可破碎盲板式漂浮接箍装置及使用方法和盲板的制备方法

摘要

本发明提供了可破碎盲板式漂浮接箍装置及使用方法和盲板的制备方法，可破碎盲板式漂浮接箍装置包括上下布设且旋接的上接头和下接头，上接头的内壁开设环形凹槽，环形凹槽内自上至下依次嵌装可破碎盲板、限位环和撞针环，其中可破碎盲板的下端面紧贴限位环的上端面，限位环的下端面与撞针环的上端面留有间隙，撞针环的环面插接有若干可贯穿限位环击碎可破碎盲板的撞针。可破碎盲板在撞针的撞击下破碎成粉末，破碎效果好，造成可破碎盲板破碎后套管串内部重新建立循环通道，可进行后续固井施工作业。

权利要求

1.可破碎盲板式漂浮接箍装置，包括上下布设且旋接的上接头(1)和下接头(6)，其特征在于，所述上接头(1)的内壁开设环形凹槽，环形凹槽内自上至下依次嵌装可破碎盲板(2)、限位环(3)和撞针环(4)，其中可破碎盲板(2)的下端面紧贴限位环(3)的上端面，限位环(3)的下端面与撞针环(4)的上端面留有间隙，限位环(3)用于限制撞针(5)，避免其晃动；

所述撞针环(4)的环面插接有若干可贯穿限位环(3)击碎可破碎盲板(2)的撞针(5)，撞针环(4)为实心环状体，实心环状体开设有若干个用于容置撞针(5)的盲孔(11)。

2.如权利要求1所述的可破碎盲板式漂浮接箍装置，其特征在于，所述可破碎盲板(2)是半球状的空心结构，空心半球的球沿沿径向向远离球心的方向水平延伸形成底缘，底缘密封插接嵌于环形凹槽内，且底缘的下表面紧贴限位环(3)的上端面；

其中空心半球的开口朝向下接头(6)。

3.如权利要求1所述的可破碎盲板式漂浮接箍装置，其特征在于，所述限位环(3)是具有厚度的实心圆环状结构，实心圆环的内环壁开设若干个供撞针(5)贯穿的过针通道(10)，每个过针通道(10)的结构相同，均由所在内环壁向内凹陷形成且径向截面为半圆形，过针通道(10)的中心轴线平行于限位环(3)的中心轴线。

4.如权利要求3所述的可破碎盲板式漂浮接箍装置，其特征在于，所述限位环(3)的环体开设若干个螺纹孔，螺纹孔的中心轴线垂直于限位环(3)的中心轴线，每个螺纹孔内旋拧有剪钉(7)，剪钉(7)的尾部螺纹端面深入环形凹槽内部固定限位。

5.如权利要求4所述的可破碎盲板式漂浮接箍装置，其特征在于，若干个所述过针通道(10)均匀间隔分布于限位环(3)的内环壁，同时若干个所述剪钉(7)均匀间隔分布于限位环(3)环体，且过针通道(10)与剪钉(7)间隔分布。

6.如权利要求3或5所述的可破碎盲板式漂浮接箍装置，其特征在于，所述盲孔(11)的中心轴线平行于撞针环(4)的中心轴线，每根撞针(5)的一端插接于盲孔(11)内，另外一端为尖锐端，尖锐端位于过针通道(10)内或穿过过针通道(10)撞击可破碎盲板(2)。

7.如权利要求1所述的可破碎盲板式漂浮接箍装置，其特征在于，所述上接头(1)的下端内壁设有内螺纹，下接头(6)的上端外壁设有外螺纹，内螺纹与外螺纹相互旋接，在旋接部分设有呈180度分布的顶丝(8)，顶丝(8)贯穿上接头(1)旋入下接头(6)；

其中撞针环(4)坐于下接头(6)的上端面。

8.如权利要求7所述的可破碎盲板式漂浮接箍装置，其特征在于，所述上接头(1)与下接头(6)的旋接部分还设有套设于下接头(6)的密封圈(9)，密封圈(9)位于撞针环(4)和顶丝(8)之间。

9.一种可破碎盲板式漂浮接箍装置的使用方法，其特征在于，至少包括如权利要求1～

8中任一权利要求所述的可破碎盲板式漂浮接箍装置，使用方法具体如下：

漂浮状态

将可破碎盲板式漂浮接箍装置串接于套管串，相邻两个可破碎盲板(2)之间，构成一个密闭的空间，密闭空间形成一个充满空气的气囊，套管在完井液中时，气囊带动套管漂浮；

破碎状态

若入井遇阻，则向套管串内灌入钻井液；

钻井液持续加压使所有剪钉(7)被剪断，可破碎盲板(2)推动限位环(3)下移迫使撞针(5)撞击可破碎盲板(2)，可破碎盲板(2)破碎后，套管串内部重新建立循环通道，可进行后续固井施工作业。

