CN111577138B

CN111577138B - 下套管灌浆装置

Info

Publication number: CN111577138B
Application number: CN202010462174.5A
Authority: CN
Inventors: 张伟国; 饶志华; 程忠; 宋吉明; 陆玉亮
Original assignee: China National Offshore Oil Corp Shenzhen Branch
Current assignee: China National Offshore Oil Corp Shenzhen Branch
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2022-02-11
Anticipated expiration: 2040-05-27
Also published as: CN111577138A

Abstract

本发明涉及一种下套管灌浆装置，包括伸入套管中的插入头，设于所述插入头侧面的中空管体，所述中空管体外周设有与所述插入头长度方向相同的挡块，所述中空管体远离所述插入头一端设有快速接头，所述插入头与所述中空管体内腔连通。下套管灌浆装置，在下套管过程中，可以直接在下套管操作间隙进行灌浆，改进了传统的下套管灌浆工艺，减少了作业工序，明显降低作业人员工作强度，降低作业风险，提高了下套管作业效率。另外，本发明结构简单、加工方便，成本低，重量轻，现场操作快捷方便，可重复使用，应用前景好，可广泛运用于钻井现场下套管作业。

Description

下套管灌浆装置

技术领域

本发明涉及石油天然气、地质钻井工程领域，尤其涉及一种下套管灌浆装置。

背景技术

在石油钻井过程中，下套管作业必不可少。下套管过程中需要对套管柱进行灌浆，以期增加套管柱的重量，确保套管能正常下放，同时也避免了因未灌浆造成套管柱内外压差过大损坏套管浮鞋和浮箍。为了确保下套管作业安全，在下套管作业过程中，需要快速的进行灌浆，减少套管柱在裸眼井段中静止时间，避免套管柱发生压差卡钻，确保套管柱下放至预定深度。目前行业内下套管作业，有两种灌浆方式：

一种方式是：使用与套管内径尺寸配套的套管自动灌浆装置，将套管自动灌浆装置与顶驱保护接头连接，下套管过程中，通过操作人员在井架套管扶正台进行操作，打开与套管连接的套管单根吊卡，扶正自动灌浆装置，下放顶驱游车使自动灌浆装置插入套管内部，扣上套管吊卡，实现每根套管上扣及下放过程中进行灌浆的功能。但是这种灌浆方式有两个缺点：

(1)需要操作人员在井架套管扶正台进行操作，每根套管均需重复的进行开套管单根吊卡、合上套管吊卡操作，操作繁杂，容易发生人员伤害事故。

(2)自动灌浆装置下部为胶皮软管，开泵灌浆过程中，通过密封圈进行密封，下套管过程中频繁的插入、拔出自动灌浆装置，由于自动灌浆装置下部频繁与套管内壁摩擦，极易使密封圈或胶皮软管脱皮，导致胶皮掉入井内套管柱中，堵塞套管流通通道。

另一种方式是：每下一根或几根套管，将套管柱座于井口转盘，开泵通过顶驱敞口对套管柱灌浆。但是这种方法需保持套管柱静止，不仅影响下套管效率，且极易因套管柱静止而发生套管压差卡钻，导致套管下不到预定深度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种下套管灌浆装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种下套管灌浆装置，包括伸入套管中的插入头，设于所述插入头侧面的中空管体，所述中空管体外周设有与所述插入头长度方向相同的挡块，所述中空管体远离所述插入头一端设有快速接头，所述插入头与所述中空管体内腔连通。

