[发明专利]固井缓冲器

说明书

技术领域

本发明涉及一种固井用装置，特别涉及一种干法固井缓冲器。

背景技术

气体钻井技术在提高钻速、防漏堵漏、发现和保护油气层等方面具有明显的效果。但气体钻井完钻后，为了进行表层套管或者技术套管固井，在常规固井作业前，需要再替入水基钻井液，该过程会造成井壁水化失稳和井漏。由于处理井壁失稳和井漏等井下复杂情况要花费大量时间和钻井材料，并且在固井后需要再气举出钻井液，干燥井壁后继续空气钻进，因此作业周期较长，无法获得气体钻井既得经济效益。而气体钻井完成后，在不替入任何液体钻井液的情况下，直接进行干法固井，则可以省去替入钻井液步骤，避免处理井下复杂事故等中间环节，缩短了钻井周期，降低钻井综合成本。

干法固井需要向井中注入水泥。在注水泥作业期间，水泥浆从1000-3000米的井口自由下落，沿程对固井工具以及套管附件的冲击力很大，容易造成浮箍、浮鞋等附件的失效，并且固井后(或替浆后)水泥浆易倒返。另外，由于水泥浆的冲击作用，会使干燥井壁产生失稳而掉块，增加了环空堵塞的几率。

目前，在实施干法固井的注水泥作业期间，为了减少高速运动的水泥浆对固井工具和套管附件的冲击，通常采用内插管注水泥的方法。但是内插管注水泥的方法并不能从根本上解决最下部水泥浆的高速流动对固井工具冲击的问题，而且内插管注水泥的方法不适用于尺寸较小的套管。

US6520256提及了一种安装在管串上并下入井中的水泥节流器。这种水泥节流器包括与壳体固定连接的挡板，在挡板上布置有用于使水泥浆流过的通孔，在通孔的朝向水泥浆流向的下游侧的端部布置有依靠弹簧开合的挡盖。依靠弹簧开合的挡盖存在不能关闭的风险，在水泥节流器下部不使用浮箍、浮鞋等工具的情况下，会造成水泥浆倒返，套管内留水泥塞等危险。该水泥节流器不能有效降低水泥浆的下落速度。

因此，需要一种装置，其能降低水泥浆的下落速度以减小水泥浆对管串工具和井壁的巨大冲击，提高固井工具的可靠性，减小固井风险。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种固井缓冲器，其能够减缓流体的流动流速，从而保护缓冲器下部的固井工具，并能够显著降低环空堵塞的几率。

根据本发明，提出了一种固井缓冲器，其包括与管串连通的壳体，以及布置在壳体内部的具有第一过流孔的第一缓冲部件。其中，其特征在于，沿着流体流动方向在挡板的下游还设有至少一个附加缓冲部件，所述附加缓冲部件具有附加过流孔，从而在所述缓冲器内形成了曲折的流体流动通道。

在本文中，用语“曲折的流体流动通道”指形成在固井缓冲器内的具有多个拐弯的流体流动通道。这些拐弯尤其可以是直角拐弯。

在一个实施例中，第一缓冲部件与壳体内壁以可拆卸的方式固定接合。壳体例如可为圆柱形以与管串相连，因此布置在壳体内部的缓冲部件也为圆形设计。

在一个实施例中，附加缓冲部件包括设置成与第一缓冲部件直接相邻的第二缓冲部件，在所述第二缓冲部件上布置有第二过流孔，所述第二过流孔与第一过流孔的轴向具有相同的朝向，但所述第二过流孔与第一过流孔的径向位置彼此错开。在一个优选的实施例中，第一过流孔布置在固井缓冲器的径向中心，而所述第二过流孔布置在径向外侧。

在一个实施例中，将第二缓冲部件构造为带有第一凸缘的盘状结构，该第一凸缘朝向流体流向的上游侧延伸，并且第一凸缘的端部与第一缓冲部件的下游端面直接相邻，从而在所述第一缓冲部件的下游端面、所述第二缓冲部件的上游端面和所述第一凸缘之间形成了第一缓冲腔。在保证第二缓冲部件的强度下，将第二过流孔在尽可能靠近盘体边缘的部位均匀布置。

在本文中，用语“下游端面”和“上游端面”均以流体的流向为参照。

在一个实施例中，附加缓冲部件还包括一端开口一端封闭的第三缓冲部件，其开口端与第二缓冲部件的下游端面直接相邻，在所述第三缓冲部件的侧壁上布置有与第一和第二过流孔的轴向朝向成一定角度的第四过流孔，例如将第四过流孔布置为与第一和第二过流孔的轴向朝向成90度。在一个优选的实施例中，第三缓冲部件为阶梯筒状结构，其大端为开口端，小端为封闭端，并且所述第四过流孔布置在小端的侧壁上。

当附加缓冲部件不包括第三缓冲部件时，需要将第二缓冲部件与壳体固定接合。当附加缓冲部件包括第三缓冲部件时，可使第三缓冲部件与壳体固定接合，例如使第三缓冲部件的大端与壳体固定接合，而第二缓冲部件与壳体固定接合则不是必须的，这是由于第三缓冲部件与第二缓冲部件的直接相邻对第二缓冲部件起到支撑作用。