一种液压水泥承留器的制作方法

1.本实用新型涉及井下作业工具领域，尤其涉及液压水泥承留器。


背景技术：

2.水泥承留器主要用于对井下油、气、水层进行临时、永久性封堵或二次固井，通过水泥承留器将水泥浆挤注进入环空需要封固的井段或进入地层的裂缝、孔隙，以达到封堵和补漏的目的，现有的水泥承留器主要有机械式和液压式两种。
3.现有的机械式水泥承留器，通过提放和旋转油管或者钻杆，可一次下井完成水泥承留器的坐封和挤水泥工作。但是在大斜度井或者水平井中，由于管柱与套管内壁之间的摩擦阻力大，无法有效的将地面的扭矩传递到井下的机械式水泥承留器上，无法对井下的机械式水泥承留器井下操作；其次，机械式水泥承留器必须上提很大吨位才能使机械式水泥承留器完成坐封，对于深井，本身管柱的自重就很大，再加上坐封时需要的上提坐封力，对地面提拉设备要求以及对管柱自身的抗拉要求都很高，设备成本高。
4.现有的液压式水泥承留器，适用于直井、斜井和水平井等各种井，但是需要两次下井分别完成坐封和挤水泥工作，浪费时间，占用钻机工时，成本高；且常常在起出第一次下井坐封管柱和下入第二次下井挤水泥管柱期间，由于井下泥浆、沉砂或其他落物会沉降并堵塞已经坐封好的水泥承留器内，致使第二次下井无法完成挤水泥工作。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在提供一种液压水泥承留器，一次下井即可完成坐封和挤水泥工作，防止水泥承留器内部堵塞，操作方便，效率高，成本低，且可防止地层液体返流。
6.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
7.本实用新型公开的液压水泥承留器，包括，
8.上接头；
9.与所述上接头连接的活塞套；
10.与所述上接头连接且在所述活塞套内的插管，所述活塞套与所述插管之间具有活塞腔；
11.通过丢手剪钉与所述插管连接的封隔组件，所述插管在所述封隔组件内，所述封隔组件在所述活塞套下方；
12.设置在所述活塞腔内且与所述活塞腔滑动配合的推压组件，所述推压组件通过锁定结构与所述上接头连接，所述推压组件上方的所述活塞腔内具有与所述上接头内腔连通的加压通道，所述推压组件的下端穿出所述活塞腔，所述加压通道流入的液压达到预设值后，所述锁定结构解除所述推压组件和所述上接头的连接，所述推压组件向下滑动以推动所述封隔组件使所述封隔组件坐封；
13.通过泄压剪钉固定在所述插管内的球座，所述球座下方具有泄压腔，所述泄压腔的内径大于所述球座的外径，所述泄压剪钉剪断后，所述球座在其上方的液压作用下向下
移动到所述泄压腔内，所述插管内腔与地层通过所述球座外壁与所述泄压腔之间的空间连通；
14.以及设置在所述泄压腔下方且与所述封隔组件固定连接的单向阀，所述泄压腔通过所述单向阀与地层连通，所述单向阀用于阻拦地层液体返流。
15.本实用新型的有益效果是：通过上接头连接油管，将液压水泥承留器下方到设计位置，通过井口投球、加压，使锁定结构接触对推压组件的锁定，推压组件在液压的作用下下移，推动封隔组件完成坐封，然后继续加压，丢手剪钉剪断，丢手成功，可通过油管上提上接头连接的部件，压力升高，将泄压剪钉剪断后，球座下落到泄压腔，插管内腔和地层通过泄压腔连通，可在井口通过插管挤注水泥，一次下井即可完成坐封和挤水泥工作，防止水泥承留器内部堵塞，操作方便，效率高，成本低，泄压腔下方设置单向阀且通过单向阀与地层连通，可防止地层液体返流。
16.进一步的，所述插管与所述上接头螺纹连接，所述插管和所述上接头连接处具有防转销钉，所述防转销钉的两端分别嵌入所述插管和所述上接头内，所述防转销钉用于在所述上接头和所述插管连接后防止所述插管和所述上接头相对转动。
17.采用上述进一步方案的有益效果是：插管和上接头通过螺纹连接，连接方便，设置防转销钉，可避免插管和上接头相对转动解除连接，保证井下工作的完成。
18.进一步的，所述封隔组件包括，
19.通过所述丢手剪钉与所述插管连接的中心管，所述插管在所述中心管内，所述中心管下部内腔为所述泄压腔；
