[发明专利]一种分级注水泥器

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发领域，特别涉及一种分级注水泥器。

背景技术

分级注水泥器是油井固井时进行分级固井的专用工具，其安装在套管柱中，完成两极或多级注水泥作业的装置。分级注水泥器包括本体、注水泥孔、关闭套、关闭塞、开孔套、剪钉和密封圈，关闭套设置在本体内部的上部，开孔套设置在本体内部且在关闭套的的下方，关闭套和开孔套均通过剪钉与本体固定，注水泥孔径向设置在本体中部，且位于开孔套上端，密封圈分别设置在注水泥孔上下两侧，且位于分别本体和关闭套之间、本体和开孔套之间，分级注水泥器通过打开和关闭注水泥孔，来进行水泥顶替和封固水泥浆。按常规方法进行第一次注水泥作业，然后对该分级注水泥器内部进行蹩压，剪断剪钉使开孔套下移，露出注水泥孔，进行第二次注水泥，投入的关闭塞推动关闭套下行，关闭注水泥孔，完成第二次注水泥作业，密封圈对注水泥孔内部上下两侧进行密封，防止水泥浆倒灌。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

目前注水泥作业完成后，一般通过橡胶“O”型密封圈对注水泥孔进行密封，分级注水泥器用于高温高压井、天然气井、储气库井固井时，密封圈难以耐受高温、高压环境，容易导致密封失效的问题，出现天然气的窜漏和水泥浆倒灌等现象。

发明内容

为了解决现有技术密封圈密封失效的问题，本发明实施例提供了一种分级注水泥器。所述技术方案如下：

一种分级注水泥器，包括本体、注水泥孔、关闭套、关闭塞、第一剪钉、第二剪钉和开孔套，所述关闭套设置在所述本体内部，且所述关闭套的外壁和所述本体的内壁上部紧贴，所述开孔套设置在所述本体内部且在所述关闭套的下方，所述关闭套下端和所述开孔套上端搭接，所述关闭套和所述开孔套均通过所述剪钉与所述本体固定，所述注水泥孔径向设置在所述本体的中部，且位于所述开孔套上端，所述关闭套的外壁从上至下依次分为：上竖直面、中竖直面和下竖直面，所述上竖直面、所述中竖直面和所述下竖直面的半径依次减小，所述上竖直面和所述中竖直面之间径向设置有凹陷带，所述本体内壁从上至下顺次相连上内壁面、第一斜面、中内壁面、第二斜面和下内壁面，所述上内壁面、所述中内壁面和所述下内壁面半径依次减小，所述注水泥孔设置在所述中内壁面中间，所述中内壁面的长度与所述上竖直面的下端到所述下竖直面的下端的距离相等，初始状态时，所述中内壁面位于所述中竖直面以下；

工作时，按常规方法进行第一次注水泥作业，之后对所述分级注水泥器内部进行蹩压，使所述第二剪钉剪断且所述开孔套下移，露出所述注水泥孔，所述水泥通过所述注水泥孔完成第二次注水泥作业，投入所述关闭塞推动所述关闭套下行，直至所述上竖直面的下端和所述上内壁面的下端对应相贴合，所述下竖直面的下端和所述中内壁面的下端对应相贴合。

具体地，作为优选，所述上竖直面半径和所述中竖直面半径的差值、所述关闭套对应所述下竖直面处的厚度、所述上内壁面半径和所述中内壁面半径的差值、以及所述中内壁面半径和所述下内壁面半径的差值均相等。

具体地，作为优选，所述上竖直面的下端和所述上内壁面的下端均为弧面，所述上竖直面的下端弧面的半径小于所述上内壁面的下端弧面的半径。

具体地，作为优选，所述下竖直面的下端和所述中内壁面的下端均为弧面，所述下竖直面的下端弧面的半径小于所述中内壁面的下端弧面的半径。

作为优选，所述上竖直面下端的底角处和所述下竖直面下端的底角处均为半径是0.4毫米的弧面。

作为优选，所述上竖直面的底部与水平线夹角为A，所述第一斜面和水平线夹角为B，所述角A小于等于角B。

作为优选，所述下竖直面的底部与水平线夹角为A’，所述第二斜面和水平线夹角为B’，所述角A’小于等于角B’。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明在关闭套外壁上设置直径依次减小的上竖直面、中竖直面和下竖直面，在本体内壁设置直径依次减小的上内壁面、中内壁面和下内壁面，注水泥作业完成后，通过关闭套外壁各面和本体内壁各面的相应紧密配合，达到对注水泥孔的密封作用，由于本体和关闭套通常都采用金属材料，所以本发明避免采用外部橡胶，直接使用金属对金属的密封方式进行密封，可以耐受高温、高压环境，密封效果优势明显，避免出现天然气的窜漏和水泥浆倒灌等现象，另外，本发明节省材料，结构简单。

附图说明