直徑。

進(jìn)一步地，所述包覆段包括與所述環(huán)形溝槽相對(duì)應(yīng)的多個(gè)環(huán)形安裝塊和多個(gè)沿軸向均勻布置的膠塞裙翼，所述膠塞裙翼的外徑與所述球形頭部的外徑相等。

進(jìn)一步地，所述倒圓臺(tái)體包括具有螺紋的通孔，所述通孔中可拆卸安裝有自鎖式碰壓頭。

進(jìn)一步地，所述自鎖式碰壓頭包括依次連接的引導(dǎo)頭、密封段和連接段，所述密封段包括沿軸向均勻設(shè)置的多個(gè)密封槽和設(shè)置在所述密封槽上的密封圈，所述密封段和連接段之間可滑動(dòng)套設(shè)有卡簧，所述連接段與所述倒圓臺(tái)體的所述通孔螺紋連接。

進(jìn)一步地，所述膠塞頭和膠塞芯為鋁合金或者樹脂材質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述膠塞本體為合成橡膠或者聚氨酯材質(zhì)。