專利名稱：水泥頭磁感應(yīng)膠塞指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油天然氣開采過程中用來檢測固井時(shí)膠塞從水泥頭通過情況 的水泥頭磁感應(yīng)膠塞指示器。
背景技術(shù)：
水泥頭和膠塞是固井施工作業(yè)中必須的井口裝置。通常，膠塞裝在水泥頭內(nèi)，水泥 頭下端連接在入井的套管或鉆桿上，兩旁設(shè)置有旁通，連接施工管線，用于注水泥和替泥漿 等，上旁通主要用于壓膠塞，同時(shí)，設(shè)置有擋銷和壓力表接口等附件，其作用實(shí)質(zhì)上是整個(gè) 固井工藝的一個(gè)縮影。固井施工時(shí)，內(nèi)裝膠塞，需要投入膠塞時(shí)，打開檔銷，釋放膠塞，倒換 閘門，從上旁通注入壓塞液，把膠塞替入套管或鉆桿內(nèi)，當(dāng)替漿量到位時(shí)，膠塞運(yùn)行到設(shè)計(jì) 的碰壓位置，運(yùn)行突然受阻，施工壓力急劇增高，顯示注替水泥漿結(jié)束，施工成功。例如，中 國專利號(hào)“03258050. 9”公開的水泥頭裝置的新型下膠塞指示器，其申請(qǐng)日為2003年7月 14日，授權(quán)公告日為2004年7月21日?，F(xiàn)有的水泥頭膠塞指示器主要是機(jī)械式膠塞指示器。機(jī)械式膠塞指示器是依靠膠 塞推動(dòng)指示器上的指示桿轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度來實(shí)現(xiàn)指示作用的。需要在水泥頭上開通孔，設(shè)置 機(jī)械指示機(jī)構(gòu)，可以檢測膠塞通過情況，用于指導(dǎo)施工替漿，有利于指導(dǎo)施工，提高施工操 作的準(zhǔn)確性。但機(jī)械式膠塞指示器有幾個(gè)缺點(diǎn)一、對(duì)通過的膠塞有一定阻力，可能會(huì)損壞 膠塞。二、機(jī)械式膠塞指示器會(huì)增加使水泥頭體積和重量，不利于運(yùn)輸和儲(chǔ)存。三、機(jī)械式 膠塞指示器還需要在水泥頭本體上開孔，減小了器壁的受力截面積，引起平均應(yīng)力增加和 容器強(qiáng)度減弱，而且還在開孔區(qū)產(chǎn)生應(yīng)力集中，使水泥頭的開孔接管處成為疲勞破壞或脆 性破壞的始裂點(diǎn)。四、機(jī)械式膠塞指示器由于結(jié)構(gòu)的原因需要活動(dòng)靈活的橡膠密封，所以每 次使用后必須保養(yǎng)，耗費(fèi)人力物力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有水泥頭膠塞指示器存在的上述問題，提供一種水泥頭 磁感應(yīng)膠塞指示器，本發(fā)明膠塞通過水泥頭時(shí)沒有機(jī)械硬接觸，不會(huì)受損傷，并且通過磁場 作為介質(zhì)，通過磁感應(yīng)傳感器感應(yīng)膠塞的下行，檢測信號(hào)無觸點(diǎn)、精度高、可靠性高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種水泥頭磁感應(yīng)膠塞指示器，包括頂蓋、水泥頭本體和下接頭，其特征在于所述水 泥頭本體和下接頭之間設(shè)置有檢測段，水泥頭本體上設(shè)置有伸入水泥頭本體內(nèi)的螺旋擋 銷，水泥頭本體內(nèi)設(shè)置有由螺旋擋銷限位的固井膠塞，固井膠塞上設(shè)置有磁體，在檢測段上 設(shè)置有磁性傳感器，磁性傳感器連接到二次儀表。所述水泥頭本體上設(shè)有由管道連接且并聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)旋塞閥，兩個(gè)旋塞閥之間的 管道上設(shè)置有由壬。所述檢測段和下接頭通過由壬螺母連接。所述磁性傳感器為一個(gè)或多個(gè)。
所述磁體為磁塊或磁鋼。所述二次儀表包括主機(jī)、分別與主機(jī)連接的鋰電池、傳感器主板和報(bào)警模塊，報(bào)警 模塊連接有蜂鳴器、指示燈和報(bào)警復(fù)位開關(guān)。所述鋰電池和主機(jī)連接的線纜之間還通過線纜連接有防雷模塊。采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
