一种自动灌浆套管浮箍的制作方法

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1.本发明涉及一种自动灌浆套管浮箍，属于石油工程钻完井领域。

背景技术：

2.套管下部结构安装带有单向止流作用的浮鞋或浮箍并与套管一起下入井内，该浮鞋浮箍内装有浮力式或弹簧式复位式的密封球，密封球与球座之间形成密封，防止管外水泥浆返回管内而造成水泥返高不够或者管内留水泥塞过长的问题，并且基于此功能而实现井口敞压候凝，提高水泥石胶结质量。
3.然而，现有技术存在如下的问题：因浮箍的浮球具有单向密封作用，导致液体无法回流进管内，所以下套管时钻井液无法回流进管内，所以导致排代量很大，对地层产生强烈的激动压力，容易压漏地层；同时，为避免套管内无泥浆段过长而挤坏套管，需要在下套管期间暂停下套管作业，从井口向套管内灌入泥浆，既浪费作业时间，又将导致套管在井内长时间地保持静止状态，容易造成套管粘卡的复杂问题。

技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种自动灌浆套管浮箍，为了解决下套管期间需要人工灌浆而浪费时间且容易粘卡套管风险，同时也可显著降低下套管产生的激动压力过大而压漏地层的风险，实现安全、快速下套管的目的。
5.本发明提出了一种自动灌浆套管浮箍，包括：
6.浮箍本体；
7.设置在所述浮箍本体内的环形的金属密封座，所述金属密封座的中部设置有流道孔；
8.设置在所述浮箍本体内的密封机构，所述密封机构在初始状态时与所述金属密封座之间具有一定的距离，使所述流道孔处于开启的状态；启动后与所述金属密封座相连并单向密封所述流道孔。
9.本发明的进一步改进在于，还包括套管胶塞装置，所述套管胶塞装置在替浆过程中推动水泥浆下行，并推动所述密封机构启动。
10.本发明的进一步改进在于，所述套管胶塞装置包括套管胶塞连杆以及设置在所述套管胶塞连杆上的套管胶塞橡胶；
11.其中，所述套管胶塞橡胶在替浆过程中推动水泥浆下行，所述套管胶塞连杆推动所述密封机构启动。
12.本发明的进一步改进在于，所述密封机构包括橡胶密封球，所述橡胶密封球的下部连接橡胶球连杆；
13.所述浮箍本体的下部设置有限位装置，所述限位装置在初始状态时限制所述橡胶球连杆的位置。
14.本发明的进一步改进在于，所述限位装置包括设置在所述浮箍本体内的连杆挡
板，以及设置在所述橡胶球连杆的下部的连杆限位销，所述连杆限位销的下方设置有限位销剪切板；
15.在初始状态时所述连杆限位销限定在所述连杆挡板和所述限位销剪切板之间，在受到所述套管胶塞连杆的推动时所述连杆限位销在所述限位销剪切板上剪断。
16.本发明的进一步改进在于，所述橡胶球连杆上设置有弹簧，在初始状态时所述弹簧处于压缩的状态，在所述连杆限位销被剪断后，所述弹簧伸长并推动所述橡胶密封球密封所述流道孔。
17.本发明的进一步改进在于，所述橡胶密封球的上端面为半球面，其顶端设置有平面的凸台。
18.本发明的进一步改进在于，所述连杆挡板上设置有弹簧座，所述弹簧的底部设置在所述弹簧座上，顶部设置在所述橡胶密封圈的底部。
19.本发明的进一步改进在于，所述金属密封座的流道孔的下侧设置有圆球面的凹槽，所述凹槽的球面与所述橡胶密封圈的球面相匹配。
20.本发明的进一步改进在于，所述套管胶塞橡胶包括若干叠放在所述套管胶塞连杆上的裙带状橡胶片。
21.与现有技术相比，本发明的优点在于：
22.本发明所述一种自动灌浆套管浮箍，为了解决下套管期间需要人工灌浆而浪费时间且容易粘卡套管风险，同时也可显著降低下套管产生的激动压力过大而压漏地层的风险，实现安全、快速下套管的目的。
