[发明专利]用于大斜度井和水平井分级注水泥的固井装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于大斜度井和水平井分级注水泥的固井装置，包括：套管，所述套管包括注水泥机构，所述注水泥机构包括壳体，在所述壳体上形成有注水泥通道，所述注水泥机构还包括封闭件，在第一状态下，所述封闭件通过第二剪切销钉而固定在所述壳体上以封闭所述注水泥通道，在第二状态下，所述第二剪切销钉剪断，所述封闭件移动至使所述注水泥通道打开；以及打开工具，所述打开工具构造为能插入到所述套管内并从井口延伸至与所述封闭件的上端相接触，下压所述打开工具能使所述第二剪切销钉剪断。使用这种固井装置能够有效地提高大斜度井和水平井的固井成功率。

技术领域

本发明涉及固井技术领域，特别是涉及一种用于大斜度井和水平井分级注水泥的固井装置。本发明还涉及使用上述装置来进行固井的方法。

背景技术

固井是用于将套管固定在井内的重要施工作业。近些年来，为了提高油气开采效率，深度较大的大斜度井和水平井越来越受到广泛应用。

然而，目前的固井操作是向井内投入重力打开塞，以确保用于向环空中灌注水泥浆的孔能够打开。然而，由于需要作业的井为大斜度井和水平井，因此这种重力打开塞顺利下入到预定位置的成功率比较低，从而导致了上述孔打开的成功率比较低。在这种情况下，作业人员只能将所下入的套管钻除，并重新下入新的套管来进行固井作业。这既降低了施工效率，也大幅增加了施工成本。

因此，希望能有一种可提高大斜度井和水平井的固井成功率的装置。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种固井装置，使用这种固井装置能够有效地提高大斜度井和水平井的固井成功率。本发明还提出了一种固井方法，通过这种固井方法可以更加顺利地对大斜度井和水平井进行固井。

根据本发明的第一方面，提出了一种用于大斜度井和水平井分级注水泥的固井装置，包括：套管，所述套管包括注水泥机构，所述注水泥机构包括壳体，在所述壳体上形成有注水泥通道，所述注水泥机构还包括封闭件，在第一状态下，所述封闭件通过第二剪切销钉而固定在所述壳体上以封闭所述注水泥通道，在第二状态下，所述第二剪切销钉剪断，所述封闭件移动至使所述注水泥通道打开；以及打开工具，所述打开工具构造为能插入到所述套管内并从井口延伸至与所述封闭件的上端相接触，下压所述打开工具能使所述第二剪切销钉剪断。

通过下压打开工具能够有效地将力传递给与其接触的封闭件，由此能有效地顶动封闭件，使连接封闭件与壳体的第二剪切销钉剪断。由此，封闭件可顺利地相对于壳体移动，以使注水泥通道打开。此后，水泥浆可通过打开工具、经过注水泥通道而流向环空中，以此来实现固井。上述结构因不会受到重力的显著影响所以能够非常有效地应用于大斜度井和水平井中，以提高固井的成功率。

在一个实施例中，所述打开工具包括能抵在所述封闭件的上端的施力套筒，以及固定在所述施力套筒的侧壁上的密封体，所述密封体构造为能与所述套管的内侧壁密封式接合，并处于所述注水泥通道之上。

在一个实施例中，所述施力套筒包括上部段和连接在所述上部段之下的下部段，所述上部段的外径大于所述下部段的外径，以在所述上部段和所述下部段之间的朝下的台阶面，所述密封体设置在所述台阶面处。

在一个实施例中，所述打开工具包括插入所述套管的送入钻具，以及密封端件，所述密封端件套设在所述送入钻具之外，并与所述送入钻具密封滑动式配合，所述密封端件的下端能插入到所述套管内并与所述套管密封式连接。

在一个实施例中，所述壳体包括径向向内凸出的固定环，所述封闭件构造为沿纵向方向延伸的筒体，所述封闭件的下端通过所述第二剪切销钉而与所述固定环相连，所述封闭件的上端构造有径向向外延伸的凸缘，所述凸缘与所述壳体密封滑动式接合，在第一状态下，所述凸缘与所述固定环的上端间隔开，所述注水泥通道位于所述凸缘和所述固定环之间，在第二状态下，所述封闭件向下移动至所述凸缘越过所述注水泥通道而与所述固定环的上端相抵。