[实用新型]可钻式套管自动灌泥浆浮鞋

说明书

本实用新型属于石油钻井下套管时一种控制装置。

在石油钻井工作中，经常使用的套管串下部为一阻流环，即一单流阀，结构较简单，下套管过程中套管内部无泥浆进入，下套管是需定时在井口向套管内灌泥浆以平衡套管内外的压差，防止套管在外压力作用下损坏。固井过程完成后，在套管内外压差作用下，阻流环关闭，阻止套管外水泥进入套管内，该装置灌泥浆过程中需不停地活动套管，阻止套管粘卡，该装置使下套管作业不连续，浪费下套时间。不能用″PDC″钻头直接钻，必须用牙轮钻头先将阻流环钻掉，再改换PDC钻头打钻，这种情况既浪费时间，增加钻井成本，又给工人增加劳动强度。原装置是利用人工方法以井口向套管内进行灌泥浆，灌泥浆时必须停止下套管作业，易造成卡套管事故。

本实用新型的目的就是实现下套管自动灌泥浆，本技术的关键是下套管过程中密封半球在卡瓦的作用下远离阻流环，利用套管内外压差实现自动灌泥浆，下完套管后本装置仍可起单流阀作用。我们研制的″PDC″钻头可钻原先使用的浮箍或浮鞋，不能用PDC钻头直接钻，可钻式套管自动灌泥浆浮鞋，仍用PDC钻头就可直接钻井。因为浮鞋内部的组成最佳材料主要有聚四氟乙烯、电木、黄铜、水泥等合成塑料组成，这些材料对PDC钻头无损坏，可直接打钻。

本实用新型是这样构成的，本装置主要有几个部件组成，本体为一个带接箍的短套管，下端也有道槽，上部有阀体用填料或水泥与本体固死，中部密封半球与阀座配合，弹簧压紧扶正密封半球杆，下部有支撑座，支撑弹簧扶正密封半球杆，还有卡瓦，下套管时卡住密封半球杆，使半球与阀座有间隙，得到自动灌泥浆作用，固井时向井内打水泥浆，半球在固井水泥浆冲击下半球下移，卡瓦脱落，使密封半球与阀座在弹簧和井压力作用下起单流阀作用。该装置结构使用在浮箍或浮鞋中是一样的，都可以通用。

本装置实现了下套管自动灌泥浆的目的，与现有技术相比，操作简单，套管开始下井后，无需人工进行控制，即或实现自动灌泥浆的目的，直至下套管作业完，使下套管作业连续，减少下套管过程中卡套管的可能性，与原装置相比，3000米的井可节省下套管的时间2.5小时；本装置实现PDC钻头可钻，在目前打井过程中任何钻头都适用；如果不需要自动灌泥浆，可将浮鞋上的卡瓦去掉变成普通浮鞋。

以下结合附图进一说明：图1是本实用新型的结构示意图，图2是该装置密封半球的几种结构示意图，图3是该装置(浮鞋)中心部分的另一种结构形式。

本实用新型主要结构特征是本体(1)内上部有阀座(2)和密封半球(3)组合，在密封半球(3)下方与弹簧(4)和支撑座(5)及卡瓦(6)构成，中心部分的半球杆(10)主要安装弹簧(4)。附图1的本体(1)是带接箍的短套管，套管内上端和下端开有槽，上部的阀座(2)是阻流环，阀座(2)和本体(1)之间装填料(7)，中部密封半球(3)与阀座(2)配合，并由弹簧(4)压紧扶正密封半球杆(10)，下部为支撑座(5)，用以支撑弹簧扶正密封半球杆(10)，在支撑座(5)下方安装有二瓣卡瓦(6)，使下套管时卡住密封半球杆，使半球(3)与阀座(2)的配合留有间隙，便于自动灌泥浆作用，该装置的中心部分的半球杆(10)主要安装弹簧(4)。

由附图2可知，密封半球(3)的几种结构形式是或者为附图A的凡尔密封面为球面时，阀座(2)密封面为锥形，或者如图B的凡尔密封面为球面，阀座(2)密封面为球面，图C的凡尔密封面为锥面时，阀座(2)密封面为锥形面，图D的凡尔密封面为平面，阀座(2)密封面为平面。

附图3的半球杆(10)、弹簧(4)、支承杆(5)和卡瓦(6)由安装在密封面下方，改装在密封面的上方，下套管时由于卡瓦(6)在弹簧的作用下将半球杆(10)卡在支承板的斜面处，使阀座(2)与半球(3)保持有间隙，套管向下运动时在压差的作用下，井内的泥浆就可以通过该间隙进入套管内部得到下套管进自动灌泥浆的目的。套管下定后，开始循环泥浆，当大排量的泥浆向下冲击时，使半球向下移动，半球杆(10)克服弹簧力向下移动使卡瓦(6)脱落。当停止循环后，在弹簧力和泥浆回压下，半球(3)与阀座就密封，起单流阀作用，保证了水泥浆不返回套管内紧固环形空间，保证了固井质量。还有如上结构的基础上，可把卡瓦(6)改装在密封半球处，卸装在密封面的下端部位，也即密封面的上方安装有半球杆(10)、弹簧(4)、支承板(5)，而卡瓦(6)改装在密封半球(3)的下端部位，螺母(8)和垫圈(9)是用以紧固半球杆(10)和弹簧(4)。

本装置连接在套管的下部，也可以在套管中部(水泥引鞋处改成套管丝扣)与旋流短节相连，上部与套管串相连，下套管前，把密封半球杆向下拉起，放上卡瓦，在弹簧的作用下，使球杆牢固的卡在支撑架的锥孔上，密封半球与阀座分离，下套管时井内的泥浆可以通过阀座孔返到套管内，所以下套管时，就不需要从套管上部向下灌泥浆了，套管下到位后，循环泥浆时，由于泥浆向下的冲力密封半球克服了弹簧压力向下移动，使卡瓦自动脱落，当停止泥浆循环后，密封半球与阀座，就在弹簧压力作用下起密封作用，打水泥固井时，起单流阀作用，阻止环空水泥浆进入套管内，达到正常固井的目的，如果井内出现特殊情况不适合自动灌泥浆时，将卡瓦取掉，就成一般固井装置。本装置在胜利油田浅海钻井平台上试用，井深500米，试用成功，质量合格。