[0001] 本发明属于石油天然气钻完井与储层改造技术领域，具体地，涉及一种漂浮接箍。

[0002] 在油气井的开发过程中，随着勘探开发的深入，油气井面临长水平段带来的水垂比大、管柱自重不足等问题，导致管柱下入时水平段摩阻扭矩大、管柱难下入等。

[0003] 漂浮接箍下套管技术能有效解决大位移井、长水平段水平井的完井管柱下入难题。该技术是通过漂浮接箍在套管柱下部封闭一段空气或低密度钻井液，使套管柱在大井斜段或水平段的泥浆中处于漂浮状态，以降低下套管柱与井壁的摩阻，管柱下入到位之后，再通过将封闭段打通的方式，实现管柱内部畅通。

[0004] 在现有技术中，存在一种破裂盘式漂浮接箍，这种漂浮接箍通过破裂盘封闭一段空气或低密度钻井液，待管柱到位后，采用直接憋压的方式，破碎破裂盘。但是，采用憋压的方式可能存在破裂盘未完全破碎的情况，使得管柱可能尚未实现全通径。破裂盘未完全破裂时，一方面会影响后续工作中固井胶塞的通过性能，固定胶塞在通过时，被残留的破裂盘损伤，不能对管柱中的残留水泥进行有效刮削，从而造成管柱中预置的压差滑套等工具的实际开启压力增加、其他需通过的工具其通过安全性降低等，增加了施工风险；另一方面可能彻底破坏固井胶塞，严重影响固井质量，甚至造成固井胶塞碰压失效、密封失效，导致水泥返流回井筒，造成井筒复杂情况。

[0005] 另外，现有技术中，还存在另一种滑套破裂盘式漂浮接箍，这种漂浮接箍内设可移动的破裂盘和固定的第一剪钉套，破碎盘设置在第一剪钉套的上方，第一剪钉套与破裂盘之间再通过剪切销钉固定。当需要使破裂盘破碎时，从破碎盘上方泵送压力，推动破裂盘剪断剪切销钉后撞向第一剪钉套，从而完全破碎破裂盘。该技术虽能实现管柱全通径，但是，在下入过程中，必须保证破裂盘不会与漂浮接箍的主体管柱发生相对位移，在该结构中，必须使用大量的剪切销钉来固定破裂盘，保证破裂盘在下入过程中正常工作。因此，这种结构所需剪切销钉数目多、控制难度大，且多呈多排结构分布，可能会在井内泥浆的压力下导致销钉受力不均匀而提前剪断、工艺失效，造成管柱不能顺利下入到位。多个剪切销钉的设置，又会导致在破碎破裂盘的过程中需要极大的泵送压力，由于是破裂盘承受压力剪断剪切销钉，在这样的泵送压力下可能会导致破裂盘提前破碎，而一旦破裂盘因意外状况在剪切销钉断裂之前破裂或者密封失效，那么剪切销钉将无法剪断，导致破裂盘无法撞向第一剪钉套，从而无法实现管柱全通径，严重影响后续施工作业。

[0026] 下面通过附图来对本发明进行介绍。

[0027] 在本申请中，需要说明的是，将根据本发明下入井内靠近井口的方向描述为“上游”、“上端”或类似用语，即图1所示的左侧；远离井口的方向描述为“下游”、“下端”或类似用语，即图1所示的右侧。

[0028] 图1显示了根据本发明的漂浮接箍100的结构。如图1所示，漂浮接箍100包括上接头1、下接头4、封堵组件2、第二剪钉套33和第一剪钉套31。上接头1包括接头部11和设置在接头部11下端的组装部12，组装部12的内径大于接头部11的内径。下接头4通过螺纹的连接方式密封设置在组装部12的下端。容易理解，上接头1和下接头4均能够连接其他井下管柱。封堵组件2、第二剪钉套33和第一剪钉套31均设置在组装部12内。其中，封堵组件2密封式固定设置在组装部12内，第一剪钉套31通过第一剪切销钉34固定设置在组装部内，位于封堵组件2的上方，第二剪钉套33通过第二剪切销钉35固定设置在组装部内，位于封堵组件2的下方。并且，第一剪钉套31的上端的受压面积大于下端的受压面积，第二剪钉套33的下端的受压面积大于上端的受压面积。需要实现管柱全通径时，从井口的方向向漂浮接箍100内泵注压力，第一剪钉套31的上下端受压面在同等压强下，当上下端受压面的压力差大于第一剪切销钉34的额定剪切力时，第一剪切销钉34被剪断，第一剪钉套31便会撞向封堵组件2，从而破碎封堵组件2。封堵组件2破碎之后，第二剪钉套33所在的区域充满压力，当其上下端受压面的压力差大于第二剪切销钉35的额定剪切力时，第二剪切销钉35被剪断，第二剪钉套33便会撞向封堵组件2，对封堵组件进行二次破碎。通过两次对封堵组件2的破碎实现全通径，提高本发明的可靠性。

