泥浆式灌浆循环装置及其使用方法

525 编辑：中冶有色技术网来源：中国石油天然气集团有限公司

2023-12-18 13:26:32

权利要求书： 1.一种泥浆式灌浆循环装置，其特征在于：包括U型提环组件（A）、多级活塞组件（B）、密封囊组件（C）及泥浆阀（D），所述U型提环组件（A）包括U型提环（1）和横梁（2），所述U型提环（1）上端挂于游车大钩上，U型提环（1）下端固定于横梁（2）上；

所述多级活塞组件（B）至少包括缸帽（4）、多级活塞杆（5）、小弹簧（7）、活塞套（9）、大弹簧（11）、缸体外壳（12），所述缸帽（4）通过销轴（3）与横梁（2）连接，缸帽（4）内装有中空管，中空管下端连接有多级活塞杆（5），多级活塞杆（5）上套接有活塞套（9），且多级活塞杆（5）可在活塞套（9）上往复运动；活塞套（9）上套接有缸体外壳（12）且缸体外壳（12）的上端固定于缸帽（4）上，活塞套（9）可沿缸体外壳（12）做往复运动；所述活塞套（9）下端内侧安装有小压环（8），小弹簧（7）的上端顶住多级活塞杆（5）的上凸台，小弹簧（7）的下端作用于小压环（8）上；缸体外壳（12）下端内侧安装有大压环（13），大弹簧（11）的上端顶住活塞套（9）的上凸台，大弹簧（11）的下端作用于大压环（13）上；

所述密封囊组件（C）固定于多级活塞杆（5）下端，且密封囊组件（C）至少包括设置在多级活塞杆（5）下端外壁圆周上的密封囊（15），所述密封囊（15）的上端设置有上压环（14），密封囊（15）的下端设置有下压环（16），下压环（16）下方设有压紧帽（17）；

所述泥浆阀（D）为双向止流阀，泥浆阀（D）安装于缸帽（4）上部，且泥浆阀（D）上设有泥浆进口（27）。

2.根据权利要求1所述的一种泥浆式灌浆循环装置，其特征在于：所述泥浆阀（D）包括大阀头（18）、大压簧（19）、外壳（20）、压紧螺帽（22）、小阀头（23）及小压簧（24），所述外壳（20）横向设置并固定于缸帽（4）上，且外壳（20）的一端端部设有压紧螺帽（22），外壳（20）的内腔装有大阀头（18），所述大阀头（18）一端开有大直径横向通孔，所述大直径横向通孔内装有大压簧（19），大压簧（19）一端顶住大阀头（18），大压簧（19）另一端作用于压紧螺帽（22）上；大阀头（18）另一端中部设有小直径横向通孔，且其端部装有小阀头（23），所述小直径横向通孔内装有小压簧（24），小压簧（24）一端顶住大阀头（18），小压簧（24）另一端作用于小阀头（23）上。

3.根据权利要求2所述的一种泥浆式灌浆循环装置，其特征在于：所述大阀头（18）与外壳（20）之间通过密封件三（21）密封。

4.根据权利要求2所述的一种泥浆式灌浆循环装置，其特征在于：所述大阀头（18）上还开设有径向通孔（26），该径向通孔（26）与多级活塞杆（5）的中孔连通并形成泥浆通路，多级活塞杆（5）外部与缸体外壳（12）之间活塞上端充满泥浆。

5.根据权利要求2所述的一种泥浆式灌浆循环装置，其特征在于：所述泥浆阀（D）的外壳（20）通过螺纹与缸帽（4）连接固定并通过密封件四（25）密封。

6.根据权利要求1所述的一种泥浆式灌浆循环装置，其特征在于：所述多级活塞杆（5）上部与活塞套（9）之间通过密封件一（6）密封。

7.根据权利要求1所述的一种泥浆式灌浆循环装置，其特征在于：所述活塞套（9）与缸体外壳（12）之间通过密封件二（10）密封。

8.根据权利要求1?7任一项所述的一种泥浆式灌浆循环装置的使用方法，其特征在于：

在下套管作业过程中需要灌浆或建立循环时，打开泥浆泵，泥浆驱动多级活塞杆（5）和活塞套（9）伸出并压缩弹簧，使密封囊（15）进入套管，并根据需要进行灌浆或建立循环的操作；

