一种石油钻井堵漏结构的制作方法

1.本发明涉及石油钻井堵漏技术领域，尤其涉及一种石油钻井堵漏结构。


背景技术：

2.井漏是油钻井工程中发生最为频繁的井下问题之一，井漏不仅损失大量材料、延误钻井周期，严重时还有可能引发井喷、溢流事故，具有严重的经济损失和安全隐患；一旦发现钻井渗漏将会及时对钻井渗漏部分进行堵漏，避免漏势扩大。
3.公告号为cn115749671b的中国发明专利公开了一种钻井恒压圈闭堵漏工具及堵漏方法，堵漏工具包括：中心管，中心管外壁由上至下依次套设有座挂机构、胶筒、活塞、密封环与引鞋，活塞外表面设置有缸套，活塞设于中心管与缸套之间，引鞋的上端与缸套相连。中心管上开设有油孔，活塞与密封环之间设置有钻井液流道，油孔与钻井液流道连通；中心管内部设有阀体，阀体位于油孔下方；解决了无法有效对漏失层进行堵漏的技术问题。
4.但是上述堵漏方式在使用时通过上封堵球和下封堵球封堵，无法实现上下移动自动堵漏，且堵漏后封堵球不能及时承接捕捉，在后续钻进过程中容易碰撞钻柱，影响钻进路线增大误差，使用不便。


