CN101187300B - 可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器 - Google Patents

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可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器,应用于石油固井施工中。特征是:送入接头下端外壁与膨胀管左旋螺纹连接;送入接头下端内壁与中心管螺纹连接。中心管下端采用剪钉固定有密封胶塞。密封胶塞的内径比中心管的内径小8-20毫米。胀塞在中心管和膨胀管之间的环形空间内;胶塞导管连接在膨胀管的下端;胶塞导管下端螺纹连接下连接管;阻挡环坐放于下连接管的内部台肩上。阻挡环下部中心孔的直径小于密封胶塞下端外径。在下连接管的下端外壁上均匀分布固定有至少两个锁簧机构。效果是:采用液压或机械方法,使尾管串牢固悬挂在井下套管内壁。提高尾管固井成功率,保障井下安全,提高固井质量。适用于深井和大位移水平井。

Description

可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器
技术领域:
[0001] 本发明涉及石油固井技术领域,特别涉及一种用于尾管固井的尾管悬挂器,是一 种可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器。 背景技术:
[0002] 尾管悬挂固井技术可以减少固井套管重叠,节约套管;减少注水泥压力;简化井 身结构,解决深井、复杂井的固井问题。
[0003] 目前,尾管悬挂器的种类很多,根据悬挂尾管的操作方法不同,现有尾管悬挂器分 为机械式和液压式两种。机械式尾管悬挂器的操作方法一般是上提下放或者旋转悬挂器将 尾管悬挂在外层套管上。其特点是,操作简单,节省时间,但其结构对井下条件要求较高。液 压式尾管悬挂器是依靠液压的作用使尾管悬挂在上层套管上。其特点是适用范围大,不受 井斜和尾管长度的限制,但其操作复杂,费时间。单一操作方法的尾管悬挂器,施工中一旦 出现意外不能座挂或座挂失败,必须将整个井内管柱提出,更换尾管悬挂器后,再下入井底 进行施工,尤其在斜井、水平井、大位移水平井、多底分支井这样复杂的情况时,从井内提出 管柱的操作复杂,浪费时间。
[0004] 中国专利公告号CN2159452Y提供了一种随位自动悬挂尾管装置,是一种典型的 卡瓦式随位自动脱挂尾管悬挂器,其采用卡瓦与套管内壁进行悬挂。该尾管悬挂器座挂后, 尾管内部的通径小,不利于后续作业,并且在下入尾管悬挂器和注水泥的过程中尾管不能 旋转,固井质量不好。
[0005] 现有膨胀式尾管悬挂器结构较复杂。US7225880B2是一种膨胀式尾管悬挂器,其利 用液压力胀开膨胀管,使膨胀管与套管进行悬挂。该尾管悬挂器采用从上向下胀开膨胀管 的方式,结构复杂。
发明内容:
[0006] 本发明的目的是提供一种可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器,完成尾管悬 挂固井,当时用液压方法操作失效,不能胀开膨胀管时,可依靠机械方法进行膨胀管膨胀作 业。并克服卡瓦式尾管悬挂器采用卡瓦座挂,座挂不可靠,座挂后通径变小;克服膨胀式尾 管悬挂器采用从上向下胀开膨胀管的方式,结构复杂的不足。另外,在管柱下放和注水泥的 过程中能旋转尾管,减少水泥浆内的气泡,提高水泥凝固质量。
[0007] 本发明的技术解决方案:可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器,主要由送入 接头、水泥胶塞、中心管、膨胀管、胀塞、剪钉、密封胶塞、胶塞导管、阻挡环和下连接管组成。 其特征是:送入接头上端有螺纹,能与送入管柱连接。送入接头下端外壁与膨胀管之间采用 花键连接;送入接头下端内壁与中心管螺纹连接。中心管下端通过剪钉固定有密封胶塞。 密封胶塞的内径比中心管的内径小8-20毫米。胀塞在中心管和膨胀管之间的环形空间内 的下端,施工时胀塞自下向上胀开膨胀管。胀塞与中心管之间动密封配合,胀塞能在中心管 上面滑动;胶塞导管连接在膨胀管的下端;胶塞导管下端螺纹连接下连接管,下连接管的下端有螺纹,能与套管串连接;阻挡环固定于下连接管的内部台肩上。阻挡环上部中心孔的 直径与密封胶塞下端外径相同,阻挡环下部中心孔的直径小于密封胶塞下端外径。在下连 接管的下端外壁上均勻分布固定有至少两个锁簧机构,下连接管的下端有外螺纹,下连接 管下端能连接需要在井下悬挂的尾管串。
[0008] 所述的锁簧机构包括挡板、锁块和弹簧,挡板焊接在下连接管上;锁块形状为“L” 形的钢板,锁块的下平面为一斜面;弹簧为圆柱螺旋压缩弹簧,锁簧机构嵌入下连接管外壁 上。
[0009] 为了使膨胀管与套管悬挂更牢固,膨胀管的外侧至少有一个环形凸起,环形凸起 的截面为梯形,环形凸起外径与膨胀管的端部直径相同。
