一种分级注水泥器的制作方法

1.本发明涉及石油固井技术领域，具体为一种分级注水泥器。


背景技术：

2.分级注水泥器又称分级箍，为油气井固井过程中二次注水泥所用，在油气井固井施工时，需要向井筒内注入固井水泥，然后在井内下入水泥塞以将井筒内的固井水泥，通过分级注水泥器挤压到裸眼井壁与油管之间的环空内，在现有技术中，分级注水泥器内的开、关闭套通常需要借助剪断销钉安装在分级注水泥器的内部，然而在后续的憋压时，施加的压力难以确保开、关闭套周边的剪断销钉完全的、一次性完美断开，从而导致了开、关闭套错位，释放不顺利的情况，使用性能不够稳定。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种分级注水泥器，解决了现有技术中，在憋压时，无法确保剪断销钉完全的、一次性完美断开，从而导致开、关闭套释放不顺利的问题。
4.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种分级注水泥器，包括注水泥器本体，所述注水泥器本体的内腔中部开设有工作环槽腔，所述工作环槽腔的内部设置有适配的打开套，所述打开套的底部内侧一周安装有延长管，所述延长管的外径与所述注水泥器本体处于工作环槽腔的下方管段处内径一致，所述延长管的两侧上方均开设有第二通孔，所述延长管的外部位于工作环槽腔的内部下方套设有不等节距压缩弹簧，所述打开套的内部上方开设有容纳槽，所述容纳槽的内部设置有适配的关闭套，所述关闭套的顶端口一周设置有凸起卡榫，所述工作环槽腔的顶部内壁开设有与所述凸起卡榫适配的卡槽，所述关闭套的底部两侧均安装有封堵板，所述封堵板的底部分别贯穿所述容纳槽的底部两侧并延伸至两侧所述第二通孔的下方，所述封堵板的底部两侧均向下延长，所述容纳槽的底部位于封堵板的两侧均开设有多个第一通孔。
5.优选的，所述注水泥器本体的内部下端安装有下连接管，所述下连接管的内径与所述注水泥器本体处于工作环槽腔的下方管段处内径一致。
6.优选的，所述注水泥器本体的内部上端安装有上连接管。
7.优选的，还包括打开塞和关闭塞，所述打开塞的最粗处外径与所述上连接管的内径一致，所述打开塞的最粗处外径与所述注水泥器本体处于工作环槽腔的上方管段处内径一致，所述打开塞的最粗处外径与所述打开套的内径一致，所述打开塞的最粗处外径与所述延长管的内径一致，所述延长管底端口的内侧一周设置有塞托环，所述打开塞的外部下方设置有与塞托环相适配的切面。
8.优选的，所述关闭塞的最粗处外径与所述打开塞的最粗处外径一致。
9.优选的，所述注水泥器本体的两侧均开设有注水泥孔。
10.工作原理：通过下连接管和上连接管将本分级注水泥器与其它所需套管进行串联，而后在扶正器的协助下，完成下井，当需要利用本分级注水泥器执行注水泥时，首先，向
管内投入打开塞，打开塞下坠直至与塞托环之间紧贴配合，而后向管内注入前置液，如图4-5所示，当前置液触及打开塞的顶部后即会被截流，进而在合适的加压后，即可将延长管向下推挤，从而使得打开套下移以暴露出注水泥孔，由于不等节距压缩弹簧的分级弹力作用，打开套仅会下移部分距离，并由于封堵板底部两侧的延长段刚触及工作环槽腔的底端内壁，因而，第二通孔依旧被封堵板所完全封堵，此时，高压前置液将会冲破孔盖，进而将自注水泥孔向外界环空涌入，并在持续注入后，将环空内的钻井液顶替出井，而后向井内注入水泥浆，此时，水泥浆将尾随前置液的路径进入外界的环空中，从而在套管与井壁之间形成隔离保护层，而后将关闭塞投入管内，进而施压关闭塞，其将推挤管内的水泥浆使其