23.本发明在下套管期间将接箍连接在套管中并下入井内，实现管柱双向流动功能，一是可以避免人工灌浆停等造成的时间损失以及因套管静止而带来的粘卡套管的风险；二是显著减小了进入井筒的排代体积，减小下放套管时激动压力，避免压漏地层；三是因为下放套管压力激动显著减小，为快速下套管创造了更多的余量。当完成注替水泥浆后，套管胶塞下行并剪断连杆限位销，橡胶密封球及橡胶球连杆在弹簧作用下上行，分隔套管浮箍两端空间，避免水泥浆回流至套管内。
附图说明
24.下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
25.图1所示为本发明的一个实施例的自动灌浆套管浮箍的结构示意图；
26.图2所示为本发明的一个实施例的套管胶塞装置的结构示意图；
27.图3所示为本发明的一个实施例的套管胶塞装置的俯视结构示意图；
28.图4所示为本发明的一个实施例的自动灌浆套管浮箍的俯视结构示意图；
29.图5所示为本发明的一个实施例的自动灌浆套管浮箍的仰视结构示意图；
30.附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
31.在附图中各附图标记的含义如下：
32.1、浮箍本体，2、金属密封座，3、密封机构，4、套管胶塞装置，11、浮箍母扣，12、浮箍公扣，21、流道孔，22、凹槽，31、橡胶密封球，32、橡胶球连杆，33、连杆挡板，34、连杆限位销，35、限位销剪切板，35a、限位销剪切板内侧边缘，35b、限位销剪切板外侧边缘，36、弹簧，37、凸台，38、弹簧座，39、连杆挡板流道孔，41、套管胶塞橡胶，42、套管胶塞连杆。
具体实施方式
33.为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
34.图1示意性地显示了根据本发明的一种自动灌浆套管浮箍，包括浮箍本体1，所述浮箍本体1为管状或筒状的结构，其设置在套管上，并且两端带有与套管一致的公扣12或母扣11，用于连接在套管柱中。在浮箍本体1的内部设置有金属密封座2，金属密封座2为圆环形的结构，其外侧壁与浮箍本体1的内侧相连，中部形成流道孔21。流道孔21为流体流动提供较大的通道。浮箍本体1内设置有密封机构3，所述密封机构3在初始状态时与所述金属密封座2之间具有一定的距离，使所述流道孔21处于开启的状态；启动后与所述金属密封座2相连并单向密封所述流道孔21。
35.在使用根据本实施例所述的自动灌浆套管浮箍时，进行钻完井作业的过程中，下套管时接入套管柱中，初始状态时流道孔21打开，保证套管柱具有双向流通功能，不需要人工灌浆而降低人工灌浆带来的工程复杂情况；同时因套管外的泥浆可以流入套管内，可显著降低激动压力，防止压漏地层，并可实现快速下套管目的；密封装置启动后通过对流道孔21实现单向密封功能，防止水泥浆回流进套管内。
36.在一个实施例中，如图2所示，自动灌浆套管浮箍还包括套管胶塞装置4，所述套管胶塞装置4在替浆过程中推动水泥浆下行，并且还能作为开启密封机构3的开关装置，推动所述密封机构3启动，启动后流道孔21实现单向密封功能。
37.在一个优选的实施例中，如图2和图3所示，所述套管胶塞装置4包括套管胶塞连杆42以及设置在所述套管胶塞连杆42上的套管胶塞橡胶41。其中，所述套管胶塞橡胶41在替浆过程中推动水泥浆下行，所述套管胶塞连杆42推动所述密封机构3启动。