20.与所述中心管下端固定连接的下接头，所述单向阀固定设置在所述下接头内；
21.由上到下依次套设在所述中心管外且相互抵接的上卡瓦、上锥体、胶筒、下锥体和下卡瓦，所述上卡瓦通过封隔剪钉与所述中心管连接，所述下卡瓦的下端与所述下接头的上端抵接，所述推压组件用于推动所述上卡瓦沿所述上锥体表面移动以及推动所述上锥体剪断所述封隔剪钉使所述上锥体下移挤压所述胶筒、所述下锥体和所述下卡瓦以使所述上卡瓦、所述下卡瓦和所述胶筒与套管坐封。
22.采用上述进一步方案的有益效果是：通过上卡瓦和下卡瓦与套管内壁卡紧固定，通过挤压胶筒实现与套管的密封，固定稳定，密封效果好，便于操作。
23.进一步的，所述下卡瓦通过连接键与所述中心管滑动连接，所述连接键用于防止所述下卡瓦与所述中心管相对转动。
24.采用上述进一步方案的有益效果是：工作完成后，最终封隔组件留在井下，设置键避免中心管和下卡瓦之间相对转动，便于后期通过钻毁的方式对井下残留的封隔组件进行清理。
25.进一步的，所述胶筒内壁的中部具有环状的v型槽，所述v型槽内具有与其匹配的承留环，所述承留环通过密封圈与所述中心管密封配合。
26.采用上述进一步方案的有益效果是：胶筒受挤压使，沿承留环表面变形，可对胶筒形变进行控制，保证密封效果。
27.进一步的，所述泄压腔下端具有拦截篮，所述拦截篮用于在所述泄压剪钉剪断后将所述球座拦截在所述泄压腔内。
28.采用上述进一步方案的有益效果是：泄压剪钉剪断后，避免球座撞击下方的单向
阀等部件造成部件损坏。
29.进一步的，所述插管与所述封隔组件之间通过截面为t型的环形密封槽及其内嵌入的适配的t型密封环密封配合。
30.采用上述进一步方案的有益效果是：相对于截面为圆形的密封环，在带有液压的环境下，密封性能更好，避免被压力冲掉使密封失效。
31.进一步的，所述推压组件包括，
32.套于所述插管外的第一活塞；
33.以及与所述第一活塞下端连接的推筒，所述推筒的下端穿出所述活塞腔；
34.所述锁定结构包括，
35.套于所述第一活塞外并通过启动剪钉与所述第一活塞连接的第二活塞，所述第二活塞在所述第一活塞与所述活塞套之间；
36.贯穿所述第一活塞侧壁的锁定孔，所述锁定孔外侧的开口被所述第二活塞遮盖，所述第二活塞下方具有供所述第二活塞移动的移动空间，所述移动空间的长度大于或等于所述第二活塞上端到所述锁定孔下沿的距离；
37.设置于所述上接头外壁并与所述锁定孔对应的锁定槽，所述锁定槽的下侧内壁为由内至外向前倾斜的斜面；
38.两端分别嵌入所述锁定槽和所述锁定孔内的锁块，所述锁块的长度大于所述锁定孔的深度，所述第一活塞与所述上接头通过所述锁块连接；
39.所述加压通道连通所述第一活塞和所述第二活塞上方的所述活塞腔。
40.采用上述进一步方案的有益效果是：在液压达到预设值剪断启动剪钉后开始坐封工作，便于控制，避免在下井的过程中提前坐封。
附图说明
41.图1为本实用新型实施例的示意图；
42.图中：1、上接头；11、加压通道；12、卡簧；13、防转销钉；2、活塞套；21、活塞腔；3、插管；31、上插管；32、中插管；321、t 型密封环；33、下插管；34、丢手剪钉；41、中心管；42、上卡瓦； 43、上锥体；431、封隔剪钉；432、锁环；433、上隔环；434、上外背圈；435、上内背圈；44、胶筒；441、承留环；45、下锥体；451、连接键；452、下隔环；453、下外背圈；454、下内背圈；46、下卡瓦；47、下接头；5、球座；51、泄压剪钉；52、泄压腔；53、拦截篮；6、单向阀；71、第一活塞；72、第二活塞；73、推筒；74、启动剪钉；75、锁块；76、移动空间；8、密封圈；
具体实施方式
43.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。
44.如图1所示，本实用新型公开的液压水泥承留器的实施例，包括，
45.上接头1，上接头1用于与油管连接，上接头1的上端具有内螺纹；
46.与上接头1连接的活塞套2，活塞套2通过卡簧12与上接头1 连接，活塞套2的内壁与上接头1的外壁之间具有密封圈8使其连接处密封配合；