在完成一根套管下放后，关闭泥浆泵，接在弹簧的作用下使得多级活塞杆（5）和活塞套（9）收回，再按上述步骤进行下一根套管下入的操作。

说明书：一种泥浆式灌浆循环装置及其使用方法技术领域[0001] 本发明涉及下套管时套管灌浆和循环的井口装置，特别涉及一种泥浆式灌浆循环装置及其使用方法。背景技术[0002] 灌浆和循环装置是一种用于下套管时灌浆和循环的井口工具。下放套管时，其能在不安装套管短节的情况下快速进行循环，其可大大减轻工人的劳动强度，改善井口的作业环境。[0003] 例如公开号：CN204343983U公开了一种套管灌浆循环装置，其组成包括：提升短节，所述的提升短节与上接头连接，所述的上接头与芯轴连接，所述的芯轴上端套入胶盘A，所述的芯轴下端套入胶盘B，所述的芯轴下端与下接头连接，所述的下接头与接箍连接，所述的接箍与胶管连接，所述的胶管与倒流阀连接。采用胶管使倒流阀与接箍连接，胶管具有弹性，能够紧密的和倒流阀结合，起到密封的技术效果；并且胶管在导流阀连接具有弹性，解决了传统硬性连接时，由于机械振动导致倒流阀与接箍的连接时出现密封不彻底的问题。[0004] 公开号：CN203879429U公开了一种自动灌浆循环装置，包括从上至下依次连接的钻杆接头、加长接头、芯轴、柔性管、泥浆阀和导向锥，加长接头上固定有系缆环，系缆环上连接有安全链，芯轴与柔性管的连接处套设有连接接头，位于连接接头上方的芯轴外壁套设有密封总成。使用时，钻杆接头与顶部驱动装置的中心管相连接，通过顶部驱动装置的上下移动实现本装置的移动，导向锥插入套管内进行灌浆即可。[0005] 现有的灌浆和循环装置是油井、水井钻探设备必不可少的重要部分，在钻探作业中，将泥浆经处理后加压循环使用，能起到灌浆和循环的作用，但其存在如下缺点和不足：1、下套管时直接接泥浆管线人工灌浆，循环时需接方钻杆，耗时长，效率低；3、为固定式结构，长度不可变；2、不适用于使用游车大钩和吊卡的钻机。

发明内容[0006] 为了有效克服现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种泥浆式灌浆循环装置及其使用方法，其目的一是采用一体化结构设计，方便安装；目的二是可根据需要改变装置长度，满足游车大钩和吊卡钻机的使用；目的三是减轻了工人的劳动强度，改善井口的作业环境。[0007] 为此，本发明所采用的技术方案如下：[0008] 一种泥浆式灌浆循环装置，包括U型提环组件A、多级活塞组件B、密封囊组件C及泥浆阀D，[0009] 所述U型提环组件A包括U型提环和横梁，所述U型提环上端挂于游车大钩上，U型提环下端固定于横梁上；[0010] 所述多级活塞组件B至少包括缸帽、多级活塞杆、小弹簧、活塞套、大弹簧、缸体外壳，所述缸帽通过销轴与横梁连接，缸帽内装有中空管，中空管下端连接有多级活塞杆，多级活塞杆上套接有活塞套，且多级活塞杆可在活塞套上往复运动；活塞套上套接有缸体外壳且缸体外壳的上端固定于缸帽上，活塞套可沿缸体外壳做往复运动；所述活塞套下端内侧安装有小压环，小弹簧的上端顶住多级活塞杆的上凸台，小弹簧的下端作用于小压环上；缸体外壳下端内侧安装有大压环，大弹簧的上端顶住活塞套的上凸台，大弹簧的下端作用于大压环上；

