[实用新型]地面控制式固井工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及油气田固井作业工具，特别涉及一种地面控制式固井工具。

背景技术

目前，全世界从事地层矿产资源的勘探开采，应用的科学技术和手段，一般采用的办法不外乎有两种：一种是钻井，一种是挖掘。钻井勘探开采具有成本低、深度孔可达近万米，适用于深层、高温、高压环境下液体和有毒气体的勘探开采。挖掘勘探开采具有成本高、常温下无压力，仅适用于深度在千米左右、浅表层固体的开采。但石油、天燃气、盐卤(矿)、地热等储藏都在千米以上，且具有高温、高压或超高压、有毒的特性，因此，钻井广泛用于石油、天燃气、盐卤(矿)、地热等地层矿产资源的勘探开采。

钻井：通俗的说法，就是利用机械设备在地层内钻孔的过程。根据钻井深度，从经济性、技术性、工艺性综合考虑，井内的各段井径尺寸不相同，井越深，钻井的开孔尺寸越大；反之，钻井的开孔尺寸则越小。井口到井底的井径尺寸是逐段缩小的。在钻井过程中，由于井径尺寸的改变和岩层的变化，有时钻井尺寸过长或因其它需要，为防止井壁的跨塌，就要用钢管(在钻井上称套管)作衬套，用水泥浆与地层井壁凝固座封，这个过程就是固井。在固井过程中，当水泥浆灌满套管与井壁之间时，水泥浆凝固需要一定时间，并不允许其流动(倒流)。灌注水泥浆，防止水泥浆倒流，达到水泥浆凝固而使用的这种工具就叫固井工具。

固井工具的工作原理和必须具备的三大基本功能：一、灌注水泥浆时，通道须畅通；二、灌注水泥浆完毕后，通道要关闭；三、固井成功完成后，钻井深度未达到最终尺寸时，需将开关密封机构等部件易钻铣掉。

长期以来，我国从事地层矿产资源开采使用的固井工具一直都是从西方国家和美国哈里伯顿石油工具公司进口的圆球、压缩弹簧式固井工具。该工具在灌注水泥浆过程中，具有阻力较大，水泥浆等杂物在弹簧内不易冲洗清除，而关闭时，压缩弹簧的摆角幅度大，圆球定向回位的可靠性较差，圆球会产生一个负压力，减小密封回位压力。综上所述，其产品主要具有以下缺点：关闭时圆球定向回位的可靠性较差，关闭后，井况条件稍差则会密封不严，造成固井质量差或固井不成功，固井成功率仅达到百分之八十左右。固井优质井率在百分之四十左右。

且此类固井工具(浮箍、浮鞋)，在固井过程中，无法实现在钻井平台上直接控制在地层内千米以上的固井工具开启、关闭密封机构等操作。

实用新型内容

针对上述不足之处，本实用新型的目的在于提供一种结构简单，使用方便，能在钻井平台上实现直接操作，使固井工具能适时开启、关闭的地面控制式固井工具。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：一种地面控制式固井工具，包括外筒、开关阀芯、密封头、密封底座，其中，所述外筒内周面设置有内螺纹，开关阀芯也设置有外螺纹，开关阀芯位于外筒内，且开关阀芯与外筒采用螺纹相配合，使得开关阀芯可以在外筒内通过螺纹旋出或者旋进，外筒底部设有锥形扣，且锥形扣与密封底座相扣接，开关阀芯与密封头通过销钉连接；所述密封底座上设置有灌浆通道A，密封头一端与灌浆通道A相配合，且密封头设置的斜面与密封底座设置的斜面紧密相切(硬密封)，堵紧灌浆通道A。

所述开关阀芯设有灌浆通道B。

所述开关阀芯和密封头上均设置有弹性密封介质。

本实用新型的工作原理上：在固井操作中，首先使本实用新型的外筒首端与套管连接，然后将套管联同本实用新型下放到(井下)预定位置后，开关阀芯一头用钻杆扣与地面操作连接，在钻井平台上，操作开关阀芯，使开关阀芯沿外筒向上移动(螺纹旋出)适当距离，同时有开关阀芯采用销钉连接的密封头也向上移动相应距离，灌浆通道B全部开启，水泥浆从开关阀芯灌浆通道B与密封底座灌浆通道A进行灌浆。当水泥浆返回到井口，检测水泥浆的密度接近灌浆密度时，灌入清水，当清水灌满灌浆通道后，在钻井平台上操作开关阀芯向下移动(螺纹旋进)适当距离，同时密封头也向下移动相应距离，灌浆通道A和灌浆通道B密封，待水泥浆凝固后，在钻井平台上操作开关阀芯，使开关阀芯向和密封头向上移动(开关阀芯螺纹旋出)适当距离，脱离外筒控制，取出开关阀芯、密封头，固井作业完成。

本实用新型的有益效果在于：