本發(fā)明涉及石油工程行業(yè)固井應(yīng)用領(lǐng)域，具體地涉及一種尾管固井膠塞裝置，以及一種施工方法。
背景技術(shù)：
1、在尾管固井作業(yè)中，鉆桿膠塞和尾管膠塞組成的膠塞系統(tǒng)至關(guān)重要，其主要作用是隔離鉆井液和水泥漿，并刮拭鉆具和尾管內(nèi)的水泥漿。鉆桿水泥頭釋放的鉆桿膠塞下行與尾管膠塞復(fù)合，剪脫后一起下行至球座處，實現(xiàn)碰壓。
2、但是，目前市場上使用的膠塞系統(tǒng)，尾管膠塞無法實現(xiàn)高壓密封，不能通過憋壓方式進行剪脫，因此膠塞復(fù)合時排量比較大，依靠鉆桿膠塞與尾管膠塞復(fù)合時高速運動的鉆桿膠塞的沖擊力進行剪脫。尾管膠塞距離井口一般都在3000m以上，壓力還未傳遞到井口膠塞就已經(jīng)剪脫，膠塞復(fù)合壓力顯示不明顯，無法為尾管固井施工替降量的校核提供幫助，再加上現(xiàn)場施工人工計量、流量計計量及泵沖計量不準(zhǔn)確，易導(dǎo)致留塞過長或者替空事故的發(fā)生。
3、然而，隨著對固井質(zhì)量要求的提高，現(xiàn)場對鉆井膠塞與尾管膠塞復(fù)合剪脫現(xiàn)象顯示要求越來越高。因此，在本領(lǐng)域希望提供一種尾管固井膠塞裝置以及施工方法，以解決上述技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提出一種尾管固井膠塞裝置，其可以根據(jù)剪斷第一剪釘時管串內(nèi)產(chǎn)生明顯的壓力變化來判斷尾管膠塞與鉆桿膠塞是否完成復(fù)合工作，并且在確認(rèn)完全復(fù)合后即可進行計量替漿以及固井工作，從而解決現(xiàn)場施工人員替漿計量不準(zhǔn)確導(dǎo)致的留塞過長或替空事故等固井質(zhì)量問題。
2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種尾管固井膠塞裝置，包括尾管膠塞，所述尾管膠塞包括用于與尾管懸掛器連接的短節(jié)，以及設(shè)置在所述短節(jié)的下方的芯軸，以及
3、用于投入到所述短節(jié)內(nèi)的鉆桿膠塞，
4、其中，所述芯軸通過第一剪釘與所述短節(jié)固定連接，在所述芯軸上設(shè)有至少一個傳壓孔，
5、所述鉆桿膠塞構(gòu)造成能夠與芯軸復(fù)合以封堵所述傳壓孔，并在形成憋壓后剪斷所述第一剪釘以促使所述鉆桿膠塞與所述芯軸同步下行。
6、在一個實施例中，在所述芯軸的內(nèi)壁上設(shè)有沿徑向向內(nèi)延伸的臺階，
7、所述鉆桿膠塞包括用于刮拭所述短節(jié)內(nèi)壁的第一膠碗，以及設(shè)置在所述第一膠碗的下方并與所述臺階形成密封性連接的引導(dǎo)頭。
8、在一個實施例中，在所述短節(jié)上設(shè)有應(yīng)急循環(huán)孔，所述尾管固井膠塞裝置還包括用于封閉所述應(yīng)急循環(huán)孔的液缸。
9、在一個實施例中，在所述短節(jié)上設(shè)有定位凸臺，所述液缸通過第二剪釘與所述定位凸臺固定連接，
10、在所述第一剪釘無法剪斷時，所述第二剪釘在憋壓壓力下剪斷以促使所述液缸下行，從而打開應(yīng)急循環(huán)孔以進行無膠塞固井。
11、在一個實施例中，在所述短節(jié)與所述液缸和所述芯軸之間均設(shè)有密封圈。
12、在一個實施例中，在所述芯軸的上方設(shè)有與所述短節(jié)形成螺紋連接并用于承托所述液缸的限位環(huán)。
13、在一個實施例中，在所述芯軸的外壁上設(shè)有用于刮拭所述尾管內(nèi)壁的第二膠碗。
14、在一個實施例中，所述尾管固井膠塞裝置還包括設(shè)置在所述芯軸的下方的導(dǎo)向頭。
15、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種施工方法，其利用根據(jù)如上所述的尾管固井膠塞裝置，包括如下步驟：
16、s1、所述尾管膠塞坐掛在所述尾管后泵入水泥漿以進行尾管固井，下入所述鉆桿膠塞并泵入鉆井液進行替漿；
17、s2、所述鉆桿膠塞與所述芯軸復(fù)合后以封堵所述傳壓孔，并在形成憋壓后剪斷所述第一剪釘以促使所述鉆桿膠塞與所述芯軸同步下行。
18、在一個實施例中，在s2中，通過觀察所述第一剪釘剪斷時管串內(nèi)壓力變化以判斷所述尾管膠塞與所述鉆桿膠塞是否完成復(fù)合。
19、在一個實施例中，在s2中還包括應(yīng)急步驟：