[0011] 所述密封囊组件C固定于多级活塞杆下端，泥浆阀D安装于缸帽上部，所述泥浆阀D上设有泥浆进口。[0012] 所述密封囊组件C至少包括设置在多级活塞杆下端外壁圆周上的密封囊，所述密封囊的上端设置有上压环，密封囊的下端设置有下压环，下压环下方设有压紧帽。[0013] 所述泥浆阀D为双向止流阀。[0014] 所述泥浆阀D包括大阀头、大压簧、外壳、压紧螺帽、小阀头及小压簧，所述外壳横向设置并固定于缸帽上，外壳一端端部设有压紧螺帽，外壳的内腔装有大阀头，所述大阀头一端开有大直径横向通孔，所述大直径横向通孔内装有大压簧，大压簧一端顶住大阀头，大压簧另一端作用于压紧螺帽上；大阀头另一端中部设有小直径横向通孔，且其端部装有小阀头，所述小直径横向通孔内装有小压簧，小压簧一端顶住大阀头，小压簧另一端作用于小阀头上。[0015] 所述大阀头与外壳之间通过密封件三密封。[0016] 所述泥浆阀通过螺纹与缸帽连接固定并通过密封件四密封。[0017] 所述大阀头上还开设有径向通孔，该径向通孔与多级活塞杆的中孔连通并形成泥浆通路，多级活塞杆外部与缸体外壳之间活塞上端充满泥浆。[0018] 所述多级活塞杆上部与活塞套之间通过密封件一密封。[0019] 所述活塞套与缸体外壳之间通过密封件二密封。[0020] 一种泥浆式灌浆循环装置的使用方法：在下套管作业过程中需要灌浆或建立循环时，开泥浆泵，泥浆驱动多级活塞杆和活塞套伸出并压缩弹簧，使密封囊进入套管。可根据需要进行灌浆或建立循环的操作；在完成一根套管下放后，停泥浆泵，接在弹簧的作用下使得多级活塞杆和活塞套收回。再按上述等步骤进行下一根套管下入的操作。[0021] 本发明与现有技术相比具有以下优点：[0022] 1、适用于使用游车大钩和吊卡的钻机。[0023] 2、采用一体化结构设计，现场安装使用简单方便。[0024] 3、内部运动部件为泥浆驱动弹簧复位，使用方便，安全可靠。[0025] 4、由于使用泥浆泵控制，活塞杆伸出一次到位，因而能使密封囊精准到位，保证灌浆和循环时的可靠性。[0026] 5、由于采用了双向止流阀，使得在灌浆和循环后泥浆无泄漏的特点，大大减轻了工人的劳动强度，改善了井口的作业环境。[0027] 6、采用可更换式密封囊组件，可适用于不同的套管口径。附图说明[0028] 图1是本发明的结构示意图；[0029] 图2是本发明的剖视图；[0030] 图3是泥浆阀的结构示意图。[0031] 附图标记说明[0032] A、U型提环组件；B、多级活塞组件；C、密封囊组件；D、泥浆阀；[0033] 1、U型提环；2、横梁；3、销轴；4、缸帽；5、多级活塞杆；6、密封件一；7、小弹簧；8、小压环；9、活塞套；10、密封件二；11、大弹簧；12、缸体外壳；13、大压环；14、上压环；15、密封囊；16、下压环；17、压紧帽；18、大阀头；19、大压簧；20、外壳；21、密封件三；22、压紧螺帽；23、小阀头；24、小压簧；25、密封件四；26、径向通孔；27、泥浆进口。

具体实施方式[0034] 实施例1[0035] 如图1所示，一种泥浆式灌浆循环装置，包括U型提环组件A、多级活塞组件B、密封囊组件C及泥浆阀D，[0036] 所述U型提环组件A包括U型提环1和横梁2，所述U型提环1上端挂于游车大钩上，U型提环1下端固定于横梁2上；[0037] 如图2所示，所述多级活塞组件B至少包括缸帽4、多级活塞杆5、小弹簧7、活塞套9、大弹簧11、缸体外壳12，所述缸帽4通过销轴3与横梁2连接，缸帽4内装有中空管，中空管下端连接有多级活塞杆5，多级活塞杆5上套接有活塞套9，且多级活塞杆5可在活塞套9上往复运动；活塞套9上套接有缸体外壳12且缸体外壳12的上端固定于缸帽4上，活塞套9可沿缸体外壳12做往复运动；所述活塞套9下端内侧安装有小压环8，小弹簧7的上端顶住多级活塞杆5的上凸台，小弹簧7的下端作用于小压环8上；缸体外壳12下端内侧安装有大压环13，大弹簧11的上端顶住活塞套9的上凸台，大弹簧11的下端作用于大压环13上；

