专利名称：气动水泥头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种固井工具，特别是一种气动水泥头。
背景技术：
在固井施工中，水泥头是连接套管顶 部和固井管汇车的装置。在固井作业中，通过水泥头可完成循环泥浆、打隔离液、注水泥、释放胶塞、替泥浆等固井作业，而使得水泥头成为必不可少的井口工具。固井质量的好坏会直接影响到油气井投产后能否顺利开采、采油井寿命及油气藏的采收率。其中，固井水泥头性能的好坏是影响固井质量的主要因素之一。经过多年的发展，水泥头的结构和功能已逐渐完善。随着钻井工程的日益正规化，对固井质量提出了更高的要求，同时对水泥头的性能要求也逐渐提闻。特别是，随着钻井技术从以往的浅井、中深井向深井、超深井发展，勘探开发也向海洋深处、沙漠腹地发展，固井作业环境越来越复杂，固井管串也越来越长，对固井水泥头的耐压性能的要求也逐渐提高，操作难度也相应地增大。在当前使用的水泥头中，需要施工人员近距离手动操作以完成挡销开关以及投球等作业。由于固井作业环境的复杂，固井施工压力高，施工人员近距离手动操作的危险性增大。此外，水泥头的安装位置高，手动操作劳动强度大，作业时间长，不利于固井效率的提闻。因此，急需一种能远程控制的水泥头，以提高施工人员的安全性，并且提高固井效率。
实用新型内容针对上述的问题，本实用新型提出了一种气动水泥头，其能够实现对水泥头的远程控制。根据本实用新型，提出了一种气动水泥头，包括水泥头本体，在其上端部设置有能打开的顶盖，在水泥头本体内部布直有I父塞。其中，还包括I父塞控制机构，该I父塞控制机构包括设置在水泥头本体的周向壁上径向向外延伸的挡销座，沿挡销座的轴向连接于挡销座的挡销气缸，以及由挡销气缸驱动而穿过挡销座和在水泥头本体往复运动的挡销。根据本实用新型的气动水泥头实现了远程控制，提高了施工人员的安全性，并且提闻固井效率。在一个实施例中，在胶塞与水泥头本体内壁之间还设置有胶塞内筒。在一个优选的实施例中，胶塞内筒构造有使胶塞腔体连通的通道。这种结构的胶塞内筒始终保持胶塞腔体的压力平衡，使得胶塞易于朝下运动。在另一个优选的实施例中，胶塞内筒构造为花键齿形式。相邻齿之间的凹槽用于实现所述的胶塞内筒的通道的作用。在一个实施例中，在水泥头本体的顶盖的内侧面上设置有对准胶塞的分流器。在一个优选的实施例中，在分流器朝向胶塞的端部设置有分流板。这种设计的分流器会对所注入的水泥浆起到分流作用，以减少对胶塞的冲击。在一个实施例中，分流板构造为具有从其中心到边缘朝向胶塞5° -15°倾斜角的斜面。在一个优选的实施例中，斜面的倾斜角为7°。这种斜面设计的分流板有助于水泥浆的流动。在一个实施例中，还包括投球机构。该投球机构包括设置在水泥头本体的周向壁上径向向外延伸的投球气缸座，沿投球气缸座的轴向连接于投球气缸座的投球气缸和布置在投球气缸座内的由投球气缸驱动的球框。这种设计得气动水泥头不但能够实现注水泥，还能够实现投球操作，从而提高了固井效率。在一个实施例中，投球机构布置在胶塞控制机构的下方。在本申请中，表示位置的用语“下”、“上”以水泥浆流向为参考，规定为水泥浆流向的下游为下，上游为上。与现有技术相比，本实用新型的优点在于，气动水泥头实现了远程控制，提高了施工人员的安全性，并且提高固井效率。气动水泥头带有胶塞控制机构和投球机构，即可实现投球还可以实现投胶塞，装置的使用效率得到提高。使用带有通道的胶塞内筒确保胶塞腔体的压力始终保持平衡，从而胶塞易于朝下运动。此外，在水泥头本体设置的分流器对所注入的水泥浆起到分流作用，减少对胶塞的冲击。
在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中图I是根据本实用新型的气动水泥头的结构示意图；图2是根据本实用新型的胶塞控制机构的示意图；图3是根据本实用新型的投球机构的示意图。图4是图I中A-A剖视图；图5是根据本实用新型的分流器的示意图；在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做进一步说明。图I示意性地显示了根据本实用新型的气动水泥头10。气动水泥头10包括水泥头本体18。在水泥头本体18的上端部以能打开的方式设置有顶盖13。在一个实施例中，顶盖13与水泥头本体18为螺纹连接。通过将顶盖13抒开,可在水泥头本体18内部布置有胶塞16。上述特征是本领域的技术人员所熟知的，因此为节约篇幅起见在此未对其进行更具体的描述。根据本实用新型的气动水泥头10还包括胶塞控制机构20。图2示意性地显示了胶塞控制机构20。胶塞控制机构20包括挡销座21，其以沿水泥头本体18的径向向外延伸的方式安装在水泥头本体18的周向壁上；挡销气缸22，其沿挡销座21的轴向连接于挡销座21的外部端部，以及挡销28，其由挡销气缸22驱动并且穿过挡销座21和水泥头本体18
