CN101265789A - 复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器 - Google Patents

Abstract

一种复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器，属于井下固井工具的制造技术领域，包括送入器、封隔器、密封补芯、悬挂器、碰压器、回接插管，送入器设置在封隔器内，封隔器连接在悬挂器的上端，在碰压器内设置有大球座和小球座，在回接插管上设置有组合密封结构，本发明采用液压作用和流体力学技术，设计了一种实现回接筒与座封筒动作分离，具有两组独立卡瓦座挂机构，可进行两次憋压，解决了现有技术回接与座封为同一部件，不能保证回接高压气密封的问题，具有送入器在上下活动时不使封隔器提前座封，能实现尾管与上层套管长效封隔和避免循环通道堵塞等特点。

Description

复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器

技术领域：

一种复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器，用于石油天然气钻井技术中尾管悬挂固井，属于石油天然气工业井下固井工具的制造技术领域。

背景技术：

近年来，在压力敏感型的地层进行气井固井的施工越来越多，为了更加保证这类型井的固井质量，就需要在实施固井前下入可靠的尾管封隔悬挂器，从而确保尾管固井注水泥后循环冲洗混浆、领浆、水泥浆等过程不发生井漏和水泥浆候凝、后期作业等过程不发生气窜，但是，现有技术的尾管封隔悬挂器主要存在以下几方面的缺陷：1、回接筒与座封筒为同一部件，因此，在回接筒与本体之间就不能使用气密封扣进行密封，从而无法保证回接高压气密封的需要；2、现有技术采用刚性扶正直棱，其环空小间隙很易发生桥堵和不利于顶替效率的提高；3、为了防止胶筒压缩后回弹的需要，在自锁齿的内外齿都采用马牙形的自锁齿形结构，而内外齿相互配合的齿顶间隙是不易控制的，因此就必须进行选配安装；4、胶筒隔环、端环没有采用随胶筒膨胀的钢护结构，这样一来胶筒很容易发生挤裂；5、采用一组卡瓦座挂机构实现两组卡瓦的座挂，这样一旦座挂机构孔眼堵塞或剪钉材质不稳定，则可能造成两组卡瓦均不能实现座挂；6、插管与密封补芯之间单纯采用O形密封，这样在送入器的倒扣旋转、上提、下放过程中易造成密封失效；7、碰压器只有一个球座，一旦剪钉材质不稳定，则可能造成悬挂器不能实现座挂或憋通球座时出现高泵压；8、回接插管上的密封材料单一，这样易造成气密封失效。

发明内容：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，采用液压作用原理和流体力学技术的原理，设计一种能实现回接筒与座封筒动作分离，可进行两次憋压，并具有两组独立卡瓦座挂机构的复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器。

本发明是这样实现的：本发明包括送入器、封隔器、密封补芯、悬挂器、碰压器、回接插管组成，其特征在于：所述送入器设置在封隔器内，封隔器连接在悬挂器的上端，在碰压器内设置有大球座和小球座，在回接插管上设置有组合密封结构。

所述送入器包括提升钻杆和防护罩，在提升钻杆中部外圆设置有弹爪，弹爪的下端面是由内向外的下斜面结构；

所述封隔器包括座封筒、回接筒、胶筒中心管、胶筒、隔环和下胶筒座短接，在下胶筒座短接上有旋流刚性扶正棱，隔环设置在胶筒之间，座封筒上端的内圆上设置有与弹爪下端面由内向外的下斜面结构相适应的斜面结构；

所述悬挂器有上下两组，每一组悬挂器都有上锥套和下锥套；

所述隔环是可膨胀钢护结构；

在所述座封筒与胶筒中心管之间设置有自锁装置；

座封筒与回接筒是分离的；

所述回接插管上设置的组合密封结构由橡胶、塑料和金属构成；

在施工时，投憋压球至小球座的位置，憋液压剪断剪钉，推动活塞使卡瓦沿锥套上行，实现将尾管悬挂在上层套管上的目的，然后再增压剪断下部的剪钉，憋掉小球座或大球座；下放钻柱使提升钻杆不受回接筒的拉或者压，然后正向旋转使提升钻杆与回接筒分离，在旋转的过程中密封体内的橡塑组合V形密封环可以保证胶筒中心管与插管之间的密封；然后顶替钻杆胶塞至套管胶塞的位置，实现复合密封并自锁，然后加压剪断套管胶塞与剪切套之间的剪钉，然后顶替整个胶塞至碰压座位置，自锁齿与碰压座内的锁齿复合，从而实现复合密封并自锁；上提钻柱使弹爪弹出座封筒，弹爪在弹簧的作用下张开，然后下放钻柱使弹爪卡住座封筒剪断剪钉，然后下行压缩胶筒，实现尾管与上层套管的封隔并自锁；上提钻柱，使送入器出井筒；回接时，将回接插管插入回接筒内实现回接密封。