[0038] 所述密封囊组件C固定于多级活塞杆5下端，泥浆阀D安装于缸帽4上部，所述泥浆阀D上设有泥浆进口27。[0039] 在下套管作业过程中需要灌浆或建立循环时，打开泥浆泵，泥浆驱动多级活塞杆5和活塞套9伸出并压缩弹簧，使密封囊15进入套管，并根据需要进行灌浆或建立循环的操作；在完成一根套管下放后，关闭泥浆泵，接在弹簧的作用下使得多级活塞杆5和活塞套9收回，再按上述步骤进行下一根套管下入的操作。[0040] 本发明提供了一种适用于使用游车大钩和吊卡的钻机用的灌浆和循环装置，采用一体化结构设计，使用泥浆泵控制多级活塞杆伸出，可根据需求改变装置有效长度，以满足使用双吊卡的非顶驱式钻机下套管过程中的灌浆及循环作业。[0041] 实施例2[0042] 在实施例1的基础上，如图1所示，所述密封囊组件C至少包括设置在多级活塞杆5下端外壁圆周上的密封囊15，所述密封囊15的上端设置有上压环14，密封囊15的下端设置有下压环16，下压环16下方设有压紧帽17。[0043] 所述密封囊组件C为可更换式结构，可适用于不同的套管口径。[0044] 实施例3[0045] 在上述实施例的基础上，如图3所示，所述泥浆阀D包括大阀头18、大压簧19、外壳20、压紧螺帽22、小阀头23及小压簧24，所述外壳20横向设置并固定于缸帽4上，外壳20一端端部设有压紧螺帽22，外壳20另一端端部设有泥浆进口，外壳20的内腔装有大阀头18，所述大阀头18一端开有大直径横向通孔，所述大直径横向通孔内装有大压簧19，大压簧19一端顶住大阀头18，大压簧19另一端作用于压紧螺帽22上；大阀头18另一端中部设有小直径横向通孔，且其端部装有小阀头23，所述小直径横向通孔内装有小压簧24，小压簧24一端顶住大阀头18，小压簧24另一端作用于小阀头23上。

[0046] 所述多级活塞杆5上部与活塞套9之间通过密封件一6密封；所述活塞套9与缸体外壳12之间通过密封件二10密封。[0047] 所述大阀头18与外壳20之间通过密封件三21密封。[0048] 所述泥浆阀通过螺纹与缸帽4连接固定并通过密封件四25密封。[0049] 所述大阀头18上还开设有径向通孔26，该径向通孔26与多级活塞杆5的中孔连通并形成泥浆通路，多级活塞杆5外部与壳体之间活塞上端充满泥浆。通过泥浆泵控制活塞杆伸出，并使密封囊精准到位，保证灌浆和循环时的可靠性。[0050] 所述泥浆阀D为双向止流阀，使得在灌浆和循环后泥浆具有无泄漏的特点，大大减轻了工人的劳动强度，改善了井口的作业环境。[0051] 实施例4[0052] 一种泥浆式灌浆循环装置的使用方法，在下套管作业过程中需要灌浆或建立循环时，打开泥浆泵，泥浆驱动多级活塞杆5和活塞套9伸出并压缩小弹簧7及大弹簧11，使密封囊15进入套管，并根据需要进行灌浆或建立循环的操作；在完成一根套管下放后，关闭泥浆泵，接在小弹簧7及大弹簧11的作用下使得多级活塞杆5和活塞套9收回，再按上述步骤进行下一根套管下入的操作。