技术实现要素：

5.本发明的目的是解决上述问题而提供一种在使用时能够有效的实现钻井漏缝封堵，整体操作简单封堵效率高，封堵后继续保持稳定钻进，满足使用需求的石油钻井堵漏结构。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种石油钻井堵漏结构，包括钻井和钻井内的钻柱，所述钻柱内设有能够上下移动的芯轴，所述钻柱的圆周对称设有第一循环孔，所述芯轴的圆周设有第二循环孔，常态下第一循环孔与第二循环孔错位设立，所述芯轴向下移动使第一循环孔与第二循环孔对应时，堵漏泥浆向钻井内流出并流向漏缝，所述芯轴的底端设有捕球器，所述捕球器与钻井连通。
7.优选的，所述钻柱的内壁设有固定环，所述固定环的下方均匀的设有多个弹性翅片，所述弹性翅片的端部设有锁钩，所述锁钩的底部外侧设有弧形斜坡面，所述芯轴的内壁设有第一凸块和第二凸块，所述芯轴锁定时锁钩设在第一凸块和第二凸块之间，所述芯轴向下移动时第二凸块抵动锁钩并使多个弹性翅片分别向轴心方向聚拢，所述第二凸块的外侧同样设有弧形斜坡面，所述芯轴向上移动回归原位时，锁钩通过第二凸块上的弧形斜坡面回归至第一凸块和第二凸块之间。
8.优选的，所述芯轴的底端设有内管，所述内管的周围设有弹簧，所述钻柱的下方设有台阶，所述弹簧的底部落在台阶上，顶部固定在内管与芯轴的连接处，所述芯轴带动内管上下移动，所述芯轴上下移动时弹簧随之发生形变。
9.优选的，所述芯轴通过弹性非金属球、堵漏泥浆和两个钢球实现上下升降，所述芯轴的内孔设有环形的凸台，所述弹性非金属球的直径大于凸台的内径，钢球的直径大于第
二循环孔的内径，所述弹性非金属球、堵漏泥浆和两个钢球在钻井内的堵漏方法包括如下步骤： （1）首先向芯轴内投入弹性非金属球；（2）弹性非金属球落入凸台上后堵住芯轴内孔，然后向芯轴内注入堵漏泥浆； （3）随着堵漏泥浆的不断注入，使芯轴下移同时弹簧受压收缩；（4）芯轴下移后第一循环孔和第二循环孔相对应，使芯轴和钻井内外连通； （5）继续向芯轴内注入堵漏泥浆，使堵漏泥浆经过第一循环孔、第二循环孔流向钻井侧壁的漏缝内；（6）堵漏结束后向芯轴内注入普通泥浆换出钻出内的堵漏泥浆； （7）向钻柱内投入两个钢球，钢球将随泥浆到达堵漏循环孔的位置，堵住两侧循环孔；（8）在泥浆压力作用下弹性非金属球挤压变形向下移动，通过芯轴内孔落入捕球器； （9）芯轴上下联通后向上移动复位保证第一循环孔和第二循环孔错位完成堵漏。
10.优选的，所述芯轴与钻柱之间还设有滑道，所述滑道沿钻柱长度方向设立，所述芯轴通过滑道在钻柱内上下移动。
11.优选的，所述捕球器内设有空腔，空腔与芯轴连通，所述捕球器的底部及周围均匀的设有多个通孔，所述捕球器的底部表面设有多个固球针，所述固球针竖直设立。
12.优选的，所述捕球器的底部还设有环状缺口，所述环状缺口的截面呈半圆状，所述环状缺口的底端与捕球器的底面相切。
13.与现有技术相比，该石油钻井堵漏结构在使用时具有以下有益效果：1、第一凸块、第二凸块、弹性翅片和锁钩之间相互配合，在不堵漏时能够保证芯轴稳定，避免芯轴上下移动，起到良好锁定效果；2、通过弹性非金属球在凸台处封堵芯轴，随着泥浆不断注入内部压力增大，芯轴整体将脱离锁钩向下移动直至两个循环孔连通，使堵漏泥浆流向漏缝完成堵漏；3、两个钢球随着泥浆封堵两侧的循环孔，再次使芯轴上下不连通，压力迫使弹性非金属球挤压变形，实现芯轴贯通，同时整体通过弹簧复位；4、在堵漏时向芯轴内注入普通泥浆置换出钻柱内的堵漏泥浆，避免堵漏泥浆进入钻井影响钻进；5、捕球器的设立能够有效捕捉弹性非金属球和两个钢球，在旋转钻进时避免二者晃动撞击，减小钻进误差避免钻井线路偏移。
附图说明
14.图1为本发明一种石油钻井堵漏结构的内部结构示意图一。
15.图2为本发明一种石油钻井堵漏结构的内部结构示意图二。
16.图3为本发明一种石油钻井堵漏结构中弹性非金属球封堵芯轴的结构示意图。
17.图4为本发明一种石油钻井堵漏结构中钢球和弹性非金属球封堵芯轴的结构示意图。
18.图5为本发明图1中处的放大结构示意图。
19.图6为本发明一种石油钻井堵漏结构中固定环与芯轴的连接结构示意图。
20.图7为本发明一种石油钻井堵漏结构中固定环的结构示意图。
21.图8为本发明一种石油钻井堵漏结构中捕球器的结构示意图。
22.图中：1、钻井；2、钻柱；21、第一循环孔；22、台阶；3、芯轴；31、第一凸块；32、第二凸块；33、凸台；34、第二循环孔；35、滑道；36、内管；37、弹簧；4、固定环；41、弹性翅片；42、锁钩；5、漏缝；6、弹性非金属球；7、堵漏泥浆；8、钢球；9、捕球器；91、空腔；92、通孔；93、固球针；94、环状缺口。
具体实施方式
