一种用于油井施工的自动灌浆浮鞋装置发明专利

一种用于油井施工的自动灌浆浮鞋装置

摘要：本发明公开了一种用于油井施工的自动灌浆浮鞋装置,属于自动灌浆浮鞋技术领域。本发明用于解决浮鞋外部结构损伤破损，不易拆卸维护，整体更换造成较高成本；现有浮鞋出液口缺乏保护结构；井内杂质容易进入浮鞋内部，造成内部堵塞和结构受损；浮鞋内部弹簧件裸露在外，水泥浆经过容易产生残留，降低弹簧件使用寿命的技术问题。本发明包括外筒体，外筒体的底端贯穿开设有对接套口，外筒体的内壁上沿轴向开设有第一滑槽。本发明实现浮鞋外部结构模块化，降低因浮鞋外部损伤而造成的维修成本，构成多组不同轴向连接受力，加强浮鞋外部结构强度，避免浮鞋组件受损直接蹦碎或解体，以及浮鞋部件损伤难以局部拆解更换，产生较大成本的问题。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202211256332.7

专利申请（专利权）人：东营市源鑫石油科技有限公司
权利人地址：山东省东营市东营区胜园街道南二路233号10幢东营高新区能源信息港504-6

专利发明（设计）人： 宋德明 ,孙翔艳 ,张金刚 ,孙雯雯 ,朱高博

主权利要求:一种用于油井施工的自动灌浆浮鞋装置
技术领域
[0001] 本发明涉及自动灌浆浮鞋技术领域，尤其涉及一种用于油井施工的自动灌浆浮鞋装置。
背景技术
[0002] 浮鞋是石油钻采设备配件之一，是固井施工的必备工具。浮鞋分为水泥结构和金属结构，浮鞋一般套接在套管柱末端，将引鞋、套管鞋和阀体制成一体的装置，起引鞋和回压凡尔的作用，浮鞋是用来引导套管柱沿井筒顺利下到井内，放置套管脚插入井壁岩层，减少下井阻力，用于防止注水泥时水泥浆倒返。浮鞋不仅可用于一般技术套管和油层套管，而且也可用于深井，超深井及特殊工艺井；
[0003] 现有浮鞋在使用时存在一些不足之处：浮鞋在油井内下降期间，浮鞋外部结构与油井内壁触碰，造成浮鞋外部结构损伤破损，不易拆卸维护，整体更换造成较高成本；现有浮鞋出液口缺乏保护结构，当浮鞋在油井内下降期间，井内杂质容易进入浮鞋内部，造成内部堵塞和结构受损；浮鞋内部弹簧件裸露在外，水泥浆经过容易产生残留，降低弹簧件使用寿命；
[0004] 针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种用于油井施工的自动灌浆浮鞋装置，解决浮鞋在油井内下降期间，浮鞋外部结构与油井内壁触碰，造成浮鞋外部结构损伤破损，不易拆卸维护，整体更换造成较高成本的问题。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种用于油井施工的自动灌浆浮鞋装置，包括外筒体，所述外筒体的底端贯穿开设有对接套口，所述外筒体的内壁上沿轴向开设有第一滑槽，所述外筒体的内腔中滑动套接有内筒体，所述内筒体的外壁上设有与第一滑槽连接的第一滑块，所述内筒体的内部设有阀腔，且阀腔的内部安装有阀体，所述外筒体的外壁顶部设有锁扣机构，所述外筒体的顶端筒壁上螺纹连接有垫板，所述垫板的顶端螺纹连接有锥形头；
