用于大斜度井和水平井分级注水泥的固井装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于大斜度井和水平井分级注水泥的固井装置，包括：套管，所述套管包括注水泥机构，所述注水泥机构包括壳体，在所述壳体上形成有注水泥通道，所述注水泥机构还包括封闭件，在第一状态下，所述封闭件通过第二剪切销钉而固定在所述壳体上以封闭所述注水泥通道，在第二状态下，所述第二剪切销钉剪断，所述封闭件移动至使所述注水泥通道打开；以及打开工具，所述打开工具构造为能插入到所述套管内并从井口延伸至与所述封闭件的上端相接触，下压所述打开工具能使所述第二剪切销钉剪断。使用这种固井装置能够有效地提高大斜度井和水平井的固井成功率。

【技术实现步骤摘要】
用于大斜度井和水平井分级注水泥的固井装置及方法
本专利技术涉及固井
，特别是涉及一种用于大斜度井和水平井分级注水泥的固井装置。本专利技术还涉及使用上述装置来进行固井的方法。
技术介绍
固井是用于将套管固定在井内的重要施工作业。近些年来，为了提高油气开采效率，深度较大的大斜度井和水平井越来越受到广泛应用。然而，目前的固井操作是向井内投入重力打开塞，以确保用于向环空中灌注水泥浆的孔能够打开。然而，由于需要作业的井为大斜度井和水平井，因此这种重力打开塞顺利下入到预定位置的成功率比较低，从而导致了上述孔打开的成功率比较低。在这种情况下，作业人员只能将所下入的套管钻除，并重新下入新的套管来进行固井作业。这既降低了施工效率，也大幅增加了施工成本。因此，希望能有一种可提高大斜度井和水平井的固井成功率的装置。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种固井装置，使用这种固井装置能够有效地提高大斜度井和水平井的固井成功率。本专利技术还提出了一种固井方法，通过这种固井方法可以更加顺利地对大斜度井和水平井进行固井。根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于大斜度井和水平井分级注水泥的固井装置，包括：套管，所述套管包括注水泥机构，所述注水泥机构包括壳体，在所述壳体上形成有注水泥通道，所述注水泥机构还包括封闭件，在第一状态下，所述封闭件通过第二剪切销钉而固定在所述壳体上以封闭所述注水泥通道，在第二状态下，所述第二剪切销钉剪断，所述封闭件移动至使所述注水泥通道打开；以及打开工具，所述打开工具构造为能插入到所述套管内并从井口延伸至与所述封闭件的上端相接触，下压所述打开工具能使所述第二剪切销钉剪断。通过下压打开工具能够有效地将力传递给与其接触的封闭件，由此能有效地顶动封闭件，使连接封闭件与壳体的第二剪切销钉剪断。由此，封闭件可顺利地相对于壳体移动，以使注水泥通道打开。此后，水泥浆可通过打开工具、经过注水泥通道而流向环空中，以此来实现固井。上述结构因不会受到重力的显著影响所以能够非常有效地应用于大斜度井和水平井中，以提高固井的成功率。在一个实施例中，所述打开工具包括能抵在所述封闭件的上端的施力套筒，以及固定在所述施力套筒的侧壁上的密封体，所述密封体构造为能与所述套管的内侧壁密封式接合，并处于所述注水泥通道之上。在一个实施例中，所述施力套筒包括上部段和连接在所述上部段之下的下部段，所述上部段的外径大于所述下部段的外径，以在所述上部段和所述下部段之间的朝下的台阶面，所述密封体设置在所述台阶面处。在一个实施例中，所述打开工具包括插入所述套管的送入钻具，以及密封端件，所述密封端件套设在所述送入钻具之外，并与所述送入钻具密封滑动式配合，所述密封端件的下端能插入到所述套管内并与所述套管密封式连接。在一个实施例中，所述壳体包括径向向内凸出的固定环，所述封闭件构造为沿纵向方向延伸的筒体，所述封闭件的下端通过所述第二剪切销钉而与所述固定环相连，所述封闭件的上端构造有径向向外延伸的凸缘，所述凸缘与所述壳体密封滑动式接合，在第一状态下，所述凸缘与所述固定环的上端间隔开，所述注水泥通道位于所述凸缘和所述固定环之间，在第二状态下，所述封闭件向下移动至所述凸缘越过所述注水泥通道而与所述固定环的上端相抵。在一个实施例中，所述壳体包括外筒和套设在所述外筒内的内筒，在所述外筒上构造有沿径向贯穿的第一通孔，在所述内筒上构造有沿径向贯穿的第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔形成所述注水泥通道，在第二状态下，所述第一通孔和所述第二通孔对齐而允许所述注水泥通道导通，在第三状态下，所述内筒相对于所述外筒沿纵向方向移动至所述第一通孔和所述第二通孔错开，以使所述注水泥通道封闭。在一个实施例中，在所述外筒的内侧构造有第一凹槽，在所述内筒上构造有沿径向方向贯穿的插孔，所述壳体还包括关闭环，在所述关闭环的外侧构造有第二凹槽，在第一状态和第二状态下，所述关闭环通过第三剪切销钉而与所述内筒固定，所述第一凹槽与所述插孔对齐，在所述第一凹槽和所述插孔内设置有挡块，所述第二凹槽与所述插孔错开，在第三状态下，所述第三剪切销钉剪断，所述关闭环沿纵向方向移动至所述第二凹槽与所述插孔对齐，所述挡块离开所述第一凹槽而处于所述第二凹槽和所述插孔内，所述内筒相对于所述外筒沿纵向方向移动至所述第一通孔和所述第二通孔错开。在一个实施例中，所述固井装置还包括关闭胶塞，在第三状态下，将所述关闭胶塞插入到所述套管内，所述关闭胶塞与所述关闭环相接合而剪断所述第三剪切销钉。在一个实施例中，所述套管包括从上到下依次设置的所述注水泥机构、第一挠性塞机构、碰压机构和浮鞋，所述第一挠性塞机构包括外壳以及设置在所述外壳内的第一挠性塞，所述外壳和所述第一挠性塞通过第一剪切销钉连接在一起，所述碰压机构构造有径向向内延伸的碰压座，所述固井装置还包括第二挠性塞，所述第二挠性塞构造为能通过所述打开工具进入所述套管，与所述第一挠性塞相接合，在所述第一剪切销钉剪断后，所述第一挠性塞和所述第二挠性塞一起移动至所述碰压座处，并与所述碰压座相接合。根据本专利技术的第二方面，提出了一种使用上述装置来进行固井的方法，包括以下步骤：将所述打开工具插入到所述套管内，直到所述打开工具的下端与所述封闭件的上端相接触；下压所述打开工具，以使所述第二剪切销钉剪断，并使所述封闭件下移至所述注水泥通道打开。通过上述方法能够非常有效地使第二剪切销钉剪断，从而能提高固井的成功率。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)采用第一挠性塞和第二挠性塞双胶塞系统进行固井，提高了胶塞碰压的成功率，确保在碰压后通过管内憋压打开注水泥通道；(2)在一级固井胶塞碰压失败无法憋压开孔时，仍然可以通过下压打开工具使注水泥通道打开进行固井施工，因此有效提高了在大斜度井和水平井分级固井作业中分级注水泥器开孔的成功率。附图说明在下文中参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1、3和5分别显示了根据本专利技术的一个实施方案的用于分级注水泥的固井装置的不同状态；图2显示了图1中A部的局部放大图；图4显示了图3中B部的局部放大图；图6显示了图5中C部的局部放大图；图7显示了打开工具的一部分的结构示意图；图8显示了打开工具的另一部分的结构示意图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。图1、3和5显示了根据本专利技术的一个实施方案的固井装置100，它们分别显示了固井装置100的不同状态。如图1所示，固井装置100包括套管1，该套管1包括从上到下依次设置的注水泥机构2、第一挠性塞机构3、碰压机构4和浮鞋5。该套管1的最上端设置有接箍11。应当理解的是，这些结构之间可通过相应长度的一个或多个管件而连接在一起。另外，固井装置100还包括打开工具6，该打开工具插入到套管1内。如图2所示，注水泥机构2包括大体上呈圆筒状的壳体。该壳体可包括外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分级注水泥的固井装置，包括：/n套管，所述套管包括注水泥机构，所述注水泥机构包括壳体，在所述壳体上形成有注水泥通道，所述注水泥机构还包括封闭件，在第一状态下，所述封闭件通过第二剪切销钉而固定在所述壳体上以封闭所述注水泥通道，在第二状态下，所述第二剪切销钉剪断，所述封闭件移动至使所述注水泥通道打开；以及/n打开工具，所述打开工具构造为能插入到所述套管内并从井口延伸至与所述封闭件的上端相接触，下压所述打开工具能使所述第二剪切销钉剪断。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于分级注水泥的固井装置，包括：
套管，所述套管包括注水泥机构，所述注水泥机构包括壳体，在所述壳体上形成有注水泥通道，所述注水泥机构还包括封闭件，在第一状态下，所述封闭件通过第二剪切销钉而固定在所述壳体上以封闭所述注水泥通道，在第二状态下，所述第二剪切销钉剪断，所述封闭件移动至使所述注水泥通道打开；以及
打开工具，所述打开工具构造为能插入到所述套管内并从井口延伸至与所述封闭件的上端相接触，下压所述打开工具能使所述第二剪切销钉剪断。