说明书

可破碎盲板式漂浮接箍装置及使用方法和盲板的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于石油完井的漂浮下套管领域，具体涉及可破碎盲板式漂浮接箍装置及使用方法和盲板的制备方法。

背景技术

[0002] 随着长段水平井的开发和发展，水平段套管下入摩阻增加的问题日趋严重。

[0003] 目前漂浮下套管技术是主要的解决手段，致密油水平段长度超过1800米的井全部需要使用漂浮接箍，现有的漂浮接箍主要采用以下方式：

[0004] （1）进口的盲板式漂浮接箍安全性相对较好，但是其价格昂贵，极大的降低了经济效益。

[0005] （2）滑套式漂浮接箍受工具结构限制，使用安全性较差，要求水平段套管不能存在变形。

[0006] （3）双级滑套式或可溶材料结构，在现场使用时存在滑套卡死或可溶材料失效等情况，无法保证套管顺利下入井底，甚至造成后续固井施工无法进行，给现场使用带来了一定的风险，无法满足固井施工使用要求。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供可破碎盲板式漂浮接箍装置及使用方法和盲板的制备方法，以克服上述技术缺陷。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供了可破碎盲板式漂浮接箍装置，包括上下布设且旋接的上接头和下接头，上接头的内壁开设环形凹槽，环形凹槽内自上至下依次嵌装可破碎盲板、限位环和撞针环，其中可破碎盲板的下端面紧贴限位环的上端面，限位环的下端面与撞针环的上端面留有间隙；

[0009] 撞针环的环面插接有若干可贯穿限位环击碎可破碎盲板的撞针。

[0010] 进一步地，可破碎盲板是半球状的空心结构，空心半球的球沿沿径向向远离球心的方向水平延伸形成底缘，底缘密封插接嵌于环形凹槽内，且底缘的下表面紧贴限位环的上端面；

[0011] 其中空心半球的开口朝向下接头。

[0012] 优选地，限位环是具有厚度的实心圆环状结构，实心圆环的内环壁开设若干个供撞针贯穿的过针通道，每个过针通道的结构相同，均由所在内环壁向内凹陷形成且径向截面为半圆形，过针通道的中心轴线平行于限位环的中心轴线。

[0013] 进一步地，限位环的环体开设若干个螺纹孔，螺纹孔的中心轴线垂直于限位环的中心轴线，每个螺纹孔内旋拧有剪钉，剪钉的尾部螺纹端面深入环形凹槽内部固定限位。

[0014] 优选地，若干个过针通道均匀间隔分布于限位环的内环壁，同时若干个剪钉均匀间隔分布于限位环环体，且过针通道与剪钉间隔分布。

[0015] 进一步地，撞针环为实心环状体，实心环状体开设有若干个用于容置撞针的盲孔，盲孔的中心轴线平行于撞针环的中心轴线，每根撞针的一端插接于盲孔内，另外一端为尖锐端，尖锐端位于过针通道内或穿过过针通道撞击可破碎盲板。

[0016] 优选地，上接头的下端内壁设有内螺纹，下接头的上端外壁设有外螺纹，内螺纹与外螺纹相互旋接，在旋接部分设有呈180度分布的顶丝，顶丝贯穿上接头旋入下接头；

[0017] 其中撞针环坐于下接头的上端面。

[0018] 优选地，上接头与下接头的旋接部分还设有套设于下接头的密封圈，密封圈位于撞针环和顶丝之间。

[0019] 本发明还提供了一种可破碎盲板式漂浮接箍装置的使用方法，使用方法具体如下：

[0020] 漂浮状态

[0021] 将可破碎盲板式漂浮接箍装置串接于套管串，相邻两个可破碎盲板之间，构成一个密闭的空间，密闭空间形成一个充满空气的气囊，套管在完井液中时，气囊带动套管漂浮；

[0022] 破碎状态

[0023] 若入井遇阻，则向套管串内灌入钻井液；

[0024] 钻井液持续加压使所有剪钉被剪断，可破碎盲板推动限位环下移迫使撞针撞击可破碎盲板，可破碎盲板破碎后，套管串内部重新建立循环通道，可进行后续固井施工作业。

