一种旋转水泥头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及旋转尾管固井技术领域，特别涉及一种旋转水泥头。
【背景技术】
[0002]石油工业不断发展的今天，钻井技术得到快速发展，固井质量的好坏直接影响到一口井的生产寿命和单井产能。而旋转尾管固井技术逐渐成为主流发展趋势，旋转水泥头在固井作业方面发挥了巨大的作用。特别地，在固井过程中，为了达到较好的固井质量，下入尾管需要在下入、钻井液循环或固井过程中旋转。目前，国内各大油田和公司较多的是利用旋转短节这一部件来实现固井过程中的旋转功能。但是旋转短节并没有设置用于容纳胶塞的腔室，为了实现胶塞替浆需要借助其它部件或者增加其它工序。因此，急需一种结构简单、便于操作的旋转水泥头。
【发明内容】
[0003]针对上述的问题，本发明提出了一种旋转水泥头，这种旋转水泥头能够用胶塞替浆。
[0004]根据本发明的第一方面，提出了一种旋转水泥头包括:本体，其设置有中空的腔室以将流体导入至固井套管；顶盖，其设置于本体的顶端，其能够连接至吊卡，以使旋转水泥头带动钻具旋转；由壬接口，其包括均与腔室流体连通的第一由壬接口和第二由壬接口，第一由壬接口和第二由壬接口设置于本体的上部，并且第一由壬接口更靠近顶盖，所述第一由壬接口能够连接替浆管线，所述第二由壬接口能够连接注水泥管线；螺旋挡销，其设置于本体上，并且位于第一由壬接口和第二由壬接口之间，螺旋挡销能够将胶塞滞留于腔室中，当进行胶塞替浆时，螺旋挡销释放胶塞下行。
[0005]采用本发明的旋转水泥头进行旋转尾管固井时，螺旋挡销将胶塞滞留于本体腔室的第一由壬接口和第二由壬接口之间，当进行胶塞替浆时螺旋挡销旋出，胶塞下行，从而实现胶塞替浆。由此使得旋转水泥头结构简单，操作简便的情况下实现胶塞替浆。
[0006]在一个实施例中，旋转水泥头还包括设置于第二由壬接口下方的投球器，投球器包括推进筒和设置于所述推进筒外侧的推进杆，所述推进筒上设置有与本体的腔室流体连通的投球孔，用于从该投球孔向推进筒中投球，推进杆用于将容纳于推进筒中的球推入腔室中。由此当需要向固井套管投球进行憋压作业时，操作投球器通过投球孔向固井套管投球，操作简便。
[0007]在一个实施例中，旋转水泥头还包括旋转内套，旋转内套构造为管状，并且旋转内套轴承连接于本体的下端部。从而旋转水泥头实现钻具的旋转作业。
[0008]在一个实施例中，旋转内套的下端连接有下保护接头，以连接钻具。确保了旋转内套与钻具连接的可靠性，提高旋转水泥头工作的可靠性。
[0009]在一个实施例中，旋转水泥头还包括与本体的下端部连接的外筒，外筒套装于旋转内套的外表面，并且旋转内套轴承连接于外筒。由此提高旋转内套与本体的连接强度。
[0010]在一个实施例中，旋转内套和外筒之间设置有旋转密封组合，以封闭旋转内套和外筒之间的间隙。提高旋转内套与外筒的旋转密封，增强本体腔室的密封性能，确保旋转水泥头连续旋转工作状态下的可靠性，并且增强旋转水泥头的环境适应能力。
[0011]在一个实施例中，旋转内套沿本体的轴线方向构造为大体梯形，旋转内套包括截面较大的上台阶部和截面较小的下台阶部，旋转内套的上台阶部通过第一轴承连接于本体的下端部以将旋转内套轴承连接于本体的下端部，旋转内套的下台阶部通过第二轴承连接于外筒以将旋转内套轴承连接于外筒。确保旋转内套旋转性能的前提下，在出现钻具和尾管的重量很重的情况下，上台阶部的轴承以及下台阶部的轴承，特别是下台阶部的轴承能够承受部分载荷以及载荷的冲击力，避免全部重载加压到钻台面上。
[0012]在一个实施例中，外筒的内壁上设置有钩状部，第二轴承设置于所述钩状部上。由此当旋转内套承受重载和冲击时，外筒上的钩状部以及第二轴承能够承受部分载荷和冲击，从而使得旋转钻头在重载情况下旋转，并且能够承受一定的冲击。