47.与上接头1连接且在活塞套2内的插管3，活塞套2与插管3之间具有活塞腔21；
48.通过丢手剪钉34与插管3连接的封隔组件，插管3在封隔组件内，封隔组件在活塞套2下方，封隔组件与插管3外壁密封配合；
49.设置在活塞腔21内且与活塞腔21滑动配合的推压组件，推压组件通过锁定结构与上接头1连接，推压组件上方的活塞腔21内具有与上接头1内腔连通的加压通道11，推压组件的下端穿出活塞腔21，加压通道11流入的液压达到预设值后，锁定结构解除推压组件和上接头1的连接，推压组件向下滑动以推动封隔组件使封隔组件坐封；
50.通过泄压剪钉51固定在插管3内的球座5，球座5下方具有泄压腔52，泄压腔52的内径大于球座5的外径，泄压剪钉51剪断后，球座5在其上方的液压作用下向下移动到泄压腔52内，插管3内腔与地层通过球座5外壁与泄压腔52之间的空间连通；
51.以及设置在泄压腔52下方且与封隔组件固定连接的单向阀6，泄压腔52通过单向阀6与地层连通，单向阀6用于阻拦地层液体返流。
52.插管3包括上插管313、中插管323和下插管333，中插管323 的上下两端分别与上插管313下端和下插管333的上端螺纹连接，中插管323与上插管313和下插管333连接处通过密封圈8密封。
53.作为上述实施例的进一步方案，插管3与上接头1螺纹连接，插管3和上接头1连接处具有防转销钉13，防转销钉13从上接头1外壁穿过上接头1侧壁穿入插管3内，防转销钉13的两端分别嵌入插管3和上接头1内，防转销钉13用于在上接头1和插管3连接后防止插管3和上接头1相对转动。
54.具体的，封隔组件包括，
55.通过丢手剪钉34与插管3连接的中心管41，插管3在中心管41 内，中心管41下部内腔为泄压腔52；
56.与中心管41下端固定连接的下接头47，下接头47与中心管41 可通过螺纹连接，中心管41内腔和下接头47内腔连通，单向阀6固定设置在下接头47内；
57.由上到下依次套设在中心管41外且相互抵接的上卡瓦42、上锥体43、胶筒44、下锥体45和下卡瓦46，上卡瓦42通过封隔剪钉431 与中心管41连接，下卡瓦46的下端与下接头47的上端抵接，推压组件用于推动上卡瓦42沿上锥体43表面移动以及推动上锥体43剪断封隔剪钉431使上锥体43下移挤压胶筒44、下锥体45和下卡瓦 46以使上卡瓦42、下卡瓦46和胶筒44与套管坐封。
58.作为上述实施例的进一步方案，下卡瓦46通过连接键451与中心管41滑动连接，连接键451用于防止下卡瓦46与中心管41相对转动。
59.胶筒44与上锥体43之间具有上隔环433、上外背圈434和上内背圈435，胶筒44与下锥体45之间具有下隔环452、下外背圈453 和下内背圈454，上锥体43通过锁环432与中心管41滑动连接。
60.作为上述实施例的进一步方案，胶筒44内壁的中部具有环状的 v型槽，v型槽内具有与其匹配的承留环441，承留环441通过密封圈8与中心管41密封配合。
61.封隔组件也可选用现有的其他桥塞结构。
62.作为上述实施例的进一步方案，泄压腔52下端具有拦截篮53，拦截篮53用于在泄压剪钉51剪断后将球座5拦截在泄压腔52内，拦截篮53设置在中心管41的下端，中心管41下端与下接管上端通过螺纹连接，连接处通过密封圈8密封。
63.作为上述实施例的进一步方案，插管3与封隔组件之间通过插管 3外壁截面为t型的环形密封槽及其内嵌入的适配的t型密封环321 密封配合，t型密封环321嵌入在截面为t型的环形密封槽内，在液压的冲击下不会转动，可保持密封性能。
64.具体的，推压组件包括，
65.套于插管3外的第一活塞71；
66.以及与第一活塞71下端连接的推筒73，可通过螺纹连接，推筒 73的上端在活塞腔21内，推筒73的下端穿出活塞腔21；
67.锁定结构包括，
68.套于第一活塞71外并通过启动剪钉74与第一活塞71连接的第二活塞72，第二活塞72在第一活塞71与活塞套2之间；