[0010] 膨胀管外壁直接与套管内壁密封;也可以采用橡胶密封,即在膨胀管外壁上套有 橡胶圈;或者在膨胀管外壁上套有金属与橡胶组合密封圈,采用金属与橡胶组合密封。
[0011] 胀塞的两个端为锥面。
[0012] 膨胀管和胀塞的结构采用的是固井用膨胀管和胀塞的结构,使用方法与膨胀管固 井方法相同,本领域技术人员熟悉,不详细介绍。
[0013] 本发明的有益效果是:本发明与现有的技术相比的优点在于:1、膨胀式尾管悬挂 器——结构简单,座挂、座封可靠。2、机械液压双作用,为尾管悬挂器的成功座挂、座封提供 了双保险,能提高座挂、座封成功率;当液压系统失灵,悬挂失效不能胀开膨胀管时,可以改 换为机械拉拔固井管柱的方法,推动胀塞自下向上胀开膨胀管,进行膨胀管膨胀作业。3、送 入接头和膨胀管采用花键连接,能在下放管柱和注水泥的过程中旋转尾管,达到减少水泥 浆内的气泡,使尾管串可以顺利下入预定位置和提高固水泥质量。本发明的上述结构设计 有较大的改进,打破传统固井尾管悬挂方式,采用液压或/和机械方法,推动胀塞自下向上 胀开膨胀管,膨胀管膨胀后,使尾管串牢固悬挂在井下套管内壁。提高尾管固井成功率,保 障井下安全,提高固井质量。
附图说明
[0014] 图1是本发明可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器结构剖面示意图。是实施 例1的结构示意图。
[0015] 图2是锁簧机构的结构剖面示意图。
[0016] 图中,1.送入接头,2.水泥胶塞,3.中心管,4.膨胀管,5.胀塞,6.剪钉,7.密封 胶塞,8.胶塞导管,9.阻挡环,10.下连接管,11.套管,12.套管接箍,13.锁簧机构,14.挡 板,15.锁块,16.弹簧,17.环形凸起。
具体实施方式
[0017] 实施例1:参阅附图1。以一个规格为95/8" -T'的机械液压双作用膨胀式尾管 悬挂器为例,进行具体说明。
[0018] 送入接头1最大外径为210毫米。中心管3长度为1355毫米,内径为82毫米,夕卜 径为120毫米。膨胀管4长度为1400毫米。膨胀管4的外侧有两道环形凸起17。环形凸 起17的截面为梯形,厚度为5毫米。环形凸起17外部边沿的直径与膨胀管4的最大直径 相同。[0019] 送入接头1上部有螺纹,能使机械液压双作用膨胀式尾管悬挂器连接在送入管柱 的下端,将机械液压双作用膨胀式尾管悬挂器送入井下悬挂的位置。送入接头1下端外壁 与膨胀管4之间采用花键连接;在膨胀管4外壁上套有金属与橡胶组合密封圈。送入接头 1下端内壁与中心管3螺纹连接。中心管3下端通过剪钉6固定有一个密封胶塞7。密封 胶塞7的内径比中心管3的内径小12毫米。
[0020] 胀塞5的厚度为300毫米,最大外径为192毫米,胀塞5两端有锥面。胀塞5套在 中心管3上,胀塞5在中心管3和膨胀管4之间的环形空间内的下端,胀塞5与中心管3之 间动密封配合,胀塞5能在中心管3上面滑动;胶塞导管8连接在膨胀管4的下端;胶塞导 管8下端螺纹连接下连接管10,下连接管10的下端有螺纹;阻挡环9固定于下连接管10的 内部台肩上。阻挡环9上部中心孔的直径与密封胶塞7下端外径相同,阻挡环9下部中心 孔的直径小于密封胶塞7下端外径。
[0021] 在下连接管10的下端外壁上均勻分布固定有4个锁簧机构13。挡板14、锁块15 和弹簧16组成一个锁簧机构13。上下挡板14焊接在下连接管10外壁上;两块挡板14之 间有一个锁块15,锁块15形状为“L”形的钢板,锁块15的下平面为一个斜面;弹簧16为 圆柱螺旋压缩弹簧,锁簧机构13嵌入下连接管10外壁上。下连接管10的下端有外螺纹。
[0022] 膨胀管4的外侧有2道环形凸起17,环形凸起17的截面为梯形,凸起高度为5毫 米。环形 凸起17外径与膨胀管4的端部直径相同。
[0023] 简述本发明的工作过程,有利于理解本发明。当本发明随着尾管串下到设计位置 时,连接管10上的锁簧机构13卡到套管接箍12的卡槽内,这时当上提整个送入管柱的时 候,下连接管10与套管接箍12无相对运动。当尾管串下到设计位置的时候,将设计好一定 量的水泥注入到送入管柱后,马上投入水泥胶塞2。继续泵入完井液,完井液推动水泥胶塞 2向下运动,在密封胶塞7处碰压,剪断剪钉6,水泥胶塞2和密封胶塞7组成的复合胶塞在 完井液的推动下继续下行,同时刮去尾管内壁上残留的水泥,至阻挡环9处二次碰压,完成 水泥固井工序。在水泥固井工序中我们可以旋转送入管柱,并通过送入接头1与膨胀管4 之间的花键带动尾管串旋转,从而实现在尾管注水泥固井施工中,全过程旋转尾管。再次憋 压,在管柱内增加完井液压力的同时,上提送入管柱。在完井液液压力和上提管柱机械力共 同作用下推动胀塞5、中心管3和送入接头1 一起向上运动,胀开膨胀管4,上层套管11内 壁接触和胀合,形成了金属与金属的坚固而可靠的密封,实现尾管串的座挂,同时丢手。丢 手后,提出胀塞5、中心管3和送入接头1,下钻,钻通与水泥凝结在一起的两个胶塞和尾管 串内的水泥即可。