[0007] 所述锁扣机构包括设置在外筒体上的环形槽，所述环形槽的外槽内卡接安装有橡胶环扣，所述环形槽内部贯穿设有延伸至外筒体内腔中的拉杆，所述拉杆一端设有延伸至环形槽内的拉环，所述拉杆另一端设有与内筒体卡接的锁块，所述内筒体的外壁顶部设有与锁块对接的锁槽。
[0008] 优选的，所述对接套口的内壁上开设有套管螺纹，所述环形槽凹陷开设在外筒体的顶部内外筒壁上，所述拉杆设有多组并沿环形槽阵列排布，所述拉杆杆体中部设有与外筒体卡接的第一压缩弹簧。
[0009] 优选的，所述锥形头的顶端贯穿开设有外喷口，所述外喷口的内壁轴向开设有多组第二滑槽，所述内筒体顶部设有与外喷口套接的内喷口，所述内喷口的外壁上设有与第二滑槽连接的第二滑块，多组所述第二滑块沿内喷口的外壁环形阵列。
[0010] 优选的，所述外喷口的内壁顶部架设安装有分流机构，所述分流机构包括连接架，所述连接架的架体底壁上安装有分流架，所述连接架的顶部转动连接有封板；所述垫板的上下截面固定安装有与外筒体和锥形头连接的螺纹凸块，所述外喷口内壁顶部设有与封板接触的环形架，所述连接架顶部对称架设有与封板转动连接的转动轴，所述转动轴的轴体上套接有与封板和连接架卡接的扭力弹簧。
[0011] 优选的，所述封板的相邻面底部对称安装有限位块，所述封板呈半圆形结构，所述分流架呈等腰三菱柱结构，且分流架的顶角朝向内喷口。
[0012] 优选的，所述阀体包括滑动轴，所述滑动轴的两端套接有支撑架，所述滑动轴的中部套接有第二压缩弹簧，所述第二压缩弹簧的表面套接有折叠套筒，所述折叠套筒包括多组筒架，且筒架的外壁上安装有橡胶套。
[0013] 优选的，所述阀腔的顶部与内喷口连通，所述阀腔底部贯穿设有与对接套口连通的进料口，所述阀腔的腔体直径从两端向中部逐渐递增，两组所述支撑架分别与阀腔两端开口内壁固定连接，所述支撑架呈十字形结构。
[0014] 优选的，所述阀体套接在滑动轴靠近进料口一端的轴体上，所述阀体底部侧边设有与阀腔内壁连接的密封套，多组所述筒架的直径由下往上逐渐递减，且相互套接，所述筒架外底壁和内顶壁上分别设有第三滑块和第三滑槽，所述橡胶套与每组筒架外壁顶部固定连接，且橡胶套的套体上设有折痕，所述折叠套筒两端分别与阀体和靠近内喷口处的支撑架连接固定。
[0015] 本发明的有益效果：
[0016] （1）本发明通过垫板上螺纹凸块辅助外筒体与锥形头螺纹连接，实现浮鞋外部结构模块化，降低因浮鞋外部损伤而造成的维修成本；通过第一滑槽与第一滑块辅助外筒体与内筒体实现相互套接，构成浮鞋内外结构之间初步对接固定；内筒体上第二滑块与锥形头上的第二滑槽套接，实现内筒体与浮鞋外部结构之间的第二次对接固定；当拉环受力将拉杆向外拉扯时，锁块沿拉杆轴向滑动并挤压第一压缩弹簧，锁块脱离锁槽，实现内筒体与外筒体之间的解除，当拉环外力结束，第一压缩弹簧复位，推动锁块复位并与