一种用于膨胀管完井的双凡尔固井工具.pdf

本实用新型为一种用于膨胀管完井的双凡尔固井工具，包括浮鞋、浮箍、引鞋和花键机构组成，浮鞋和浮箍内均设置有凡尔机构，浮鞋内的凡尔机构包括凡尔、回位弹簧和凡尔座，浮箍内的凡尔机构包括阻流板、轻质凡尔和凡尔座，花键机构内加工有花键槽，引鞋结构为半球形。双凡尔固井工具能够减小工具的下井阻力，能够起限流和泥浆均匀分布的作用，而花键机构的作用是在膨胀锥启动前固定膨胀锥，并通过密封圈与膨胀管之间形成压力密封。在注水泥浆时，双凡尔依靠注水泥浆的压力打开，注水泥完毕后浮箍内的轻质凡尔依靠浮力回到凡尔座，而浮鞋内的凡尔依靠回位弹簧回位，两个凡尔均起到关闭、密封的作用，形成双保险，防止水泥浆倒流。

1、  一种用于膨胀管完井的双凡尔固井工具，它是由浮鞋[2]、浮箍[3]、花键机构[4]和引鞋[5]组成，其特征是：浮鞋[2]和浮箍[3]内均设置有凡尔机构[1]，浮鞋[2]内的凡尔机构[1]包括回位弹簧[6]、凡尔[7]和凡尔座[8]，浮箍[3]内的凡尔机构[1]包括阻流板[9]、轻质凡尔[10]和凡尔座[8]，花键机构[4]内加工有花键槽[11]，引鞋[5]结构为半球形。

2、  如权利要求1所述的一种用于膨胀管完井的双凡尔固井工具，其特征在于：浮鞋[2]上端与浮箍[3]外筒连接，花键机构[4]位于浮箍[3]上端，引鞋[5]位于底部与浮鞋[2]相连接，各部件彼此通过螺纹连接，并采用销钉紧固连接。

3、  如权利要求1所述的一种用于膨胀管完井的双凡尔固井工具，其特征在于：花键机构[4]一端与膨胀管[13]连接，其连接螺纹外侧加工有环形凹槽[15]，在环形凹槽[15]内可装入密封圈形成压力密封。

4、  如权利要求1所述的一种用于膨胀管完井的双凡尔固井工具，其特征在于：花键机构[4]内的花键槽[11]与膨胀管[13]内膨胀机构[14]的花键轴[15]互相配合固定。