优选地，所述插入头外径小于套管内径；

所述插入头外周与所述挡块之间的距离大于套管接箍壁厚。

优选地，所述插入头与所述挡块之间的距离为所述套管接箍壁厚的1.5～3倍。

优选地，所述插入头内径与所述中空管体的内径均为35～60mm；所述插入头外径与所述中空管体外径均为45～70mm。

优选地，所述插入头长度为200～300mm，所述中空管体长度为250～300mm。

优选地，还包括一垂直连接件；

所述插入头与所述中空管体分别安装于所述垂直连接件两端。

优选地，所述插入头与所述中空管体夹角为90°，所述挡块与所述中空管体夹角为90°，所述挡块安装方向与所述插入头平行。

优选地，所述插入头、所述中空管体与所述挡块为金属件。

优选地，所述挡块包括套设于所述中空管体外周、可沿所述中空管体轴向往复运动的套筒；

以及设于所述套筒外周的限位件。

优选地，还包括与所述快速接头连接的连接管；以及设于所述连接管上、用于调节灌浆流量的控制阀。

实施本发明具有以下有益效果：本发明下套管灌浆装置，在下套管过程中，可以直接在下套管操作间隙进行灌浆，改进了传统的下套管灌浆工艺，减少了作业工序，明显降低作业人员工作强度，降低作业风险，提高了下套管作业效率。另外，本发明结构简单、加工方便，成本低，重量轻，现场操作快捷方便，可重复使用，应用前景好，可广泛运用于钻井现场下套管作业。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例中下套管灌浆装置的结构示意图；

图2是图1下套管灌浆装置的剖视图；

图3是本发明另一实施例中下套管灌浆装置的结构示意图；

图4是本发明另一实施例中下套管灌浆装置的结构示意图

图5是本发明下套管灌浆装置的工作示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

如图1-2所示，是本发明的一种下套管灌浆装置，包括伸入套管11中的插入头1，设于插入头1侧面的中空管体2，中空管体2外周设有与插入头1长度方向相同的挡块3，中空管体2远离插入头1一端设有快速接头4，插入头1与中空管体2内腔连通。

该插入头1外径小于套管11内径，以便从该套管11露出转盘面12的一侧伸入管内。

进一步的，该插入头1内径与中空管体2内径相同，确保开泵灌浆时流体通过插入头1、中空管体2时流量、流速稳定，避免灌浆装置抖动，二者的内径均为35～60mm，插入头1外径与中空管体2外径均为45～70mm。壁厚小，可以显著降低灌浆装置重量，降低操作人员劳动强度，确保操作方便。

插入头1长度为200～300mm，中空管体2长度为250～300mm。插入头1与中空管体2长度短，重量轻，操作方便。

在本实施例中，该插入头1、该中空管体2以及挡块3为金属件，如可以采用不锈钢材料制成，或者铜、紫铜等，以增加装置整体强度。当然，还可以采用高分子高密度耐腐蚀材质，其材质可以根据需求进行选择，这里不做具体限定。

进一步的，该插入头1、该中空管体2以及挡块3可以直接焊接固定，使用时不需要重新组装。也可以通过螺纹连接，如在该插入头1的侧面设有螺纹接口，该中空管体2的端口也设置螺纹接口(如外螺纹面)，二者螺纹连接。当然，该中空管体2周向侧面预设位置上设有凸出的螺接口，而该挡块3的端部设有外螺纹面，二者螺纹连接。方便更换相关部件。

在一些实施例中，如图3所示，该装置还包括一垂直连接件5，插入头1与中空管体2分别安装于垂直连接件5两端，该垂直连接件5材质可以与插入头1、中空管体2的材质相同，三者可以焊接固定在一起，或者该垂直连接件5的端口均为螺纹接口，该插入头1以及中空管体2的端部也设置螺纹面，彼此螺纹连接，以方便相关部件更换维修。

进一步的，该插入头1与中空管体2夹角为90°，挡块3与中空管体2夹角为90°，挡块3安装方向与插入头1平行。确保插入头1插入套管11内部后，挡块3可以卡在套管11接箍外壁上，固定住灌浆装置。当然，也可以设置一定的倾斜角度，这里不做具体限定。

该插入头1外周与挡块3之间的距离大于套管11接箍壁厚，该插入头1与该挡块3相配合进而卡合在该套管11上，以对该下套管灌浆装置进行限位，防止开泵灌浆时灌浆装置抖动或摆动，造成事故。