锁槽卡紧，在内筒体与外筒体之间构成第三次对接固定，且多组锁扣机构同步运行，加强锁紧强度和预防意外情况，通过将橡胶环扣卡接在环形槽内，在锁扣机构外部构成保护层；外筒体通过对接套口和套管螺纹与浮箍螺纹连接，将内筒体挤压在外筒体内，构成第四次对接固定；结合内筒体沿外筒体与锥形头滑动穿插固定轴向力、锥形头与垫板和外筒体之间螺纹连接轴向力、锁扣机构对内筒体与外筒体之间锁紧轴向力、外筒体与浮箍之间对内筒体的挤压力，构成多组不同轴向连接受力，加强浮鞋外筒体、垫板、锥形头、内筒体和浮箍之间的连接强度，避免浮鞋在固井内下降过程中与井壁碰触，导致浮鞋组件受损直接蹦碎或解体，以及浮鞋部件损伤难以局部拆解更换，产生较大成本的问题；
[0017] （2）通过分流架将内喷口中喷出的水泥浆初步对半分流，水泥浆沿内喷口挤压封板，封板受力挤压扭力弹簧，并沿转动轴轴向转动展开，直至两组封板上的限位块相互挤压，在外喷口处构成V字形结构，引导水泥浆分流至油井内，当水泥浆引流结束时，转动轴通过扭力弹簧复位旋转，将封板复位闭合外喷口，构成外部防回流结构；在浮鞋沿油井下降期间，封板将外喷口闭合，阻止油井内杂质进入浮鞋内，避免浮鞋内部被杂质堵塞，以及造成浮鞋内部部件损伤；
[0018] （3）通过折叠套筒套接在第二压缩弹簧和滑动轴外侧，避免水泥浆经过时附着在第二压缩弹簧上，造成第二压缩弹簧受损；在阀体受力沿滑动轴挤压第二压缩弹簧和折叠套筒时，多组筒架之间通过第三滑块和第三滑槽相互滑动套接收纳，受力橡胶套通过折痕对折，实现折叠套筒随阀体移动折叠收缩；当阀体外部受力结束时，第二压缩弹簧推动阀体沿滑动轴复位，折叠套筒受阀体拉扯复位展开。
附图说明
[0019] 下面结合附图对本发明作进一步的说明；
[0020] 图1是本发明整体结构立体图；
[0021] 图2是本发明外筒体仰视结构示意图；
[0022] 图3是本发明外筒体部分剖视结构示意图；
[0023] 图4是本发明图3中A处结构示意图；
[0024] 图5是本发明图3中B区域的放大图；
[0025] 图6是本发明内筒体剖视结构示意图；
[0026] 图7是本发明阀体结构示意图；
[0027] 图8是本发明图7中C区域的放大图。
[0028] 图例说明：1、外筒体；101、对接套口；102、套管螺纹；103、第一滑槽；2、锁扣机构；201、环形槽；202、橡胶环扣；203、拉环；204、第一压缩弹簧；205、锁块；206、拉杆；3、垫板；
301、螺纹凸块；4、锥形头；401、外喷口；402、环形架；403、第二滑槽；5、分流机构；501、连接架；502、分流架；503、封板；504、限位块；505、转动轴；6、内筒体；601、第一滑块；602、锁槽；
603、第二滑块；604、内喷口；605、进料口；606、阀腔；7、阀体；701、折叠套筒；702、支撑架；
703、第二压缩弹簧；704、滑动轴；705、筒架；706、橡胶套；707、第三滑块；708、密封套；709、折痕。

