井底防漏封堵系統及使用該系統固井的方法
【專利摘要】一種井底防漏封堵系統及使用該系統固井的方法，屬于石油鉆井固井施工作業，該系統由連接的上、下接頭及安裝于上、下接頭的套管和套管鞋組成，固井時，將該系統下入井內，當套管下至預設深度后投放球，球到達閥座筒的第二臺階面，之后向閥座筒內加壓，壓力使膠筒產生膨脹擠壓井壁，實現固定封隔，然后進一步加壓，使剪斷銷被剪斷，壓力推動閥座筒移動至第一臺階面，使上接頭的旁通孔露出，水泥漿由套管上端注入，從旁通孔流出，填充在井壁與套管之間，進行正常的固井作業，其可以防止固井過程中注入的水泥漿從井底漏層流失掉，保證固井作業順利進行，保證固井質量，該系統的結構簡單、安裝方便。
【專利說明】井底防漏封堵系統及使用該系統固井的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種石油鉆井固井施工作業，具體說涉及一種井底防漏封堵系統及使用該系統固井的方法。
【背景技術】
[0002]在石油、地質鉆探等領域的固井作業時，當鉆進至設計井深后，需要向井內下套管，并且從套管內腔注入水泥，使水泥流入井底，再流出套管進入套管與井壁之間，不斷進入的水泥逐漸上升，直至由下至上填充好整個套管與井壁之間，使套管與井壁固定在一起，起到加固井壁的作用。但是由于井底地層存在漏層或者向井內下套管時操作不當，形成壓力激動而導致井層發生漏失。導致水泥進入井底后從漏層流掉，導致水泥不能充分流入套管與井壁之間，影響固井質量或者導致固井失敗。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種井底防漏封堵系統及使用該系統固井的方法，其可以防止固井過程中注入的水泥漿從井底漏層流失掉，保證固井作業順利進行，保證固井質量，該系統的結構簡單、安裝方便。
[0004]為了實現上述方案，本發明的技術解決方案為:一種井底防漏封堵系統，包括套管，其中所述套管的下端連接上接頭，所述上接頭的下端連接下接頭，所述下接頭的下端連接套管鞋，所述上、下接頭的中心分別設有第一、二通孔，所述第一、二通孔與套管內腔、套管鞋內腔相通且同軸，所述第二通孔是由第一、二圓柱孔構成的上大下小的階梯孔，所述第一、二圓柱孔之間形成第一臺階面，所述第一圓柱孔的直徑與第一通孔的直徑相等，所述第一圓柱孔的長度大于第二圓柱孔的長度，所述上接頭的外表面沿周向設有若干旁通孔和若干剪斷銷孔，所述剪斷銷孔位于旁通孔的下方，所述旁通孔、剪斷銷孔均與第一通孔垂直相通，所述上接頭的內腔上部設有環形盤根槽，所述盤根槽位于旁通孔的上方，所述下接頭的外表面套接膠筒，所述膠筒的外徑與上接頭的外徑相等，所述下接頭的中部沿周向設有若干單流閥孔，各所述單流閥孔內分別安裝有單流閥，所述單流閥與第二通孔垂直相通，所述第一通孔和第一圓柱孔內安裝閥座筒，所述閥座筒的中心設有第三通孔，所述第三通孔是由第三、四圓柱孔構成的上大下小的階梯孔，所述第三圓柱孔的長度大于第四圓柱孔的長度，所述第三、四圓柱孔之間的第二臺階面為球形弧面，其上放置有球，所述閥座筒的底面位于第一圓柱孔的底面上方，其二者之間的距離大于閥座筒上端至旁通孔的豎直向距離，所述閥座筒的上部與盤根槽之間安裝盤根，所述閥座筒與上接頭之間通過若干個剪斷銷連接在一起，各所述剪斷銷分別穿置于各剪斷銷孔上，所述閥座筒上沿周向設有若干第四通孔，所述第四通孔與單流閥孔相通。
[0005]本發明井底防漏封堵系統，其中所述上接頭外表面下部設有外螺紋，所述第一圓柱孔內腔壁上部設有內螺紋，所述上、下接頭通過外、內螺紋螺接在一起。
[0006]本發明井底防漏封堵系統，其中所述第一通孔內腔壁上端設有套管專用扣，所述套管的下端安裝于所述套管專用扣的內腔，所述下接頭的外表面下端設有第二外螺紋，所述套管鞋的上端螺接于第二外螺紋上。