38.在根据本实施例所述的自动灌浆套管浮箍中，套管胶塞装置4一方面作为推动水泥浆下行的推动装置，另一方面还作为启动密封机构3的开关装置，在水泥浆完全推向金属密封座2以下的位置后，在启动密封机构3对流道孔21实现单向密封，防止水泥浆回流进套管内。
39.在一个实施例中，如图1所示，所述密封机构3包括橡胶密封球31，所述橡胶密封球31的下部连接橡胶球连杆32。所述浮箍本体1的下部设置有限位装置，限位装置不能完全封堵浮箍本体1的内部，能够使流体正常流通。所述限位装置在初始状态时限制所述橡胶球连杆32的位置，在套管胶塞装置4下落到位后，推动所述限位装置解除限制，使橡胶球连杆32和橡胶密封圈向上移动到金属密封座2的下端，并使其下端单向密封。
40.在一个实施例中，如图1和图4所示，所述限位装置包括设置在所述浮箍本体1内的连杆挡板33，以及设置在所述橡胶球连杆32的下部的连杆限位销34，所述连杆限位销34的下方设置有限位销剪切板35。
41.在本实施例中，连杆挡板33为环形的结构，其中部设置有孔，使橡胶球连杆32穿过该孔，其外环可设置多个连杆挡板流道孔39，增大液体流通面积，用于流体流通，连杆限位销34的长度大于孔的宽度，使连杆挡板33挡住连杆限位销34，使其不能向上移动。限位剪切板挡住连杆限位销34的下端。限位销剪切板35的孔径应小于连杆挡板33的孔径。限位销剪
切板35可与连杆挡板33做与一个整体。
42.在初始状态时所述连杆限位销34限定在所述连杆挡板33和所述限位销剪切板35之间，在受到所述套管胶塞连杆42的推动时所述连杆限位销34向下移动，在移动到限位剪切板挡位置时在所述限位销剪切板35上剪断。
43.在一个实施例中，如图1所示，所述橡胶球连杆32上设置有弹簧36，在初始状态时所述弹簧36处于压缩的状态，在所述连杆限位销34被剪断后，所述弹簧36伸长并推动所述橡胶密封球31密封所述流道孔21。
44.弹簧36为橡胶密封球31提供一个向上的弹力，推动橡胶密封球31堵住流道孔21，从上向下方向的流体可以穿过流道孔21，压缩弹簧36而移开橡胶密封球31进入到金属密封座2下方，金属密封座2下方的流体推动橡胶密封球31时，会使橡胶密封圈更加紧密地密封在流道孔21上，从而实现单向密封。
45.在一个优选的实施例中，所述橡胶密封球31的上端面为半球面，其顶端设置有平面的凸台37。凸台37为平面的结构，能够与套管胶塞连杆42的底端配合，当套管胶塞杆移动到橡胶密封球31的位置时，套管胶塞连杆42压在凸台37上，并推动橡胶密封球31向下移动。
46.在一个实施例中，如图1和图5所示，所述连杆挡板33上设置有弹簧座38，所述弹簧36的底部设置在所述弹簧座38上，顶部设置在所述橡胶密封圈的底部。弹簧座38可与连杆挡板33加工成一个整体。
47.在一个实施例中，所述金属密封座2的流道孔21的下侧设置有圆球面的凹槽22，所述凹槽22的球面与所述橡胶密封圈的球面相匹配。
48.在一个实施例中，所述套管胶塞橡胶41包括若干橡胶片，橡胶片为裙带状的结构，橡胶片穿过套管胶塞连杆42并叠放在所述套管胶塞连杆42上。
49.使用根据本实施例所述的自动灌浆套管浮箍时，套管浮箍本体1的两端通过公/母扣连接入套管柱中。连杆限位销34卡接在连杆挡板33的下方，使弹簧36压缩，这时橡胶密封球31位于金属密封座2的下方并具有一定的距离。金属密封座2的流道孔21处于打开的状态。
50.套管胶塞装置4在替浆过程中推动水泥浆下行，并且还能作为开启密封机构3的开关装置。套管胶塞连杆42推动橡胶密封球31，使橡胶密封球31和橡胶球连杆32向下移动，从而使连杆限位销34推到限位销剪切板35上，在压力的作用下连杆限位销34被剪断。橡胶密封球31和橡胶球连杆32失去限制，在弹簧36的弹力作用下，推动橡胶密封球31向上移动到金属密封座2的流道孔21位置，对流道孔21实现单向密封。
