[发明专利]自动灌浆浮箍、浮鞋

说明书

技术领域

本发明涉及浮箍、浮鞋，尤其涉及一种石油、天然气钻探过程中用的自动灌浆浮箍、浮鞋。

背景技术

浮箍、浮鞋作为重要的套管附件，其可靠性直接影响到固井质量。目前，现有浮箍、浮鞋主要由本体，限流板，截止阀座，合金球，流量控制阀，导向帽等组成，其产品结构存在如下缺点：

1.无法自动灌浆:由于结构原因，浮球出厂时要放入到本体内，下套管时泥浆压力使浮球上升将截止阀座孔提前堵住，造成内外套管压力的不平衡。灌浆时必须停止下套管作业,造成作业时间延长,且易发生卡套管事故;

2.无法实现自动限流:流量控制阀材料为钢制材料，流量孔尺寸泥浆循环过程中无法变化，所以泥浆在环形空间的上返流量、上返速度、反向限流时间无法控制。

3.材料多为钢管和钢板结构，可钻性差，密封面暴露在酸性环境中易腐蚀从而造成密封失效。

发明内容

为解决现有浮箍、浮鞋无法自动灌浆,下套管时压力不易控制,可钻性和密封性差，生产效率较低，暴露在酸性环境中易腐蚀使得产品失效的缺点，发明提供一种浮箍，可以自动灌浆，自动限流，密封性和可钻性好，耐高温，耐腐蚀，减少钻井时间。

本发明所解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

在浮箍本体1上、下端或浮鞋本体1上端加工有和石油套管联接的套管圆螺纹或套管偏梯形螺纹,浮鞋本体下端装有导向帽。浮箍、浮鞋本体1内壁上通过直螺纹联接有截止阀座2，所述截止阀座2内孔加工有斜面作为密封面，截止阀座2下方装有截止阀3，所述截止阀主要由阀体，回转轴，扭簧等组成，阀体密封面为球面。在截止阀座2下方浮箍、浮鞋本体1内壁上通过高强度混凝土7固接密封着剪切机构4和流量控制阀6，剪切机构分为内外套筒，内外套筒之间有销钉。合金球5可在适当的时间通过井口套管投放到剪切机构座内，在外力作用下合金球5可向下移动，剪切机构4发挥作用，截止阀3自动关闭，可有效控制管外流体倒流到管内。

具体为：

套管下至预定深度后，小排量开泵打通泥浆，循环一周后卸开循环接头将合金球投入套管内，接循环接头继续循环。合金球随泥浆及自重落入到剪切机构内套筒内，将内套筒密封，使循环压力升高，当压力达到2.8-4.2MPa时，内外套筒之间的销钉剪断，截止阀脱离内套筒限制，在扭簧作用下自动关闭,密封。同时合金球离开浮箍，下行进入浮鞋而重复上述过程,将截止阀关闭,密封。此时实现反向限流。

剪切机构4下方装有流量控制阀6，用以调节液体流量。流量控制阀主要由厚度不同的丁腈橡胶构成，中间有出口。压力变化，出口直径会随着变化，从而控制压力平衡和流量。

自动灌浆设计可减少泥浆在环形空间的上返量及上返速度，减小套管在下放过程中对井底的冲击压力，有效避免下套管过程中由于激动压力而造成的井漏。

自动灌浆设计,无需下套管中途灌泥浆，可连续进行下套管作业,节省施工时间，避免由于灌泥浆过程中套管停顿而发生卡套管事故。

采用自动限流设计，通过流量控制阀6根据井下压力变化自动调整灌泥浆量，使井底保持压力平衡、稳定。

优选地，所述本体1制备材料为35CrMo，经调制处理。

优选地，所述截止阀座2、截止阀3和剪切机构4由高强度铝合金制得，所述流量控制阀6主要材料为丁腈橡胶。

优选地，所述合金球5为铝合金球，导向帽8制备材料为HT200

除浮箍、浮鞋本体1外主要配件均为非金属材质，可钻性设计，可使用普通牙轮钻头直接钻进，提高施工效率。所用材料耐高温，耐腐蚀。

本发明的特点与有益效果：a.自动灌浆设计:自动灌浆过程由截止阀和流量控制阀控制。截止阀在下套管过程中处于开启状态，下套管过程中泥浆通过截止阀和流量控制阀进入套管内。

可减少泥浆在环形空间的上返量及上返速度，减小套管在下放过程中对井底的冲击压力，有效避免下套管过程中由于激动压力而造成的井漏。

无需下套管中途灌泥浆，可连续进行下套管作业,节省施工时间，避免由于灌浆过程中套管停顿而发生卡套管事故。

b.采用自动限流设计:

流量控制阀出口有弹性，出口直径会随压力变化而变大或缩小，从而控制压力平衡。

通过流量控制阀根据井下压力变化自动调整灌泥浆量，使井底保持压力平衡、稳定。

套管下至预定深度后，通过投放合金球可以自动形成密封，防止水泥浆倒流，操作方便可靠。

c.可钻性好，耐腐蚀;