具体实施方式
[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0030] 实施例一：
[0031] 本实施例用于解决浮鞋在油井内下降期间，浮鞋外部结构与油井内壁触碰，造成浮鞋外部结构损伤破损，不易拆卸维护，整体更换造成较高成本的问题。
[0032] 请参阅图1、图2、图3、图5所示，本发明为一种用于油井施工的自动灌浆浮鞋装置，包括外筒体1，外筒体1的底端贯穿开设有对接套口101，外筒体1的内壁上沿轴向开设有第一滑槽103，外筒体1的内腔中滑动套接有内筒体6，内筒体6的外壁上设有与第一滑槽103连接的第一滑块601，第一滑槽103与第一滑块601辅助外筒体1与内筒体6实现相互套接，构成浮鞋内外结构之间初步对接固定；内筒体6的内部设有阀腔606，且阀腔606的内部安装有阀体7，外筒体1的外壁顶部设有锁扣机构2，锁扣机构2包括设置在外筒体1上的环形槽201，环形槽201的外槽内卡接安装有橡胶环扣202，环形槽201内部贯穿设有延伸至外筒体1内腔中的拉杆206，外筒体1的顶端筒壁上螺纹连接有垫板3，垫板3的顶端螺纹连接有锥形头4。
[0033] 对接套口101的内壁上开设有套管螺纹102，外筒体1通过对接套口101和套管螺纹102与浮箍螺纹连接，将内筒体6挤压在外筒体1内，构成第四次对接固定；环形槽201凹陷开设在外筒体1的顶部内外筒壁上，拉杆206设有多组并沿环形槽201阵列排布，拉杆206杆体中部设有与外筒体1卡接的第一压缩弹簧204。
[0034] 拉杆206一端设有延伸至环形槽201内的拉环203，拉杆206另一端设有与内筒体6卡接的锁块205，内筒体6的外壁顶部设有与锁块205对接的锁槽602，锁块205脱离锁槽602，实现内筒体6与外筒体1之间的解除，当拉环203外力结束，第一压缩弹簧204复位，推动锁块205复位并与锁槽602卡紧，在内筒体6与外筒体1之间构成第三次对接固定；锥形头4的顶端贯穿开设有外喷口401，外喷口401的内壁轴向开设有多组第二滑槽403，内筒体6顶部设有与外喷口401套接的内喷口604，内喷口604的外壁上设有与第二滑槽403连接的第二滑块
603，第二滑块603与锥形头4上的第二滑槽403套接，实现内筒体6与浮鞋外部结构之间的第二次对接固定；多组第二滑块603沿内喷口604的外壁环形阵列。
[0035] 结合内筒体6沿外筒体1与锥形头4滑动穿插固定的轴向力、锥形头4与垫板3和外筒体1之间螺纹连接的轴向力、锁扣机构2对内筒体6与外筒体1之间锁紧的轴向力、外筒体1与浮箍之间对内筒体6的挤压力，构成多组不同轴向连接受力，加强浮鞋外筒体1、垫板3、锥形头4、内筒体6和浮箍之间的连接强度，避免浮鞋在下降过程中与井壁碰触，导致浮鞋组件受损直接蹦碎或解体，以及浮鞋部件损伤难以局部拆解更换，产生较大成本的问题。
[0036] 实施例二：
[0037] 本实施例用于解决现有浮鞋出液口缺乏保护结构，当浮鞋在油井内下降期间，井内杂质容易进入浮鞋内部，造成内部堵塞和结构受损的问题。
[0038] 请参阅图1、图3、图4所示，本实施例的用于油井施工的自动灌浆浮鞋装置，外喷口401的内壁顶部架设安装有分流机构5，分流机构5包括连接架501，连接架501的架体底壁上安装有分流架502，分流架502将内喷口604中喷出的水泥浆初步对半分流；连接架501的顶部转动连接有封板503，封板503在外喷口401处展开构成V字形结构，引导水泥浆分流至油井内。
[0039] 垫板3的上下截面固定安装有与外筒体1和锥形头4连接的螺纹凸块301，外喷口401内壁顶部设有与封板503接触的环形架402，连接架501顶部对称架设有与封板503转动连接的转动轴505，转动轴505的轴体上套接有与封板503和连接架501卡接的扭力弹簧。
[0040] 封板503的相邻面底部对称安装有限位块504，封板503呈半圆形结构，分流架502呈等腰三菱柱结构，且分流架502的顶角朝向内喷口604。
[0041] 分流架502将内喷口604中喷出的水泥浆初步对半分流；水泥浆沿内喷口604挤压封板503，封板503受力挤压扭力弹簧，并沿转动轴505轴向转动展开，直至两组封板503上的限位块504相互挤压，在外喷口401处构成V字形结构，引导水泥浆分流至油井内；在浮鞋沿油井下降期间，封板503将外喷口401闭合，阻止油井内杂质进入浮鞋内，避免浮鞋内部被杂质堵塞，以及造成浮鞋内部部件损伤。
[0042] 实施例三：
[0043] 本实施例用于解决浮鞋内部弹簧件裸露在外，水泥浆经过时容易产生残留，降低弹簧件使用寿命的问题。