23.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。附图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
24.请参照图1-8，一种石油钻井堵漏结构，包括钻井1和钻井1内的钻柱2，所述芯轴3与钻柱2之间设有滑道35，所述滑道35沿钻柱2长度方向设立，所述芯轴3通过滑道35在钻柱2内上下移动，所述钻柱2内设有能够上下移动的芯轴3，所述钻柱2的圆周对称设有第一循环孔21，所述芯轴3的圆周设有第二循环孔34，常态下第一循环孔21与第二循环孔34错位设立，所述芯轴3向下移动使第一循环孔21与第二循环孔34对应时，堵漏泥浆7向钻井1内流出并流向漏缝5，从而实现钻井堵漏，所述芯轴3的底端设有捕球器9，所述捕球器9与钻井1连通；在堵漏使用时芯轴下移，然后向芯轴内注入堵漏泥浆，堵漏泥浆通过第一循环孔21和第二循环孔34流向钻井内的漏缝内，堵漏结束后芯轴上升复位继续钻进使用。
25.在本发明方案中，所述钻柱2的内壁设有固定环4，所述固定环4的下方均匀的设有多个弹性翅片41，所述弹性翅片41的端部设有锁钩42，所述锁钩42的底部外侧设有弧形斜坡面，所述芯轴3的内壁设有第一凸块31和第二凸块32，所述芯轴3锁定时锁钩设在第一凸块31和第二凸块32之间，所述芯轴3向下移动时第二凸块32抵动锁钩42并使多个弹性翅片41分别向轴心方向聚拢，所述第二凸块322的外侧同样设有弧形斜坡面，所述芯轴3向上移动回归原位时，锁钩42通过第二凸块32上的弧形斜坡面回归至第一凸块31和第二凸块32之间；常态下芯轴上下联通，且内部锁钩42卡合至第一凸块31和第二凸块32之间，能够保持芯轴稳定，而不论是芯轴向下还是向上移动，均需通过第二凸块32抵触锁钩42，使弹性翅片41向轴心方向移动。其中所述芯轴3的底端设有内管36，所述内管36的周围设有弹簧37，所述钻柱2的下方设有台阶22，所述弹簧37的底部落在台阶22上，顶部固定在内管36与芯轴3的连接处，所述芯轴3带动内管36上下移动，所述芯轴3上下移动时弹簧37随之发生形变，而向上移动复位时，还通过弹簧37向上的弹力拨动弹性翅片，使芯轴锁定在锁钩上。
26.进一步的，所述芯轴3通过弹性非金属球6、堵漏泥浆7和两个钢球8实现上下升降，其中弹性非金属球6为弹性橡胶球、弹性线团等能够发生形变的球体，所述芯轴3的内孔设有环形的凸台33，所述弹性非金属球6的直径大于凸台33的内径，钢球8的直径大于第二循环孔34的内径，所述弹性非金属球6、堵漏泥浆7和两个钢球8在钻井1内的堵漏方法包括如下步骤： （1）首先向芯轴3内投入弹性非金属球6，弹性非金属球6通过自身重力落在凸台33上；（2）弹性非金属球6落入凸台33上后堵住芯轴3内孔，然后向芯轴3内注入堵漏泥浆7； （3）由于芯轴内孔被弹性非金属球6封堵，导致芯轴上下不连通，随着堵漏泥浆7的不断注入，在泥浆的作用下使芯轴3下移同时弹簧37受压收缩；（4）芯轴3下移后第一循环孔21和第二循环孔34相对应，使芯轴3和钻井1内外连通； （5）继续向芯轴3内注入堵漏泥浆7，使堵漏泥浆经过第一循环孔21、第二循环孔34流向钻井侧壁的漏缝5内完成封堵；（6）堵漏结束后向芯轴3内注入普通泥浆置换出钻柱内的堵漏泥浆，避免堵漏泥浆进入钻井； （7）向钻柱2内投入两个钢球8，钢球8将随泥浆到达堵漏循环孔（第一循环孔21与第二循环孔34对应）的位置，堵住两侧循环孔，此时芯轴内孔再次上下不连通，其中间被弹性非金属球和两个钢球封堵；（8）在泥浆压力作用下弹性非金属球6挤压变形穿过凸台33向下移动，穿过凸台后芯轴内实现上下联通，同时钢球也随之下落，弹性非金属球和两个钢球最终通过芯轴内孔落入捕球器9； （9）芯轴3上下连通后向上移动复位保证第一循环孔21和第二循环孔34错位完
成堵漏。
27.该堵漏结构在使用时两次通过泥浆/堵漏泥浆对芯轴的压力实现封堵或连通，第一次是通过弹性非金属球6在凸台33处封堵芯轴，此时随着泥浆不断注入内部压力增大，芯轴整体将脱离锁钩42向下移动直至两个循环孔（第一循环孔21和第二循环孔）连通，连通后芯轴内泥浆将从循环孔向钻井流出，而堵漏泥浆将以该方式流向漏缝完成堵漏；第二次是通过两个钢球8，两个钢球8将随着泥浆堵住两侧的循环孔，此时芯轴3再次被封堵，芯轴3下移、弹簧37继续受压，当下移至最大距离后，弹性非金属球6被挤压变形穿过凸台33向下坠落，弹性非金属球6穿过凸台33后芯轴3上下连通，而两个钢球8则不会继续封堵循环孔，而是随着泥浆也随之下落，直至弹性非金属球和钢球落入下方的捕球器9内完成堵漏；而芯轴将随着弹簧37的张力向上移动，再次波动锁钩和弹性翅片锁定在第一凸块31和第二凸块32之间。