[0029] 在这种设置下，由于封堵组件2不再控制切断第一剪切销钉34，所以，即使封堵组件2失效也不会影响第一剪钉套31和第二剪钉套33在压力作用下撞向封堵组件2。此外，第一剪钉套31和第二剪钉套33的轴向受力面积小，在同等压强下，第一剪钉套31所受的压力小，因此所需的剪切销钉的数量少，降低装置在设计生产过程中剪切销钉的控制难度。同时本发明还能降低在泵注过程中的压力控制难度。

[0030] 根据本发明的一个优选的实施例，第一剪钉套31与组装部12之间套设有连接筒32。连接筒32的上端与接头部11抵接，下端与封堵组件2抵接。第一剪钉套31则通过第一剪切销钉34与连接筒32固定连接。通过这种设置，一方面，能够实现第一剪钉套31与组装部12通过剪切销钉固定连接的目的；另一方面，避免直接在组装部12上直接安装剪切销钉，增强组装部12的整体强度以及密封性。在装置使用过程中，连接筒32、底座21会受到轴向方向的力，比如因自身端面压力差受到的力，所以连接筒32、底座21的两端通过与其他部件相互抵接的方式固定能够更加牢固可靠。

[0031] 在一个具体的实施例中，第一剪钉套31包括第一套合部311和设置在第一套合部311下端的第二套合部312，第一套合部311的外径大于第二套合部312的外径，第一套合部
311的内径与第二套合部312的内径相等；连接筒32包括第三套合部321和设置在第三套合部321下端的第四套合部322，第三套合部321的内径大于第四套合部322的内径；在第一套合部311和第三套合部321之间设置有密封件，在第二套合部312和第四套合部322之间设置有密封件。在这种设置下，第一剪钉套31的上端受压面即为第一套合部311的上端面，第一剪钉套31的下端受压面即为第二套合部312的下端面，在同等压强下，第一套合部311的上端面受到的轴向压力大于第二套合部312的下端面受到的轴向压力，从而达到第一剪钉套
31在泵注压力的作用下剪断第一剪切销钉34撞向封堵组件2的目的。

[0032] 容易理解，第一剪钉套31的上端面与接头部11之间没有密封连接，因此第一剪钉套31的上端面与下端面所受压强相等。第一剪钉套31与连接筒32之间形成的封闭环形空间内的空气压缩后产生的力不足以影响第一剪钉套31的移动。

[0033] 在一个具体的实施例中，封堵组件2通过与其他零部件抵接的方式达到固定设置在组装部12内的目的。具体的，下接头4的上部延伸至组装部12内，并与封堵组件2的下端抵接，结合上述实施例，封堵组件2的上端与连接筒32抵接。从而完成封堵组件2的固定。

[0034] 在一个优选的实施例中，封堵组件2包括底座21和固定设置在底座上的破裂盘22。底座21的轴向长度大于破裂盘22的轴向长度，从而使封堵组件2在安装进入上接头1时更加方便。此外，为了使破裂盘22既能够承受一定的压强，又能够被第一剪钉套31和第二剪钉套
33击碎，破裂盘选用耐高压易碎非金属材料制成，比如玻璃、陶瓷等。另外，为了提高同等厚度下破裂盘22的耐压性能，破裂盘22除了图1中示出的圆柱形，还可以构造成图3所示的球壳形等其他形状。

[0035] 在一个具体的实施例中，底座21包括第五套合部23和设置在第五套合部23下端的第六套合部24，第五套合部23的内径小于第六套合部24的内径，第二剪钉套33包括第七套合部331和设置在第七套合部332下端的第八套合部，第七套合部331的外径小于第八套合部332的外径，第七套合部331的内径等于第八套合部332的内径，第七套合部331密封式套设在第五套合部23内，第八套合部332密封式套设在第六套合部24内，第八套合部332和第六套合部24之间通过第二剪切销钉35固定连接。在这种设置下，第二剪钉套33的上端受压面即为第七套合部331的上端面，第二剪钉套33的下端受压面即为第八套合部332的下端面，在同等压强下，第七套合部331的上端面受到的轴向压力大于第八套合部332的下端面受到的轴向压力，从而达到第二剪钉套33在泵注压力的作用下剪断第二剪切销钉35撞向封堵组件2的目的。

