套管外封隔式浮阀装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及固井完井施工领域，公开了一种套管外封隔式浮阀装置，其主要由封隔机构和浮阀机构两个部分组成，其中封隔机构主要由封隔本体、进液堵头、单向阀、胶筒及密封圈等部分构成，浮阀机构主要由浮阀本体、阀芯、弹簧、上阀、下阀以及引鞋等部分构成。本实用新型专利技术可以取代常规固井作业中所使用的浮动装置，起到单向回压阀的作用，确保固井完成后水泥浆不倒返至套管内，更重要的是可以在固井胶塞完成碰压后，继续憋压打开封隔机构，封隔套管与井壁间的环空，起到防止水泥浆沉降、提高套管鞋处的固井质量的作用，为后续的作业施工提供便利的施工条件。的施工条件。的施工条件。

【技术实现步骤摘要】
套管外封隔式浮阀装置


[0001]本技术涉及固井完井施工领域，尤其是一种套管外封隔式浮阀装置。

技术介绍

[0002]石油钻探工程中的固井作业常规作业程序是：套管下部连接带有单向回压阀的浮箍和浮鞋，将套管下入到井下设计位置，套管内注入水泥浆，压入固井胶塞，然后用钻井液将水泥浆顶替入套管和井壁间的环空，最后固井胶塞在浮箍处碰压，最后候凝。这种固井方法经常会出现的问题主要有两点：一是浮箍浮鞋的单向阀失灵，导致水泥浆倒返至套管，最后只能憋压侯凝；二是在靠近套管鞋这一段环空水泥浆由于沉降可能导致水泥石强度不高，在后期钻除水泥塞时，由于振动可能会导致该处水泥石开裂，如果该层套管是技术套管的话，在进行下一开钻进时，多次的起下钻甚至可能导致套管鞋处环空水泥石完全脱落。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于解决上述技术问题而提供一种套管外封隔式浮阀装置，该装置独有的封隔机构的设计，可以有效的解决套管鞋段固井质量不好的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：
[0005]一种套管外封隔式浮阀装置，包括封隔机构和浮阀机构，两者内腔相通且上下同轴安装；
[0006]所述封隔机构包括封隔本体、进液堵头、单向阀、胶筒和密封圈，其中封隔本体的上部为套管接头并用以与套管串连接，进液堵头封堵在封隔本体内壁上的进液孔上且进液堵头能够由下行的固井胶塞碰断以打通进液孔，单向阀设置在进液孔和胶筒之间并仅允许液体从进液孔单向流入胶筒内部，胶筒套装在封隔本体的中部且液体进入后胶筒涨开并起到封隔作用，胶筒与封隔本体之间通过密封圈实现密封；
[0007]所述浮阀机构包括浮阀本体、阀芯、弹簧、上阀、下阀和引鞋，其中浮阀本体的上端固接在封隔本体的下部、下端固接有引鞋，上阀和下阀均圆形板状结构且上下同轴匹配安装在浮阀本体的内部，上阀的中部形成有水眼且水眼下部形成有弧形密封面，下阀的中部形成有导向孔且四周还形成有多个小通孔，阀芯包括芯杆和密封头，芯杆能够上下活动地插装在导向孔内，密封头固接在芯杆上端，弹簧设置在密封头的下端面与下阀的上端面之间并使得密封头与弧形密封面接触以封堵住水眼。
[0008]优选地，所述进液孔为两个且对称径向贯穿开在封隔本体内壁上，对应地，进液堵头为两个且一一对应地密封安装在两个进液孔上，对应地，单向阀为两个且一一对应地设置在两个进液孔和胶筒之间。
[0009]优选地，所述进液堵头采用脆性材料制成，以便于固井胶塞能够碰断进液堵头并顺利打通进液孔。
[0010]优选地，所述胶筒包括内外两个胶层且两个胶层之间还设有一层金属支撑片。
[0011]优选地，所述下阀的导向孔上端形成台阶并用以弹簧的定位装配。
[0012]优选地，所述小通孔为6个且周向均布设置。
[0013]优选地，所述密封头采用橡胶制成。
[0014]优选地，所述上、下阀的外径与浮阀本体的内径相匹配且上、下阀通过螺纹与浮阀本体密封连接。
[0015]优选地，所述浮阀本体上端通过螺纹与封隔本体的下部密封连接。
[0016]本技术的有益效果是：本技术设计的一种全新的套管外封隔式浮阀装置，可以取代常规固井作业中所使用的浮动装置，起到单向回压阀的作用，确保固井完成后水泥浆不倒返至套管内，更重要的是可以在固井胶塞完成碰压后，继续憋压打开封隔机构，封隔套管与井壁间的环空，起到防止水泥浆沉降、提高套管鞋处的固井质量的作用，为后续的作业施工提供便利的施工条件。
附图说明
[0017]图1为本技术套管外封隔式浮阀装置的总体结构示意图；
[0018]图2为本技术所配套使用的固井胶塞的结构示意图；
[0019]图3为固井胶塞通过封隔机构的结构示意图；
[0020]图4是固井胶塞碰压后胶筒涨封的结构示意图。