28.另外，所述捕球器9内设有空腔91，空腔91与芯轴3连通，所述捕球器9的底部及周围均匀的设有多个通孔92，随着弹性非金属球和钢球落入捕球器9内的泥浆将从通孔92甩出，使捕球器9内只捕捉弹性非金属球和钢球，所述捕球器9的底部表面设有多个固球针93，所述固球针93竖直设立，当弹性非金属球落入捕球器9内后砸向固球针93，此时弹性非金属球无法在捕球器内晃动，在钻进过程中使整体稳定性更强，避免发生重心不稳、偏心钻等现象；且所述捕球器9的底部还设有环状缺口94，所述环状缺口94的截面呈半圆状，所述环状缺口94的底端与捕球器9的底面相切，当固球针扎入弹性非金属球内后，两个钢球将从捕球器9的内壁向下坠落，转动钻进时钢球随着离心力被甩向环状缺口94内，同样避免钢球在捕球器内晃动撞击，减小钻进误差避免钻井线路偏移，进一步提高钻进稳定性。
29.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种石油钻井堵漏结构，包括钻井和钻井内的钻柱，其特征在于，所述钻柱内设有能够上下移动的芯轴，所述钻柱的圆周对称设有第一循环孔，所述芯轴的圆周设有第二循环孔，常态下第一循环孔与第二循环孔错位设立，所述芯轴向下移动使第一循环孔与第二循环孔对应时，堵漏泥浆向钻井内流出并流向漏缝，所述芯轴的底端设有捕球器，所述捕球器与钻井连通。2.根据权利要求1所述的石油钻井堵漏结构，其特征在于，所述钻柱的内壁设有固定环，所述固定环的下方均匀的设有多个弹性翅片，所述弹性翅片的端部设有锁钩，所述锁钩的底部外侧设有弧形斜坡面，所述芯轴的内壁设有第一凸块和第二凸块，所述芯轴锁定时锁钩设在第一凸块和第二凸块之间，所述芯轴向下移动时第二凸块抵动锁钩并使多个弹性翅片分别向轴心方向聚拢，所述第二凸块的外侧同样设有弧形斜坡面，所述芯轴向上移动回归原位时，锁钩通过第二凸块上的弧形斜坡面回归至第一凸块和第二凸块之间。3.根据权利要求1所述的石油钻井堵漏结构，其特征在于，所述芯轴的底端设有内管，所述内管的周围设有弹簧，所述钻柱的下方设有台阶，所述弹簧的底部落在台阶上，顶部固定在内管与芯轴的连接处，所述芯轴带动内管上下移动，所述芯轴上下移动时弹簧随之发生形变。4.根据权利要求3所述的石油钻井堵漏结构，其特征在于，所述芯轴通过弹性非金属球、堵漏泥浆和两个钢球实现上下升降，所述芯轴的内孔设有环形的凸台，所述弹性非金属球的直径大于凸台的内径，钢球的直径大于第二循环孔的内径，所述弹性非金属球、堵漏泥浆和两个钢球在钻井内的堵漏方法包括如下步骤： （1）首先向芯轴内投入弹性非金属球； （2）弹性非金属球落入凸台上后堵住芯轴内孔，然后向芯轴内注入堵漏泥浆； （3）随着堵漏泥浆的不断注入，使芯轴下移同时弹簧受压收缩； （4）芯轴下移后第一循环孔和第二循环孔相对应，使芯轴和钻井内外连通； （5）继续向芯轴内注入堵漏泥浆，使堵漏泥浆经过第一循环孔、第二循环孔流向钻井侧壁的漏缝内； （6）堵漏结束后向芯轴内注入普通泥浆换出钻出内的堵漏泥浆； （7）向钻柱内投入两个钢球，钢球将随泥浆到达堵漏循环孔的位置，堵住两侧循环孔； （8）在泥浆压力作用下弹性非金属球挤压变形向下移动，通过芯轴内孔落入捕球器； （9）芯轴上下联通后向上移动复位保证第一循环孔和第二循环孔错位完成堵漏。5.根据权利要求1所述的石油钻井堵漏结构，其特征在于，所述芯轴与钻柱之间还设有滑道，所述滑道沿钻柱长度方向设立，所述芯轴通过滑道在钻柱内上下移动。6.根据权利要求1所述的石油钻井堵漏结构，其特征在于，所述捕球器内设有空腔，空腔与芯轴连通，所述捕球器的底部及周围均匀的设有多个通孔，所述捕球器的底部表面设有多个固球针，所述固球针竖直设立。7.根据权利要求6所述的石油钻井堵漏结构，其特征在于，所述捕球器的底部还设有环状缺口，所述环状缺口的截面呈半圆状，所述环状缺口的底端与捕球器的底面相切。

技术总结
本发明公开了一种石油钻井堵漏结构，包括钻井和钻井内的钻柱，所述钻柱内设有能够上下移动的芯轴，所述钻柱的圆周对称设有第一循环孔，所述芯轴的圆周设有第二循环孔，常态下第一循环孔与第二循环孔错位设立，所述芯轴向下移动使第一循环孔与第二循环孔对应时，堵漏泥浆向钻井内流出并流向漏缝，所述芯轴的底端设有捕球器，所述捕球器与钻井连通；该石油钻井堵漏结构在使用时能够有效的实现钻井漏缝封堵，整体操作简单封堵效率高，封堵后继续保持稳定钻进，满足使用需求。满足使用需求。满足使用需求。


技术研发人员：祝尚坤 唐红斌 刘龙军 路勇
受保护的技术使用者：河南弘信石油工程技术服务有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/14