本发明涉及固井装置，是一种深井大尺寸套管插入式固井装置及工艺方法。
背景技术：
1、随着石油工业发展，深井多开次井越来越多，长封固（2000m-4000m）大尺寸套管（473.1mm、365.13mm、339.7mm）井数量随之增多，常规固井工艺和常规插入式固井工艺均会给固井施工带来风险。采用常规固井工艺问题主要表现为替浆量大，施工时间长，水泥浆稠化时间长，固井质量难以保障；采用常规插入式固井主要问题表现为长钻具易发生弯曲或回缩导致插入头密封失效，水泥浆进入套管，易发生“插旗杆”事故；针对深井大尺寸套管插入式固井或尾管固井时，常规钻杆水泥头不能预置胶塞，不能实现胶塞替浆，无法实现胶塞碰压，替浆量只能通过理论计算，替浆时容易出现因替浆不够而管内留灰塞，或者因过量替浆而管外替空的风险，造成固井事故的发生，为施工带来诸多不便；因深井大尺寸套管插入式固井技术不成熟，只能采用常规固井工艺，固井质量合格率低，施工风险大，严重制约油气田生产开发。
技术实现思路
1、本发明提供了一种深井大尺寸套管插入式固井装置及工艺方法，克服了上述现有技术之不足，提出新型工艺方法，解决深井大尺寸套管使用常规工艺固井安全风险高、固井质量差，且无法使用插入式固井难题，实现深井大尺寸套管插入式固井准确替浆、井口加井下双密封，保障固井质量和施工安全。
2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种深井大尺寸套管插入式固井装置，包括钻杆、套管和由上至下依次设置的双球阀双通道钻杆水泥头、插入式固井井口密封循环装置、插入式固井胶塞碰压装置，双球阀双通道钻杆水泥头包括由上至下依次螺纹连接在一起的上接头、上连接管、下连接管和下接头，上连接管和下连接管下部内侧分别设有第一球阀和第二球阀，对应第一球阀和第二球阀位置的上连接管和下连接管上分别设有第一旋转销和第二旋转销，上连接管上部与下接头上部之间通过连通管连通，连通管上设有第一旋塞阀，下接头与位于最上端的钻杆顶部螺纹连接在一起；插入式固井井口密封循环装置包括密封短节、端盖和橡胶筒，密封短节与端盖固定安装在一起，密封短节上端内侧设有上端与端盖固定安装在一起的橡胶筒，端盖中部设有上下贯通的通过孔，橡胶筒呈开口向上的漏斗形，密封短节下端外侧与位于最上端的套管上端螺纹连接在一起，插入式固井井口密封循环装置能够密封套管与钻杆之间的环空；插入式固井胶塞碰压装置位于井筒内与下部套管连接，插入式固井胶塞碰压装置能够进行胶塞碰压。
3、下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
4、上述插入式固井胶塞碰压装置可包括插入式碰压短节、插入头、支撑筒、自锁胶塞、插入座、碰压座、六齿爪环、单向阀，插入式碰压短节上端内侧和下端外侧均与套管连接，插入式碰压短节上部内侧固定安装有支撑筒，插入座上部外侧与支撑筒内侧固定安装在一起，插入座中部设有上下贯通的安装通道，安装通道下端设有单向阀，安装通道上部内侧设有上端位于其上方的插入头，插入头中部设有上下贯通的注浆通道，对应插入头下方位置的插入座内固定安装有碰压座，碰压座下方位置的插入座内设有支撑环台，支撑环台上侧与碰压座下侧之间设有六齿爪环，插入头内设有自锁胶塞，自锁胶塞包括胶塞和自锁头，胶塞内安装有下端位于其下方的自锁头，自锁头下端外侧呈上大下小的锥形，自锁头下部外侧设有能够被六齿爪环卡住的凹槽。
5、上述插入式固井井口密封循环装置的密封短节上可设有循环管，循环管上设有第二旋塞阀和压力表。
6、上述插入式固井胶塞碰压装置还可包括扶正块，插入头中部外侧固定安装设有扶正块。
7、上述插入座上部内侧可设有导向锥面，插入头下部外侧对应位置与导向锥面相匹配。
8、上述还可包括密封圈，支撑筒与插入式碰压短节之间设有密封圈，支撑筒与插入座之间设有密封圈，插入座与插入头之间上下间隔设有至少一个密封圈，碰压座与插入座之间设有密封圈。
9、上述插入式固井井口密封循环装置还可包括吊环，端盖上设有两个用于吊装的吊环。
10、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种深井大尺寸套管插入式固井装置的工艺方法，按照下述步骤进行，
11、（1）下套管，将插入式碰压短节连接套管并下入井内，套管下到预定井底位置，接着将插入式固井井口密封循环装置的端盖和橡胶筒取下，将密封短节下端与位于最上端的套管上端螺纹连接在一起，并关闭循环口上的第二旋塞阀，完成下套管作业；
12、（2）下钻具，将插入头与最下端的钻杆下端螺纹连接在一起，钻杆下入时从插入式固井井口密封循环装置的密封短节中穿过，依次连接钻杆，插入钻具较长，需要中途循环，安装橡胶筒和端盖，形成井口密封，打开循环管处的第二旋塞阀进行钻井液循环，循环完毕后卸掉橡胶筒和端盖，将插入头下入井底，下至最后一根钻杆前，安装橡胶筒和端盖，再下入最后一根钻杆，形成井口密封，将插入头插入插入座的安装通道内，完成下插入钻具作业；
