[发明专利]一种防套式固井胶塞及其装配方法

说明书

本发明公开了一种防套式固井胶塞及其装配方法，包括芯子、用于套设在所述芯子外的胶套，所述芯子包括内芯、位于内芯外侧的外芯，所述内芯与外芯自底部固定连接，且内芯与外芯之间形成芯子环空；所述胶套沿周向均匀分割为若干分瓣体，所述分瓣体包括内层胶体、位于内层胶体外侧的外层胶体，所述内层胶体与外层胶体自顶部固定连接，且内层胶体与外层胶体之间形成胶套环空；所述内层胶体装配在所述芯子环空内，所述外芯装配在所述胶套环空内。本发明提供一种防套式固井胶塞及其装配方法，以解决现有技术中胶塞容易套住钻头的问题，实现避免钻穿固井胶塞的过程中胶塞容易套在钻头外的目的。

技术领域

本发明涉及钻井工程领域，具体涉及一种防套式固井胶塞及其装配方法。

背景技术

在钻井工程中，完成某一开井眼的钻井后，需要下套管并进行固井。固井作业过程中，当泵入设计量的水泥浆后，需下入碰压胶塞，以顶替套管内水泥浆进入环空。碰压胶塞由上胶塞（顶塞）、下胶塞（底塞）配合组成，下胶塞用于分隔水泥浆与前置液，上胶塞用于分隔水泥浆与顶替液。在正常使用时，先向套管内投入下胶塞，使其下行到套管串底部的浮箍位置，再泵入设计量的水泥浆后，再投入上胶塞进行顶替，直至上胶塞下行到下胶塞处，完成碰压。

在进行下一开的钻井作业时，需要钻开套管胶塞以及浮箍浮鞋，现场时常出现胶塞套在钻头外部，导致进尺异常降低、钻头无法通过保径齿有效修整井壁等问题，需要起钻对套在钻头外的胶塞进行清理才能够恢复正常钻井作业，严重浪费工程时效。为了克服这一问题，现有技术中一般在钻穿胶塞时，均采用小钻压高转速的“吊打”方式、从钻井参数的控制上来降低胶塞套在钻头外部的概率，不过这种作业方式依然无法从根本上解决胶塞容易套住钻头的问题。

发明内容

本发明提供一种防套式固井胶塞及其装配方法，以解决现有技术中胶塞容易套住钻头的问题，实现避免钻穿固井胶塞的过程中胶塞容易套在钻头外的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种防套式固井胶塞，包括芯子、用于套设在所述芯子外的胶套，所述芯子包括内芯、位于内芯外侧的外芯，所述内芯与外芯自底部固定连接，且内芯与外芯之间形成芯子环空；所述胶套沿周向均匀分割为若干分瓣体，所述分瓣体包括内层胶体、位于内层胶体外侧的外层胶体，所述内层胶体与外层胶体自顶部固定连接，且内层胶体与外层胶体之间形成胶套环空；所述内层胶体装配在所述芯子环空内，所述外芯装配在所述胶套环空内。

针对现有技术中胶塞容易套住钻头的问题，本发明提出一种防套式固井胶塞，作为本领域现有技术，固井胶塞均包括芯子和胶套，其中芯子一般由铝合金等金属材料制成，胶套一般由硫化橡胶制成。本案发明人团队在研究过程中发现，传统胶套均为整体结构，虽然上下胶塞之间均具有防转的凸起和凹槽，但是现场作业完全无法得知其在井内是否有效配合，现场经验也表明这种传统防转结构无法解决胶塞套钻头的问题，纠其原因在于钻头尺寸必然小于套管内径，而胶塞尺寸又必然等于或稍大于套管内径，所以钻头始终有可能在胶塞内钻出一个中空的通道，进而随着进尺加深自动将部分胶塞套在钻头外。而本申请中，将胶套沿周向均匀分割为若干分瓣体，即是将传统的整体式胶套设置为分体式结构，由若干分瓣体共同围绕成环形。在此基础上，每个分瓣体均需要与芯子进行有效的连接与密封配合，为此，本申请对芯子进行优化改进，将芯子设置为内、外分布的内芯、外芯，内芯与外芯自底部固定连接，且将内芯与外芯之间的环空定义为芯子环空，所述芯子环空从上端敞口。同时，每个分瓣体也设置为内外两层，分别为内层胶体、外层胶体，内层胶体与外层胶体之间的环空定义为胶套环空，并且所述胶套环空从下端敞口。内层胶体与芯子环空相匹配，便于将内层胶体装配在芯子环空并完成配合，同理外芯装配与胶套环空相匹配，便于将外芯装配在所述胶套环空并完成配合。