[实用新型]固井碰压预报装置

说明书

本实用新型涉及一种石油开发和地质勘探中，在钻井完井时，固井用的顶替水泥刮塞碰压的预报装置，属于石油工具类。

在固井作业中，注完水泥后，需用顶替液把水泥浆顶入套管与井眼之间的环空内，以便对套管和井眼进行固封。现有技术中采用的方法是在水泥浆与顶替液之间压入一个带鳞片的水泥刮塞，其作用是分隔水泥浆与顶替液，刮洁套管，提供碰压显示。而在地面管汇中，则安装一安全保险装置，对碰压进行控制。当水泥刮塞在顶替液的驱动下往下运动时，最终碰坐在套管底部设置的承托环上，压力骤升，该压力为碰压，表明水泥浆已全部替出套管，返入环空，此时，地面管汇保险装置中的安全保险销受力剪断，释放停泵后的惯性排量，抑控压力，确保套管、地面管汇和设备的安全。但是由于这种方法控制压力处于被动，即压力升高后，剪销分流释放压力，高压已对套管、地面管汇及设备产生不同程度的伤害，导致了其使用寿命的降低。另外，由于受流量计量误差及地面管汇中保险装置剪销精度或冻结等多种因素影响，常常造成剪销不能及时剪断或根本不能剪断，加之停泵不及时和停泵后惯性流量的作用，给套管、地面管汇及设备造成的损坏更大。有时保险装置在极高压力作用下不能剪断分流，造成整体从管汇连接焊口处断裂，升空飞出几十米。常出现油井套管试不住压，还有时出现套管本体部位长段破裂或套管接箍螺纹处刺漏等难以修补的后果，有的还严重影响固井质量。对此，现场施工中通常采用的措施是：提前停泵，变小排量顶替，但由于有时计量误差较大，用小排量顶替时间过长，影响顶替质量。

本实用新型的目的在于提供一种油井固井注水泥时，顶替碰压的预报装置。实现低速、平稳、安全的软碰压，避免现有技术中的高速、高压、冲击的硬碰压对套管，地面管汇和设备的伤害，帮助正确判断碰压，有利于提高固井质量和建井寿命。

本实用新型由固定环、剪切销和托盘架等组成。固定环为圆环状结构物，周向侧面对称地制有2个以上的螺纹孔。剪切销为柱状结构，两端制有外螺纹，中部是一缩径部分，缩径部分上设计有易剪断平面。托盘架亦为环状结构，但在外圆周上制有2个以上的凸台，每个凸台上都制有螺纹孔。凸台的个数及螺纹孔的个数与固定环上螺纹孔的个数相同。托盘架的中心孔及外部形状能够形成足够的通道，以备液体通过。本实用新型当组装使用时，固定环置于托盘架之外，两者形成对称等距的环状间隙，二者之间用剪切销相连。使用时，将该装置在井口安装于设计人工井底部位以上数根套管的一个或多个接箍内，固定环镶嵌在套管接箍两本体之间的标准间隙内，连接套管后能自动将该装置牢牢固定。套管下到预定井深后，开泵循环钻井液，钻井液从托盘架提供的流道中通过。当洗井处理钻井液完毕后，固井注水泥，顶替液顶到一定量时，水泥刮塞到达该装置遇阻，压力升高。此时压力只需升高一个由剪切销的结构设定的较小压力，剪切销即被剪断，泵压下降，水泥刮塞推动托盘架又继续往下移动，即产生一个波动压力。此刻及时停泵，余量由泵的惯性流量或变小排量，继续顶替水泥刮塞，直到碰坐到承托环上为止，形成人工井底。

使用本装置，可借助压力波动预报固井顶替水泥刮塞所到达的位置，还有多少顶替量可以碰压，以便及时采取措施，及时停泵顶替，确保套管、地面管汇及设备的安全。同时，有助于正确判断水泥刮塞是否真正到位，保证固井质量。

本实用新型结构简单、使用方便、性能可靠，使用时不需改变任何原有的装置和流程，即可达到固井注水泥顶替碰压的预报作用，完成低速、平稳、安全的软碰压、与现有技术相比，提供了先进的工艺性能，是一种高效的预报水泥刮塞到位碰压的安全固井装置，适用性强，宜于推广。

下面结合附图1至3所给出的实施例对本实用新型做进一步的描述。

附图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

附图2是附图1的A向示图。

附图3是本实用新型实施例2的结构示意图。

在实施例1的固井碰压预报装置中，固定环(1)为圆柱环，用具有一定强度的金属或其它材料制作，其内、外径与所使用的套管相匹配，内径与套管本体内径一致，外径与套管接箍配合。周围径向有2个以上对称的螺纹孔，用于安装剪切销(2)。剪切销(2)为一个两端制有外螺纹、中间呈圆锥台状缩径的杆体，用具有良好剪切性能的金属或塑料制作。托盘架(3)是一内部中空的圆环，外部沿圆周均布2个以上凸台，其个数由剪切销的个数确定，凸台上均制有螺纹孔，为安装剪切销(2)用。托盘架(3)用金属或具有良好机械性能和加工性能的其它材料制作。

实施例2的固井碰压预报装置仅由剪切销(2)和托盘架(3)两部分构成。其托盘架(3)的结构大体上与实施例1中的托盘架相似，只是其上的凸台个数较实施例1中的托盘架要多，主要是为了使用时分散施加在套管支撑部分上的正压力。剪切销(2)为一端是外螺纹，一端是圆柱体的杆体结构，中间制有易于剪断的缩径部分。使用时，安装在套管接箍内，剪切销的圆柱部分起实施例1中固定环(1)所起的作用，置于接箍内两本体之间，连接套管后固定。该种固井碰压预报装置的外径可根据使用接箍进行调节，但支撑承压面积较实施例1小。