往复运动。[0028]挡销28的动作状况为，在开始时，挡销28延伸穿过挡销座21进入水泥头本体18内而支撑胶塞16 (如图I中的状态)。当挡销28从水泥头本体18内缩回到挡销座21内时，胶塞16下落。当挡销28再次延伸穿过挡销座21进入水泥头本体18内时，可以打开顶盖13向水泥头本体18内布置另一个胶塞16。根据本实用新型的气动水泥头10还包括投球机构30。图3示意性地显示了投球机构30。优选地,投球机构30设置在胶塞控制机 构20的下方。投球机构30包括投球气缸座31，其以沿水泥头本体18的径向向外延伸的方式安装在水泥头本体18的周向壁上；投球气缸32，其沿投球气缸座31的轴向连接于投球气缸座31的外部端部，以及布置在投球气缸座31内的球框33，其由投球气缸32驱动而推动球34移动。当球框33将球34推入水泥头本体18内部后，球34会下落到套管(未示出)内而完成投球。返回到图1，在胶塞16和水泥头本体18内壁之间还设置了胶塞内筒15。在一个优选的实施例中，胶塞内筒15构造有使胶塞16腔连通的通道17。通道17始终保持胶塞16的腔体为连通，从而保持胶塞16的腔体的压力平衡，便于其下落。图4中显示的图I中A-A剖视图显示了胶塞内筒15的一个特定的实施例，在其中胶塞内筒15构造为具有四个均匀布置的矩形花键齿的形式，在相邻齿之间的凹槽用作为通道17。在图I中还可以看到，在水泥头本体18的顶盖13的内侧面上设置有分流器14。优选地，分流器14对准胶塞16。图5示意性地显示了分流器14。该分流器14包括顶杆52和安装在顶杆52 —个端部上的分流板51。分流器14通过顶杆52固定连接在顶盖13的内侧面上。整体上来看，分流器14大体形成倒置的“伞状”结构。这种结构的分流板14对所注入的水泥浆起到分流作用，大大减小了其对胶塞16的冲击。在图5所示的实施例中，分流板14构造为具有从其中心到边缘朝向所述胶塞5° -15°倾斜角的斜面。在一个优选的实施例中，分流板14的倾斜角为7 °。下面根据图I来描述气动水泥头10的使用。在固井作业前，启动气源，使得挡销28伸入到水泥头本体18内，球框33处于投球气缸座31内并对准投球气缸座31上的挡盖35。在固井作业时，首先打开顶盖13，然后在水泥头本体18内放置胶塞内筒15，在胶塞内筒15内放置胶塞16。打开投球气缸座31上的挡盖35，向球框33内放置球34。在需要投球时，启动气源的投球开关，在气体驱动下投球气缸32朝向投球气缸座31运动，从而带动球框33和球34朝向水泥头本体18运动。当球34运动到水泥头本体18内之后，下落，完成投球动作。通过降低投球气缸32内的气压，还可以使球框33复位。在需要释放胶塞16时，启动气源的胶塞释放开关，胶塞内筒15的花键齿结构使胶塞16腔压力平衡，挡销气缸22内压力降低。在此压差驱动下，挡销28从水泥头本体18内移动出来并退回到挡销气缸22内。胶塞内筒15带动胶塞16下落。在水泥浆的作用下，胶塞16会持续下降，直至碰压，完成胶塞释放。通过升高挡销气缸22内的气压，还可以使挡销28复位。在图I中可看出，在胶塞16下降的过程中，由于分流器14的分流作用，降低了所注入的水泥浆对胶塞16的冲击。虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
权利要求1.一种气动水泥头，包括水泥头本体，在其上端部设置有能打开的顶盖，在水泥头本体内部布置有胶塞， 其特征在于，还包括胶塞控制机构，所述胶塞控制机构包括设置在水泥头本体的周向壁上径向向外延伸的挡销座，沿挡销座的轴向连接于所述挡销座的挡销气缸，以及由挡销气缸驱动而穿过挡销座和水泥头本体往复运动的挡销。
2.根据权利要求I所述的气动水泥头，其特征在于，在所述胶塞与水泥头本体内壁之间还设置有胶塞内筒。
3.根据权利要求2所述的气动水泥头，其特征在于，所述胶塞内筒构造有使胶塞腔体连通的通道。
4.根据权利要求3所述的气动水泥头，其特征在于，所述胶塞内筒构造为花键齿形式。
5.根据权利要求I到4中任一项所述的气动水泥头，其特征在于，在所述水泥头本体的顶盖的内侧面上设置有对准胶塞的分流器。
6.根据权利要求5所述的气动水泥头，其特征在于，在所述分流器朝向所述胶塞的端部设置有分流板。
7.根据权利要求6所述的气动水泥头，其特征在于，所述分流板构造为具有从其中心到边缘朝向所述胶塞5° -15°倾斜角的斜面。
8.根据权利要求6所述的气动水泥头，其特征在于，所述斜面的倾斜角为7°。
9.根据权利要求I到4中任一项所述的气动水泥头，其特征在于，还包括投球机构，所述投球机构包括设置在水泥头本体的周向壁上径向向外延伸的投球气缸座，沿投球气缸座的轴向连接于所述投球气缸座的投球气缸和布置在投球气缸座内的由投球气缸驱动的球框。
10.根据权利要求9所述的气动水泥头，其特征在于，所述投球机构布置在胶塞控制机构的下方。
专利摘要本实用新型涉及一种气动水泥头。该气动水泥头包括水泥头本体，在其上端部设置有能打开的顶盖，在水泥头本体内部布置有胶塞。还包括胶塞控制机构，其包括设置在水泥头的本体周向壁上径向向外延伸的挡销座，沿挡销座的轴向连接于挡销座的挡销气缸和由挡销气缸驱动而穿过挡销座和水泥头本体往复运动的挡销。根据本实用新型的气动水泥头能够实现远程控制，提高了施工人员的安全性并提高了固井效率。
文档编号E21B33/13GK202788745SQ201220491739
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者尹慧博, 吴姬昊, 郭朝晖, 戴文潮, 张金法, 冯丽莹, 张瑞, 邹洁 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院