[0036] 在一个具体的实施例中，在第五套合部23的内壁上设置有第一台阶231，破裂盘22设置在第一台阶231上，第一台阶231的圆柱面直径即破碎盘的直径大于连接筒32的内径，从而使破裂盘22的上端能够抵接连接筒32，破裂盘22的右端则与第一台阶231的端面抵接。同时，为了使破裂盘22到达密封的效果，可以在破裂盘22与第一台阶231和/或连接筒32的接触面之间设置密封圈。在本实施例中，在连接筒32的下端面设置有密封槽，在密封槽内设置有端面密封圈5。在破裂盘22和连接筒32之间设置端面密封圈5相较于在第一台阶221的台阶面安装密封圈的方式更加方便，在第一台阶221的台阶面安装密封圈会导致整体外径扩大，而图1所示的密封圈安装方式能够获得较宽的台肩支撑、保护破裂盘22的边界薄弱位置，也能够获得较厚的、撞击强度更大的撞击套31，使得本发明所述漂浮接箍不仅具有全管柱全通径，而且具有全管柱上较小的工具外径，方便管柱的下入。

[0037] 如图1所示，结合上述实施例，漂浮接箍100的组装过程如下：首先分别在第一剪钉套31和连接筒32的密封槽内安装密封圈，并将第一剪钉套31按照图1所示的位置套设在连接筒32的内部，并从连接筒32的外侧插入第一剪切销钉34，从而将第一剪钉套31与连接筒32固定，再将端面密封圈5安装在连接筒32的密封槽内，完成第一部分的组装；然后在底座
21的内壁和第二剪钉套33的外壁的密封槽内安装密封圈，并将第二剪钉套33套设在底座21内，并将第二剪切销钉35从底座21的外侧插入，从而将第二剪钉套33和底座21固定，再将破裂盘22安装到第一台阶231上，同时在底座21的外壁通过密封槽安装用于与组装部密封的密封圈，完成第二部分的安装；最后，按照图1所示的方向，依次将安装好的第一部分、第二部分从上接头1的下端送入，再将安装好密封圈的下接头4安装在上接头1的下端。上述提到的密封圈、密封方式包括骨架密封圈、O型密封圈等。

[0038] 根据本发明的一个具体的实施例，所述第二套合部312的外径等于所述第七套合部23的外径。通过这样设置，能够使第一剪钉套31和第二剪钉套33能够对破裂盘22的同一位置进行撞击。

[0039] 本发明通过控制第一剪切销钉34和第二剪切销钉35的强度，能够实现多种使用方式，其中通过破裂盘22封堵一段空气或者低密度钻井液来减小下入摩阻的使用方法与现有技术相同，主要区别在下入到位泵注压力后，破裂盘22的破碎方式，具体如下。

[0040] 方式一：当第一剪切销钉34和第二剪切销钉35的强度较小时，即泵注压力后，第一剪钉套31在压力作用下产生向下的运动趋势，第一剪切销钉34被第一剪钉套31剪断，随后，第一剪钉套31撞向破裂盘22，第一剪钉套31的撞击使破裂盘22上出现与第一剪钉套31的轮廓吻合的薄弱点；加大泵注压力后，破裂盘22在压力作用下沿薄弱点形成的轮廓爆破成细碎颗粒；破裂盘22破裂之后，第二剪钉套33开始被压力推动，此时的压强大于第一剪切销钉34断裂时的压强，因此，第二剪钉套33在受压面积与第一剪钉套31相同的前提下，会产生更大的加速度撞向破裂盘22，对破裂盘22进行二次破碎，确保管柱实现全通径，最终呈现图2所示的效果。之后通过循环的方式将破碎盘22的碎屑带出。在这种方式中，即使在第一剪切销钉34断裂前破碎盘22提前爆破失效，在第一剪钉套31和第二剪钉套33的两次破碎下，也足以实现全通径。在这种设置下，第二剪切销钉35的强度只需要满足漂浮接箍在搬运、入井的过程中，第二剪钉套33能够稳定安装在漂浮接箍内即可，从而降低本发明的设计难度。在本实施例中，泵注压力不会超过破裂盘22的爆破压力，保证剪切销钉能够在泵注压力低的情况下正常断裂。

[0041] 方式二：当第一剪切销钉34的强度大于方式一时，即泵注压力后，第一剪钉套31在压力作用下产生向下的运动趋势，第一剪切销钉34被第一剪钉套31剪断，随后，第一剪钉套31撞向破裂盘22，第一剪钉套31的撞击使破裂盘22上出现与第一剪钉套31的轮廓吻合的通孔，脱离破裂盘22的部分瞬间破碎成细碎颗粒；与方式一相同，破裂盘22破碎后，第二剪钉套33对破碎盘22进行二次破碎，最终呈现图2所示的效果，实现全通径。在这种方式中，即使在剪切销钉34断裂前破碎盘22提前爆破失效，比如破裂盘22因意外情况在低于其额定强度的泵注压力作用下产生破裂，也不会对实现全通径产生影响。第二剪切销钉35的强度只需要满足漂浮接箍在搬运、入井的过程中，第二剪钉套33能够稳定安装在漂浮接箍内即可，从而降低本发明的设计难度。在本实施例中，泵注压力不会超过破裂盘22的爆破压力，保证剪切销钉能够在泵注压力低的情况下正常断裂。

