一种用于深井固井工程的分级注水泥器

摘要

本发明涉及固井设备领域，且公开了一种用于深井固井工程的分级注水泥器，包括若干注浆管体、套管、自封式封隔器以及若干下位胶塞和上位胶塞，若干所述注浆管体分段套接在套管上，且若干注浆管体将所述套管进行等分，每个所述注浆管体与套管连接处的底部均设有自封式封隔器，每个所述注浆管体内均设有开孔滑套和封孔滑套。通过套接在套管上的若干注浆管体将套管封隔为若干等距固井段，配合对应个注浆管体内开孔滑套对应的下位胶塞、封孔滑套对应的上位胶塞，使得每个固井阶段投放的下位胶塞和上位胶塞始终能够保持与注浆管体内壁贴合的状态，从而使得分段固井的数量更多，以便对深井进行多级分段固井。

说明书

技术领域

本发明涉及固井设备领域，具体为一种用于深井固井工程的分级注水泥器。

背景技术

固井工程是钻井过程中的中冶作业，固井的质量对后续井内作业的顺利进行安全性起到重要作用，而对较深井进行固井作业时，由于水泥封固段较差，故常用分级注水泥器对井内分成两段固封，来防止水泥封固段太长，容易出现井下漏失水泥浆等问题。

然而，现有的分级注水泥器在使用时，通过投放重力球对下开孔套进行封堵，再投放下胶塞注入水泥浆，使得最下开孔套受下压力剪断销钉下移，打开该处的注浆孔，中注入一定量的泥浆后，投放中胶塞后注入压塞液，将套管内水泥浆压到套管外与井壁之间的环形空间，再投放直径更大的重力球封堵上封孔套，并投放上胶塞，注入压塞液，使得封孔套剪断该处的销钉下移，封堵注浆孔，至水凝浆凝固。

由于每次投放的下胶塞和重力球需要通过上封孔套，这使得现有的分级注水泥器的分段固井数量不能够过多，故而先有的分级注水泥浆常为2-3级，过多会导致上胶塞套和最大直径重力球无法通过上封孔套，因此在深井注浆过程中，单次封固段仍旧太长，依旧荣誉出现井下漏失水泥浆的问题，且固井时压差较高，使得成本增大，注浆难度增加，影响固井施工效率和成本。

发明内容

本发明提供了一种用于深井固井工程的分级注水泥器，具备可对深井进行更多级分段固井的优点，解决了背景技术中提到的技术问题。

为实现以上目的，本发明提供如下技术方案予以实现：一种用于深井固井工程的分级注水泥器，包括若干注浆管体、套管、自封式封隔器以及若干下位胶塞和上位胶塞，若干所述注浆管体分段套接在套管上，且若干注浆管体将所述套管进行等分，每个所述注浆管体与套管连接处的底部均设有自封式封隔器，每个所述注浆管体内均设有开孔滑套和封孔滑套，所述下位胶塞、上位胶塞、开孔滑套、封孔滑套的数量均相同，且每个所述下位胶塞对应每个开孔滑套，每个所述上位胶塞对应每个封孔滑套，每个所述开孔滑套对应的下位胶塞以及每个所述封孔滑套对应的上位胶塞均只能够通过该注浆管体上方所有的开孔滑套和封孔滑套。

可选的，所述注浆管体内开设有滑槽，开孔滑套和封孔滑套设在滑槽内，且开孔滑套位于封孔滑套的下方，所述开孔滑套和封孔滑套均通过固定在注浆管体上的卡位销钉进行限位，所述注浆管体上开设有位于开孔滑套处的注浆孔，每个所述开孔滑套和封孔滑套的内侧均设有限位销，且各限位销的宽度值由下至上依次减小，所述下位胶塞和上位胶塞的数量与开孔滑套、封孔滑套的数量均相同，且下位胶塞和上位胶塞的底部均固定连接有胶塞座，每个所述胶塞座上开设有若干通槽，所述通槽的宽度值由下至上均匀减小，且各胶塞座上通槽的最小宽度值由下至上依次减小。

