水平井旋转自导式浮鞋及其使用方法技术

本发明专利技术公开了水平井旋转自导式浮鞋及其使用方法，属于石油开采设备领域，包括上连接头、中间流道以及下连接头，下连接头固连于中间流道下端，上连接头转动连接于中间流道上端，还包括，辅助引导组件，设置于上连接头与中间流道连接位置，用于利用钻井液实现自转并提高浮鞋引导能力；防贴壁机构，设置于上连接头外圆面底端，能够在辅助引导组件工作时，对浮鞋进行防贴壁保护，提高固井质量。本发明专利技术通过设置辅助引导组件，能够对浮鞋引导过程中井内的障碍进行清除，使得浮鞋引导能力得到加强，同时相比较于现有技术，能够对高压钻井液以及水泥浆进行通道选择，能够保证在水泥浆注入完成后，通道仍然具有较好的通过性，并保证后续钻井液的进入。钻井液的进入。钻井液的进入。

【技术实现步骤摘要】
水平井旋转自导式浮鞋及其使用方法


[0001]本专利技术涉及石油开采设备领域，更具体地说，涉及水平井旋转自导式浮鞋及其使用方法。

技术介绍

[0002]为了加固井壁，保证继续钻进、勘探期间的分层试油及在整个开采过程中合理的进行油气生产，为此下入优质钢管，并在井筒与钢管之间填充好水泥的作业，被称为固井工程，在固井工程中，特制的优质钢管被称为套管柱，套管柱主要包括单根套管、浮鞋以及浮箍，其中，浮箍连接在套管之间，浮鞋连接在套管最下部。
[0003]套管柱的下入主要靠套管自重的下放和套管浮鞋的引导。然而，水平井由于其特殊的井眼轨迹，在下套管过程中，套管对井壁的侧压力很大，大大增加了下套管的摩擦阻力，且一旦套管在下入过程中遇阻，常规套管浮鞋的引导作用就失效了，无法继续下入套管。
[0004]针对上述技术问题，申请号为202011446388.X的中国专利公开了一种套管鞋，该套管鞋中的水力涡轮组件可以驱动旋转套转动，带动旋转套外壁上的多个钻块螺旋转动，使多个钻块可以进行旋转，功能似钻头旋转钻进，从而可以强制有效破除井眼障碍，保证套管鞋在水平井中的引导功能。
[0005]根据百度文库《钻井与完井工程基础》一文的记载，可知固井流程按照顺序为下套管
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注水泥
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侯凝
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检测评价四个步骤，现有的对比专利技术提供的套管浮鞋中，在下套管阶段，虽然可以利用循环钻井液来驱动水力蜗轮组件工作，保证引导功能，但是，在注水泥阶段，由于水力蜗轮组件的存在，水泥浆在此位置时的通过性变差，会使得水泥浆逐渐凝固在涡轮叶片上，进而增加套管堵塞的风险，使得后续钻井液无法进入浮鞋内部，其次，水力蜗轮组件的钻块在旋转钻进，破除井眼障碍时，由于障碍在井内的不均分布，会导致浮鞋及套管受到钻块破碎障碍的反作用力，使得浮鞋及套管更易产生贴壁现象，降低固井质量，综上所述，现有的对比专利技术没有从根本上解决水平井的浮鞋引导问题。
[0006]为此，提出水平井旋转自导式浮鞋及其使用方法。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供水平井旋转自导式浮鞋及其使用方法，本专利技术通过设置辅助引导组件，能够对浮鞋引导过程中井内的障碍进行清除，使得浮鞋引导能力得到加强，同时相比较于现有技术，能够对高压钻井液以及水泥浆进行通道选择，能够保证在水泥浆注入完成后，通道仍然具有较好的通过性，并保证后续钻井液的进入。
[0008]为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