一、本發(fā)明中，在水泥頭本體和下接頭之間設(shè)置有檢測段，水泥頭本體上設(shè)置有伸入 水泥頭本體內(nèi)的螺旋擋銷，水泥頭本體內(nèi)設(shè)置有由螺旋擋銷限位的固井膠塞，固井膠塞上 設(shè)置有磁塊，在檢測段上設(shè)置有磁性傳感器，磁性傳感器連接到二次儀表，采用此結(jié)構(gòu)與現(xiàn) 有技術(shù)相比，本發(fā)明的膠塞通過水泥頭時(shí)沒有機(jī)械硬接觸，不會(huì)受損傷，磁性傳感器和二次 儀表等重復(fù)使用的零部件不會(huì)與工作液接觸，不易損壞，且維護(hù)保養(yǎng)周期短、費(fèi)用低，在膠 塞里預(yù)裝一個(gè)磁體，通過磁場作為介質(zhì)，通過磁感應(yīng)傳感器感應(yīng)膠塞的下行，檢測信號(hào)無觸 點(diǎn)、精度高、可靠性高。二、本發(fā)明中，水泥頭本體上設(shè)有由管道連接且并聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)旋塞閥，兩個(gè)旋塞 閥之間的管道上設(shè)置有由壬，采用此結(jié)構(gòu)易于控制和檢修，提高了整個(gè)裝置的可靠性。三、本發(fā)明中，檢測段和下接頭通過由壬螺母連接，采用由壬螺母連接增加了連接 的可靠性，易于安裝和拆卸，且安全、輕便、可靠，便于指導(dǎo)現(xiàn)場施工
四、本發(fā)明中，磁性傳感器為一個(gè)或多個(gè)，可根據(jù)實(shí)際工況選擇，為多個(gè)時(shí)檢測的準(zhǔn)確 性更高。五、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用磁性傳感器檢測固井膠塞下行，不需要在水泥頭 本體上另外開孔，從而增加了水泥頭本體的強(qiáng)度。六、本發(fā)明通過檢測磁性傳感器安放位置處磁場強(qiáng)度的變化來檢測膠塞通過水泥 頭情況，對(duì)通過的固井膠塞不產(chǎn)生阻力，保證了固井膠塞的使用壽命，并且此種結(jié)構(gòu)方式不 會(huì)增加使水泥頭體積和重量，有利于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，而且不需要每次使用后都進(jìn)行保養(yǎng)，減少 了人力物力的耗費(fèi)。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為本發(fā)明二次儀表的原理圖
圖中標(biāo)記為1、頂蓋，2、旋塞閥，3、水泥頭本體，4、由壬，5、由壬螺母，6、下接頭，7、磁 塊，8、固井膠塞，9、螺旋擋銷，10、磁性傳感器，11、二次儀表，12、主機(jī)，13、傳感器主板，14、 報(bào)警模塊，15、報(bào)警復(fù)位開關(guān)，16、蜂鳴器，17、指示燈，18、鋰電池，19、防雷模塊。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種水泥頭磁感應(yīng)膠塞指示器，包括頂蓋、水泥頭本體和下接頭，所述水泥頭本體和下 接頭之間設(shè)置有檢測段，水泥頭本體上設(shè)置有伸入水泥頭本體內(nèi)的螺旋擋銷，水泥頭本體 內(nèi)設(shè)置有由螺旋擋銷限位的固井膠塞，如圖1所示，螺旋擋銷從水泥頭本體上伸入水泥頭 本體內(nèi)對(duì)固井膠塞限位。固井膠塞上固定設(shè)置有磁體，在檢測段上設(shè)置有磁性傳感器，磁性 傳感器連接到二次儀表。通過檢測磁性傳感器安放位置處磁場強(qiáng)度的變化來檢測固井膠塞通過水泥頭的情況。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式為，在水泥頭本體上設(shè)有由管道連接且并聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)旋 塞閥，兩個(gè)旋塞閥之間的管道上設(shè)置有由壬。本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施方式為，所述檢測段和下接頭通過由壬螺母連接。本發(fā)明中，磁性傳感器為一個(gè)或多個(gè)，為多個(gè)時(shí)均勻分布在檢測段上。另外磁體為 磁塊或磁鋼。最佳方式為選擇強(qiáng)磁體，例如釹鐵硼強(qiáng)磁。實(shí)施例2
本發(fā)明在固井膠塞上安裝一個(gè)磁鋼，在水泥頭本體下的檢測段上安裝一套磁性傳感 器，磁鋼隨著固井膠塞通過磁性傳感器安放的水泥頭本體內(nèi)腔時(shí)，磁鋼切割磁力線產(chǎn)生一 次磁場增強(qiáng)的過程，然后把磁性傳感器檢測到的增強(qiáng)峰值信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲光提示，表示被釋 放的膠塞正在移動(dòng)并通過磁性傳感器的位置，當(dāng)固井膠塞向下運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離該位置時(shí)，信號(hào)迅 速減弱，直至消失，最后磁性傳感器感應(yīng)不到任何原有的特定磁力線，此時(shí)二次儀表也將產(chǎn) 生燈光和蜂鳴器提示，告知固井膠塞已順利成功入井。磁性傳感器通過數(shù)據(jù)線與二次儀表連接，二次儀表為現(xiàn)有技術(shù)中的二次儀表，如 圖2所示，包括鋰電池、報(bào)警復(fù)位開關(guān)、蜂鳴器、指示燈、操作軟件、報(bào)警模塊、防雷模塊、操 作系統(tǒng)模塊即主機(jī)，磁性傳感器通過傳感器模塊與主機(jī)連接。整個(gè)檢測過程為應(yīng)用軟件 采集磁性傳感器磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)并與設(shè)定報(bào)警門限值比較，當(dāng)采集數(shù)據(jù)大于設(shè)定報(bào)警門限值 時(shí)，應(yīng)用軟件輸出報(bào)警信號(hào)到報(bào)警模塊。報(bào)警模塊輸出開關(guān)量信號(hào)啟動(dòng)聲光報(bào)警器。實(shí)施例3