本发明的有益效果是：由于设置的座封筒与回接筒是分离的，所以不仅可以实现提升钻杆与回接筒分离后送入器在一定长度范围内上下活动时不会使封隔器提前座封，而且可以使后期回接气密封更加可靠；在座封筒、下胶筒座短接上设置的旋流钢性扶正棱可实现管柱居中和改变液流方向，从而提高顶替效率；设置特种橡胶材料胶筒、机械压缩座封机构、马牙与楔形块复合自锁定位机构、可膨胀性钢护结构隔环等，所以能够实现尾管与上层套管封隔的长效性；设置两组独立的悬挂器卡瓦液压座挂机构，不仅成倍提高悬挂器的座挂可靠性、安全性，而且成倍提高卡瓦承受拉力载荷的能力；设置大小复式憋压球座可避免循环通道堵塞；设置的金属、橡胶、塑料多重密封的回接插管不仅可实现回接高压密封，而且可实现长期密封。

附图说明：

图1是本发明送入器和封隔器的局部剖视结构示意图。

图2是本发明悬挂器和碰压器的局部剖视结构示意图。

图3是本发明回接插管的局部剖视结构示意图。

具体实施方式，

下面给出本发明的实施例：本发明包括送入器、封隔器、密封补芯、悬挂器、碰压器、回接插管；送入器由提升钻杆1、防护罩2和密封插管7构成，在提升钻杆1中部外圆设置有弹爪5，弹爪5的内面设置有弹簧6，在弹爪5的下端面是由内向外的下斜面结构，提升钻杆1上部与钻杆螺纹连接，提升钻杆1与防护罩2普通螺纹连接，提升钻杆1底部内螺纹与密封插管7上部密封螺纹连接，提升钻杆1下部外螺纹与回接筒4左旋梯形螺纹连接，送入器由丝扣连接在封隔器内；封隔器由座封筒3、回接筒4、剪钉10、自锁环11、胶筒中心管12、胶筒14、隔环13和下胶筒座短接15构成，封隔器的座封筒3与回接筒4是分离的，在封隔器座封筒3和下胶筒座短接15上有旋流刚性扶正棱，隔环13设置在胶筒14之间，设置的隔环13是可膨胀钢护结构，在座封筒3上端内圆上设置有与弹爪5下端面由内向外的下斜面结构相适应的斜面结构，座封筒3与胶筒中心管12之间设置有自锁环11，座封筒3与胶筒中心管12通过自锁环11与剪钉10实现连接，回接筒4下部与胶筒中心管12上部气密封螺纹或普通螺纹连接，普通螺纹连接时，回接筒4与胶筒中心管12之间相应位置有密封圈，胶筒14套在胶筒中心管12上，胶筒中心管12的下部与下胶筒座短接15上部气密封螺纹或普通螺纹连接，普通螺纹连接时，胶筒中心管12与下胶筒座短接15之间有密封圈，下胶筒座短接15下部与上锥套16上部气密封螺纹连接；悬挂器包括上下两组悬挂器，在每组悬挂器中都设置有一个上锥套16和一个下锥套23，悬挂器连接在封隔器的下端，悬挂器由上锥套16、座挂中心管17、卡瓦18、弹簧19、活塞20、剪钉21、液缸22、下锥套23构成，座挂中心管17、卡瓦18、弹簧19、活塞20、剪钉21、液缸22设置有上下两组，上锥套16下部与座挂中心管17上部气密封螺纹或普通螺纹连接，采用普通螺纹连接时，在座挂中心管17与上锥套16之间设置有密封圈，卡瓦18与活塞20为钩头连接，弹簧19设置在卡瓦18的下端，活塞20与液缸22通过剪钉21相连，为了密封的需要，在活塞20与座挂中心管17之间、活塞20与液缸22之间、液缸22与座挂中心管17之间都设置有密封圈，座挂中心管17的下部与下锥套23由螺纹气密封连接，也可以由普通螺纹连接，由普通螺纹连接时，在座挂中心管17与下锥套23之间设置密封圈；碰压器由刚性扶正双母接头24、剪切套25、剪钉26、套管胶塞28、短双公29、外壳31、碰压座32、大球座33、小球座36、剪钉34和35构成，在碰压座32内设置有大球座33和小球座36，刚性扶正双母接头24上部与座挂中心管17的第二组座挂中心管下部螺纹气密封或普通螺纹连接，使用普通螺纹连接时，在双母接头24与座挂中心管17之间设置有密封圈，刚性扶正双母接头24下部与短双公29的上部螺纹气密封或普通螺纹连接，使用普通螺纹连接时，在双母接头24与短双公29之间设置密封圈，短双公29下部与现场套管螺纹气密封连接，剪切套25设置在刚性扶正双母接头24内的座挂中心管17的第二组座挂中心管与短双公29之间，剪切套25与套管胶塞28由剪钉26相连，套管胶塞28的外面有胶塞胶盘27、密封圈和自锁齿30，外壳31的上下与现场套管气密封螺纹连接，碰压座32与大球座33通过剪钉34相连，大球座33与小球座36通过剪钉35连接；回接插管由插管37、导引头39构成，在回接插管37上设置有组合密封结构，组合密封结构由橡胶、塑料和金属组成，其中由橡胶、塑料两种材料组成的组合密封结构38套在插管37上，由金属密封结构40焊接在插管37的下端，导引头39与插管37螺纹连接；密封补芯由密封体9、橡塑组合V形密封环8构成，密封体9镶嵌在回接筒4与胶筒中心管12之间，为了密封需要，密封体9与密封插管7之间有橡塑组合V形密封环8，密封体9与胶筒中心管12之间相应位置有密封圈；