绝大部分进入环空中，如图6-7所示，待关闭塞下移至注水泥孔处时，在管内再次增压，此时，打开塞与关闭塞之间的水泥浆由于无法再向环空中排出，因而当管内再次增压后，打开塞即会再次推挤延长管下移，直至不等节距压缩弹簧彻底无法被压缩，此时，由于封堵板底部两侧的延长段的阻挡，使得关闭套、封堵板被滞留于原高度，进而打开塞与关闭塞之间的水泥浆将会通过第二通孔、第一通孔涌入容纳槽内，从而持续向上推挤关闭套，直至关闭套顶端口凸起卡榫嵌入卡槽中，此时，即完成了注水泥孔的再次封堵，完成注水泥浆，待水泥浆凝固后，即可钻除打开塞与关闭塞，实现套管的贯通。
11.本发明提供了分级注水泥器。具备以下有益效果：
12.本发明通过第二通孔、第一通孔向容纳槽的内部挤入高压水泥，从而向上挤出关闭套，当关闭套与卡槽相互卡嵌时，即可实现注水泥孔的再次封堵，避免了现有技术中，分级注水泥器的开、关闭套需要借助剪断销钉安装在分级注水泥器内部的方式，进而避免了在憋压时，无法确保剪断销钉完全一次性完美断开，从而导致开、关闭套释放不顺利的情况，使用性能更加稳定。
附图说明
13.图1为本发明的结构示意图；
14.图2为图1中a处的放大图；
15.图3为本发明的打开套、关闭套结构示意图；
16.图4为本发明实施例中投入打开塞的状态示意图；
17.图5为图4中b处的放大图；
18.图6为本发明实施例中投入关闭塞的状态示意图；
19.图7为图6中c处的放大图；
20.图8为本发明实施例中关闭套再次封堵注水泥孔的状态示意图；
21.图9为图8中d处的放大图。
22.其中，1、注水泥器本体；2、下连接管；3、上连接管；4、打开塞；5、关闭塞；6、注水泥孔；7、工作环槽腔；8、打开套；9、第一通孔；10、延长管；11、第二通孔；12、关闭套；13、封堵板；14、卡槽；15、不等节距压缩弹簧；16、塞托环。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例：
25.如图1-3所示，本发明实施例提供一种分级注水泥器，包括注水泥器本体1，注水泥器本体1的内腔中部开设有工作环槽腔7，注水泥器本体1的两侧均开设有注水泥孔6，注水泥孔6与工作环槽腔7相连通，注水泥时，水泥将从工作环槽腔7的内部通过注水泥孔6向外界环空内注入，从而实现固井工作，进一步，在下管时，注水泥孔6还需要自外部孔口处堵塞孔盖，同时该孔盖仅能够自工作环槽腔7的内部向外高压冲开，以避免下管时井内的杂质进入本分级注水泥器内。
26.进一步，工作环槽腔7的内部设置有适配的打开套8，打开套8的底部内侧一周安装有延长管10，延长管10的外径与注水泥器本体1处于工作环槽腔7的下方管段处内径一致，保证密封性，延长管10的两侧上方均开设有第二通孔11，延长管10的外部位于工作环槽腔7的内部下方套设有不等节距压缩弹簧15。
27.在没有执行再次注水泥工作时，打开套8在不等节距压缩弹簧15的作用下，其顶端口将紧贴在工作环槽腔7的顶端内壁处，同时延长管10的外部又紧贴在注水泥器本体1的内部下方，从而实现了对于注水泥孔6的密封作用。
28.本实施例中，不等节距压缩弹簧15属于现有的成熟技术，在此不再详述其技术原理，不等节距压缩弹簧15的运用目的在于能够提供两种压缩时的状态，其初始压缩时，能够以较低的压力压缩节距较稀疏的弹簧段，当节距较稀疏的弹簧段被完全压缩后，节距较稠密的弹簧段，由于需要更高的压力才能使其压缩，因而不等节距压缩弹簧15能够提供两种弹力作用效果。