將磁塊7安裝在固井膠塞8上，在水泥頭本體3下的檢測段上安裝兩套磁性傳感器10， 提前將安裝了磁塊7的固井膠塞8裝入水泥頭本體內(nèi)，當(dāng)施工需要時(shí)打開水泥頭的螺旋擋 銷9釋放固井膠塞8入井時(shí)，強(qiáng)磁塊7將隨著固井膠塞通過磁性傳感器10的位置，此時(shí)磁力 線切割將出現(xiàn)一次磁場增強(qiáng)的過程，磁性傳感器將及時(shí)把這增強(qiáng)的信號(hào)傳輸?shù)蕉蝺x表11 中，于是二次儀表11便會(huì)以燈光和蜂鳴器聲音提示，表示被釋放的固井膠塞8正在移動(dòng)并 通過磁性傳感器10的位置，當(dāng)固井膠塞8被釋放并通過下接頭6沿著套管入井后，強(qiáng)磁塊7 將隨固井膠塞8向下運(yùn)動(dòng)離開水泥頭，磁性傳感器10感應(yīng)不到任何原有的特定磁力線，此 時(shí)的二次儀表11也將及時(shí)以燈光和蜂鳴器提示，告知固井膠塞已順利成功入井。至此，固 井膠塞指示器便完成了一次判斷和顯示固井膠塞8是否入井的全部工作。
權(quán)利要求
1.一種水泥頭磁感應(yīng)膠塞指示器，包括頂蓋、水泥頭本體和下接頭，其特征在于所述 水泥頭本體和下接頭之間設(shè)置有檢測段，水泥頭本體上設(shè)置有伸入水泥頭本體內(nèi)的螺旋擋 銷，水泥頭本體內(nèi)設(shè)置有由螺旋擋銷限位的固井膠塞，固井膠塞上設(shè)置有磁體，在檢測段上 設(shè)置有磁性傳感器，磁性傳感器連接到二次儀表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥頭磁感應(yīng)膠塞指示器，其特征在于所述水泥頭本體上 設(shè)有由管道連接且并聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)旋塞閥，兩個(gè)旋塞閥之間的管道上設(shè)置有由壬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水泥頭磁感應(yīng)膠塞指示器，其特征在于所述檢測段和 下接頭通過由壬螺母連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水泥頭磁感應(yīng)膠塞指示器，其特征在于所述磁性傳感 器為一個(gè)或多個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水泥頭磁感應(yīng)膠塞指示器，其特征在于所述磁體為磁 塊或磁鋼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水泥頭磁感應(yīng)膠塞指示器，其特征在于所述二次儀表 包括主機(jī)、分別與主機(jī)連接的鋰電池、傳感器主板和報(bào)警模塊，報(bào)警模塊連接有蜂鳴器、指 示燈和報(bào)警復(fù)位開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水泥頭磁感應(yīng)膠塞指示器，其特征在于所述鋰電池和主機(jī) 連接的線纜之間還通過線纜連接有防雷模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水泥頭磁感應(yīng)膠塞指示器，包括頂蓋、水泥頭本體和下接頭，在水泥頭本體和下接頭之間設(shè)置有檢測段，水泥頭本體上設(shè)置有伸入水泥頭本體內(nèi)的螺旋擋銷，水泥頭本體內(nèi)設(shè)置有由螺旋擋銷限位的固井膠塞，固井膠塞上設(shè)置有磁體，在檢測段上設(shè)置有磁性傳感器，磁性傳感器連接到二次儀表。本發(fā)明膠塞通過水泥頭時(shí)沒有機(jī)械硬接觸，不會(huì)受損傷，并且通過磁場作為介質(zhì)，通過磁感應(yīng)傳感器感應(yīng)膠塞的下行，檢測信號(hào)無觸點(diǎn)、精度高、可靠性高。
文檔編號(hào)E21B47/09GK102134990SQ20111004614
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者李斌, 李福德 申請(qǐng)人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司