[0025] 本发明还保护了一种可破碎盲板的制备方法，可破碎盲板是由高硼硅玻璃制成的三层结构，高硼硅玻璃包括以下组分：

[0026] 石英砂 80%；

[0027] 硼砂 10%；

[0028] 硼酸 5%；

[0029] 氢氧化铝 3%；

[0030] 氯化钠 2%；

[0031] 三层结构中的最外层和最内层由15MPa压吹法制备而成，中间层由常压转吹法制备而成；

[0032] 可破碎盲板在撞针的撞击下破碎成粉末。

[0033] 本发明的有益效果如下：

[0034] （1）可破碎盲板采用特殊成分的高硼硅玻璃制成，耐压高，可承压30～55MPa，相邻两个漂浮接箍装置之间，构成一个密闭的空间，密闭空间形成一个充满空气的气囊，当套管在完井液中时，该气囊就会产生向上的浮力，减小管柱与下表面的摩擦力，使套管顺利下入到位。

[0035] （2）可破碎盲板在撞针的撞击下破碎成粉末，破碎效果好，造成可破碎盲板破碎后套管串内部重新建立循环通道，可进行后续固井施工作业。

[0036] 为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

[0037] 图1是可破碎盲板式漂浮接箍装置的剖视图。

[0038] 图2是可破碎盲板的剖视图。

[0039] 图3是限位环的正视图。

[0040] 图4是限位环的俯视图。

[0041] 图5是撞针环的剖视图。

[0042] 图6是撞针的剖视图。

[0043] 图7是初始状态下可破碎盲板式漂浮接箍装置的结构示意图。

[0044] 图8是破碎状态下可破碎盲板式漂浮接箍装置的结构示意图。

[0045] 附图标记说明：

[0046] 1.上接头；2.可破碎盲板；3.限位环；4.撞针环；5.撞针；6.下接头；7.剪钉；8.顶丝；9.密封圈；10.过针通道；11.盲孔。

具体实施方式

[0047] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

[0048] 需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的可破碎盲板式漂浮接箍装置的上、下、左、右。

[0049] 现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

[0050] 除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

[0051] 第一实施方式

[0052] 本实施方式涉及可破碎盲板式漂浮接箍装置，包括上下布设且旋接的上接头1和下接头6，如图1所示，上接头1的内壁开设环形凹槽，环形凹槽内自上至下依次嵌装可破碎盲板2、限位环3和撞针环4，其中可破碎盲板2的下端面紧贴限位环3的上端面，限位环3的下端面与撞针环4的上端面留有间隙；

[0053] 撞针环4的环面插接有若干可贯穿限位环3击碎可破碎盲板2的撞针5。

[0054] 可破碎盲板式漂浮接箍装置在下入井内后具有两种状态：

[0055] 漂浮状态：如图7所示，将可破碎盲板式漂浮接箍装置串接于套管串，相邻两个可破碎盲板2之间，构成一个密闭的空间，密闭空间形成一个充满空气的气囊，套管在完井液中时，气囊带动套管漂浮，此时撞针5的尖锐端与可破碎盲板2不接触；

[0056] 破碎状态：如图8所示，若入井遇阻，则向套管串内灌入钻井液，钻井液持续加压，可破碎盲板2推动限位环3下移迫使撞针5撞击可破碎盲板2，可破碎盲板2破碎后，套管串内部重新建立循环通道，可进行后续固井施工作业。

[0057] 漂浮状态下，接箍装置内的空腔被可破碎盲板2分隔为上下两个互不相同的腔室，且为了确保套管的漂浮，可破碎盲板2密封安装于环形凹槽内，例如可在两者相接处套设密封圈，也可以是其他密封方式，不作具体限定。

[0058] 可破碎盲板2在受撞击破碎后，会破碎为粉末状，易被钻井液带走，确保井内通畅。

[0059] 撞针环4的作用是容置撞针5，而限位环3则用于限制撞针5，避免其晃动。

[0060] 第二实施方式

[0061] 本实施方式涉及可破碎盲板式漂浮接箍装置，包括上下布设且旋接的上接头1和下接头6，如图1所示，上接头1的内壁开设环形凹槽，环形凹槽内自上至下依次嵌装可破碎盲板2、限位环3和撞针环4，其中可破碎盲板2的下端面紧贴限位环3的上端面，限位环3的下端面与撞针环4的上端面留有间隙；

[0062] 撞针环4的环面插接有若干可贯穿限位环3击碎可破碎盲板2的撞针5。

[0063] 参照图2，可破碎盲板2是半球状的空心结构，空心半球的球沿沿径向向远离球心的方向水平延伸形成底缘，底缘密封插接嵌于环形凹槽内，且底缘的下表面紧贴限位环3的上端面；