29.进一步，打开套8的内部上方开设有容纳槽，容纳槽的内部设置有适配的关闭套12，关闭套12的顶端口一周设置有凸起卡榫，工作环槽腔7的顶部内壁开设有与凸起卡榫适配的卡槽14，关闭套12的底部两侧均安装有封堵板13，封堵板13的底部分别贯穿容纳槽的底部两侧并延伸至两侧第二通孔11的下方，封堵板13的底部两侧均向下延长，容纳槽的底部位于封堵板13的两侧均开设有多个第一通孔9。
30.本实施例中，当打开套8向下移动时，即可将注水泥孔6暴露出来，进而高压冲开孔盖后，即可自工作环槽腔7的内部通过注水泥孔6向外界环空内注入水泥，实现注水泥目的，而后待注水泥完毕后，本实施例设想通过第二通孔11、第一通孔9向容纳槽的内部挤入高压水泥，从而向上挤出关闭套12，当关闭套12与卡槽14相互卡嵌时，即可实现注水泥孔6的再次封堵，避免了现有技术中，分级注水泥器的开、关闭套需要借助剪断销钉安装在分级注水泥器内部的方式，进而避免了在憋压时，无法确保剪断销钉完全一次性完美断开，从而导致开、关闭套释放不顺利的情况，使用性能更加稳定。
31.进一步，注水泥器本体1的内部下端安装有下连接管2，下连接管2的内径与注水泥器本体1处于工作环槽腔7的下方管段处内径一致。
32.注水泥器本体1的内部上端安装有上连接管3。
33.上连接管3、下连接管2用作与其它套管相连之目的。
34.进一步，分级注水泥器，还包括打开塞4和关闭塞5，打开塞4的最粗处外径与上连接管3的内径一致，打开塞4的最粗处外径与注水泥器本体1处于工作环槽腔7的上方管段处
内径一致，打开塞4的最粗处外径与打开套8的内径一致，打开塞4的最粗处外径与延长管10的内径一致，延长管10底端口的内侧一周设置有塞托环16，打开塞4的外部下方设置有与塞托环16相适配的切面，关闭塞5的最粗处外径与打开塞4的最粗处外径一致。
35.打开塞4和关闭塞5分别用作驱使打开套8和关闭套12移动。
36.进一步，如图4-9所示，本实施例还提供了一种分级注水泥器的使用方法，包括以下步骤：
37.一、通过下连接管2和上连接管3将本分级注水泥器与其它所需套管进行串联，而后在扶正器的协助下，完成下井。
38.二、当需要利用本分级注水泥器执行注水泥时，首先，向管内投入打开塞4，打开塞4下坠直至与塞托环16之间紧贴配合。
39.三、而后向管内注入前置液，如图4-5所示，当前置液触及打开塞4的顶部后即会被截流，进而在合适的加压后，即可将延长管10向下推挤，从而使得打开套8下移以暴露出注水泥孔6，由于不等节距压缩弹簧15的分级弹力作用，打开套8仅会下移部分距离，并由于封堵板13底部两侧的延长段刚触及工作环槽腔7的底端内壁，因而，第二通孔11依旧被封堵板13所完全封堵，此时，高压前置液将会冲破孔盖，进而将自注水泥孔6向外界环空涌入，并在持续注入后，将环空内的钻井液顶替出井。
40.四、而后向井内注入水泥浆，此时，水泥浆将尾随前置液进入外界的环空中，从而在套管与井壁之间形成隔离保护层，而后将关闭塞5投入管内，进而施压关闭塞5，其将推挤管内的水泥浆使其绝大部分进入环空中。
41.五、如图6-7所示，待关闭塞5下移至注水泥孔6处时，在管内再次增压，此时，打开塞4与关闭塞5之间的水泥浆由于无法再向环空中排出，因而当管内再次增压后，打开塞4即会再次推挤延长管10下移，直至不等节距压缩弹簧15彻底无法被压缩，此时，由于封堵板13底部两侧的延长段的阻挡，使得关闭套12、封堵板13被滞留于原高度，进而打开塞4与关闭塞5之间的水泥浆将会通过第二通孔11、第一通孔9涌入容纳槽内，从而持续向上推挤关闭套12，如图8-9所示，直至关闭套12顶端口凸起卡榫嵌入卡槽14中，此时，即完成了注水泥孔6的再次封堵。
