反循环固井套管浮箍装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 210483629 U(45)授权公告日 2020.05.08

(21)申请号 201921295178.8(22)申请日 2019.08.09

(73)专利权人 中国石油集团渤海钻探工程有限

公司

地址 300457 天津市滨海新区开发区第二

大街83号中国石油天津大厦渤海钻探工程有限公司(72)发明人 卢啸天　宋永亮　明星　张伟　

郭春龙　程春红　王新成　王宁　(74)专利代理机构 天津才智专利商标代理有限

公司 12108

代理人 王顕(51)Int.Cl.

E21B 33/13(2006.01)E21B 47/06(2012.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图3页

E21B 47/07(2012.01)E21B 47/117(2012.01)

CN 210483629 U()实用新型名称

反循环固井套管浮箍装置(57)摘要

本实用新型公开了一种反循环固井套管浮箍装置，其包括内管、浮箍套管、浮箍引流管，所述浮箍套管套装在内管上，所述浮箍引流管设在浮箍套管外部并为内管底部通入水泥浆；内管的内设有密封架和承托环，在水泥浆的作用下承托环通过连接在浮箍套管内壁上的滑块上行，承托环上的密封头与密封架下部的密封槽能够匹配密封卡合以实现内管内部的封堵；采用密封法兰，将密封室和预留管段密封起来，配合密封塞以及吹风机，形成简易的捡漏装置，再根据压力计和温度计的读数计算，可用以检测内管是否密封完全。本实用新型使用便捷，给工作人员的工作带来极大的便利。

CN 210483629 U

权　利　要　求　书

1/1页

1.一种反循环固井套管浮箍装置，包括内管和浮箍套管，所述浮箍套管套装在内管的外壁上，其特征在于：

所述内管的内壁中部设有密封架，所述密封架顶部形成有若干个过流通道以实现内管内部的上下连通，该密封架下部外缘形成有环形的密封槽，且该密封架内部中间位置朝下设有一磁石；

所述密封架的下部设有承托环，所述承托环下部封闭、上部安装有尼龙球，所述尼龙球顶部设有磁铁，其中磁石与磁铁上下对应设置且两者相互吸附，所述承托环上部外缘向上凸出形成有环形的密封头，所述密封头与密封槽上下对应设置，且该密封头上行后能够匹配地密封插装在密封槽内以封堵住密封架上的过流通道；

所述浮箍套管内壁上轴向对称形成有两道滑槽，每道所述滑槽上分别匹配设有一滑块，所述内管两侧分别开有一长圆孔以便于滑块能够伸入到内管之中且使得滑块能够沿着滑槽上下移动，每个所述滑块分别固接有一固定板，每个所述固定板分别通过一弹簧柱连接在密封头的底部，所述内管的两侧还分别开有一进浆口，每个所述进浆口分别与对应的滑槽相连通，且两个进浆口均位于滑块的下方；

所述浮箍套管外壁上还设有浮箍引流管，所述浮箍引流管底部的出浆口与内管的下部连通，且浮箍引流管的出浆口位于内管的进浆口的下方；

所述内管的内壁上部插装有一密封塞，所述密封塞上设有吹风机和上下贯穿设置的进风管道，且该吹风机通过进风管道向内管内部吹风；

位于密封塞和密封架之间的内管内腔通过一预留管段与一密封室相连通，所述密封室内部安装有压力计和温度计，且压力计和温度计分别带有压力变送器和温度变送器。

2.按照权利要求1所述的反循环固井套管浮箍装置，其特征在于：所述密封头采用橡胶材料制成，所述密封头和密封槽顶部的接触面为弧形结构，且两者能够匹配地密封卡合在一起。

3.按照权利要求1所述的反循环固井套管浮箍装置，其特征在于：所述磁铁为弧形结构且匹配地嵌装在尼龙球的顶部，所述磁石为弧形结构且与尼龙球顶部的磁铁相匹配。

4.按照权利要求1所述的反循环固井套管浮箍装置，其特征在于：所述密封塞的外周边缘套装有防漏垫圈，该密封塞的上部还通过一连接杆与一手轮固接。

5.按照权利要求1所述的反循环固井套管浮箍装置，其特征在于：所述预留管段一端与内管焊接、另一端通过一密封法兰与密封室密封固接，所述预留管段靠近内管的部分倾斜朝下设置并形成一倾斜管段。

2

CN 210483629 U

说　明　书反循环固井套管浮箍装置

1/4页

技术领域

[0001]本实用新型涉及固井作业相关领域，尤其是一种反循环固井套管浮箍装置。背景技术

[0002]套管浮箍是套管附件之一，深井与特殊井中可与套管浮鞋联合使用，提高注水泥作业安全性，在下套管过程中，实现环空钻井液单向流动，防止注水泥过程发生水泥浆倒流以及实现固井碰压后放压候凝，有助于提高水泥环与套管的胶结质量；同时，通过向套管柱内灌入钻井液调整其浮力，使套管悬重达到下套管作业的设计要求，传统意义上的固井是指从套管内注入水泥浆然后将其替入环空来达到封固的目的，此固井方式存在较大的问题，例如成本高昂，容易出现低压易漏失井，大温差井难以紧固的难题，故而，利用反循环固井方式以解决上述问题，更好的缩短固井时间，流动速率更快，对钻井液的顶替更干净，大大提升了固井质量，此外，现有的固井方式在固井后需要另外利用捡漏设备对其进行捡漏，很不方便。