[0009]水平井旋转自导式浮鞋，包括上连接头、中间流道以及下连接头，其中，下连接头固连于中间流道下端，上连接头转动连接于中间流道上端，还包括，
辅助引导组件，设置于上连接头与中间流道连接位置，用于利用钻井液实现自转并提高浮鞋引导能力；防贴壁机构，设置于上连接头外圆面底端，能够在辅助引导组件工作时，对浮鞋进行防贴壁保护，提高固井质量。
[0010]进一步的，包括固连于上连接头内壁的过流盘；过流盘内部中间位置开设有空腔，空腔内底部设有一号弹簧，一号弹簧上端固连有阻挡部；阻挡部的底部固连活动顶杆，且活动顶杆贯穿一号弹簧、过流盘并与过流盘滑动设置；过流盘上表面呈环形开设有均匀分布的过流通道，每一组过流通道均包括内圈钻井液流道以及外圈水泥浆流道，其中，内圈钻井液流道靠近空腔设置；过流盘内部靠近每一组过流通道的中间位置均设有通道切换机构；过流盘下表面固连通道隔离罩，且通道隔离罩的下端设有滑环并通过滑环转动连接有内筒体；内筒体的内壁通过设置的连杆固定连接有转动杆，且转动杆外圆面设有匀布的涡轮叶片；内筒体下端设有用于防止水泥浆进入的阻回机构；内筒体外圆面呈环形固连有均匀分布的连接支架并通过连接支架固连外筒体；外筒体外圆面与中间流道、上连接头的连接位置均设有用于防液体泄露的滑动密封机构，外筒体外圆面中间位置设有钻动片。
[0011]进一步的，通道切换机构包括设置于过流盘内部的蓄电池；蓄电池上端设有微型潜水电机；微型潜水电机输出轴固连有传动轴；传动轴上端延伸至过流盘外部并固连有摆杆，摆杆一端固连有通道闭合盖。
[0012]进一步的，阻回机构包括固连于内筒体底部的连接套筒；连接套筒中间位置开设有过流孔；转动杆下端固连有二号弹簧，且二号弹簧贯穿过流孔设置；二号弹簧下端固连有浮球，其中，浮球的直径大于过流孔直径；连接套筒底部边缘位置固连有喇叭型阻流罩。
[0013]进一步的，滑动密封机构包括固连于外筒体外圆面的回转滑块和开设于中间流道内部的回转槽，外筒体通过回转滑块、回转槽与中间流道转动连接，且回转槽内部还设有用于防止液体泄露的陶瓷密封圈。
[0014]进一步的，喇叭型阻流罩上端固定连接于连接套筒下端，且其设置于内圈钻井液流道及外圈水泥浆流道的中间位置。
[0015]进一步的，防贴壁机构包括四组呈环形设置于上连接头外部的自适应机构，每组自适应机构包括固连于上连接头外部的安装框体；安装框体内部固连有限位杆，且限位杆的外圆面两侧对称滑动连接有两个活动块；两个活动块之间固连有三号弹簧，且三号弹簧套接于限位杆外侧；两个活动块的一侧均通过铰链转动连接有受压杆，两个受压杆的一端共同通过铰链转动连接有弧形板；弧形板的一侧外表面转动安装有均匀分布的滚轮。
[0016]进一步的，上连接头外部还设有外护膜，外护膜将防贴壁机构包裹于其内部，防止外界泥浆对防贴壁机构部件造成影响，且外护膜为耐磨耐腐蚀的橡胶材质构成。
[0017]进一步的，三号弹簧处于原长状态时，两根受压杆将弧形板撑离至最远状态，当三号弹簧处于极限伸长状态时，整个防贴壁机构呈缩回状态，不与井口产生接触。
[0018]水平井旋转自导式浮鞋使用方法，包括以下步骤：S1：首先，通过防贴壁机构的回缩功能将浮鞋及套管柱放入井口；S2：而后利用套管的自重以及浮鞋的引导，使得套管及浮鞋通过水平井的垂直段；S3：待套管及浮鞋通过垂直段后，进入弯曲段及水平段，此时，向套管及浮鞋内部加入高压的循环钻井液，在钻井液作用下，辅助引导组件工作，对井中障碍进行破碎，提高
浮鞋的引导能力；S4：在S3的基础上，防贴壁机构工作，对破碎障碍造成的反作用力进行平衡，防止浮鞋出现贴壁现象，保证固井质量；S5：待套管及浮鞋到达井底后，向套管注入水泥浆，水泥浆凝固后即可完成固井工作。