[0044] 请参阅图1、图6、图7、图8所示，本实施例的用于油井施工的自动灌浆浮鞋装置，阀体7包括滑动轴704，滑动轴704的两端套接有支撑架702，滑动轴704的中部套接有第二压缩弹簧703，第二压缩弹簧703的表面套接有折叠套筒701，折叠套筒701套接在第二压缩弹簧703和滑动轴704外侧，避免水泥浆经过时附着在第二压缩弹簧703上，造成第二压缩弹簧
703受损；折叠套筒701包括多组筒架705，且筒架705的外壁上安装有橡胶套706。
[0045] 阀腔606的顶部与内喷口604连通，阀腔606底部贯穿设有与对接套口101连通的进料口605，阀腔606的腔体直径从两端向中部逐渐递增，两组支撑架702分别与阀腔606两端开口内壁固定连接，支撑架702呈十字形结构。
[0046] 阀体7套接在滑动轴704靠近进料口605一端的轴体上，阀体7底部侧边设有与阀腔606内壁连接的密封套708，多组筒架705的直径由下往上逐渐递减，且相互套接，筒架705外底壁和内顶壁上分别设有第三滑块707和第三滑槽，橡胶套706与每组筒架705外壁顶部固定连接，且橡胶套706的套体上设有折痕709，折叠套筒701两端分别与阀体7和靠近内喷口
604处的支撑架702连接固定。
[0047] 通过折叠套筒701套接在第二压缩弹簧703和滑动轴704外侧，折叠套筒701通过筒架705和橡胶套706随阀体7在滑动轴704上伸展收缩，避免水泥浆经过时附着在第二压缩弹簧703上，造成第二压缩弹簧703受损。
[0048] 如图1‑8所示，本发明的工作过程及原理如下：
[0049] 步骤一，使用时，通过垫板3上螺纹凸块301辅助外筒体1与锥形头4螺纹连接，实现浮鞋外部结构模块化，降低因浮鞋外部损伤而造成的维修成本；通过第一滑槽103与第一滑块601辅助外筒体1与内筒体6实现相互套接，构成浮鞋内外结构之间初步对接固定；内筒体6上第二滑块603与锥形头4上的第二滑槽403套接，实现内筒体6与浮鞋外部结构之间的第二次对接固定；当拉环203受力将拉杆206向外拉扯时，锁块205沿拉杆206轴向滑动并挤压第一压缩弹簧204，锁块205脱离锁槽602，实现内筒体6与外筒体1之间的解除，当拉环203外力结束，第一压缩弹簧204复位，推动锁块205复位并与锁槽602卡紧，在内筒体6与外筒体1之间构成第三次对接固定，且多组锁扣机构2同步运行，加强锁紧强度和预防意外情况，通过将橡胶环扣202卡接在环形槽201内，在锁扣机构2外部构成保护层；外筒体1通过对接套口101和套管螺纹102与浮箍螺纹连接，将内筒体6挤压在外筒体1内，构成第四次对接固定；
结合内筒体6沿外筒体1与锥形头4滑动穿插固定的轴向力、锥形头4与垫板3和外筒体1之间螺纹连接的轴向力、锁扣机构2对内筒体6与外筒体1之间锁紧的轴向力、外筒体1与浮箍之间对内筒体6的挤压力，构成多组不同轴向连接受力，加强浮鞋外筒体1、垫板3、锥形头4、内筒体6和浮箍之间连接强度，避免浮鞋在固井内下降过程中与井壁碰触，导致浮鞋组件受损直接蹦碎或解体，以及浮鞋部件损伤难以局部拆解更换，产生较大成本的问题；
[0050] 步骤二，通过分流架502将内喷口604中喷出的水泥浆初步对半分流，水泥浆沿内喷口604挤压封板503，封板503受力挤压扭力弹簧，并沿转动轴505轴向转动展开，直至两组封板503上的限位块504相互挤压，在外喷口401处构成V字形结构，引导水泥浆分流至油井内，当水泥浆引流结束时，转动轴505通过扭力弹簧复位旋转，将封板503复位闭合外喷口401，构成外部防回流结构；在浮鞋沿油井下降期间，封板503将外喷口401闭合，阻止油井内杂质进入浮鞋内，避免浮鞋内部被杂质堵塞，以及造成浮鞋内部部件损伤；
[0051] 步骤三，通过将折叠套筒701套接在第二压缩弹簧703和滑动轴704的外侧，避免水泥浆经过时附着在第二压缩弹簧703上，造成第二压缩弹簧703受损；在阀体7受力沿滑动轴704挤压第二压缩弹簧703和折叠套筒701时，多组筒架705之间通过第三滑块707和第三滑槽相互滑动套接收纳，受力橡胶套706通过折痕709对折，实现折叠套筒701随阀体7移动折叠收缩；当阀体7外部受力结束时，第二压缩弹簧703推动阀体7沿滑动轴704复位，折叠套筒
701受阀体7拉扯复位展开。
[0052] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

专利地区：山东

专利申请日期：2022-10-14

专利公开日期：2022-12-23

专利公告号：CN115324499B