大口径防插旗杆固井专用井口装置及其固井方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了大口径防插旗杆固井专用井口装置，包括端盖和固定连接在所述端盖中部的钻杆，所述端盖上设有进液通道和排气通道，所述进液通道和排气通道均与套管内相连通；当所述端盖底部与套管顶部连接，并一起放入充满钻井液的井内后，通过所述进液通道向套管与钻杆之间的环空内注入液体，由于套管内外压差，套管内顶部气体则通过排气通道排出

【技术实现步骤摘要】
大口径防插旗杆固井专用井口装置及其固井方法


[0001]本专利技术涉及固井
，具体涉及大口径防插旗杆固井专用井口装置及其固井方法
。

技术介绍

[0002]在石油钻井的施工作业中，固井是维持井壁稳定的重要手段，固井是利用注水泥设备在下入套管的油气井中对套管和井眼之间的环形空间注入水泥，使套管和地层之间产生有效封固
。
固井施工后在套管和井壁之间形成一个完整的水泥环，套管与水泥
、
水泥与井壁之间形成良好的胶结，保证油
、
气
、
水层互不通窜，达到有效封隔
。
而大口径固井施工由于套管尺寸大，无法使用传统的打胶塞法固井，需要将固井钻杆下入套管内，使钻杆处于套管底口
10
‑
20m
附近，并使用带压的方式进行固井作业
。
[0003]在对大口径固井操作时，需先向井内灌入钻井液，使套管顶部固定连接有封盖，封盖中部固定连接有钻杆，钻杆中部设有水泥通道，之后再将套管设置在井内，并通过钻杆顶部的水泥通道将水泥注入钻杆底部的井内，但是此传统的固井方式容易出现插旗杆事故，且一直未能找出原因
。
[0004]经专利技术人不断地研究分析发现，发生插旗杆事故的原因是，由于套管顶部密封，套管在深入充满钻井液的井内时，套管内部顶部会有残留的大量空气，由于空气可被压缩的特性，从钻杆底部流出的水泥会向上翻涌而挤压套管内壁顶部的空气，使钻杆底部的水泥没过钻杆底部，水泥凝固从而将钻杆底部固定住，造成插旗杆事故
。
[0005]因此，提供一种固井方法，能在固井过程中排空套管内的气体，防止水泥向上翻涌将钻杆固死现象的发生，成为本领域技术人员亟待解决的问题
。
[0006]除此之外，专利技术能够在固井过程中排空套管内气体从而防止发生插旗杆事故的井口装置具有重要意义
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供大口径防插旗杆固井专用井口装置及其固井方法，以解决现有技术中的固井方法和井口装置不能在固井过程中排空套管内的气体，极易出现水泥向上翻涌将钻杆固死，造成插旗杆事故的技术问题
。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
[0009]在本专利技术第一个方面，提供了大口径防插旗杆固井专用井口装置，包括端盖和固定连接在所述端盖中部的钻杆，所述端盖上设有进液通道和排气通道，所述进液通道和排气通道均与套管内相连通；
[0010]当所述端盖底部与套管顶部连接，并一起放入充满钻井液的井内后，通过所述进液通道向套管与钻杆之间的环空内注入液体，由于套管内外压差，套管内顶部气体则通过排气通道排出
。
[0011]进一步地，所述进液通道包括设置在端盖上的第一孔和设置在第一孔内部的第一
管，所述排气通道包括设置在端盖上的排气孔和设置在排气孔内部的排气管；
[0012]所述第一管上设有第一阀门，所述排气管上设有第三阀门；
[0013]当排气通道内只有液体排出时，关闭第一阀门和第三阀门，从而排空套管内部气体
。
[0014]进一步地，所述第三阀门为单向逆止阀，从而防止通过排气管排出套管内部气体时，外界气体从排气管进入到套管内
。
[0015]进一步地，所述排气通道一侧设有用于测量套管内部钻井液与套管外侧水泥浆压差的压力表；
[0016]固井结束之后，通过压力表数值与预先计算理论压差数值相比较，从而判断水泥浆固井情况
。
[0017]进一步地，所述钻杆内部设有注液通道，所述钻杆一侧连接有与注液通道相连通的第二管，所述第二管上设有第二阀门，所述第二管设置在端盖顶部；
[0018]通过第二管和注液通道向井内注入隔离液
、
固井水泥浆及顶替液，则隔离液
、
固井水泥浆及顶替液流入套管与井壁之间的固化空间内
。
[0019]进一步地，所述端盖包括位于套管顶部的封板和固定连接在所述封板外表面的环形板，所述环形板底部与套管顶部焊接；
[0020]所述钻杆包括位于端盖内部的第一杆和位于套管内部的第二杆，所述第一杆与端盖固定连接，所述第一杆底部与第二杆顶部螺纹连接；
[0021]其中，所述端盖底面高度高于井口高度
。