可选的，所述注浆管体、套管、开孔滑套、封孔滑套的内径均相同，且开孔滑套的底部与滑槽底部的间距值和开孔滑套的自身高度值相同。

可选的，所述上位胶塞的外径由下至上均匀增大，且上位胶塞的外侧与注浆管体的内壁活动套接。

可选的，所述胶塞座底部的外沿设有滚珠，每个开孔滑套、封孔滑套上限位销的顶部均为斜面设计，以便在下位胶塞或上位胶塞带动胶塞座下移时，利用胶塞座底部的滚珠与限位销的斜面接触，以便两个限位销能够分别对应到两个通槽，从而利用限位销对该处的胶塞座阻挡。

本发明提供了一种用于深井固井工程的分级注水泥器，具备以下有益效果：

1、该用于深井固井工程的分级注水泥器，通过套接在套管上的若干注浆管体将套管封隔为若干等距固井段，配合对应个注浆管体内开孔滑套对应的下位胶塞、封孔滑套对应的上位胶塞，使得每个固井阶段投放的下位胶塞和上位胶塞始终能够保持与注浆管体内壁贴合的状态，从而使得分段固井的数量更多，以便对深井进行多级分段固井，从而减低了深井固井难度，有效的避免了对深井固井过程中，因单次注水泥封固段太长，压差过高，容易引起固井漏失，影响固井施工质量和效率的问题。

2、该用于深井固井工程的分级注水泥器，在水泥浆均注入完毕后，通过向套管内继续注入压塞液，并增大压力，使得胶塞座对限位销的下压力克服限位销与封孔滑套连接处的承载力，即可依次将套管内所有的上位胶塞、胶塞座压到套管的最底端，无需下入钻具钻除，方便后续下油杆进行采油工程，减少了固井作业周期和成本。

附图说明

图1为本发明注浆管体的结构示意图；

图2为本发明对应图1两个滑套的两个胶塞结构示意图；

图3为本发明图2结构胶塞座示意图；

图4为本发明图1结构下位胶塞的仰视示意图。

图中：1、注浆管体；101、开孔滑套；102、封孔滑套；103、卡位销钉；2、套管；3、滑槽；4、注浆孔；5、自封式封隔器；501、循环孔；6、下位胶塞；7、上位胶塞；8、胶塞座；801、通槽；802、滚珠；9、限位销。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种用于深井固井工程的分级注水泥器，包括若干注浆管体1、套管2、自封式封隔器5，注浆管体1固定套装在套管2上，且注浆管体1根据分段固井次数将套管2均为该数段，每个注浆管体1的内侧均开设有滑槽3，每个注浆管体1上均设有位于滑槽3处的开孔滑套101和封孔滑套102，且开孔滑套101位于封孔滑套102的下方，注浆管体1上设有对开孔滑套101和封孔滑套102限位的卡位销钉103，开孔滑套101和封孔滑套102内侧的底部均固定连接有限位销9，开孔滑套101上限位销9的宽度值大于封孔滑套102上限位销9的宽度值，且位于套管2下方的注浆管体1内封孔滑套102宽度值大于其上方注浆管体1内开孔滑套101的宽度值，自封式封隔器5设于注浆管体1底部与套管2的连接处之间，自封式封隔器5上设有与注浆管体1相通的循环孔501，且自封式封隔器5在膨胀后其上的循环孔501自动打开，在注入钻井液使得自封式封隔器5膨胀接触井壁进行封堵后，循环孔501打开，钻井液经自封式封隔器5上方井壁与套管的间隙流出，对套管与井壁间隙清洗，使得注水泥浆后凝固的质量得到保障，注浆管体1上开设有位于开孔滑套101处的注浆孔4。