69.贯穿第一活塞71侧壁的锁定孔，锁定孔外侧的开口被第二活塞 72遮盖，第二活塞72下方具有供第二活塞72移动的移动空间76，移动空间76的长度大于或等于第二活塞72上端到锁定孔下沿的距离；
70.设置于上接头1下端中部凸出的连接段的外壁并与锁定孔对应的锁定槽，锁定槽的下侧内壁为由内至外向前倾斜的斜面；
71.两端分别嵌入锁定槽和锁定孔内的锁块75，锁块75的长度大于锁定孔的深度，可使锁块75的两端分别与锁定槽的槽底和第二活塞 72的内壁接触，第一活塞71与上接头1通过锁块75连接；
72.加压通道11连通第一活塞71和第二活塞72上方的活塞腔21。
73.经加压通道11流入的液压剪断启动剪钉74后，第二活塞72下移使锁定孔外侧的开口露出，锁块75从锁定槽内脱出解除第一活塞 71与上接头1的连接，第一活塞71可在活塞腔21内沿插管3外壁滑动，第一活塞71下移带动推筒73推动封隔组件使封隔组件坐封。
74.启动剪钉74的剪断压力为8
‑
10mpa，丢手剪钉34的剪断压力为 20
‑
22mpa，泄压剪钉51的剪断压力为28
‑
30mpa。启动剪钉74的剪断压力小于封隔剪钉431的剪断压力小于丢手剪钉34的剪断压力小于泄压剪钉51的剪断压力。
75.通过上接头1，加压达到8
‑
10mpa时，启动剪钉74剪断，第二活塞72和第一活塞71依次推动推筒73挤压上卡瓦42、上锥体43、胶筒44、下锥体45和下卡瓦46，下卡瓦46下端与下接头47抵接，上锥体43内的封隔剪钉431剪断，当锥体推动卡瓦与套管卡紧固定后，胶筒44继续被压缩形成密封。当压力达到20
‑
22mpa时，丢手剪钉34剪断，中心管41与插管3分离，可通过上接头1上提插管3，丢手成功，继续升压到28
‑
30mpa，泄压剪钉51剪断，球座5丢脱掉落到拦截篮53内，油管泄压，插管3内腔与地层连通，此时在井口加压80
‑
100kn挤水泥，即可对地层进行水泥挤注作业，下部单向阀 6可以防止地层液体反吐。
76.使用时，先使用118mm通井规通井，确保套管内壁畅通；
77.然后使上接头1连接27/8up tbg加厚油管，限速下至设计位置，不投球，以1.5
‑
2倍油管容积水正洗井；
78.洗井后投球，使其与球座5配合封堵插管3内腔；然后打压 6
‑8‑
10
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12
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16
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18
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24mpa，各稳压3min，继续升压至压力突降，丢手成功，若25mpa未丢手，可带压上提油管40
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50kn，然后下压100kn，撞击球座5，直到压力突降，插管3内腔与地层连通；
79.然后下压管柱80
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100kn负荷，正挤验封，压力10mpa，或排量 500l/min,进行挤注
作业。
80.在本实用新型中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实用新型中的具体含义。
81.实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对实用新型的限制。
82.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
83.以上所述仅为实用新型的较佳实施例，并不用以限制实用新型，凡在实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在实用新型的保护范围之内。