42.六、完成注水泥浆，待水泥浆凝固后，即可钻除打开塞4与关闭塞5，实现套管的贯通。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种固井用液压分级注水泥器，包括注水泥器本体(1)，其特征在于：所述注水泥器本体(1)的内腔中部开设有工作环槽腔(7)，所述工作环槽腔(7)的内部设置有适配的打开套(8)，所述打开套(8)的底部内侧一周安装有延长管(10)，所述延长管(10)的外径与所述注水泥器本体(1)处于工作环槽腔(7)的下方管段处内径一致，所述延长管(10)的两侧上方均开设有第二通孔(11)，所述延长管(10)的外部位于工作环槽腔(7)的内部下方套设有不等节距压缩弹簧(15)，所述打开套(8)的内部上方开设有容纳槽，所述容纳槽的内部设置有适配的关闭套(12)，所述关闭套(12)的顶端口一周设置有凸起卡榫，所述工作环槽腔(7)的顶部内壁开设有与所述凸起卡榫适配的卡槽(14)，所述关闭套(12)的底部两侧均安装有封堵板(13)，所述封堵板(13)的底部分别贯穿所述容纳槽的底部两侧并延伸至两侧所述第二通孔(11)的下方，所述封堵板(13)的底部两侧均向下延长，所述容纳槽的底部位于封堵板(13)的两侧均开设有多个第一通孔(9)。2.根据权利要求1所述的一种固井用液压分级注水泥器，其特征在于：所述注水泥器本体(1)的内部下端安装有下连接管(2)，所述下连接管(2)的内径与所述注水泥器本体(1)处于工作环槽腔(7)的下方管段处内径一致。3.根据权利要求2所述的一种固井用液压分级注水泥器，其特征在于：所述注水泥器本体(1)的内部上端安装有上连接管(3)。4.根据权利要求3所述的一种固井用液压分级注水泥器，其特征在于：还包括打开塞(4)和关闭塞(5)，所述打开塞(4)的最粗处外径与所述上连接管(3)的内径一致，所述打开塞(4)的最粗处外径与所述注水泥器本体(1)处于工作环槽腔(7)的上方管段处内径一致，所述打开塞(4)的最粗处外径与所述打开套(8)的内径一致，所述打开塞(4)的最粗处外径与所述延长管(10)的内径一致，所述延长管(10)底端口的内侧一周设置有塞托环(16)，所述打开塞(4)的外部下方设置有与塞托环(16)相适配的切面。5.根据权利要求4所述的一种固井用液压分级注水泥器，其特征在于：所述关闭塞(5)的最粗处外径与所述打开塞(4)的最粗处外径一致。6.根据权利要求5所述的一种固井用液压分级注水泥器，其特征在于：所述注水泥器本体(1)的两侧均开设有注水泥孔(6)。

技术总结
本发明提供一种固井用液压分级注水泥器，涉及石油固井领域。该分级注水泥器，包括注水泥器本体，所述注水泥器本体的内腔中部开设有工作环槽腔，所述工作环槽腔的内部设置有适配的打开套，所述打开套的底部内侧一周安装有延长管，所述延长管的外径与所述注水泥器本体处于工作环槽腔的下方管段处内径一致，所述延长管的两侧上方均开设有第二通孔，所述延长管的外部位于工作环槽腔的内部下方套设有不等节距压缩弹簧。通过向容纳槽的内部挤入高压水泥，从而向上挤出关闭套，实现注水泥孔的再次封堵，避免了现有技术中，在憋压时，无法确保剪断销钉完全一次性完美断开，从而导致开、关闭套释放不顺利的情况，使用性能更加稳定。使用性能更加稳定。使用性能更加稳定。


技术研发人员：巩永丰
受保护的技术使用者：盘锦恒奥瑞佳实业有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/8/1