进一步的，该插入头1与挡块3之间的距离为套管接箍壁厚的1.5～3倍，该挡块3可以直接焊接到该中空管体2外周。

在一些实施例中，如图4所示，该挡块3包括套设于中空管体2外周、可沿中空管体2轴向往复运动的套筒31，以及设于套筒31外周的限位件32，该限位件32可以是杆体结构，进一步的，该套筒31为可开合结构，以便在该中空管体2外周适当移动，该限位件可以是圆柱体或方体结构。

进一步的，该套筒31可以是螺母，该中空管体2外周一段或整段设有螺纹面，该螺母可在该螺纹面上移动，并限定在预定位置上，以此可以调整挡块3与插入头1的相对位置，适应不同规格的套管11。当然，该挡块3还可以有其他结构形式，这里不做具体限定。

进一步的，该装置还包括与快速接头4连接的连接管7，以及设于连接管7上、用于调节灌浆流量的控制阀8。该连接管7可以是连接软管，该控制阀8可以是球阀。该快速接头4可采用市售的连接头，其可实现与连接管7的快速连接以及拆卸。连接管7内、外径与中空管体2内、外径相近，以减轻连接管7重量，增加操作便捷性，开泵灌浆时，通过控制控制阀8的开度，调节灌浆流量，选取合适的流量，既可以快速地灌浆，又可以不使灌浆装置因流量过大导致抖动或摆动。

如图5所示，连接完一根套管11，将套管11下放到合适高度，座套管卡瓦，卸开套管11吊卡，司钻上提游车时，操作人员将下套管灌浆装置的插入头1插入套管11内部，开泵灌浆，司钻正常操作游车将下一根套管11从坡道口上提至井口转盘面12，关泵停止灌浆，操作人员将插入头1拔出套管11，对扣套管11并旋扣，再将套管11下放到合适高度，如此往复，既在不停止下套管11的同时利用下套管灌浆装置进行灌浆。

本申请提供的一种下套管灌浆装置，与现有技术相比，在下套管过程中，可以直接在下套管操作间隙进行灌浆，不需要人员在套管扶正台进行操作，改进了传统的下套管灌浆工艺，减少了作业工序，明显降低作业人员工作强度，降低作业风险，提高了下套管作业效率。另外，该下套管灌浆装置结构简单、加工方便，成本低，重量轻，现场操作快捷方便，可重复使用，应用前景好，可广泛运用于钻井现场下套管作业。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种下套管灌浆装置，其特征在于，包括伸入套管中的插入头，设于所述插入头侧面的中空管体，所述中空管体外周设有与所述插入头长度方向相同的挡块，所述插入头外周与所述挡块之间的距离大于套管接箍壁厚，所述插入头与所述挡块之间的距离为所述套管接箍壁厚的1.5～3倍，所述中空管体远离所述插入头一端设有快速接头，所述插入头与所述中空管体内腔连通；

所述插入头内径与所述中空管体的内径均为35～60mm；所述插入头外径与所述中空管体外径均为45～70mm；

所述插入头长度为200～300mm，所述中空管体长度为250～300mm；

所述挡块包括套设于所述中空管体外周、可沿所述中空管体轴向往复运动的套筒；以及设于所述套筒外周的限位件。

2.根据权利要求1所述的下套管灌浆装置，其特征在于，所述插入头外径小于套管内径。

3.根据权利要求1所述的下套管灌浆装置，其特征在于，还包括一垂直连接件；

4.根据权利要求1所述的下套管灌浆装置，其特征在于，所述插入头与所述中空管体夹角为90°，所述挡块与所述中空管体夹角为90°，所述挡块安装方向与所述插入头平行。

5.根据权利要求1所述的下套管灌浆装置，其特征在于，所述插入头、所述中空管体与所述挡块为金属件。

6.根据权利要求1所述的下套管灌浆装置，其特征在于，还包括与所述快速接头连接的连接管；以及设于所述连接管上、用于调节灌浆流量的控制阀。