专利名称：全程自灌胶塞碰压式浮箍的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田钻井技术领域，特别涉及一种下套管过程中使用的井下专用工具，是一种全程自灌胶塞碰压式浮箍。
背景技术：
浮箍连接在套管管柱的下端，能降低下套管过程中的阻力，有效解决下套管困难， 适用于直井、大位移井和水平井中。自灌浮箍是在下套管过程中，井眼内泥浆通过浮箍自动灌入套管内，保持套管内有一定的液面高度，即保证套管有一定的漂浮力，又保证套管有一定的充满，减少灌泥浆时间，有利于下套管顺利。中国专利公开号为CN201574723U，提供了一种“超压式浮箍浮鞋”，浮箍的套筒内安装有凡尔密封机构一，浮鞋的套筒内安装有凡尔密封机构二。反向装配有两个凡尔密封机构进行密封，提高了浮箍浮鞋的密封性能和额定承受的反向压力值，使固井成功率和优质率提高，且缩小了浮箍浮鞋的体积和降低了生产成本。目前，现有的自灌浮箍在下套管中途不能循环，一旦下套管遇阻，需要中途循环， 自灌机构即被解脱，失去自灌功能，此时自灌浮箍成为常规浮箍。另外，常规自灌浮箍只有止回阀一种止回功能，一旦止回阀失灵，将造成恶性事故。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种全程自灌胶塞碰压式浮箍，连接在套管柱下部。在下套管时，通过轴向流通孔实现自动灌泥浆的功能，在下套管中途可以循环泥浆，循环后不会关闭自灌通道，实现下套管全过程的自灌功能。下完套管后，注水泥后在套管内投入胶塞，胶塞碰压到胶塞座后，将自灌通道关闭，胶塞与胶塞座，胶塞座与本体自锁成一体，此时浮箍具有止回阀和胶塞两种密封机构，具有双密封功能，增加了耐回压的可靠性。本实用新型采用的技术方案是全程自灌胶塞碰压式浮箍，主要由本体、胶塞座、 剪销、卡簧、防转凸台、阀座、止回机构和胶塞组成，本体为圆柱体形，本体有中心孔；在本体的上端有内螺纹，在本体的下端有外螺纹，能连接在套管柱上。其特征在于在本体中心孔的下端固定有止回机构；所述的止回机构有浮球式止回机构和压缩弹簧式止回机构。浮球式止回机构包括浮球和球座组成，球座为圆环形，球座的外壁有螺纹，球座螺纹固定在本体中心孔的下部，在球座的上部有一个浮球；浮球和球座起到单向阀作用。浮球式止回机构的胶塞碰压自灌浮箍适用于直井。压缩弹簧式止回机构包括止回阀、压缩弹簧、弹簧座和导向杆；弹簧座为圆环形， 弹簧座的外壁有螺纹，弹簧座螺纹固定在本体中心孔的下部；在弹簧座中心孔内有一个导向杆，导向杆的顶部固定一个顶部为球面体的止回阀，在导向杆上套有压缩弹簧，压缩弹簧的上端在止回阀的下部，压缩弹簧的下端在弹簧座的上部；压缩弹簧式止回机构的胶塞碰压自灌浮箍适用于斜井和水平井。在本体中心孔的中固定有一个圆环形阀座，阀座下端中心孔有圆锥面；在阀座上均勻分布有轴向流通孔；在本体中心孔的上部通过剪销固定有一个圆环形胶塞座，胶塞座的下端有向下突出的圆柱体，阀座上端中心孔的直径与胶塞座下端有向下突出的圆柱体的外径相同；胶塞座下端有向下突出的圆柱体能向下滑入阀座上端中心孔内。所述的胶塞座的中心孔上端为圆锥面，胶塞座中心孔内径与胶塞下部外径相同，胶塞座中心孔内壁有环形槽，胶塞是从井口投入的推动胶塞座向下滑动的工具。所述胶塞的下部为圆柱体，胶塞下部圆柱外径与胶塞座中心孔直径相同，胶塞下部圆柱体外壁有环形槽，环形槽内有胶塞卡簧。胶塞下部的胶塞卡簧能滑入胶塞座中心孔内壁的环形槽。为了控制胶塞座向下滑动距离，在胶塞座的外壁上有一个环形卡簧槽，在卡簧槽内有一个带有开口的圆环形卡簧；在本体中心孔壁上有一个环形凹槽。当胶塞座带动卡簧向下滑动，并且卡簧滑动到本体中心孔壁上的环形凹槽后，卡簧膨胀，卡簧使胶塞座不能继续向下滑动。