[0019]相比于现有技术，本专利技术的有益效果：（1）本专利技术通过设置辅助引导组件，首先，通过高压钻井液带动钻动片转动，能够对浮鞋引导过程中井内的障碍进行清除，使得浮鞋引导能力得到加强，适用于水平井等特殊井况，并提高了浮鞋的井内通过性；（2）相比较于现有技术，本专利技术设置的辅助引导组件，能够对高压钻井液以及水泥浆进行通道选择，使得粘性较差的循环钻井液去带动涡轮叶片转动，进而带动钻动片转动清除井内障碍，而粘性较强的水泥浆则通过特殊通道通过该管段，使得两者相互不影响，不会出现现有技术存在的水泥浆凝固在叶片上，导致通道的整体通过性变差，甚至堵塞的问题，能够保证在水泥浆注入完成后，通道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水平井旋转自导式浮鞋，包括上连接头（1）、中间流道（4）以及下连接头（5），其中，所述下连接头（5）固连于中间流道（4）下端，所述上连接头（1）转动连接于中间流道（4）上端，其特征在于：还包括，辅助引导组件（3），设置于上连接头（1）与中间流道（4）连接位置，用于利用钻井液实现自转并提高浮鞋引导能力；包括固连于上连接头（1）内壁的过流盘（32）；所述过流盘（32）内部中间位置开设有空腔，空腔内底部设有一号弹簧（38），所述一号弹簧（38）上端固连有阻挡部（31）；所述阻挡部（31）的底部固连活动顶杆（39），且活动顶杆（39）贯穿一号弹簧（38）、过流盘（32）并与过流盘（32）滑动设置；所述过流盘（32）上表面呈环形开设有均匀分布的过流通道，每一组过流通道均包括内圈钻井液流道（33）以及外圈水泥浆流道（34），其中，内圈钻井液流道（33）靠近空腔设置；所述过流盘（32）内部靠近每一组过流通道的中间位置均设有通道切换机构（35）；防贴壁机构（2），设置于上连接头（1）外圆面底端，能够在辅助引导组件（3）工作时，对浮鞋进行防贴壁保护，提高固井质量。2.根据权利要求1所述的水平井旋转自导式浮鞋，其特征在于：所述过流盘（32）下表面固连通道隔离罩（310），且通道隔离罩（310）的下端设有滑环并通过滑环转动连接有内筒体（312）；所述内筒体（312）的内壁通过设置的连杆固定连接有转动杆（311），且转动杆（311）外圆面设有匀布的涡轮叶片（313）；所述内筒体（312）下端设有用于防止水泥浆进入的阻回机构（37）；所述内筒体（312）外圆面呈环形固连有均匀分布的连接支架（315）并通过连接支架（315）固连外筒体（316）；所述外筒体（316）外圆面与中间流道（4）、上连接头（1）的连接位置均设有用于防液体泄露的滑动密封机构（36），所述外筒体（316）外圆面中间位置设有钻动片（314）。3.根据权利要求2所述的水平井旋转自导式浮鞋，其特征在于：所述通道切换机构（35）包括设置于过流盘（32）内部的蓄电池（351）；所述蓄电池（351）上端设有微型潜水电机（352）；所述微型潜水电机（352）输出轴固连有传动轴（353）；所述传动轴（353）上端延伸至过流盘（32）外部并固连有摆杆（354），所述摆杆（354）一端固连有通道闭合盖（355）。4.根据权利要求2所述的水平井旋转自导式浮鞋，其特征在于：所述阻回机构（37）包括固连于内筒体（312）底部的连接套筒（371）；所述连接套筒（371）中间位置开设有过流孔（372）；所述转动杆（311）下端固连有二号弹簧（373），且二号弹簧（373）贯穿过流孔（372）设置；所述二号弹簧（373）下端固连有浮球（374），其中，浮球（374）的直径大...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中青，许诺，李静，
申请(专利权)人：山东健源石油工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：