[0022]在本专利技术第二个方面，提供了大口径防插旗杆固井方法，采用上述大口径防插旗杆固井专用井口装置，包括如下步骤：
[0023]步骤
100、
放套管，将端盖固定在套管顶部
。
[0024]步骤
200、
注入液体，通过进液通道往套管与钻杆之间的环空内部注入排气液；
[0025]步骤
300、
排空气体，随着排气液的注入，由于套管内外压差，套管内顶部气体则通过排气通道排出；
[0026]步骤
400、
注入水泥浆，通过钻杆往井内注入水泥浆，完成固井
。
[0027]进一步地，在所述步骤
400
中，注入水泥浆结束之后，通过进液通道往套管与钻杆之间的环空内部注入挤压液，使得钻杆底部水泥整体向下流动至设计位置，从而使钻杆底部远离水泥浆
。
[0028]进一步地，所述排气液和挤压液均为密度低于原始钻井液密度的液体，从而使得注入的排气液和挤压液在原始钻井液顶部
。
[0029]进一步地，在所述步骤
400
中，从钻杆注入水泥浆之前，往钻杆内注入隔离液来冲洗套管壁和井壁，在注入水泥浆之后，往钻杆内注入顶替液来冲洗钻杆内壁
。
[0030]本专利技术与现有技术相比较具有如下有益效果：
[0031]1.
本专利技术提供的固井方法重点优化注浆过程，在注入水泥浆之前通过往套管与钻杆之间的环空内部注入排气液来排空套管内顶部的空气，充分利用气体能被压缩，而液体无法被压缩的特性，从而防止钻杆底部的水泥向上翻涌倒灌，防止插旗杆事故发生；
[0032]2.
本专利技术提供的井口装置重点优化端盖结构，充分利用气体能被压缩，而液体无法被压缩的特性，通过在端盖上设有进液通道和排气通道，能够在注入水泥之前，往进液通
道内注入液体从而排空套管内部气体，使得从钻杆注入的水泥不会向上翻涌，也就不会将钻杆底部固定，能够有效防止插旗杆事故发生
。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍
。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图
。
[0034]图1为本专利技术实施例提供的整体结构示意图；
[0035]图2为本专利技术提供的井口装置使用状态时的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
大口径防插旗杆固井专用井口装置，其特征在于，包括端盖
(1)
和固定连接在所述端盖
(1)
中部的钻杆
(2)
，所述端盖
(1)
上设有进液通道
(3)
和排气通道
(4)
，所述进液通道
(3)
和排气通道
(4)
均与套管内相连通；当所述端盖
(1)
底部与套管顶部连接，并一起放入充满钻井液的井内后，通过所述进液通道
(3)
向套管与钻杆
(2)
之间的环空内注入液体，由于套管内外压差，套管内顶部气体则通过排气通道
(4)
排出
。2.
根据权利要求1所述的大口径防插旗杆固井专用井口装置，其特征在于，所述进液通道
(3)
包括设置在端盖
(1)
上的第一孔
(15)
和设置在第一孔
(15)
内部的第一管
(16)
，所述排气通道
(4)
包括设置在端盖
(1)
上的排气孔
(17)
和设置在排气孔
(17)
内部的排气管
(18)
；所述第一管
(16)
上设有第一阀门
(5)
，所述排气管
(18)
上设有第三阀门
(6)
；当排气通道
(4)
内只有液体排出时，关闭第一阀门
(5)
和第三阀门
(6)
，从而排空套管内部气体
。3.
根据权利要求2所述的大口径防插旗杆固井专用井口装置，其特征在于，所述第三阀门
(6)
为单向逆止阀，从而防止通过排气管
(18)
排出套管内部气体时，外界气体从排气管
(18)
进入到套管内
。4.
根据权利要求2所述的大口径防插旗杆固井专用井口装置，其特征在于，所述排气通道
(4)
一侧设有用于测量套管内部钻井液与套管外侧水泥浆压差的压力表
(7)
；固井结束之后，通过压力表
(7)
数值与预先计算理论压差数值相比较，从而判断水泥浆固井情况
。5.
根据权利要求2所述的大口径防插旗杆固井专用井口装置，其特征在于，所述钻杆
(2)
内部设有注液通道
(8)
，所述钻杆
(2)
一侧连接有与注液通道
(8)
相连通的第二管
(9)
，所述第二管
(9)
上设有第二阀门
(10)
，所述第二管
(9)
设置在端盖
(1)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，刘文革，文建东，王勃，白领国，徐波，谢亚东，史鸣剑，
申请(专利权)人：甘肃能化股份有限公司魏家地煤矿河南省资源环境调查四院，
类型：发明
国别省市：