[0013]根据本发明的第二方面，还提出了一种固井方法，其包括以下步骤:步骤1，安装胶塞:打开顶盖，将螺旋挡销旋入旋转水泥头本体的腔室内，放入胶塞，旋转挡销将胶塞滞留于腔室中，扣上顶盖，并将顶盖连接至吊卡；步骤2，连接作业管线:将替浆管线连接至第一由壬接口，注水泥管线连接至第二由壬接口；步骤3，注水泥:自所述注水泥管线向本体内注入水泥；步骤4，胶塞替浆:旋出螺旋挡销，释放胶塞，自替浆管线注入泥浆，胶塞在泥浆的推动下下行；其中，注水泥步骤中吊卡使得旋转水泥头带动钻具旋转。从而在不影响注水泥作业的情况下能够迅速实现胶塞替浆，操作简单，利于固井质量的提高。
[0014]在一个实施例中，步骤1还包括将球通过投球孔放入投球器的推进筒中，当需要投球憋压时，旋转推进杆将推进筒中的球推入腔室中。由此实现投球憋压作业。
[0015]需要说明的是，本发明中使用的方位术语“上”和“下”以及“顶”和“底”是旋转水泥头正常工作状态下相对于井口的位置，距离井口的高度较低的位置为“下”或者“底”，距离井口的高度较高的位置为“上”或“顶”。
[0016]与现有技术相比，本发明的优点在于，本发明的旋转水泥头具有容纳胶塞的腔室，当进行胶塞替浆时能够释放胶塞下行，由此使得旋转水泥头在满足结构简单，操作简便的情况下进行胶塞替浆。另外，旋转水泥头包括投球器，当需要憋压作业时操作投球器进行投球操作，由此简化憋压作业工序。进一步地，旋转水泥头通过旋转内套连接于钻具，旋转内套轴承连接于本体上，优选地，旋转内套轴承连接于包绕于旋转内套外表面的外筒，外筒与本体连接，由此强化旋转水泥头旋转的可靠性，另外旋转内套包括截面较大的上台阶部和截面较小的下台阶部，以及外筒的内壁上设置的钩状部，特别是下台阶部的轴承能够承受部分载荷和冲击力，由此减少施加到钻台面上的载荷，提高了旋转水泥头工作的可靠性和稳定性。
【附图说明】
[0017]在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
[0018]图1是根据本发明的一个优选实施例的旋转水泥头的半剖视图，其中示出了投球器的半剖示意图。
[0019]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】
[0020]下面将结合附图对本发明做进一步说明。
[0021]如图1所示，本发明提出的旋转水泥头包括顶盖10、本体20、由壬接口以及螺旋挡销220。下面将详细地描述本发明的旋转水泥头及其各个部件。
[0022]如图1所示，本体20设置有中空的腔室200，如图所示中空的腔室200沿本体的轴线方向贯通，腔室200通过由壬接口导入泥浆及水泥浆，腔室200的底端端口通过钻具(例如钻杆，未示出)连通固井套管(未示出)，由此能够将例如水泥浆、泥浆等流体导入到固井套管以进行固井作业。
[0023]如图所示，顶盖10设置于本体20的顶端可以连接到吊卡(未示出)上，固井作业首要的步骤是安装胶塞(未示出):打开顶盖10，将螺旋挡销220向内旋入旋转水泥头本体20的腔室200内，放入胶塞，旋转挡销220阻挡胶塞下行，从从而将胶塞滞留在腔室200中，扣上顶盖10，并且将顶盖10连接至吊卡，由此当吊卡旋转时能够带动本体20旋转，从而旋转的本体20带动钻具以及固井套管旋转，以实现固井旋转作业。
[0024]固井作业的第二步骤是连接作业管线，如图1所示，由壬接口包括均与腔室200流体连通的第一由壬接口 210和第二由壬接口 210’，第一由壬接口 210和第二由壬接口 210’设置于本体20的上部，并且第一由壬接口 210较靠近顶盖10。第一由壬接口 210和第二由壬接口 210’设置的目的是连接作业管线，即第一由壬接口 210连接替浆管线，第二由壬接口 210’连接注水泥管线，由此通过调节第一由壬接口和第二由壬接口的打开或者关闭，通过该旋转水泥头实现不同的施工作业。
[0025]需要说明的是，本发明中所使用的“外”是相对于本体的腔室200而言的，远离腔室200的方向为外，与之相反的方向为“内”。
[0026]螺旋挡销220设置于本体20上，并且位于第一由壬接口 210和第二由壬接口 210’之间，螺旋挡销220能够将胶塞(未示出)滞