[0021]其中，1.封隔本体、2.进液堵头、3.单向阀、4.胶筒、5.浮阀本体、6.阀芯、7.引鞋、8.上阀、9.弹簧、10.下阀、11.密封圈、12.固井胶塞。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本技术作进一步详细的说明：
[0023]参见图1，本技术的一种套管外封隔式浮阀装置主要由封隔机构和浮阀机构两个部分组成，封隔机构主要由封隔本体1、进液堵头2、单向阀3、胶筒4及密封圈11等部分构成，浮阀机构主要由浮阀本体5、阀芯6、弹簧9、上阀8、下阀10以及引鞋7等部分构成。
[0024]封隔机构：封隔本体1的上端为套管接头，可与套管串连接；两个进液堵头2由尼龙之类的脆性材料制成，对称分布在封隔本体1的内壁上，并安装在两个进液孔上，主要作用是确保在作业之前不会提前进液导致封隔器(胶筒4)打开；每个进液孔对应设置了一个单向阀3，单向阀3进口端与相应的进液孔连通、出口端通过胶筒4上开有的流体通道连通至胶筒4的内部，其主要作用在于液体只能从进液孔进入后，通过单项阀3进入胶筒4，从而使得胶筒4涨开并起到封隔作用，而液体却不能从胶筒4里再回流，即起到只进不出的作用；胶筒4包括三层，内外为两个胶层且中间一层为金属支撑片，胶筒4的上下两端与封隔本体1之间采用密封圈11进行密封。
[0025]浮阀机构：上阀8和下阀10均圆形板状结构，上阀8与下阀10通过螺纹与浮阀本体5连接；上阀8的中心设置有水眼，水眼上下贯穿设置且下部为弧形密封面；下阀10的中心设置了一个带台阶的导向孔，导向孔上下贯穿设置且其四周均布6个小通孔，另外台阶的设计可便于弹簧9的定位装配；阀芯6主要由芯杆以及密封头组成，密封头采用橡胶制成，阀芯6通过弹簧9使得密封头与上阀8的弧形密封面接触，形成一个类似单向阀的结构，阻止液体回流；引鞋7主要是在套管下入过程中起引导作用；浮阀机构最后通过螺纹与封隔机构连接，具体地，浮阀本体5上端通过螺纹与封隔本体1的下部连接。
[0026]如图2至图4所示，当管串下入时，浮阀机构的引鞋7可以起到引导作用，防止管串锲入井壁。而在固井施工过程中，当固井胶塞12下行至封隔机构时，先碰断进液堵头2，打通进液孔，随后固井胶塞12继续下行至浮阀机构的上阀8碰压，顶替液从进液孔进入胶筒4，随着压力升高，胶筒4向外膨胀实现封隔作用。
[0027]本技术的装置主要是用于石油钻探工程中的固井完井施工中，其主要的作用在于：一是可以替代常规的固井浮动装置，起到单向回压阀的作用，确保固井完成后水泥浆不倒返至套管内；二是在固井胶塞12完成碰压后，继续憋压打开封隔机构，可以封隔套管与井壁间的环空，起到防止水泥浆沉降、提高套管鞋段的固井质量的作用，也能进一步防止浮阀失效导致的水泥浆倒返。
[0028]综上所述，本技术的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本技术的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本技术的范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种套管外封隔式浮阀装置，其特征在于，包括封隔机构和浮阀机构，两者内腔相通且上下同轴安装；所述封隔机构包括封隔本体、进液堵头、单向阀、胶筒和密封圈，其中封隔本体的上部为套管接头并用以与套管串连接，进液堵头封堵在封隔本体内壁上的进液孔上且进液堵头能够由下行的固井胶塞碰断以打通进液孔，单向阀设置在进液孔和胶筒之间并仅允许液体从进液孔单向流入胶筒内部，胶筒套装在封隔本体的中部且液体进入后胶筒涨开并起到封隔作用，胶筒与封隔本体之间通过密封圈实现密封；所述浮阀机构包括浮阀本体、阀芯、弹簧、上阀、下阀和引鞋，其中浮阀本体的上端固接在封隔本体的下部、下端固接有引鞋，上阀和下阀均圆形板状结构且上下同轴匹配安装在浮阀本体的内部，上阀的中部形成有水眼且水眼下部形成有弧形密封面，下阀的中部形成有导向孔且四周还形成有多个小通孔，阀芯包括芯杆和密封头，芯杆能够上下活动地插装在导向孔内，密封头固接在芯杆上端，弹簧设置在密封头的下端面与下阀的上端面之间并使得密封头与弧形密封面接触以封堵住水眼。2.根据权利要求1所述的套管外封隔式浮阀装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张京华，苟旭东，古青，曹博，刘新哲，蒋立坤，杨旭，马淼，蒋本强，王志刚，董赵朋，郝楠，季小娜，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：新型
国别省市：