Claims (6)

  1. 一种可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器,主要由送入接头(1)、水泥胶塞(2)、中心管(3)、膨胀管(4)、胀塞(5)、剪钉(6)、密封胶塞(7)、胶塞导管(8)、阻挡环(9)和下连接管(10)组成,其特征是:送入接头(1)上端有螺纹,送入接头(1)下端外壁与膨胀管(4)之间采用花键连接;送入接头(1)下端内壁与中心管(3)螺纹连接,中心管(3)下端通过剪钉(6)固定有密封胶塞(7),密封胶塞(7)的内径比中心管(3)的内径小8-20毫米,胀塞(5)在中心管(3)和膨胀管(4)之间的环形空间内的下端,胀塞(5)与中心管(3)之间动密封配合,胀塞(5)能在中心管(3)上面滑动;胶塞导管(8)连接在膨胀管(4)的下端;胶塞导管(8)下端螺纹连接下连接管(10),下连接管(10)的下端有螺纹;阻挡环(9)固定于下连接管(10)的内部台肩上,阻挡环(9)上部中心孔的直径与密封胶塞(7)下端外径相同,阻挡环(9)下部中心孔的直径小于密封胶塞(7)下端外径,在下连接管(10)的下端外壁上均匀分布固定有至少两个锁簧机构(13),下连接管(10)的下端有外螺纹。
  2. 2.如权利要求1所述的可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器,其特征在于:所述 的锁簧机构(13)包括挡板(14)、锁块(15)和弹簧(16),挡板(14)焊接在下连接管(10) 上;锁块(15)形状为“L”形的钢板,锁块(15)的下平面为一斜面;弹簧(16)为圆柱螺旋压 缩弹簧,锁簧机构(13)嵌入下连接管(10)外壁上。
  3. 3.如权利要求1所述的可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器,其特征在于:膨胀 管(4)的外侧至少有一个环形凸起(17),环形凸起(17)的截面为梯形,环形凸起(17)外径 与膨胀管(4)的端部直径相同。
  4. 4.如权利要求1、2或3所述的可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器,其特征在于: 在膨胀管(4)外壁上套有橡胶圈。
  5. 5.如权利要求1、2或3所述的可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器,其特征在于: 在膨胀管(4)外壁上套有金属与橡胶组合密封圈。
  6. 6.如权利要求1、2或3所述的可旋转液压机械双作用膨胀式尾管悬挂器,其特征在于: 胀塞(5)的两个端为锥面。
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