[发明专利]一种固井用防回流自平衡装置

说明书

本发明属于石油、天然气完井技术领域，公开了一种固井用防回流自平衡装置，分为封堵机构、复位机构、压差机构三大部分，其中封堵机构用于防回流，主要由活塞组成；复位机构主要用来限定活塞位置、防止窜动，包括限位环、弹簧；压差机构主要用来建立循环通道及建立压差，由上接头、中心管、外套、喷射短节、堵头组成。本发明在固井作业时，通过施加作业压力，液体经中心管、喷射短节后通过上接头流道入口进入中心管与外套之间窄长形环空通道，产生沿程摩阻损耗，从而中心管内液体与中心管、外套之间环空通道中液体形成压差，推动活塞向上移动关闭回流通道，解决水泥浆回流问题，保证作业安全可靠。

技术领域

本发明属于石油、天然气完井技术领域，具体的说，是涉及一种用于固井防砂一体化技术的防回流自平衡机构。

背景技术

随着渤海油田石油勘探开发的不断深入，老井的改造与重修势在必行。陆地大庆、胜利油田已有在原直井井眼侧钻短半径水平井成功的经验，而针对海上侧钻短半径钻完井技术还是一项空白。根据海上作业特点及陆地现有技术，对固井防砂一体化关键技术进行研究，使该技术能在海上推广应用，成为渤海油田进一步挖潜、稳产、增产的有效常规手段。

目前采用的固井防砂一体化技术，首先在下部目的层进行防砂，上部层位进行固井作业，在固井作业过程中均存在固井段水泥浆向防砂段回流风险。

发明内容

本发明旨在解决固井防砂一体化技术中的水泥浆回流问题，而提供一种固井用防回流自平衡装置，利用压差原理，关闭液体回流通道，防止水泥浆回流，保证作业安全可靠。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种固井用防回流自平衡装置，包括其上端与钻杆连接的上接头(1)，所述上接头(1)下部由上到下依次设置有第一螺纹孔(101)和第二螺纹孔(102)，且第一螺纹孔(101)内径小于第二螺纹孔(102)内径；所述上接头(1)通过第一螺纹孔(101)连接中心管(2)并密封，所述上接头(1)通过第二螺纹孔(102)连接外套(3)并密封；所述中心管(2)与所述外套(3)之间形成窄长形的环空通道；所述上接头(1)下部圆周对称开设有径向通孔形成流道入口(103)，该流道入口(103)与中心管(2)和外套(3)之间的环空连通；

所述中心管(2)下端为自由端；所述外套(3)下端螺纹连接有喷射短节(4)并密封，所述喷射短节(4)上部区段与所述中心管(2)形成环空通道；所述喷射短节(4)圆周对称设置有由其内孔通至外部的槽口(401)；所述喷射短节(4)的管体沿轴向设置有若干向上不贯通而向下贯通的长孔(402)，并且所述长孔(402)在径向上布置为与所述槽口(401)不相交；所述喷射短节(4)的每个所述长孔(402)沿径向向内加工有连通至喷射短节(4)内孔的小孔(403)，所述小孔(403)构成所述中心管(2)与所述外套(3)之间环空通道和所述喷射短节(4)的长孔(402)之间的流道；

所述中心管(2)与所述喷射短节(4)之间的环空中安装有限位环(5)，所述限位环(5)由所述外套(3)底端端面和所述喷射短节(4)预设的限位槽进行限位；所述限位环(5)两端端面之间加工有圆环截面通孔，用于将所述中心管(2)与所述外套(3)之间环空通道和所述中心管(2)与所述喷射短节(4)之间环空相连通；所述限位环(5)下方安装有弹簧(6)，所述弹簧(6)安装在所述中心管(2)和所述喷射短节(4)之间环空中，压缩在所述限位环(5)和活塞(7)之间；

所述喷射短节(4)中段内回转面具有缩径部分，该缩径部分上部形成限位面，用于定位所述活塞(7)；该缩径部分下部通过螺纹连接堵头(8)并密封，所述堵头(8)对所述喷射短节(4)内孔实现封堵，同时所述堵头(8)的外回转面与所述喷射短节(4)之间具有环空并且该环空与所述长孔(402)相连通；