一种水泥打塞工具及水泥打塞方法与流程

本发明属于石油钻探设备技术领域，尤其涉及一种水泥打塞工具及水泥打塞方法。

背景技术：

目前在油田钻井施工过程中，当井下落物无法处理时，或井眼轨迹不能满足设计要求时，需要用水泥塞将井眼部分井段封固后继续钻进，因此，注水泥塞是钻井施工过程中的重要技术手段之一。目前的打水泥塞作业技术一般采用光钻杆进行水泥打塞，主要存在如下问题：钻具贴壁，容易造成卡钻；水泥液面不好控制，起钻时混浆，造成水泥塞达不到强度要求；层流顶替，顶替效果不好。现有技术的不足更容易造成打水泥塞作业失败，严重时还会造成“插旗杆”的重大事故。

因此，基于这些问题，提供一种能有效解决现有打水泥塞过程中水泥浆窜槽，卡钻，水泥塞质量差，费时费力，施工效率较低等问题的水泥打塞工具及水泥打塞方法，具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能有效解决现有打水泥塞过程中水泥浆窜槽，卡钻，水泥塞质量差，费时费力，施工效率较低等问题的水泥打塞工具及水泥打塞方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种水泥打塞工具，包括依次固定连接的上接头、螺旋扶正短节、胶盘座，且所述上接头与螺旋扶正短节通过剪切销钉密封固定连接；

所述上接头、螺旋扶正短节均为贯通的管状结构，所述螺旋扶正短节靠近所述上接头的一端侧壁上固定设有若干条紊流扶正翼，所述紊流扶正翼圆周方向上螺旋均匀分布；所述螺旋扶正短节靠近所述胶盘座的一端侧壁上开设有若干个循环孔；

所述胶盘座为一端封闭的管状结构，且其开放端与所述螺旋扶正短节一端密封固定连接，所述胶盘座外壁上固定设有若干个胶塞盘，所述胶塞盘在所述胶盘座外壁上轴向依次分布。

进一步的，所述紊流扶正翼边缘处固定设有硫化橡胶层。

进一步的，所述螺旋扶正短节内壁上内径缩小处形成碰压座。

进一步的，所述螺旋扶正短节、紊流扶正翼、胶盘座均由可钻材料制成。

利用水泥打塞工具进行水泥打塞的方法，包括如下步骤：

获取水泥浆平衡点位置；

通过钻杆连接上接头，并将所述水泥打塞工具送入井内水泥浆平衡点位置；

通过循环孔建立循环，井筒内钻井液循环正常，正替入计算量水泥浆，在其后正替入设计量隔离液；

隔离液后投入钻杆胶塞，钻杆胶塞后替入钻井液，使得钻杆胶塞到达碰压座位置，其中，钻井液的替入量应为钻杆内容积量；

继续替入钻井液，使钻具内压力升高至钻杆胶塞设计剪切值，钻杆胶塞配合螺旋扶正短节，剪断剪切销钉；

上提钻具，循环调整钻井液性能至打塞前性能，起出钻具，完成打塞作业。

需要说明的是，在起出钻具之前，应上提钻具至水泥塞面以上至少100m，循环调整钻井液性能至打塞前性能，起出钻具，完成打塞作业；对高压或高含水层段，应将钻具上提至上层套管内，灌满钻井液憋压侯凝，一般憋压3-5mpa。

本发明的优点和积极效果是：

本发明的水泥打塞工具通过在螺旋扶正短节外壁上设置紊流扶正翼，能够使钻杆保持居中状态，同时水泥浆形成旋流状态，有效提高水泥浆在井筒内的顶替效率，从而提高水泥塞的质量；并且，胶盘座上设计有胶塞盘，可有效分离上部水泥浆与下部钻井液，防止形成混浆，影响水泥塞的质量；利用该工具进行水泥打塞，能有效解决现有打水泥塞过程中水泥浆窜槽，卡钻，水泥塞质量差，“插旗杆”，费时费力，施工效率较低等问题。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明实施例中提供的水泥打塞工具的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的水泥打塞工具的结构剖面图；

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面就结合图1-2来具体说明本发明。

本实施例提供的一种水泥打塞工具，包括依次固定连接的上接头1、螺旋扶正短节2、胶盘座5，且所述上接头1与螺旋扶正短节2通过剪切销钉8密封固定连接，在本实施例中，所述上接头1与螺旋扶正短节2连接处还安装有密封圈9；

所述上接头1、螺旋扶正短节2均为贯通的管状结构，所述螺旋扶正短节2靠近所述上接头1的一端侧壁上固定设有若干条紊流扶正翼3，所述紊流扶正翼3圆周方向上螺旋均匀分布；所述螺旋扶正短节2靠近所述胶盘座5的一端侧壁上开设有若干个循环孔4；

所述胶盘座5为一端封闭的管状结构，且其开放端与所述螺旋扶正短节2一端通过螺纹固定连接，且连接处安装有密封圈7，所述胶盘座5外壁上固定设有若干个胶塞盘6，所述胶塞盘6在所述胶盘座5外壁上轴向依次分布，并且，在本实施例中，胶塞盘6的边缘向上接头1方向倾斜伸展，其可有效分离上部水泥浆与下部钻井液，防止形成混浆，影响水泥塞的质量。

需要说明的是，在本实施例中，所述紊流扶正翼3可以设置为4条，且其在所述螺旋扶正短节2侧壁上螺旋对称分布，这样可使其在打水泥塞过程中能够使钻杆保持居中状态，同时水泥浆形成旋流状态，有效提高水泥浆在井筒内的顶替效率，从而提高水泥塞的质量；并且，紊流扶正翼3边缘处固定设有硫化橡胶层11，这样设计可使紊流扶正翼3柔韧性更好，当井下井径不规则时可以碰撞收缩，不会造成卡钻。

所述螺旋扶正短节2内壁上内径缩小处形成碰压座10，钻杆胶塞落入到螺旋扶正短节2的碰压座10处，通过憋压可剪断剪切销钉8，可实现工具与钻杆的分离，打塞结束后，工具凝固在水泥塞中。

所述螺旋扶正短节2、紊流扶正翼3、胶盘座5均由可钻材料制成，为后续施工可能需要的钻塞提供了可钻性。

利用水泥打塞工具进行水泥打塞的方法，包括如下步骤：

获取水泥浆平衡点位置，具体的，根据实际井径、钻杆内容积、注入水泥浆量来计算水泥浆平衡点位置，此过程为现有技术，在此不再赘述；

通过钻杆连接上接头1，并将所述水泥打塞工具送入井内水泥浆平衡点位置；

通过循环孔4建立循环，井筒内钻井液循环正常，正替入计算量水泥浆，在其后正替入设计量隔离液；

隔离液后投入钻杆胶塞，钻杆胶塞后替入钻井液，使得钻杆胶塞到达碰压座10位置，其中，钻井液的替入量应为钻杆内容积量；

继续替入钻井液，使钻具内压力升高至钻杆胶塞设计剪切值，钻杆胶塞配合螺旋扶正短节2，剪断剪切销钉8；

上提钻具至水泥塞面以上至少100m，循环调整钻井液性能至打塞前性能，起出钻具，完成打塞作业；对高压或高含水层段，应将钻具上提至上层套管内，灌满钻井液憋压侯凝，一般憋压3-5mpa。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。