为了使胶塞座在向下滑动到接触阀座上平面时不能发生旋转，在胶塞座的下端面均勻分布有向下凸起的防转凸台，在阀座的上端面均勻分布有向下凸起的防转凸台。当胶塞座在向下滑动到接触阀座上平面时，防转凸台相互嵌入，阻止胶塞座发生转动。简述全程自灌胶塞碰压式浮箍的工作过程。下套管过程中，泥浆通过阀座上的多个轴向流通孔进入套管，流通孔的总流通面积与套管内径及下入速度匹配，保持套管内外液柱差，有利于下套管作业。当下套管过程中需要循环时，能正常进行循环，循环结束后不影响后续下套管过程中的自灌功能。下套管结束并完成注水泥后，投放胶塞，替泥浆。当胶塞进入胶塞座碰压后，胶塞头卡簧将胶塞与胶塞座自锁成一体，继续加压，胶塞座销钉被剪断(剪断压力2 3MPa)，胶塞座下行插入阀座，与阀座形成密封，关闭自灌通道，同时胶塞座卡簧把胶塞座与本体自锁成一体。碰压结束后，浮球(止回阀)承受水泥浆回压，一旦浮球(止回阀)泄露，胶塞座及胶塞将承受回压。本实用新型的有益效果本实用新型全程自灌胶塞碰压式浮箍，在下套管全过程具有自灌功能，下套管中途可以循环，循环后不影响自灌功能。具有回压阀和胶塞双重密封功能，注水泥后耐回压性能可靠。多孔自灌通道，具有防砂堵功能，使用安全性高。阀座上端面及胶塞座下端面有突台，碰压后突台相互嵌合，具有防转动功能，钻除时，内部结构件不转动。
图1是带有浮球式止回机构的全程自灌胶塞碰压式浮箍结构剖面示意图。图2是胶塞10的结构示意图。图3是带有压缩弹簧式止回机构的全程自灌胶塞碰压式浮箍结构剖面示意图。图中，1-本体，2-胶塞座，3-剪销，4-卡簧，5-防转凸台，6-阀座，7_流通孔，8_浮球，9-球座，10-胶塞，11-胶塞卡簧，12-止回阀，13-压缩弹簧，14-弹簧座，15-导向杆。
具体实施方式
4[0021]实施例1 以一个带有浮球式止回机构的全程自灌胶塞碰压式浮箍为例，对本实用新型作进一步详细说明。参阅图1。本实用新型全程自灌胶塞碰压式浮箍，主要由本体1、胶塞座2、剪销3、 卡簧4、防转凸台5、阀座6、止回机构和胶塞10组成。本体1为圆柱体形，本体1有中心孔。 在本体1的上端有内螺纹，在本体1的下端有外螺纹。在本体1中心孔的下端固定有钢球式止回机构；所述的钢球式止回机构包括浮球8和球座9组成，球座9为圆环形，球座9的外壁有螺纹，球座9上有轴向通孔；球座9螺纹固定在本体1中心孔的下部。在球座9的上部有一个浮球8，浮球8和球座9起到单向阀作用。在浮球8的上部并在本体1中心孔中固定有一个圆环形阀座6，阀座6下端中心孔有圆锥面。在阀座6上均勻分布有多个轴向流通孔7 ；在本体1中心孔的上部通过剪销3 固定有一个圆环形胶塞座2，胶塞座2的下端有向下突出的圆柱体，阀座6上端中心孔的直径与胶塞座2下端有向下突出的圆柱体的外径相同。胶塞座2下端有向下突出的圆柱体能向下滑入阀座6上端中心孔内。胶塞座2的中心孔上端为圆锥面，在胶塞座2的外壁上有一个环形卡簧槽，在卡簧槽内有一个带有开口的圆环形卡簧4 ；在本体1中心孔壁上有一个环形凹槽。在胶塞座2中心孔内壁上有一个环形卡簧槽。投入胶塞10后，胶塞10下部外壁的胶塞卡簧11能卡在胶塞座2中心孔内壁的环形卡簧槽内。在胶塞座2的下端面上均勻分布有向下凸起的防转凸台5，在阀座6的上端面上均勻分布有向下凸起的防转凸台5。参阅图2。胶塞10是一个金属芯与橡胶件的组合件，胶塞10的上部与普通的胶塞相同，胶塞10下部圆柱体外壁有环形卡簧槽，卡簧槽内有一个带有开口的圆环形胶塞卡簧 11。实施例2 参阅图3。以一个带有压缩弹簧式止回机构的全程自灌胶塞碰压式浮箍为例，对本实用新型作进一步详细说明。实施例2与实施例1不同点是止回机构是压缩弹簧式止回机构。所述的压缩弹簧式止回机构包括止回阀12、压缩弹簧13、弹簧座14和导向杆15。弹簧座14为圆环形， 弹簧座14的外壁有螺纹，弹簧座14上均勻分布有轴向通孔。弹簧座14螺纹固定在本体1 中心孔的下部。在弹簧座14中心孔内有一个导向杆15，导向杆15的顶部固定一个顶部为球面体的止回阀12，在导向杆15上套有压缩弹簧13，压缩弹簧13的上端在止回阀12的下部，压缩弹簧13的下端在弹簧座14的上部。