[0007]本發明井底防漏封堵系統，其中所述膠筒上、下端連接上、下螺紋接頭，所述上、下螺紋接頭螺接于下接頭外面。
[0008]本發明井底防漏封堵系統，其中所述上、下接頭之間、上、下螺紋接頭與下接頭之間分別設置有第一、二密封圈。
[0009]本發明井底防漏封堵系統，其中所述上、下接頭、閥座筒及球均由銅材料制成。
[0010]本發明使用井底防漏封堵系統固井的方法，其包括如下步驟:
[0011](I)將該系統下入井內，當套管下至井底預設深度時，將該系統中的球投入至閥座筒內腔，使球到達閥座筒的第三、四圓柱孔之間的第二臺階面，與該第二臺階面緊密貼合；
[0012](2)之后向閥座筒的內腔鼓入氣體加壓，加壓時壓力通過單流閥進入膠筒的內腔壁，在壓力作用下膠筒產生膨脹形變，擠壓井壁，實現固定封隔環空；
[0013](3)然后進一步鼓氣加壓，直至剪斷銷被剪斷，壓力推動閥座筒向下移動，直至接觸到第一、二圓柱孔之間的第一臺階面，使上接頭上的旁通孔露出時，由套管內腔上端注入水泥漿，當水泥漿流至旁通孔位置時，從旁通孔排至上接頭外面，將井壁與套管之間填充滿水泥漿即完成。
[0014]采用上述方案后，本發明井底防漏封堵系統及使用該系統固井的方法通過用上、下接頭分別連接套管和套管鞋，且將閥座筒安裝于上、下接頭的內腔，使用時將該系統下入井內，使套管下至井內預設深度后，在井口投放球，球到達閥座筒的第三、四圓柱孔之間的第二臺階面，之后向閥座筒內腔加壓，加壓時壓力通過單流閥到達膠筒內腔壁，在壓力作用下膠筒產生膨脹形變，擠壓井壁，實現固定封隔環空，然后進一步加壓，使剪斷銷被剪斷，壓力推動閥座筒向下移動至第一、二圓柱孔之間的臺階面，使上接頭上的旁通孔露出，水泥漿由套管內腔上端注入，流至旁通孔位置時，從旁通孔排出上接頭，填充在井壁與膠筒上端的上接頭之間及井壁與套管之間，進行正常的固井作業，本發明井底防漏封堵系統結構簡單，安裝于井底方便，利用該系統固井的方法簡單實用方便，其通過把井底漏層與上部井段隔開，實現了封堵井底漏層的目的，并且保證固井作業順利進行，保證了固井質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明井底防漏封堵系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，本發明井底防漏封堵系統，包括套管30，套管30的下端連接由銅材料制成的上接頭1，上接頭I的下端連接由銅材料制成的下接頭2，下接頭2的下端連接套管鞋31。上接頭I的中心加工有第一通孔3。第一通孔3的內腔壁上端加工有與套管30連接的套管專用扣23。套管30的下端安裝于該套管專用扣23內。下接頭2的中心加工有第二通孔4。第二通孔4是由第一圓柱孔5和第二圓柱孔6構成的階梯孔。第一圓柱孔5和第二圓柱孔6之間形成第一階梯面。第一圓柱孔5的直徑與第一通孔3的直徑相等。第一圓柱孔5的直徑大于第二圓柱孔6的直徑，第一圓柱孔5的長度遠大于第二圓柱孔6的長度。上接頭I的外表面下部加工有外螺紋21。下接頭2的第一圓柱孔5內腔壁上部加工有與外螺紋21配合的內螺紋22，上接頭I和下接頭2之間通過外螺紋21和內螺紋22螺接固定在一起，其安裝方便。上接頭I與下接頭2之間設置有第一密封圈27，起到密封作用。第一通孔3和第二通孔4的軸心重合且相互貫通。上接頭I的外表面沿周向加工有若干旁通孔7和若干剪斷銷孔9，剪斷銷孔9位于旁通孔7的下方。各旁通孔7、剪斷銷孔9均與第一通孔3垂直相通。上接頭I的內腔上部加工有環形盤根槽8。下接頭2的外表面上部加工有環形開口槽26，該環形開口槽26的下端靠近下接頭2的底面。