13、（3）下入自锁胶塞，旋转双球阀双通道钻杆水泥头的第二旋转销将第二球阀旋转至关闭位置，旋转第一旋转销，将第一球阀旋转至开启位置，从上接头入口处投入自锁胶塞，此时自锁胶塞掉落至第二球阀上端，旋转第一旋转销将第一球阀旋转至关闭位置，此时自锁胶塞位于密闭空间，液体无法进入，关闭第一旋塞阀，将下接头与位于最上端的钻杆上端螺纹连接，完成连接钻杆与水泥头作业，在上接头上连接顶驱或方钻杆；
14、（4）固井作业时，关闭第一球阀和第二球阀，打开第一旋塞阀，从顶驱或方钻杆分别注入隔离液和水泥浆，液体从连通管流出进入钻杆和插入头，从注浆通道和单向阀流出，进入套管与井筒的环空进行固井，注完水泥浆后，关闭第一旋塞阀，分别打开第一球阀和第二球阀，继续注入替浆液，自锁胶塞在替浆液的推动下下行至插入头内并与六齿爪环卡接，碰压并形成自锁，与单向阀共同密封插入头中部的注浆通道；
15、（5）上提钻具，将插入头与钻杆提出，拆卸双球阀双通道钻杆水泥头和插入式固井井口密封循环装置，完成固井。
16、本发明结构合理而紧凑，使用方便，其双球阀双通道钻杆水泥头，实现插入式固井胶塞替浆，进行精确替浆，避免了传统的插入式固井工具替浆量只能通过理论计算造成替浆不够而管内留灰塞或因过量提浆而管外替空的风险导致固井事故的发生，能缩短固井施工时间以及水泥浆稠化时间，节省固井时效，降低施工风险，有效解决深井大尺寸套管固井难题。
1.一种深井大尺寸套管插入式固井装置，其特征在于包括钻杆、套管和由上至下依次设置的双球阀双通道钻杆水泥头、插入式固井井口密封循环装置、插入式固井胶塞碰压装置，双球阀双通道钻杆水泥头包括由上至下依次螺纹连接在一起的上接头、上连接管、下连接管和下接头，上连接管和下连接管下部内侧分别设有第一球阀和第二球阀，对应第一球阀和第二球阀位置的上连接管和下连接管上分别设有第一旋转销和第二旋转销，上连接管上部与下接头上部之间通过连通管连通，连通管上设有第一旋塞阀，下接头与位于最上端的钻杆顶部螺纹连接在一起；插入式固井井口密封循环装置包括密封短节、端盖和橡胶筒，密封短节与端盖固定安装在一起，密封短节上端内侧设有上端与端盖固定安装在一起的橡胶筒，端盖中部设有上下贯通的通过孔，橡胶筒呈开口向上的漏斗形，密封短节下端外侧与位于最上端的套管上端螺纹连接在一起，插入式固井井口密封循环装置能够密封套管与钻杆之间的环空；插入式固井胶塞碰压装置位于井筒内与下部套管连接，插入式固井胶塞碰压装置能够进行胶塞碰压。
2.根据权利要求1所述的深井大尺寸套管插入式固井装置，其特征在于插入式固井胶塞碰压装置包括插入式碰压短节、插入头、支撑筒、自锁胶塞、插入座、碰压座、六齿爪环、单向阀，插入式碰压短节上端内侧和下端外侧均与套管连接，插入式碰压短节上部内侧固定安装有支撑筒，插入座上部外侧与支撑筒内侧固定安装在一起，插入座中部设有上下贯通的安装通道，安装通道下端设有单向阀，安装通道上部内侧设有上端位于其上方的插入头，插入头中部设有上下贯通的注浆通道，对应插入头下方位置的插入座内固定安装有碰压座，碰压座下方位置的插入座内设有支撑环台，支撑环台上侧与碰压座下侧之间设有六齿爪环，插入头内设有自锁胶塞，自锁胶塞包括胶塞和自锁头，胶塞内安装有下端位于其下方的自锁头，自锁头下端外侧呈上大下小的锥形，自锁头下部外侧设有能够被六齿爪环卡住的凹槽；或/和，插入式固井井口密封循环装置的密封短节上设有循环管，循环管上设有第二旋塞阀和压力表。
3.根据权利要求2所述的深井大尺寸套管插入式固井装置，其特征在于插入式固井胶塞碰压装置还包括扶正块，插入头中部外侧固定安装设有扶正块。
4.根据权利要求2或3所述的深井大尺寸套管插入式固井装置，其特征在于插入座上部内侧设有导向锥面，插入头下部外侧对应位置与导向锥面相匹配。
5.根据权利要求2或3所述的深井大尺寸套管插入式固井装置，其特征在于还包括密封圈，支撑筒与插入式碰压短节之间设有密封圈，支撑筒与插入座之间设有密封圈，插入座与插入头之间上下间隔设有至少一个密封圈，碰压座与插入座之间设有密封圈。
6.根据权利要求4所述的深井大尺寸套管插入式固井装置，其特征在于还包括密封圈，支撑筒与插入式碰压短节之间设有密封圈，支撑筒与插入座之间设有密封圈，插入座与插入头之间上下间隔设有至少一个密封圈，碰压座与插入座之间设有密封圈。
7.根据权利要求1或2或3或6所述的深井大尺寸套管插入式固井装置，其特征在于插入式固井井口密封循环装置还包括吊环，端盖上设有两个用于吊装的吊环。
8.根据权利要求4所述的深井大尺寸套管插入式固井装置，其特征在于插入式固井井口密封循环装置还包括吊环，端盖上设有两个用于吊装的吊环。
9.根据权利要求5所述的深井大尺寸套管插入式固井装置，其特征在于插入式固井井口密封循环装置还包括吊环，端盖上设有两个用于吊装的吊环。
10.一种使用权利要求2至9中任意一项所述的深井大尺寸套管插入式固井装置的工艺方法，其特征在于按照下述步骤进行，