每个开孔滑套101对应配套由一个下位胶塞6，且下位胶塞6的外侧与注浆管体1的内壁贴合，每个封孔滑套102对应配套由一个上位胶塞7，下位胶塞6和上位胶塞7的底部均固定连接有胶塞座8，胶塞座8的外侧与注浆管体1的内壁不接触，且胶塞座8的外侧开设有两个通槽801，两个通槽801以胶塞座8的轴心对称，通槽801的宽度值由下至上均匀减小，下位胶塞6上通槽801的最小宽度值小于其对应开孔滑套101处限位销9的宽度值，且下位胶塞6上通槽801的最小宽度值大于其对应开孔滑套101上方封孔滑套102内侧限位销9的宽度值，上位胶塞7上通槽801的最小宽度值小于其对应封孔滑套102内侧限位销9的宽度值，且上位胶塞7上通槽801的最小宽度值大于其对应封孔滑套102上方开孔滑套101内侧限位销9的宽度值，注浆管体1、开孔滑套101、封孔滑套102、套管2的内径均相同，且开孔滑套101的底部与滑槽3底部的间距值和开孔滑套101的自身高度值相同。

在进行分段固井时，先注入钻井液，在套管2最下方的自封式封隔器5膨胀在该处进行自封后，在套管2最上方的管口投放下位胶塞6，先注入一定深度的隔离液后，再注入水泥浆，隔离液用于将水泥浆钻井液分层，下位胶塞6封隔下方的钻井液和水泥浆，通过泥浆泵对水泥浆的持续注入，下位胶塞6下移至接触至胶塞座8上的通槽801恰好被最下方注浆管体1内开孔滑套101处的限位销9阻挡，继续注入水泥浆进行憋压，使得胶塞座8对限位销9的下压力超过卡位销钉103对开孔滑套101的承载强度，剪断开孔滑套101下方的卡位销钉103，下位胶塞6、胶塞座8带动开孔滑套101整体下移，打开注浆孔4，注入一定量的水泥浆后，再向套管2内投放对应的上位胶塞7，通过上位胶塞7对下方的水泥浆进行封隔，并注入压塞液，使得上位胶塞7下移将套管2内的水泥浆由打开的注浆孔4压入到套管2与井壁的环形空间，直至上位胶塞7底端胶塞座8上的通槽801与该注浆管体1上的封孔滑套102卡接后，等待套管2与井壁之间的水泥浆凝固，在按上述步骤对上一阶段套管2与井壁的环形空间进行注水泥浆凝固，即可。

上位胶塞7的外径由下至上均匀增大，且上位胶塞7的外侧与注浆管体1的内壁活动套接，上位胶塞7为橡胶材质，在确保上位胶塞7能够在注浆管体1的内侧实现封隔的同时，还能够使得上位胶塞7通过限位销9，不影响上位胶塞7在套管2内下落。

通过注浆管体1、开孔滑套101、封孔滑套102内径始终保持相同，以及每个注浆管体1对应的胶塞座8上通槽801可通过宽度由下至上依次减小的设计，配合套管2中各段注浆管体1内限位销9的限位宽度由下至上依次减小的设计，使得每个固井阶段投放的下位胶塞6和上位胶塞7始终能够保持与注浆管体1内壁贴合的状态，从而使得分段固井的数量更多，以便对深井进行多级分段固井，从而减低了深井固井难度，有效的避免了对深井固井过程中，因单次注水泥封固段太长，压差过高，容易引起固井漏失，影响固井施工质量和效率的问题，并且，在水泥浆均注入完毕后，通过向套管2内继续注入压塞液，并增大压力，使得胶塞座8对限位销9的下压力克服限位销9与封孔滑套102连接处的承载力，即可依次将套管2内所有的上位胶塞7、胶塞座8压到套管2的最底端，无需下入钻具钻除，方便后续下油杆进行采油工程，减少了固井作业周期和成本。

胶塞座8底部的外沿设有滚珠802，每个开孔滑套101、封孔滑套102上限位销9的顶部均为斜面设计，以便在下位胶塞6或上位胶塞7带动胶塞座8下移时，利用胶塞座8底部的滚珠与限位销9的斜面接触，以便两个限位销9能够分别对应到两个通槽801，从而利用限位销9对该处的胶塞座8阻挡。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。