該環形開口槽26的上、下端分別加工有螺紋，該環形開口槽26的外表面套接有膠筒10。膠筒10的上、下端分別連接上螺紋接頭24和下螺紋接頭25。上螺紋接頭24和下螺紋接頭25分別螺接于環形開口槽26外表面上、下端的螺紋上。在膠筒10的上、下端分別連接上螺紋接頭24和下螺紋接頭25，是為了便于安裝膠筒10，并且使膠筒10固定于下接頭2的外表面。上螺紋接頭24、下螺紋接頭25與下接頭2之間分別設置有第二密封圈28，起到密封作用。膠筒10的外徑與上接頭I的外徑及下接頭2下端的外徑均相等。下接頭2的中部沿周向加工有若干單流閥孔11，各單流閥孔11內分別安裝有單流閥12。各單流閥12與各第二通孔4垂直相通。下接頭2的外表面下端加工有第二外螺紋29，套管鞋31的上端螺接于第二外螺紋29上。這樣設計便于下接頭2與套管鞋31連接。第一通孔3和第一圓柱孔5內安裝由銅材料制成的閥座筒13。閥座筒13的中心加工有第三通孔14。第三通孔14是由第三圓柱孔15和第四圓柱孔16構成的階梯孔。第三圓柱孔15的直徑大于第四圓柱孔16的直徑，第三圓柱孔15的長度遠大于第四圓柱孔16的長度。第三圓柱孔15和第四圓柱孔16之間的第二臺階面為球形弧面，其上放置有球17，該球17由銅材料制成，該第二臺階面與球17表面吻合。閥座筒13的底面位于第一圓柱孔5的底面上方，其二者之間的距離大于閥座筒13上端至旁通孔7之間的距離。閥座筒13的上部與盤根槽8之間安裝盤根18，起到密封作用。閥座筒13與上接頭I之間通過若干個剪斷銷19連接在一起。各剪斷銷19分別穿置于各剪斷銷孔9上。閥座筒13上與各單流閥孔11位置對應的部位沿周向加工有若干個與單流閥孔11相通的第四通孔20。
[0017]固井作業時，將本發明用井底防漏封堵系統固井的方法，包括如下步驟:(1)將該系統下入井內，當套管30下至井底預設深度時，將該系統中的球17投入至閥座筒13的內腔，使球17到達閥座筒13的第三圓柱孔15和第四圓柱孔16之間的第二臺階面，與該第二臺階面緊密貼合，堵住了下部通道；
[0018](2)之后向閥座筒13的內腔鼓入氣體加壓，加壓時壓力通過各單流閥12進入膠筒10的內腔壁，在壓力作用下膠筒10產生膨脹形變，擠壓井壁，實現固定封隔環空；
[0019](3)然后進一步鼓氣加壓，直至剪斷銷19被剪斷，壓力推動閥座筒13向下移動，直至接觸到第一圓柱孔5和第二圓柱孔6之間的第一臺階面，使上接頭I上的旁通孔7露出時，由套管30內腔上端注入水泥漿，當水泥漿流至旁通孔7位置時，從旁通孔7排至上接頭I的外面，將井壁與膠筒10上端的上接頭I之間及井壁與套管30之間填充滿水泥漿即完成固井作業。
[0020]本發明井底防漏封堵系統的結構簡單，方便安裝于井底，用該系統固井的方法操作方便，其通過把井底漏層與上部井段隔開，實現了封堵井底漏層的目的，并且保證固井作業順利進行，保證了固井質量；將上接頭1、下接頭2、閥座筒13及球17均設計為由銅材料制成，其目的是固井后，需要鉆開時，用常規鉆頭就可把該系統鉆掉。[0021]以上所述實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種井底防漏封堵系統，包括套管(30)，其特征在于:所述套管(30)的下端連接上接頭(I)，所述上接頭(I)的下端連接下接頭(2)，所述下接頭(2)的下端連接套管鞋(31)，所述上、下接頭(1，2)的中心分別設有第一、二通孔(3，4)，所述第一、二通孔(3，4)與套管(30)內腔、套管鞋(31)內腔相通且同軸，所述第二通孔(4)是由第一、二圓柱孔(5，6)構成的上大下小的階梯孔，所述第一、二圓柱孔(5，6)之間形成第一臺階面，所述第一圓柱孔(5)的直徑與第一通孔(3)