一种下套管灌浆井口装置、下套管灌浆系统

摘要

本申请提供了一种下套管灌浆井口装置、下套管灌浆系统，该下套管灌浆井口装置包括盖体、主管和排气管，盖体用于覆盖套管串的上端管口，开设有排气孔和灌浆孔；主管密封地穿设于灌浆孔并与盖体固定连接，在盖体背对套管串的一侧，主管分出用于进液的第一支管和用于回液的第二支管，第一支管和第二支管的交汇处设置有换向阀，换向阀用于使第一支管选择性地与主管和第二支管两者中的一者导通；排气管位于盖体背对套管串的一侧，并与排气孔连接。本申请提供的下套管灌浆井口装置可使工作人员更加从容地利用下套管有限的时间间隔窗口期实施灌浆作业，而且有效地避免了灌浆作业时出现四处飞溅污染钻台环境的情况。

说明书

技术领域

本申请涉及固井施工技术领域，特别是涉及一种下套管灌浆井口装置、下套管灌浆系统。

背景技术

在下套管过程中需要对套管进行灌浆，主要目的是平衡套管内外压差。目前的下套管灌浆装置普遍存在的问题是，由于操作繁琐，造成工作人员无法比较从容地在下套管有限的时间间隔窗口期内实施灌浆作业，而且灌浆作业时还经常出现四处飞溅，造成钻台环境污染。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供了一种下套管灌浆井口装置、下套管灌浆系统，该下套管灌浆井口装置可使工作人员更加从容地利用下套管有限的时间间隔窗口期实施灌浆作业，而且有效地避免了灌浆作业时出现四处飞溅污染钻台环境的情况。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种下套管灌浆井口装置，包括：

盖体，用于覆盖套管串的上端管口，开设有排气孔和灌浆孔；

主管，密封地穿设于所述灌浆孔并与所述盖体固定连接，在所述盖体背对所述套管串的一侧，所述主管分出用于进液的第一支管和用于回液的第二支管，所述第一支管和所述第二支管的交汇处设置有换向阀，所述换向阀用于使所述第一支管选择性地与所述主管和所述第二支管两者中的一者导通；

排气管，位于所述盖体背对所述套管串的一侧，并与所述排气孔连接。

可选地，在上述下套管灌浆井口装置中，所述换向阀为旋转手动换向阀。

可选地，在上述下套管灌浆井口装置中，所述换向阀的换向手柄由第一工位切换至第二工位转过的角度为90°，且所述换向手柄在所述第一工位时与所述灌浆孔的轴线垂直。

可选地，在上述下套管灌浆井口装置中，所述盖体设置有提手以便于进行搬运。

可选地，在上述下套管灌浆井口装置中，所述盖体面对所述套管串的一侧设置有密封胶垫，以增强所述盖体与所述套管串的上端管口之间的密封接触。

可选地，在上述下套管灌浆井口装置中，所述盖体为倒扣的杯体形。

可选地，在上述下套管灌浆井口装置中，所述排气管远离所述排气孔的一端低于所述排气孔。

可选地，在上述下套管灌浆井口装置中，还包括固定于所述盖体的外表面的盛杯，所述排气管远离所述排气孔的一端朝向所述盛杯的敞口设置或者伸于所述盛杯内。

可选地，在上述下套管灌浆井口装置中，还包括旁通管，所述旁通管的一端旁接于所述第一支管，另一端旁接于所述第二支管，所述旁通管设置有安全泄压阀。

一种下套管灌浆系统，包括钻井液罐和如上述任意一项所公开的下套管灌浆井口装置，所述第一支管和所述第二支管分别通过管路与所述钻井液罐连接，且连接所述第一支管和所述钻井液罐的管路上设置有灌浆泵。