51.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种自动灌浆套管浮箍，其特征在于，包括：浮箍本体(1)；设置在所述浮箍本体(1)内的环形的金属密封座(2)，所述金属密封座(2)的中部设置有流道孔(21)；设置在所述浮箍本体(1)内的密封机构(3)，所述密封机构(3)在初始状态时与所述金属密封座(2)之间具有一定的距离，使所述流道孔(21)处于开启的状态；启动后与所述金属密封座(2)相连并单向密封所述流道孔(21)。2.根据权利要求1所述的自动灌浆套管浮箍，其特征在于，还包括套管胶塞装置(4)，所述套管胶塞装置(4)在替浆过程中推动水泥浆下行，并推动所述密封机构(3)启动。3.根据权利要求2所述的自动灌浆套管浮箍，其特征在于，所述套管胶塞装置(4)包括套管胶塞连杆(42)以及设置在所述套管胶塞连杆(42)上的套管胶塞橡胶(41)；其中，所述套管胶塞橡胶(41)在替浆过程中推动水泥浆下行，所述套管胶塞连杆(42)推动所述密封机构(3)启动。4.根据权利要求3所述的自动灌浆套管浮箍，其特征在于，所述密封机构(3)包括橡胶密封球(31)，所述橡胶密封球(31)的下部连接橡胶球连杆(32)；所述浮箍本体(1)的下部设置有限位装置，所述限位装置在初始状态时限制所述橡胶球连杆(32)的位置。5.根据权利要求4所述的自动灌浆套管浮箍，其特征在于，所述限位装置包括设置在所述浮箍本体(1)内的连杆挡板(33)，以及设置在所述橡胶球连杆(32)的下部的连杆限位销(34)，所述连杆限位销(34)的下方设置有限位销剪切板(35)；在初始状态时所述连杆限位销(34)限定在所述连杆挡板(33)和所述限位销剪切板(35)之间，在受到所述套管胶塞连杆(42)的推动时所述连杆限位销(34)在所述限位销剪切板(35)上剪断。6.根据权利要求5所述的自动灌浆套管浮箍，其特征在于，所述橡胶球连杆(32)上设置有弹簧(36)，在初始状态时所述弹簧(36)处于压缩的状态，在所述连杆限位销(34)被剪断后，所述弹簧(36)伸长并推动所述橡胶密封球(31)密封所述流道孔(21)。7.根据权利要求6所述的自动灌浆套管浮箍，其特征在于，所述橡胶密封球(31)的上端面为半球面，其顶端设置有平面的凸台(37)。8.根据权利要求7所述的自动灌浆套管浮箍，其特征在于，所述连杆挡板(33)上设置有弹簧座(38)，所述弹簧(36)的底部设置在所述弹簧座(38)上，顶部设置在所述橡胶密封圈的底部。9.根据权利要求4至8中任一项所述的自动灌浆套管浮箍，其特征在于，所述金属密封座(2)的流道孔(21)的下侧设置有圆球面的凹槽(22)，所述凹槽(22)的球面与所述橡胶密封圈的球面相匹配。10.根据权利要求9所述的自动灌浆套管浮箍，其特征在于，所述套管胶塞橡胶(41)包括若干叠放在所述套管胶塞连杆(42)上的裙带状橡胶片。

技术总结

本发明提出了一种自动灌浆套管浮箍，包括浮箍本体；设置在所述浮箍本体内的环形的金属密封座，所述金属密封座的中部设置有流道孔；设置在所述浮箍本体内的密封机构，所述密封机构在初始状态时与所述金属密封座之间具有一定的距离，使所述流道孔处于开启的状态；启动后与所述金属密封座相连并单向密封所述流道孔。本发明解决了下套管期间需要人工灌浆而浪费时间且容易粘卡套管风险，同时也可显著降低下套管产生的激动压力过大而压漏地层的风险，实现安全、快速下套管的目的。快速下套管的目的。快速下套管的目的。