在施工时，投憋压球至小球座36的位置，憋液压剪断剪钉21，在活塞20的带动下，使卡瓦18沿锥套16上行，实现悬挂尾管在上层套管上，然后再增压剪断剪钉35或剪钉34，憋掉小球座36或大球座33；下放钻柱使提升钻杆1不受回接筒4的拉、压，然后正向旋转使提升钻杆1与回接筒4分离，在旋转的过程中密封体9内的橡塑组合V形密封环8保证胶筒中心管12与插管7之间的密封；顶替钻杆胶塞至套管胶塞28的位置，实现复合密封并自锁，剪断套管胶塞28与剪切套25之间的剪钉26，然后顶替整个胶塞至碰压座32位置，自锁齿30与碰压座32内的锁齿实现复合，从而实现复合密封并自锁；上提钻柱使弹爪5弹出座封筒3，弹爪5在弹簧6的作用下张开，然后下放钻柱使弹爪5卡住座封筒3剪断剪钉10，然后下行压缩胶筒14实现尾管与上层套管的封隔，在胶筒14压缩膨胀的过程中隔环13、座封筒3、下胶筒座短接15的可膨胀钢护结构随胶筒14的膨胀而膨胀，同时自琐环11随胶筒14的压缩下行并自锁；上提钻柱，使送入器出井筒；回接时，将插管37上端与现场套管连接后下放，导引头39引导插管37插入回接筒4内，插管37与回接筒4之间一方面通过橡塑密封组合38密封，另一方面通过金属密封40与回接筒4内圆相应斜面金属变形密封。

Claims (8)

1、一种复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器，由送入器、封隔器、密封补芯、悬挂器、碰压器、回接插管组成，其特征在于：所述送入器设置在封隔器内，封隔器连接在悬挂器的上端，在碰压器内设置有大球座和小球座，在回接插管上设置有组合密封结构。

2、根据权利要求1所述的复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器，其特征在于：所述送入器包括提升钻杆和防护罩，在提升钻杆中部外圆设置有弹爪，弹爪的下端面是由内向外的下斜面结构。

3、根据权利要求1所述的复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器，其特征在于：所述封隔器包括座封筒、回接筒、胶筒中心管、胶筒、隔环和下胶筒座短接，在下胶筒座短接上有旋流刚性扶正棱，隔环设置在胶筒之间，座封筒上端的内圆上设置有与弹爪下端面由内向外的下斜面结构相适应的斜面结构。

4、根据权利要求1所述的复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器，其特征在于：所述悬挂器有上下两组，每一组悬挂器都有上锥套和下锥套。

5、根据权利要求1所述的复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器，其特征在于：所述隔环是可膨胀钢护结构。

6、根据权利要求1所述的复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器，其特征在于：在所述座封筒与胶筒中心管之间设置有自锁装置。

7、根据权利要求1所述的复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器，其特征在于：座封筒与回接筒是分离的。

8、根据权利要求1所述的复式憋压的旋流尾管悬挂封隔器，其特征在于：所述回接插管上设置的组合密封结构由橡胶、塑料和金属构成。

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