权利要求1.一种全程自灌胶塞碰压式浮箍，主要由本体(1)、胶塞座O)、剪销(3)、卡簧、防转凸台(5)、阀座(6)、止回机构和胶塞(10)组成，本体⑴为圆柱体形，本体⑴有中心孔； 在本体(1)的上端有内螺纹，在本体(1)的下端有外螺纹，其特征在于在本体(1)中心孔的下端固定有止回机构；在本体(1)中心孔中固定有一个圆环形阀座(6)，阀座(6)下端中心孔有圆锥面；在阀座(6)上均勻分布有轴向流通孔(7)；在本体(1)中心孔的上部通过剪销(3)固定有一个圆环形胶塞座0)，胶塞座O)的下端有向下突出的圆柱体，阀座(6)上端中心孔的直径与胶塞座( 下端有向下突出的圆柱体的外径相同；所述的胶塞座O)的中心孔上端为圆锥面，胶塞座(2)中心孔壁上有环形槽；所述胶塞(10)的下部为圆柱体，胶塞(10)下部圆柱外径与胶塞座(2)中心孔直径相同，胶塞(10)下部圆柱体外壁有环形槽， 环形槽内有胶塞卡簧(11)。
2.根据权利要求1所述的全程自灌胶塞碰压式浮箍，其特征是所述的止回机构是浮球式止回机构，浮球式止回机构包括浮球(8)和球座(9)组成，球座(9)为圆环形，球座(9) 的外壁有螺纹，球座(9)螺纹固定在本体(1)中心孔的下部。
3.根据权利要求1所述的全程自灌胶塞碰压式浮箍，其特征是所述的止回机构是压缩弹簧式止回机构，压缩弹簧式止回机构包括止回阀(12)、压缩弹簧(13)、弹簧座(14)和导向杆(1 ；弹簧座(14)为圆环形，弹簧座(14)的外壁有螺纹，弹簧座(14)螺纹固定在本体(1)中心孔的下部；在弹簧座(14)中心孔内有一个导向杆(15)，导向杆(15)的顶部固定一个顶部为球面体的止回阀(12)，在导向杆(1 上套有压缩弹簧(13)，压缩弹簧(13) 的上端在止回阀(1 的下部，压缩弹簧(1 的下端在弹簧座(14)的上部。
4.根据权利要求1、2或3所述的全程自灌胶塞碰压式浮箍，其特征是在胶塞座(2)的外壁上有一个环形卡簧槽，在卡簧槽内有一个带有开口的圆环形卡簧；在本体(1)中心孔壁上有一个环形凹槽。
5.根据权利要求1、2或3所述的全程自灌胶塞碰压式浮箍，其特征是在胶塞座(2)的下端面上均勻分布有向下凸起的防转凸台(5)，在阀座(6)的上端面上均勻分布有向下凸起的防转凸台(5)。
专利摘要全程自灌胶塞碰压式浮箍，应用于石油天然气钻井工程的下套管过程中。在本体的上端有内螺纹，在本体的下端有外螺纹。在本体中心孔的下端固定有止回机构；在球座的上部有浮球；在浮球的上部并在本体中心孔中固定有圆环形阀座，阀座下端中心孔有圆锥面；在本体中心孔的上部通过剪销固定有圆环形胶塞座。所述的胶塞座的上端中心孔为圆锥面，胶塞座中心孔有环形槽。所述的胶塞的下部为圆柱体，胶塞下部圆柱外径与胶塞座中心孔直径相同，胶塞下部圆柱体上有环形槽，环形槽内有卡簧。效果是在下套管全过程具有自灌功能，下套管中途能循环泥浆，循环泥浆后不影响自灌功能。具有回压阀和胶塞双重密封功能，注水泥后耐回压性能可靠。
文档编号E21B33/13GK202055797SQ201120119098
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者张虎林 申请人:丹诺(北京)石油技术服务有限公司