2.根据权利要求1所述的固井装置，其特征在于，所述打开工具包括能抵在所述封闭件的上端的施力套筒，以及固定在所述施力套筒的侧壁上的密封体，所述密封体构造为能与所述套管的内侧壁密封式接合，并处于所述注水泥通道之上。


3.根据权利要求2所述的固井装置，其特征在于，所述施力套筒包括上部段和连接在所述上部段之下的下部段，所述上部段的外径大于所述下部段的外径，以在所述上部段和所述下部段之间的朝下的台阶面，所述密封体设置在所述台阶面处。


4.根据权利要求1到3中任一项所述的固井装置，其特征在于，所述打开工具包括插入所述套管的送入钻具，以及密封端件，所述密封端件套设在所述送入钻具之外，并与所述送入钻具密封滑动式配合，所述密封端件的下端能插入到所述套管内并与所述套管密封式连接。


5.根据权利要求1到4中任一项所述的固井装置，其特征在于，所述壳体包括径向向内凸出的固定环，
所述封闭件构造为沿纵向方向延伸的筒体，所述封闭件的下端通过所述第二剪切销钉而与所述固定环相连，所述封闭件的上端构造有径向向外延伸的凸缘，所述凸缘与所述壳体密封滑动式接合，
在第一状态下，所述凸缘与所述固定环的上端间隔开，所述注水泥通道位于所述凸缘和所述固定环之间，
在第二状态下，所述封闭件向下移动至所述凸缘越过所述注水泥通道而与所述固定环的上端相抵。


6.根据权利要求1到5中任一项所述的固井装置，其特征在于，所述壳体包括外筒和套设在所述外筒内的内筒，在所述外筒上构造有沿径向贯穿的第一通孔，在所述内筒上构造有沿径向贯穿的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭朝辉，徐星，刘明，王建全，陈志峰，孙泽秋，杜鹏德，徐明会，侯承勋，李振，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，德州大陆架石油工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11