一种用于膨胀管完井的双凡尔固井工具
技术领域
本实用新型为一种用于膨胀管完井的双凡尔固井工具。
背景技术
随着油田开发中后期的到来，各种特殊工艺井将逐年增加。虽然特殊工艺井节约了钻井成本、提高了开采效率，但也在完井中存在许多问题，如分支井分支井眼的密封问题、水平井及侧钻井的固井质量问题、侧钻井眼完钻井径太小的问题等。利用老井开窗侧钻已成为开采剩余油技术的主要手段，但是，侧钻井的固井质量及完钻井径太小也同时成为侧钻井技术发展的瓶颈。
膨胀管技术就是将管柱下到井内，以机械或液压的方法，使管柱发生永久性塑性变形，使井眼或生产管柱的内径扩大。该技术能够增加套管层次，简化井身结构，节约钻井成本，在钻井、完井及修井方面具有广泛的用途，为解决钻井、完井和修井等方面出现的问题，提供了一条新的途径。
对侧钻井采用膨胀管技术进行完井作业，可以获得较大的完井井眼尺寸，由于固井作业是在膨胀前进行，较好的解决了环空间隙、顶替效率等问题，具有以下技术优势：一、有效扩大生产套管内径；二、缓凝水泥固井后，进行膨胀作业，可以提高固井质量；三、易于射孔、测试、修井等作业以及生产管理等。
当膨胀管被送至预定位置，在膨胀作业之前通过内管注水泥，投入顶替胶塞确保水泥浆被完全顶替，然后通过液压进行膨胀。针对膨胀管裸眼完井的特殊性，不但要求固井工具注水泥通道畅通，并确保通道在注水泥完成后及时关闭，还必须保证固井工具与膨胀管之间的压力密封，并能在膨胀压力启动前固定住膨胀机构。
普通的固井工具不仅密封可靠性差，而且不能满足膨胀管裸眼完井的施工要求，这就要求对现有的固井工具进行改进。因此，配套的膨胀管固井工具的研制成为膨胀管固井施工成功的关键技术之一，意义至关重要。
发明内容
针对膨胀管裸眼完井的特殊性，本实用新型的目的是向现场提供一种用于膨胀管完井的双凡尔固井工具，确保固井工具在固井前后注水泥通道能及时打开关闭，并与膨胀管之间形成压力密封空间。
本实用新型是在裸眼侧钻井中进行膨胀管完井作业的一种双凡尔固井工具，浮鞋、浮箍、引鞋和花键机构组成，浮鞋上端与浮箍外筒连接，浮鞋和浮箍内均设置有凡尔机构，浮鞋内的凡尔机构包括凡尔、回位弹簧和凡尔座，浮箍内的凡尔机构包括阻流板、轻质凡尔和凡尔座，花键机构位于浮箍上端，引鞋结构为半球形，位于最底端，与浮鞋相连接，各部件彼此通过螺纹连接，并采用销钉紧固连接。花键机构上端与膨胀管连接，内部加工有花键槽，在膨胀机构启动前通过花键配合固定膨胀机构，连接螺纹外侧加工有环形凹槽，在环形凹槽内装入密封圈，与膨胀管之间形成压力密封。在注水泥浆时，双凡尔依靠注水泥浆的压力打开，注水泥完毕后浮箍内的轻质凡尔依靠浮力回到凡尔座，而浮鞋内的凡尔依靠回位弹簧回位，两个凡尔均起到关闭、密封的作用，两组凡尔机构之间存在间隙，保证凡尔机构的独立运作。
本实用新型的优点在于：
1、在工具下入过程中，双凡尔固井工具能够减小工具的下井阻力，在注水泥浆过程中，能够起限流和泥浆均匀分布的作用。
2、通过花键机构在膨胀管膨胀前固定膨胀机构，并通过密封圈与膨胀管之间确保形成压力密封，保证膨胀管顺利膨胀。
3、应用凡尔的单向开启、关闭的技术原理，在注水泥完毕后，两组凡尔通过浮力或弹簧回到凡尔座，均起到关闭密封的作用，形成双保险，防止水泥浆倒流。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图
图2实体膨胀管膨胀示意图
1.凡尔机构2.浮鞋3.浮箍4.花键机构5.引鞋6.回位弹簧7.凡尔8.凡尔座9.阻流板10.轻质凡尔11.花键槽12.环形凹槽13.膨胀管14.膨胀机构15花键轴
具体实施方式
现结合说明书附图对本实用新型作进一步的描述。
如图1、图2所示，一种用于膨胀管完井的双凡尔固井工具，包括浮鞋2、浮箍3、花键机构4和引鞋5五部分，浮鞋2上端与浮箍3外筒连接，筒内装有一组凡尔机构1，包括回位弹簧6、凡尔7和凡尔座8；浮箍3外筒一端与花键机构4连接，筒内设置有凡尔机构1，包括阻流板9、轻质凡尔10和凡尔座8。引鞋5结构为半球形，位于最下端与浮鞋2连接。花键机构4位于浮箍3上端，上部与膨胀管13连接，内部加工有花键槽11，与膨胀管13内的膨胀机构14一端的花键轴15相互配合，在膨胀启动前固定膨胀机构14，连接螺纹外侧加工有环形凹槽12，在环形凹槽12内可装入密封圈，与膨胀管13之间形成压力密封。各部件彼此通过螺纹连接，并采用销钉紧固连接。
下入工具过程中，双凡尔固井工具能够减小工具的下井阻力，当固井工具放置到预定位置，在注水泥浆过程中，凡尔7依靠注水泥浆的压力开启，并能起限流和泥浆均匀分布的作用；在注水泥完成后，浮箍3内的轻质凡尔10依靠浮力回到凡尔座8，而浮鞋2内的凡尔7依靠回位弹簧6回位，依靠套管内外压差起到关闭、密封的作用，防止水泥浆倒流。
本实用新型密封机构利用内燃机进排气开启、关闭系统的技术原理，设置有两组凡尔机构1，均起到关闭密封的作用，形成双保险，两组凡尔机构1之间存在间隙，通过限流板9限制轻质凡尔10的工作行程，使两组凡尔机构1相互分隔、独立运作，确保固井工具及时开启关闭。为了加强凡尔机构1的密封效果，在凡尔座8上镶上一层耐油、耐碱的弹性密封介质。
本实用新型与膨胀管13装配时，花键机构4一端与膨胀管13通过螺纹连接，连接螺纹外侧加工有环形凹槽12，在环形凹槽12内装入密封圈形成压力密封。装配到位后，花键机构4内的花键槽11与膨胀管13内膨胀机构14的花键轴15相互配合，在膨胀启动前固定膨胀机构14。当注水泥完成后，两组凡尔机构1均关闭密封，压力升高，当压力升高至膨胀管13的膨胀压力时，膨胀机构14与花键槽11脱离分开，在压力作用下通过膨胀机构14使得膨胀管13发生塑性变形，将膨胀管13膨胀至预定尺寸。