[0064] 其中空心半球的开口朝向下接头6。

[0065] 可破碎盲板2呈拱形，在增大受力面积的同时也增大了承压力，根据井下压力，可破碎盲板2的承压力为30～55MPa，即当向套管内灌注钻井液时，钻井液逐渐对半球状的空心结构持续加压，在30～55MPa的压力下，可破碎盲板2不会破碎，当超过30～55MPa（具体数值根据井下实际压力变化）时，可破碎盲板2推动限位环3下移，迫使撞针5撞击可破碎盲板2，可破碎盲板2破碎为粉末。

[0066] 为了提高可破碎盲板2的密封性能，可破碎盲板2与环形凹槽的接触部位都是密封接触。

[0067] 参照图3和图4，限位环3是具有厚度的实心圆环状结构，实心圆环的内环壁开设若干个供撞针5贯穿的过针通道10，每个过针通道10的结构相同，均由所在内环壁向内凹陷形成且径向截面为半圆形，如图4所示，过针通道10的中心轴线平行于限位环3的中心轴线。

[0068] 撞针5具有一定长度，它的一端插在撞针环4内，另外一端是尖锐端，该尖锐端及中间段则贯穿过针通道10，在漂浮状态下，尖锐端是在过针通道10内的；在破碎状态下，尖锐端则穿过过针通道10，直击可破碎盲板2。

[0069] 为了确保可破碎盲板2被击碎，安装撞针5时，必须使其尖锐端正对半球的内球面。

[0070] 参照图3，限位环3的环体开设若干个螺纹孔，螺纹孔的中心轴线垂直于限位环3的中心轴线，每个螺纹孔内旋拧有剪钉7，剪钉7的尾部螺纹端面深入环形凹槽内部固定限位。

[0071] 破碎状态：若入井遇阻，则向套管串内灌入钻井液，钻井液持续加压使所有剪钉7被剪断，可破碎盲板2推动限位环3下移迫使撞针5撞击可破碎盲板2，可破碎盲板2破碎后，套管串内部重新建立循环通道，可进行后续固井施工作业。

[0072] 剪钉7的作用是固定限位环3。

[0073] 若干个过针通道10均匀间隔分布于限位环3的内环壁，同时若干个剪钉7均匀间隔分布于限位环3环体，且过针通道10与剪钉7间隔分布，如图4所示，以六个过针通道10为例，均匀间隔分布，相邻两个过针通道10之间开设一个用于旋拧剪钉7的螺纹孔，因此，剪钉7也是六个，仅为例举，也可以是其他数量。

[0074] 如图5所示，撞针环4为实心环状体，实心环状体开设有若干个用于容置撞针5的盲孔11，盲孔11的中心轴线平行于撞针环4的中心轴线，每根撞针5的一端插接于盲孔11内，另外一端为尖锐端，尖锐端位于过针通道10内或穿过过针通道10撞击可破碎盲板2。

[0075] 撞针环4的主要作用是容置撞针5，撞针5的结构见图6。

[0076] 撞针5、盲孔11、过针通道10，三者的数量相同。

[0077] 漂浮状态下：如图7所示，尖锐端是在过针通道10内的。

[0078] 破碎状态下：如图8所示，尖锐端则穿过过针通道10，直击可破碎盲板2。

[0079] 以图1为例，上接头1的下端内壁设有内螺纹，下接头6的上端外壁设有外螺纹，内螺纹与外螺纹相互旋接，在旋接部分设有呈180度分布的顶丝8，顶丝8贯穿上接头1旋入下接头6，其中撞针环4坐于下接头6的上端面。

[0080] 上接头1和下接头6在通过螺纹连接后，为了增强两者的稳固连接，还增加了顶丝8，在上接头1的螺纹段开设了呈180度分布的螺纹通孔，每个螺纹通孔内旋拧有顶丝8，顶丝
8贯穿螺纹通孔并使其端部抵接下接头6的外螺纹。

[0081] 螺纹连接和顶丝连接对上下接头进行了双重保证，避免其滑脱。

[0082] 为了增强连接部分的密封性能，确保漂浮效果，上接头1与下接头6的旋接部分还设有套设于下接头6的密封圈9，密封圈9位于撞针环4和顶丝8之间。

[0083] 第三实施方式

[0084] 本实施方式提供了一种可破碎盲板式漂浮接箍装置的使用方法，至少包括可破碎盲板式漂浮接箍装置，使用方法具体如下：

[0085] 漂浮状态

[0086] 参照图7，将可破碎盲板式漂浮接箍装置串接于套管串，相邻两个可破碎盲板2之间，构成一个密闭的空间，密闭空间形成一个充满空气的气囊，套管在完井液中时，气囊带动套管漂浮；

