[发明专利]一种封隔式分级注水泥器及其作业方法

说明书

本发明所涉及的一种封隔式分级注水泥器及其作业方法。封隔式分级注水泥器主要由注水泥器和管外封隔器两部分连接组成，其中管外封隔器包括封隔套筒、设置在封隔套筒外部的下滑套、卡瓦机构和封隔机构、以及设置在封隔套筒内部与下滑套联动配合的坐挂滑套，所述的注水泥器包括本体、上滑套、关闭滑套、打开滑套、限位滑套、打开胶塞和关闭胶塞。本发明可用于深井分级固井作业中，一级固井完成后，投胶塞憋压坐封管外封隔器后，打开循环孔进行二次固井，最后关闭循环孔，实现分级固井作业和环空机械密封，解决深井、分级固井等特殊作业时难以实现环空机械密封从而造成环空漏失的难题，降低了深井长井段分级固井时的漏失风险。

技术领域

本发明涉及石油钻井完井技术领域的固井完井技术领域，特别是涉及一种封隔式分级注水泥器及其分级固井作业方法。

背景技术

随着钻井技术的发展，深井、定向井、大斜度井等复杂井逐步增多，固井技术面临更大的挑战和难度。分级固井工艺技术是在井内套管柱某一设定位置安装一种特殊固井工具分级注水泥器，固井时通过特殊工艺对分级注水泥器上、下部井段套管环空环形空间分别进行固井，实现将较长的水泥封隔井段分成两段进行封固。分级固井主要适用于一次性注水泥封固段太长、低压易漏失井、上下井段温差过大、油气分布不连续且间隔距离过长等井况条件下的固井作业。

由于部分油气井目的层埋藏较深，一次性封固裸眼段长，固井作业环空液柱压力高，极易超过地层承压能力而发生漏失；即使采用分级固井技术，对于存在多套压力层系系统的井眼，深井分级固井仍然很难避免发生漏失事故。虽然现有分级注水泥工具和管外封隔器产品较为成熟，主要配套用于筛管顶部注水泥等半程固井作业中，从工具结构和配套工艺上二者难以在分级固井作业中配套使用，无法满足分级固井作业时的环空机械密封要求。因此，研发一种适用于分级固井作业的管外封隔器，对提高深井分级固井环空封隔能力和降低漏失风险具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有深井分级固井作业时难以实现环空机械封隔功能易发生漏失事故，发明了一种封隔式分级注水泥器，并提供一种使用其进行分级固井作业方法。

本发明的技术方案：

一种封隔式分级注水泥器，主要由注水泥器1和管外封隔器7两部分连接组成，其中管外封隔器7包括封隔套筒701、设置在封隔套筒701外部的下滑套703、卡瓦机构和封隔机构9、以及设置在封隔套筒701内部与下滑套703联动配合的坐挂滑套11，其中：

所述的注水泥器1包括本体101、上滑套102、关闭滑套3、打开滑套2、限位滑套4、打开胶塞5和关闭胶塞6；上滑套102 位于本体101外部并与本体101保持轴向滑动密封配合，在上滑套102 与本体101相同位置处径向设有循环孔103，循环孔103内安装有爆破盘104；关闭滑套3、打开滑套2 和限位滑套4从上之下依次安装在本体101内部，并分别与本体101内部构成轴向滑动配合；打开滑套2的内径小于关闭滑套3的内径，本体101上轴向设有上滑动槽108，关闭滑套3和上滑套102通过穿过上滑动槽108 的上锁块107联动，关闭滑套3同时通过销钉16定位于本体101内，打开滑套2通过销钉16定位于本体101和上滑套102的循环孔103部位，打开胶塞5和关闭胶塞6分别为与打开滑套2、关闭滑套3阻挡配合的独立部件。

所述的管外封隔器 7 的卡瓦机构由上卡瓦机构8和下卡瓦机构10构成；上卡瓦机构8 连接在下滑套703下端，包括上卡瓦801、上卡瓦推动件802、止推环803和上卡瓦配合件804；下卡瓦机构10包括下卡瓦1001、下卡瓦推动件1002和下卡瓦配合件1003；上卡瓦801上加工有正向卡瓦牙805，下卡瓦牙1001上加工有反向卡瓦牙，上卡瓦推动件802和下卡瓦推动件1002均加工有梯形配合键807，上卡瓦801和下卡瓦1001均加工有卡瓦咬合键808，上卡瓦801和上卡瓦推动件802配合，下卡瓦1001和下卡瓦推动件1002配合，下卡瓦配合件1003与封隔套筒701固定连接；