[发明专利]自动灌浆浮箍浮鞋

说明书

技术领域

本发明涉及石油工具技术领域，特别是一种石油、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，导向帽等组成。

中国专利号03269873.9的实用新型专利公开了一种自动灌浆反向限流的浮箍、浮鞋，在浮箍本体上、下端或浮鞋上端加工有和石油套管联接的套管螺纹，浮鞋本体下端装有半球状圆帽（即导向帽），本体内壁上通过直螺纹联接有止回阀座，止回阀座下方装有止回阀，止回阀下方在本体内壁上通过水泥砂浆固接密封着锁销内套、锁销外套以及限压销钉组成的阀瓣锁定机构和限流板，限流板上开设有导流孔。

上述现有技术中，产品结构存在如下问题：

1.无法实现自动限流:限流板材料多为钢制材料，导流孔尺寸在泥浆循环过程中无法变形到所需要求，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。

2.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、浮鞋存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种浮箍浮鞋，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，本发明解决上述技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种自动灌浆浮箍、浮鞋，所述浮箍和浮鞋通过石油套管连接，它包括浮箍本体和浮鞋本体，在浮箍本体和浮鞋本体内壁上通过直螺纹联接有截止阀座，所述截止阀座内孔加工有斜面作为密封面，所述截止阀座下方装有截止阀，阀体密封面为球面，所述截止阀座下方在所述浮箍本体和浮鞋本体内壁上通过高强度混凝土固接密封着剪切机构和流量控制阀，所述流量控制阀位于剪切机构下方，所述剪切机构分为内外套筒，内外套筒之间有销钉，所述剪切机构内投放有合金球，所述流量控制阀为中间开设有阶梯状导流孔的圆环，由丁腈橡胶和环形弹簧复合材料制成，其硬度为HS70±5，拉伸强度≥16Mpa，拉断伸长率≥400%，压缩永久变形70℃×24h≤30%，撕裂强度≥30KN/m,脆性温度≤-40℃，热空气老化70℃×168h下硬度变化HS≤±6，拉伸强度≥13Mpa，拉断伸长率≥320%，臭氧老化50×10^-8:20%，（40±2）℃×48h无裂纹。

进一步的，所述流量控制阀的制备方法为:（1）将氢化丁腈70%，氧化锌10%，硬脂酸3%，防老剂2.5%，古马隆树脂6%，二丁酯3%，填充剂3.5%混合密炼后停放24小时后做为胶料待用；（2）胶料放入开炼机，加入促进剂：硫磺2%，开炼后进入过滤机后停放24小时待用；（3）将开炼好的橡胶片分条进入挤出机挤出成型:与产品截面尺寸大致相同待用；（4）硫化：先将挤出成型胶体用模具成型，并放入环形弹簧，硫化机升温到160℃后将成型好的半成品放入定型模具内液压合模，硫化18分钟，出模待用；（5）二次硫化定型：烤箱升温到130℃，硫化8小时后自然冷却；（6）产品去除飞边、毛刺；（7）检测外形尺寸及物理性能，合格后入库。

进一步的，所述浮箍本体上、下端加工有和石油套管联接的套管螺纹。

进一步的，所述浮鞋本体上端加工有和石油套管联接的套管螺纹，下端装有导向帽。

进一步的，所述流量控制阀的外边缘设有一定锥度。

进一步的，所述流量控制阀底部设有一圈凸起。

进一步的，所述高强度混凝土的主要成分包括：G级高抗油井水泥25wt%、膨胀剂0.5wt%、硅粉3wt%、早强剂0.5wt%、石英砂25wt%、花岗岩石屑38wt%和水8wt%。

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。