[0087] 破碎状态

[0088] 参照图8，若入井遇阻，则向套管串内灌入钻井液；

[0089] 钻井液持续加压使所有剪钉7被剪断，可破碎盲板2推动限位环3下移迫使撞针5撞击可破碎盲板2，可破碎盲板2破碎后，套管串内部重新建立循环通道，可进行后续固井施工作业。

[0090] 可破碎盲板式漂浮接箍装置的具体结构如下：

[0091] 可破碎盲板式漂浮接箍装置，包括上下布设且旋接的上接头1和下接头6，其特征在于，上接头1的内壁开设环形凹槽，环形凹槽内自上至下依次嵌装可破碎盲板2、限位环3和撞针环4，其中可破碎盲板2的下端面紧贴限位环3的上端面，限位环3的下端面与撞针环4的上端面留有间隙；

[0092] 撞针环4的环面插接有若干可贯穿限位环3击碎可破碎盲板2的撞针5。

[0093] 可破碎盲板2是半球状的空心结构，空心半球的球沿沿径向向远离球心的方向水平延伸形成底缘，底缘密封插接嵌于环形凹槽内，且底缘的下表面紧贴限位环3的上端面；

[0094] 其中空心半球的开口朝向下接头6。

[0095] 限位环3是具有厚度的实心圆环状结构，实心圆环的内环壁开设若干个供撞针5贯穿的过针通道10，每个过针通道10的结构相同，均由所在内环壁向内凹陷形成且径向截面为半圆形，过针通道10的中心轴线平行于限位环3的中心轴线。

[0096] 限位环3的环体开设若干个螺纹孔，螺纹孔的中心轴线垂直于限位环3的中心轴线，每个螺纹孔内旋拧有剪钉7，剪钉7的尾部螺纹端面深入环形凹槽内部固定限位。

[0097] 若干个过针通道10均匀间隔分布于限位环3的内环壁，同时若干个剪钉7均匀间隔分布于限位环3环体，且过针通道10与剪钉7间隔分布。

[0098] 撞针环4为实心环状体，实心环状体开设有若干个用于容置撞针5的盲孔11，盲孔11的中心轴线平行于撞针环4的中心轴线，每根撞针5的一端插接于盲孔11内，另外一端为尖锐端，尖锐端位于过针通道10内或穿过过针通道10撞击可破碎盲板2。

[0099] 上接头1的下端内壁设有内螺纹，下接头6的上端外壁设有外螺纹，内螺纹与外螺纹相互旋接，在旋接部分设有呈180度分布的顶丝8，顶丝8贯穿上接头1旋入下接头6；

[0100] 其中撞针环4坐于下接头6的上端面。

[0101] 上接头1与下接头6的旋接部分还设有套设于下接头6的密封圈9，密封圈9位于撞针环4和顶丝8之间。

[0102] 第四实施方式

[0103] 本实施方式保护了一种可破碎盲板的制备方法，可破碎盲板是由高硼硅玻璃制成的三层结构，高硼硅玻璃包括以下组分：

[0104] 石英砂 80%；

[0105] 硼砂 10%；

[0106] 硼酸 5%；

[0107] 氢氧化铝 3%；

[0108] 氯化钠 2%；

[0109] 三层结构中的最外层和最内层由15MPa压吹法制备而成，中间层由常压转吹法制备而成；

[0110] 可破碎盲板在撞针的撞击下破碎成粉末。

[0111] 三层结构都是由高硼硅玻璃制成，区别在于采用的工艺方法不同，最外层和最内层由15MPa压吹法制备而成，承压强度高，例如33～55MPa；中间层由常压转吹法制备而成，承压强度低。

[0112] 由于最外层玻璃最先接触到钻井液，也最先受到钻井液的加压，因此需要较高的承压力，当超过最高承压力后，玻璃碎裂，而中间层的承压强度低于最外层，因此，几乎同时碎裂，紧接着最内层玻璃也发生碎裂，即在短时间内三层玻璃依照最外层、中间层、最内层的顺序逐层粉碎为粉末，安全性高。

[0113] 与传统漂浮接箍内的盲板不同的是，本实施方式的可破碎盲板采用的是特殊成分的高硼硅玻璃，在石英砂和氢氧化铝的基础上增加了硼砂、硼酸和氯化钠，并且经过多次试验，确定了上述的各组分含量，并且结合三层结构的不同生产工艺，使得可破碎盲板在破裂后呈粉末状态，而非颗粒状，以便随井内液体完全排出。

[0114] 本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。