根据上述技术方案可知，本申请提供了一种下套管灌浆井口装置，包括开设有排气孔和灌浆孔的盖体，排气孔连接排气管，灌浆孔中穿设主管，主管的一端分出用于进液的第一支管和用于回液的第二支管，第一支管和第二支管的交汇处设置有换向阀。使用时，第一支管和第二支管分别通过管路与储液罐连接，灌浆泵保持开启状态，持续地从储液罐向第一支管输送液体，换向阀初始状态设置在使第一支管与第二支管导通的工位，这样液体通过第二支管流回储液罐，即，在不实施灌浆作业的时间阶段，液体仅是不停地循环流动，而当要实施灌浆作业时，将盖体覆盖在套管串的上端管口，然后将换向阀切换到使第一支管与主管导通的工位，这样液体通过主管注入套管串内，而且，利用排气管将灌浆过程中因大气泡或灌满而喷出的液体引流到井口等合适位置，可以有效地避免出现四处飞溅污染钻台环境的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的下套管灌浆井口装置的示意图。

图中标记为：

1、支撑体；2、换向机构；3、泄压机构；11、支架；12、提手；13、排气管；14、盖体；15、环边；21、第一支管；22、第二支管；23、主管；24、换向阀；25、换向手柄；31、球座；32、球体；33、弹簧；34、旁通管。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请实施例提供了一种下套管灌浆井口装置，包括开设有排气孔和灌浆孔的盖体14，此盖体14用于在进行灌浆作业时覆盖套管串的上端管口，排气孔连接有位于盖体14背对套管串的一侧的排气管13，灌浆孔中密封地穿设有主管23，此主管23与盖体14固定连接，而且，在盖体14背对套管串的一侧，主管23分出用于进液的第一支管21和用于回液的第二支管22，第一支管21和第二支管22的交汇处(即主管23的分叉处)设置有换向阀24，此换向阀24用于使第一支管21选择性地与主管23和第二支管22两者中的一者导通，即，换向阀24的阀芯具有第一工位和第二工位，当阀芯处于第一工位时，第一支管21与第二支管22导通，而与主管23不导通；当阀芯处于第二工位时，第一支管21与主管23导通，而与第二支管22不导通。

下套管灌浆井口装置需与灌浆泵、储液罐等设备配套使用，将第一支管21和第二支管22分别通过管路与储液罐连接，灌浆泵设置在连接第一支管21和储液罐的管路上。下套管作业过程中，灌浆泵保持开启状态，持续地从储液罐向第一支管21输送液体，换向阀24初始状态设置在使第一支管21与第二支管22导通的工位，这样液体通过第二支管22流回储液罐，即，在不实施灌浆作业的时间阶段，液体仅是不停地循环流动，而当要实施灌浆作业时，将盖体14覆盖在套管串的上端管口，然后将换向阀24切换到使第一支管21与主管23导通的工位，这样液体通过主管23注入套管串内，而且，利用排气管13将灌浆过程中因大气泡或灌满而喷出的液体引流到井口等合适位置，可以有效地避免出现四处飞溅污染钻台环境的情况。由此可见，本申请提供的下套管灌浆井口装置操作非常简便，省去了工作人员频繁挂合灌浆泵的麻烦，这样，即便是在下套管有限的时间间隔窗口期内，工作人员也可更加从容地实施灌浆作业，而且，盖住套管串的上端管口后利用排气管13引流可能反喷的液体，从而确保了钻台环境不受飞溅液体的污染。

本实施例中，换向阀24为旋转手动换向阀，即，通过手动操作使阀芯发生转动以实现换向。具体地，可以令换向阀24的换向手柄25由第一工位切换至第二工位转过的角度为90°，且换向手柄25在第一工位时与灌浆孔的轴线垂直，这样便于工作人员直观地通过换向手柄25的姿态判断出阀芯当前的导通状态。工作人员可以通过调整换向手柄25的姿态来控制灌浆速度，例如，换向手柄25处于第一工位时，第一支管21与第二支管22导通，而与主管23不导通，那么换向手柄25越向第一工位方向转动，灌浆速度就会越小。当然，在其他的实施例中，换向手柄25由第一工位切换至第二工位转过的角度可以为60°、80°等其他值。此外，换向阀24可以为电磁换向阀、滑动换向阀等其他类型。