[0042] 方式三：当第一剪切销钉34的强度大于方式二时，即泵注压力后，第一剪钉套31在压力作用下产生向下的运动趋势，但是破裂盘22先于第一剪切销钉34发生破裂，即主体部分爆破为细碎颗粒，之后，第一剪切销钉34和第二剪切销钉35分别被剪断，随后，第一剪钉套31和第二剪钉套33撞向破裂盘22，对破裂盘22的边缘残存的部分进行清理，实现全通径。在一个具体的实施例中，第一剪切销钉34为高强度可溶材料制成的可溶销钉。可溶销钉在安装之前，先在安装该可溶销钉的销孔内送入固体助溶剂进行半充填，之后再将可溶销钉安装到销孔内。相应地，下入漂浮接箍后，在灌浆的过程中，需先在漂浮接箍井段泵注一段隔离液，再泵入泥浆。通过隔离液将泥浆与固体助溶剂和可溶销钉隔离，防止固体助溶剂在泥浆的浸泡下，促使可溶销钉提前溶解。第二剪切销钉35的强度只需要满足漂浮接箍在搬运、入井的过程中，第二剪钉套33能够稳定安装在漂浮接箍内即可，从而降低本发明的设计难度。在本实施例中，泵注压力不需要超过破裂盘22的爆破压力，从而有效防止出现因泵注压力过大而导致泥浆被挤入地层，降低地层油气开采量的情况。本实施方式的具体工作原理如下。

[0043] 泵注压力之后，破裂盘22先于可溶销钉(即第一剪切销钉34)发生破裂。破裂盘22爆破后，第二剪切销钉35所在的漂浮接箍井段受压，从而使第二剪切销钉35被剪断，第二剪钉套33撞向破裂盘22，对破裂盘22的爆破残余部分进行清除。同时，预先泵注的隔离液被上方的泥浆顶替，沿着管柱下行，从而使隔离液失效，即隔离液失去对固体助溶剂和第一剪切销钉34的保护作用，固体助溶剂与泥浆接触。固体助溶剂在泥浆的浸泡下溶解，促使可溶销钉(第一剪切销钉34)快速溶解。当可溶销钉因溶解而降低强度后，不需要提高泵注压力，通过不高于破裂盘22爆破的液柱压力或者循环压力即可剪断可溶销钉，从而使第一剪钉套31向下加速，再次撞击破裂盘22爆破后的残余部分。第二剪钉套33和第一剪钉套31分别撞击破裂盘22，保证撞击效果，实现全通径。在液柱压力或者循环压力较低的情况下，即使第一剪钉套31产生的撞击力无法彻底清除破裂盘22的残余部分，通过管柱内(即漂浮接箍内)始终存在的压差作用力，第一剪钉套31和第二剪钉套33也可以对破裂盘22爆破后的残余部分进行挤压破碎，由于破裂盘22爆破后的残余部分不具备完整性，在冲击破碎的作用下抗压强度大幅度下降，从而通过挤压作用能够将残余部分破碎为细碎颗粒，实现全通径。在这种设置下，一方面，在工作过程所需要的泵注压力不需要超过破裂盘22的爆破压力，从而解决在高压下，泥浆可能侵入地层的问题；另一方面，第一剪切销钉34为可溶销钉，通过溶解的方式降低第一剪切销钉34的强度，能够更加可靠的完成第一剪钉套31的撞击动作，避免出现第一剪切销钉34在压力操作窗口下无法剪断的情况。

[0044] 容易理解，隔离液、高强度可溶材料和固体助溶剂均为现有材料，固体助溶剂在接触到泥浆之后，能够促使高强度可溶材料溶解。

[0045] 根据本发明提供的破碎破裂盘的方式，本发明提供的漂浮接箍100在能够实现全通径的前提下，第一剪切销钉34和第二剪切销钉35的设计强度可以在一个很大的范围内，从而降低了第一剪切销钉34和第二剪切销钉35的设计难度。剪钉套的强度要求也比现有技术降低了许多。并且本发明中的泵注压力也可以在一个很大的范围，从降低了对泵注压力的控制难度。

[0046] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0047] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0048] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0049] 最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。