20、當(dāng)出現(xiàn)異常情況致使所述第一剪釘無法剪斷時，需繼續(xù)憋壓以剪斷所述第二剪釘，從而促使所述液缸下行并打開應(yīng)急循環(huán)孔以允許鉆井液向外流動，以進行無膠塞固井。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
22、其一、本發(fā)明可以根據(jù)剪斷第一剪釘時管串內(nèi)產(chǎn)生明顯的壓力變化來判斷尾管膠塞與鉆桿膠塞是否完成復(fù)合工作，并且在在確認(rèn)完全復(fù)合后即可進行計量替漿以及固井工作，從而解決現(xiàn)場施工人員替漿計量不準(zhǔn)確導(dǎo)致的留塞過長或替空事故等固井質(zhì)量問題。
23、此外，在鉆桿膠塞下行至尾管懸掛器時，可以采用小排量替漿方式以能夠更容易地觀察到尾管膠塞與鉆桿膠塞的復(fù)合現(xiàn)象，從而有效地提高后續(xù)的計量替漿的準(zhǔn)確性。
24、其二、本發(fā)明還設(shè)了應(yīng)急開孔功能，從而能夠在出現(xiàn)異常情況時進行無膠塞固井作業(yè)，以確?，F(xiàn)場施工應(yīng)急處理手段，進一步地避免“插旗桿”嚴(yán)重事故的發(fā)生。換句話說，當(dāng)出現(xiàn)異常情況以致使第一剪釘無法剪斷時，即可繼續(xù)進行憋壓以使第二剪釘在憋壓壓力下剪斷，此時的液缸便會在液壓壓力的作用下下行以打開應(yīng)急循環(huán)孔。然而，在應(yīng)急循環(huán)孔打開后，鉆井液便會通過應(yīng)急循環(huán)孔流向尾管膠塞與尾管內(nèi)壁之間的環(huán)空內(nèi)并下行以進行無膠塞固井工作。
1.一種尾管固井膠塞裝置，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尾管固井膠塞裝置，其特征在于，在所述芯軸(11)的內(nèi)壁上設(shè)有沿徑向向內(nèi)延伸的臺階，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的尾管固井膠塞裝置，其特征在于，在所述短節(jié)(10)上設(shè)有應(yīng)急循環(huán)孔(101)，所述尾管固井膠塞裝置還包括用于封閉所述應(yīng)急循環(huán)孔(101)的液缸(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的尾管固井膠塞裝置，其特征在于，在所述短節(jié)(10)上設(shè)有定位凸臺(102)，所述液缸(13)通過第二剪釘(202)與所述定位凸臺(102)固定連接，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的尾管固井膠塞裝置，其特征在于，在所述短節(jié)(10)與所述液缸(13)和所述芯軸(11)之間均設(shè)有密封圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的尾管固井膠塞裝置，其特征在于，在所述芯軸(11)的上方設(shè)有與所述短節(jié)(10)形成螺紋連接并用于承托所述液缸(13)的限位環(huán)(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的尾管固井膠塞裝置，其特征在于，在所述芯軸(11)的外壁上設(shè)有用于刮拭所述尾管內(nèi)壁的第二膠碗(113)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的尾管固井膠塞裝置，其特征在于，所述尾管固井膠塞裝置還包括設(shè)置在所述芯軸(11)的下方的導(dǎo)向頭(15)。
9.一種施工方法，其利用根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的尾管固井膠塞裝置，包括如下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的施工方法，其特征在于，在s2中，通過觀察所述第一剪釘(201)剪斷時管串內(nèi)壓力變化以判斷所述尾管膠塞與所述鉆桿膠塞(12)是否完成復(fù)合。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的施工方法，其特征在于，在s2中還包括應(yīng)急步驟：