的直徑相等，所述第一圓柱孔(5)的長度大于第二圓柱孔(6)的長度，所述上接頭(I)的外表面沿周向設有若干旁通孔(7)和若干剪斷銷孔(9)，所述剪斷銷孔(9)位于旁通孔(7)的下方，所述旁通孔(7)、剪斷銷孔(9)均與第一通孔(3)垂直相通，所述上接頭(I)的內腔上部設有環形盤根槽(8)，所述盤根槽(8)位于旁通孔(7)的上方，所述下接頭(2)的外表面套接膠筒(10)，所述膠筒(10)的外徑與上接頭(I)的外徑相等，所述下接頭(2)的中部沿周向設有若干單流閥孔(11)，各所述單流閥孔(11)內分別安裝有單流閥(12)，所述單流閥(12)與第二通孔(4)垂直相通，所述第一通孔(3)和第一圓柱孔(5)內安裝閥座筒(13)，所述閥座筒(13)的中心設有第三通孔(14)，所述第三通孔(14)是由第三、四圓柱孔(15，16)構成的上大下小的階梯孔，所述第三圓柱孔(15)的長度大于第四圓柱孔(16)的長度，所述第三、四圓柱孔(15，16)之間的第二臺階面為球形弧面，其上放置有球(17)，所述閥座筒(13)的底面位于第一圓柱孔(5)的底面上方，其二者之間的距離大于閥座筒(13)上端至旁通孔(7)的豎直向距離，所述閥座筒(13)的上部與盤根槽⑶之間安裝盤根(18)，所述閥座筒(13)與上接頭⑴之間通過若干個剪斷銷(19)連接在一起，各所述剪斷銷(19)分別穿置于各剪斷銷孔(9)上，所述閥座筒(13)上沿周向設有若干第四通孔(20)，所述第四通孔(20)與單流閥孔(11)相通。
2.如權利要求1所述的井底防漏封堵系統，其特征在于:所述上接頭(I)外表面下部設有外螺紋(21)，所述第一圓柱孔(5)內腔壁上部設有內螺紋(22)，所述上、下接頭(1，2)通過外、內螺紋(21，22)螺接在一起。
3.如權利要求2所述的井底防漏封堵系統，其特征在于:所述第一通孔(3)內腔壁上端設有套管專用扣(23)，所述套管(30)的下端安裝于所述套管專用扣(23)的內腔，所述下接頭(2)的外表面下端設有第二外螺紋(29)，所述套管鞋(31)的上端螺接于第二外螺紋(29)上。
4.如權利要求3所述的井底防漏封堵系統，其特征在于:所述膠筒(10)上、下端連接上、下螺紋接頭(24，25)，所述上、下螺紋接頭(24，25)螺接于下接頭(2)外面。
5.如權利要求4所述的井底防漏封堵系統，其特征在于:所述上、下接頭(1，2)之間、上、下螺紋接頭(24，25)與下接頭(2)之間分別設置有第一、二密封圈(27，28)。
6.如權利要求1-5之一所述的井底防漏封堵系統，其特征在于:所述上、下接頭(1，2)、閥座筒(13)及球(17)均由銅材料制成。
7.一種使用如權利要求1-6之一所述的井底防漏封堵系統固井的方法，其包括如下步驟: (1)將該系統下入井內，當套管下至井底預設深度時，將該系統中的球投入至閥座筒內腔，使球到達閥座筒的第三、四圓柱孔之間的第二臺階面，與該第二臺階面緊密貼合； (2)之后向閥座筒的內腔鼓入氣體加壓，加壓時壓力通過單流閥進入膠筒的內腔壁，在壓力作用下膠筒產生膨脹形變，擠壓井壁，實現固定封隔環空；(3)然后進一步加壓，直至剪斷銷被剪斷，壓力推動閥座筒向下移動，直至接觸到第一、二圓柱孔之間的第一臺階面，使上接頭上的旁通孔露出時，由套管內腔上端注入水泥漿，當水泥漿流至旁通孔位置時，從旁通孔排至上接頭外面，將井壁與套管之間填充滿水泥漿即完成。`
【文檔編號】E21B33/127GK103510911SQ201210217324
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月28日 優先權日:2012年6月28日
【發明者】賀志剛 申請人:北京格瑞迪斯石油技術有限公司