[发明专利]用于等井径膨胀套管的大尺寸浮鞋

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井完井领域，是一种用于等井径膨胀套管的大尺寸浮鞋，为实现膨胀套管等井径应用提供了一种技术条件。

背景技术

膨胀套管技术就是将管柱下到井内，以机械或液压的方法，使管柱发生永久性塑性变形，使井眼或生产管柱的内径扩大。起初，膨胀套管纯粹作为钻井问题的一种后续解决方法，如套管补贴，侧钻井完井等，但随着该技术的发展，现已应用于井身结构设计和钻井方案中，在大斜度井、水平井、深井和热采井中广泛应用，并获得广泛认可。

普通的膨胀套管作业是将膨胀套管的外径膨胀到与基础套管的内径相同，但重叠区的基础套管没有任何膨胀。采用膨胀套管实现单一或嵌套式膨胀来改变井身结构，能够提高井径利用率，显著减小常规井眼的锥度，但这种膨胀方式，仍将导致井眼直径的缩小。随着膨胀套管的大量应用，膨胀套管技术必然向规模化转变，不仅要减小井眼锥度的影响，而且要最终消除井眼锥度，实现了井身结构设计的突破——等井径井眼。

等井径膨胀套管技术是指在钻井过程中尽可能始终采用某一种钻头及钻具规格，从而全井钻进过程中保持某一种井眼尺寸的钻井方法。该技术能避免钻井过程中扩大井身结构，可解决漏失地层、高压地层、薄层流失地层等复杂地层的钻井难题。要获得与先前相同尺寸的井眼，用同尺寸的钻头继续钻进，可以通过采用等井径膨胀套管专用的大尺寸浮鞋设计来实现。

发明内容

本发明的目的是向现场提供一种用于等井径膨胀套管的大尺寸浮鞋，确保固井作业的顺利完成，并在钻穿浮鞋后形成一个大尺寸的喇叭口，为后期实现膨胀套管等井径膨胀提供先期条件。

用于等井径膨胀套管的大尺寸浮鞋，为一喇叭口状结构，主要由转换接头、回接管、浮鞋机构和引鞋组成，各部件彼此通过螺纹连接为一体。转换接头位于大尺寸浮鞋的最上端，小径端与上层套管相连，大径端与回接管相连；回接管外径与转换接头大径端相同，大于上层套管外径，并保证后期膨胀套管实现等井径膨胀后顺利回接至回接管内。浮鞋机构位于回接管下端，主要包括浮鞋本体、凡尔、密封体、回位弹簧和密封圈等，密封体固定在浮鞋本体内，为环形结构，下端加工有锥面，凡尔上端为一个圆形阀头，通过回位弹簧的弹力作用，与密封体形成单向锥面密封。引鞋为半球形结构，位于最下端与浮鞋机构连接，起引领管柱的作用。

为了提高密封体和浮鞋本体间的密封性，在密封体与浮鞋本体之间有密封圈，同时为了提高凡尔和密封体间的密封性，可在凡尔上套有密封环。在注水泥浆时，浮鞋机构内的凡尔依靠注水泥浆的压力打开，注水泥完毕后通过回位弹簧回位，起到关闭、密封的作用。

本发明的优点在于：本发明为一喇叭口状结构，用于回接等井径膨胀套管，为膨胀套管发生等井径膨胀进而实现无内径损失钻进提供一种可行性和前提条件；同时也具有密封性严，安全可靠性高的特点，在固井过程中，能够起限流和泥浆均匀分布的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2等井径膨胀套管回接示意图

1.转换接头 2.回接管 3.浮鞋机构 4.引鞋 5.浮鞋本体 6.密封体 7.凡尔8.回位弹簧 9.密封圈 10.上层套管 11.密封橡胶 12.膨胀套管

具体实施方式

现结合说明书附图对本发明作进一步的描述。

如图1、图2所示，一种用于等井径膨胀套管完井的大尺寸浮鞋，呈喇叭口状结构，主要包括转换接头1、回接管2、浮鞋机构3和引鞋4，各部件均通过螺纹连接。转换接头1的小径端与上层套管10相连，大径端与回接管2相连；回接管2外径大于上层套管10外径，保证后期下入的膨胀套管12实现等井径膨胀并顺利回接至回接管2内。浮鞋机构3位于回接管2下端，其外径与回接管2外径相同，主要包括浮鞋本体5、密封体6、凡尔7、回位弹簧8和密封圈9等，密封体6固定在浮鞋本体5内，为环形结构，下端加工有锥面，凡尔7通过回位弹簧8的弹力作用，与密封体6形成单向锥面密封。引鞋4位于最底部与浮鞋机构3连接，用以引导管柱顺利入井。

为了加强浮鞋机构3的单向密封效果，可在密封体6与浮鞋本体5之间加密封圈9，在凡尔7上固定一层耐油、耐碱的弹性密封介质。回接管2的长度可以根据实际情况来确定，保证膨胀套管12安全回接。

本发明连接在上层套管10底部，下入井内至预定位置，在固井过程中，凡尔7依靠注水泥浆的压力开启，并能起限流和泥浆均匀分布的作用；在注水泥完成后，凡尔7依靠回位弹簧8回位，依靠套管内外压差起到关闭、密封的作用，防止水泥浆倒流。

本发明的喇叭口状结构设计是为了使膨胀套管12回接至上层套管10。固井结束后，钻穿大尺寸浮鞋，并继续钻进至设计深度后，下入膨胀套管12，膨胀套管12发生等井径膨胀后，通过硫化在膨胀套管12上的密封橡胶11对膨胀套管12进行悬挂密封，使膨胀套管12顺利回接至上层套管10。膨胀套管12发生等井径膨胀后，其内径与上层套管10的内径相同，从而得到与先前相同尺寸的井眼，进而可以用同尺寸的钻头继续钻进，实现无内径损失钻进。