为了便于进行搬运，本申请可以令盖体14设置有提手12，如图1所示，本实施例中，盖体14上设置有与盖体14固定连接的支撑体1，支撑体1的两侧对称地设置有提手12。设置支撑体1同时还能够对排气管13、第一支管21和第二支管22等其他部件起到很好的固定作用，例如，本实施例令支撑体1包括支架11，支架11的下端与盖体14固定连接，排气管13、第一支管21和第二支管22均与支架11固定连接，具体地，支架11可以为中空圆柱体，这样能够将换向机构2的主要组成部分设置在支架11的中空腔内由支架11对其形成保护，例如，换向阀24位于支架11内，换向手柄25则设置在支架11外部，并通过穿出支架11的旋转轴与换向阀24的阀芯连接，从而方便对换向手柄25进行操作，此旋转轴与换向手柄25之间可以设置为可拆卸连接，例如，换向手柄25通过螺丝或销钉与旋转轴连接。当然，在其他的实施例中，支架11也可以为其他结构形式，例如由杆件构成的框架结构。

灌浆时盖体14覆盖在套管串的上端管口，为了增强盖体14与套管串的上端管口之间的密封接触，本申请可以令盖体14面对套管串的一侧设置有密封胶垫，此密封胶垫可以根据套管串的上端管口形状设置为圆环形，也可以根据盖体14下表面的大小设置为圆盘形，只要密封胶垫能够与套管串的上端管口的整圈口沿完全接触即可。

如图1所示，为了能够更好地覆盖在套管串的上端管口，本实施例令盖体14为倒扣的杯体形，即盖体14的本体边缘设置有圆柱形的环边15，优选地，盖体14的本体与环边15设置为一体式结构。杯体形的盖体14能够更稳固地坐到套管串上，具体地，环边15的内径一般设置设置为比套管母接箍外径大20～50mm，环边15的轴向长度(或者说高度)一般设置为100～300mm。为了便于在覆盖套管串时快速找准位置，本申请优选令主管23的下端伸出环边15一定距离，例如50～100mm，这样工作人员能够观察到主管23的下端，从而在覆盖套管串时更加顺利地将主管23对准套管串的上端管口，具体地，主管23的外径一般设置为比所下套管最小内径小20～40mm。

如图1所示，为了能够更好地起到引流作用，排气管13远离排气孔的一端一般设置为低于盖体14的排气孔，即，排气管13设置为U形，远离排气孔的一端向下延伸更多长度。优选地，排气管13的弯曲段设置为圆弧形。排气管13可以将反喷的液体引流到井口的预定位置，为了便于对引流出的液体进行处理，本申请可以设置专门用来收集这部分液体的容器，例如，可以在盖体14的外表面设置一与盖体14固定连接的盛杯，令排气管13远离排气孔的一端朝向此盛杯的敞口设置或者伸于此盛杯内，这样引流出的液体直接落到盛杯内，便于后续集中处理。

如图1所示，在一优选的实施方式中，本申请令下套管灌浆井口装置还包括旁通管34，旁通管34的一端旁接于第一支管21，另一端旁接于第二支管22，旁通管34设置有安全泄压阀，这样能够避免第一支管21内存在憋堵造成危险。本实施例中，泄压机构3包括固定于旁通管34内的球座31和与球座31配合的球体32，球体32可以在旁通管34内活动，当第一支管21内的压力小于泄压阈值时，球体32在弹簧33的作用下与球座31契合密封，当第一支管21内的压力达到泄压阈值时，第一支管21内的液体克服弹簧33的作用力使球体32与球座31之间形成间隙，从而沿旁通管34流入第二支管22，达到泄压的目的。具体地，泄压阈值一般设置为0.5～1.0MPa。

本申请还提供一种下套管灌浆系统，此下套管灌浆系统包括钻井液罐和上述任一实施例所公开的下套管灌浆井口装置，第一支管21和第二支管22分别通过管路(例如高压软管)与钻井液罐连接，且连接第一支管21和钻井液罐的管路上设置有灌浆泵。由于上述实施例公开的下套管灌浆井口装置具有上述技术效果，因此具有该下套管灌浆井口装置的下套管灌浆系统同样具有上述技术效果，本文在此不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。