发明内容

[0003]本实用新型的目的在于解决上述技术问题而提供一种使用方便的反循环固井套管浮箍装置。

[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：[0005]一种反循环固井套管浮箍装置，包括内管和浮箍套管，所述浮箍套管套装在内管的外壁上；

[0006]所述内管的内壁中部设有密封架，所述密封架顶部形成有若干个过流通道以实现内管内部的上下连通，该密封架下部外缘形成有环形的密封槽，且该密封架内部中间位置朝下设有一磁石；

[0007]所述密封架的下部设有承托环，所述承托环下部封闭、上部安装有尼龙球，所述尼龙球顶部设有磁铁，其中磁石与磁铁上下对应设置且两者相互吸附，所述承托环上部外缘向上凸出形成有环形的密封头，所述密封头与密封槽上下对应设置，且该密封头上行后能够匹配地密封插装在密封槽内以封堵住密封架上的过流通道；[0008]所述浮箍套管内壁上轴向对称形成有两道滑槽，每道所述滑槽上分别匹配设有一滑块，所述内管两侧分别开有一长圆孔以便于滑块能够伸入到内管之中且使得滑块能够沿着滑槽上下移动，每个所述滑块分别固接有一固定板，每个所述固定板分别通过一弹簧柱连接在密封头的底部，所述内管的两侧还分别开有一进浆口，每个所述进浆口分别与对应的滑槽相连通，且两个进浆口均位于滑块的下方；[0009]所述浮箍套管外壁上还设有浮箍引流管，所述浮箍引流管底部的出浆口与内管的下部连通，且浮箍引流管的出浆口位于内管的进浆口的下方；[0010]所述内管的内壁上部插装有一密封塞，所述密封塞上设有吹风机和上下贯穿设置的进风管道，且该吹风机通过进风管道向内管内部吹风；

3

CN 210483629 U[0011]

说　明　书

2/4页

位于密封塞和密封架之间的内管内腔通过一预留管段与一密封室相连通，所述密

封室内部安装有压力计和温度计，且压力计和温度计分别带有压力变送器和温度变送器。[0012]优选地，所述密封头采用橡胶材料制成，所述密封头和密封槽顶部的接触面为弧形结构，且两者能够匹配地密封卡合在一起。[0013]优选地，所述磁铁为弧形结构且匹配地嵌装在尼龙球的顶部，所述磁石为弧形结构且与尼龙球顶部的磁铁相匹配。[0014]优选地，所述密封塞的外周边缘套装有防漏垫圈，该密封塞的上部还通过一连接杆与一手轮固接。[0015]优选地，所述预留管段一端与内管焊接、另一端通过一密封法兰与密封室密封固接，所述预留管段靠近内管的部分倾斜朝下设置并形成一倾斜管段。[0016]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用浮箍引流管将水泥浆通入内管的底部，由于水泥浆的密度大于钻井液的密度，钻井液上行，在冲击力的作用下，滑块上行，带动弹簧柱上行，进而带动密封头朝向密封槽的位置移动，在此过程中，弹簧柱上行后，由于其拉力，带动承托环上行，最终带动尼龙球接触密封架内部的顶部，由于磁铁和磁石之间的磁性，尼龙球和密封架内部的顶部接触更加紧密，此吸引力再次使得密封头和密封槽之间的联系更加紧密，使得密封头将密封槽紧紧的密封住。采用密封法兰，将密封室和预留管段密封起来，配合密封塞以及吹风机，形成简易的捡漏装置，再根据压力计和温度计的读数计算，用以检测内管是否密封完全，给工作人员的工作带来极大的便利。附图说明

[0017]图1为本实用新型非密封状态的结构示意图；[0018]图2为图1中A的放大结构示意图；

[0019]图3为本实用新型密封及其检测状态的结构示意图；

[0020]图4为本实用新型密封状态下预留管段内浇筑水泥浆后的结构示意图；[0021]图中：1、内管；2、浮箍套管；3、浮箍引流管；4、预留管段；5、密封法兰；6、倾斜管段；7、密封室；8、压力计和温度计；9、密封塞；10、防漏垫圈；11、连接杆；12、手轮；13、安装槽；14、吹风机；15、进风管道；16、水泥浆；17、进浆口；18、滑槽；19、滑块；20、固定板；21、弹簧柱；22、密封头；23、承托环；24、尼龙球；25、磁铁；26、密封架；27、密封槽；28、磁石。具体实施方式

[0022]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0023]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的。[0024]在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设

4

CN 210483629 U

说　明　书

3/4页

置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。[0025]请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种反循环固井套管浮箍装置，包括内管1、浮箍套管2和浮箍引流管3。内管1外侧套装有浮箍套管2，浮箍套管2的外侧设有浮箍引流管3。

[0026]内管1的内壁中部设有密封架26，密封架26封堵在内管1内部，仅在密封架26顶部形成有若干个过流通道以实现内管1内部的上下连通；密封架26下部外缘形成有环形的密封槽27；密封架26内部形成有内孔，内孔与过流通道连通，且内孔上部的中间位置朝下设有一磁石28。

[0027]密封架26的下部设有承托环23，承托环23下部封闭、上部安装有尼龙球 24，尼龙球24顶部设有磁铁25，其中磁石28与磁铁25上下对应设置且两者相互吸附，磁铁25为弧形结构且匹配地嵌装在尼龙球24的顶部，磁石28为弧形结构且与尼龙球24顶部的磁铁25相匹配；承托环23上部外缘向上凸出形成有环形的密封头22，密封头22与密封槽27上下对应设置，且该密封头22上行后能够匹配地密封插装在密封槽27内，其中密封头22采用橡胶材料制成，密封头22和密封槽27顶部的接触面为弧形结构，且两者能够匹配地密封卡合在一起。未密封时，过流通道、密封架26的内孔、密封头22与密封槽27之间的间隙使得内管1内部上下连通；密封时，由于承托环23下部封闭并通过密封头22 与密封槽27密封卡合，可使得内管1的内部上下不通，起到密封作用。

[0028]浮箍套管2内壁上轴向对称形成有两道滑槽18，每道滑槽18上分别匹配设有一滑块19，滑槽18和滑块19之间为滑动连接，内管1两侧分别开有一长圆孔以便于滑块19能够伸入到内管1之中且使得滑块19能够沿着滑槽18上下移动，长圆孔的设计避免内管1和滑块19之间产生干涉，每个滑块19的内侧分别固接有一固定板20，每个固定板20的顶部分别固定连接有一弹簧柱21，两个弹簧柱21的顶部均连接在密封头22的底部。[0029]内管1的两侧还分别开有一进浆口17，每个进浆口17分别与对应的滑槽 18相连通，且两个进浆口17均位于滑块19的下方；浮箍引流管3设在浮箍套管2外壁上，浮箍引流管3底部的出浆口与内管1的下部连通，且浮箍引流管3 的出浆口位于内管1的进浆口的下方。[0030]内管1的内壁上部插装有一密封塞9，密封塞9的外侧边缘设有防漏垫圈 10，密封塞9的顶部固定连接有连接杆11，连接杆11的顶部固定连接有手轮 12，密封塞9上开设有安装槽13，安装槽13的内部安装有吹风机14，吹风机 14的底部设有进风管道15，进风管道15的底部贯穿密封塞9至其底部，吹风机14通过进风管道15能够向内管1内部吹风。[0031]位于密封塞9和密封架26之间的内管1内腔通过一预留管段4与一密封室 7相连通。密封室7内部安装有压力计和温度计8，且压力计和温度计8分别带有压力变送器和温度变送器。预留管段4一端与内管1焊接、另一端通过一密封法兰5与密封室7密封固接，预留管段4靠近内管1的部分倾斜朝下设置并形成一倾斜管段6。[0032]工作原理：首先利用浮箍引流管3将水泥浆16通入内管1的底部位置，水泥浆16通过内管1的底部后经过进浆口17进入浮箍套管2内，此时，水泥浆 16迅速的代替掉原有的钻井液，由于水泥浆16的密封大于钻井液的密度，钻井液迅速上浮，在此冲击力的作用下，滑

5

CN 210483629 U

说　明　书

4/4页

块19上行，带动弹簧柱21上行，进而带动密封头22朝向密封槽27的位置移动，在此过程中，弹簧柱21上行后，由于其拉力，带动承托环23上行，最终带动尼龙球24接触密封架26内孔的顶部，由于磁铁25和磁石28之间的磁性，尼龙球24和密封架26内孔的顶部接触更加紧密，此吸引力再次使得密封头22和密封槽27之间的联系更加紧密，使得密封头22将密封槽27紧紧的密封住，等待水泥浆干硬后，即实现装置的固井作业。固井完成后，将内管1塞入密封塞9，防漏垫圈10使得密封塞9的边侧不会有气体逸出，再利用密封法兰5将密封室7和预留管段4连通起来，保证连接处的密封性，利用吹风机14将风力通过进风管道15通入内管1内，经过预留管段4后被通入密封室7内，此时，利用压力变送器和温度变送器读出压力计和温度计8的第一次读数，等待一段时间后，再次利用压力变送器和温度变送器读出压力计和温度计8的第二次读数，根据前后的压差以及温差，计算出气体是否有泄漏，以判断内管1是否密封完全，若密封完全，拆下密封室7 和密封塞9，将水泥浆浇筑进预留管段4的倾斜管段6处，将管段密封起来，以便后续的作业。

[0033]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

6

CN 210483629 U

说　明　书　附　图

1/3页

图1

图2

7

CN 210483629 U

说　明　书　附　图

2/3页

图3

8

CN 210483629 U

说　明　书　附　图

3/3页

图4

9