CN101392633B - 机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器 - Google Patents

机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器 Download PDF

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机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器,应用于石油井下防砂筛管的悬挂。特征是:包括液压膨胀式筛管悬挂器,并在液压膨胀式筛管悬挂器的外连接套外壁下端固定有锁簧机构。效果是:具备两套实现膨胀管膨胀的机构。可以利用液压和机械作用的方式胀开膨胀管,使胀开的膨胀管与套管金属面紧密接触进行座挂。能减少筛管座挂部件与套管的重叠段长度;能大大提高完井后的油气采收率;座挂前、后可冲洗筛管串内外壁;下入井筒的过程中,可以旋转使筛管串能顺利的下入到预定位置;一次下钻就能实现座挂前后冲洗筛管的内外壁;在深井、超深井、水平井等特殊井中应用效果显著。克服了常规筛管悬挂器一旦操作失败,没有补救措施的不足。

Description

机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器
技术领域:
[0001] 本发明专利涉及石油完井技术领域,特别涉及一种井下专用工具,是一种防砂筛管的悬挂器,具体是一种具有机械悬挂和液压悬挂两种作业方式的双作用膨胀式筛管悬挂
背景技术
[0002] 筛管悬挂器作用是将防砂筛管悬挂在井下的上层套管内壁内侧。施工过程将数十米乃至上百米的筛管串送至井内预定位置,通过地面操作,经液压或机械作用进行筛管串的座挂与丢手,最后将送入的筛管串悬挂在上层套管内壁上,完成油井防砂施工。
[0003] 目前,国内常规筛管悬挂器多数采用封隔器进行座封悬挂。常规筛管悬挂器存在以下不足:悬挂施工时容易损伤套管;座挂施工时所用封隔器的胶筒寿命很短;筛管座挂部件与套管的重叠段长度长;在复杂井况下,筛管串遇阻不易达到预定位置;用卡瓦与套管紧密咬合进行座挂占用套管内部空间大,油气采收率低;需多次下钻才能实现座挂,座挂前后需要冲洗筛管的内外壁;随着深井、超深井、水平井等特殊井的不断增多,油井内部结构更加复杂,在这种恶劣的井况条件下,时常出现座挂施工失败等情况,严重影响最终的完井效率和完井成本。
[0004] 中国专利公告号C拟89^69Y和CN2203355Y所提供的筛管悬挂器是利用卡瓦与套管紧密咬合方式进行悬挂。
发明内容:
[0005] 本发明专利目是提供一种机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器,具备两套悬挂机构,能采用液压方式或机械方式实现膨胀管膨胀,利用膨胀管与套管内壁的摩擦力将筛管悬挂在套管内壁上,提高井下悬挂筛管的座挂施工的成功率。当采用机械膨胀方式悬挂筛管操作失败时,可以改用液压膨胀方式悬挂筛管;也可以同时利用机械膨胀方式和液压膨胀方式悬挂筛管,实现筛管座挂。克服常规筛管悬挂器一旦操作失败,没有补救措施的不足;克服常规筛管悬挂器的筛管座挂部件与套管的重叠段长度长;筛管完井后,油气采收率低;需多次下钻才能实现座挂筛管,筛管座挂质量差的不足。
[0006] 本发明目的是这样实现的,机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器包括液压膨胀式筛管悬挂器和锁簧机构,并在液压膨胀式筛管悬挂器的外连接套外壁下端固定有锁簧机构。
[0007] 所述的液压膨胀式筛管悬挂器的结构是:包括:送入接头、中心管、膨胀管、胀塞、 连接管、外连接套、上滑套、下滑套、冲管、密封套、冲管接箍、下剪钉、小球、上剪钉、大球和固定套。
[0008] 送入接头上部有螺纹,能将液压膨胀式筛管悬挂器连接在送入管柱的下端。其特征在于:送入接头下端外壁连接有一个膨胀管,送入接头下端内壁连接有一个中心管,胀塞在中心管与膨胀管之间,且胀塞能沿中心管上下滑动。固定套固定连接在中心管上。中心管下端连接有连接管。中心管下端内壁上通过上剪钉固定有一个上滑套。连接管通过下剪钉固定有一个下滑套。连接管下端连接有冲管。冲管的下端固定有冲管接箍。膨胀管下端连接外连接套。外连接套内壁与冲管外壁之间有密封套,外连接套与密封套之间有密封圈, 冲管与密封套之间有密封圈。密封套坐封在外连接套的内台阶上。外连接套的下端有外螺纹。小球的直径大于下滑套的中心孔直径。大球的直径大于上滑套的中心孔直径。
[0009] 膨胀管与送入接头的连接方式可以采用左扣螺纹连接。膨胀管与送入接头的连接方式也可以采用花键连接。
[0010] 膨胀管的外侧至少有一个以上的环形凸起。环形凸起的截面为矩形,外部边沿直径与膨胀管的最大直径相同。
[0011] 送入接头与中心管之间有橡胶密封圈。胀塞分别与中心管和膨胀管之间有橡胶圈密封。中心管与连接管之间有橡胶圈密封。中心管与上滑套之间有橡胶圈密封。连接管与下滑套之间有橡胶圈密封。连接管与冲管之间有橡胶圈密封。膨胀管与外连接套之间有橡胶圈密封。
[0012] 上滑套的外壁上至少有两个对称的剪钉孔,上滑套的座封平面与中心孔之间至少有一个上侧孔,上滑套的外壁与中心孔之间至少有一个侧孔。
[0013] 下滑套的外壁上至少有两个对称的剪钉孔,下滑套的外壁上至少有一个侧孔。
[0014] 为了施工时锁簧机构能相对固定在井下套管接箍卡槽内,当管柱在上提的时候, 机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器和筛管串与套管之间不产生相对运动,在外连接套的下端固定有锁簧机构。锁簧机构由挡板、锁块和弹簧组成。上下挡板焊接在外连接套上;两块挡板之间有锁块,锁块的下平面为一个斜面;弹簧为圆柱螺旋压缩弹簧。锁簧机构嵌入外连接套外壁上。在筛管串下到预定深度时,锁簧机构中的锁块在弹簧的作用下能自动弹出,锁块进入套管接箍的卡槽内。预先下入井内的套管接箍应当在筛管串准备悬挂的位置。
[0015] 本发明的有益效果是:机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器,具备两套实现膨胀管膨胀的机构。可以利用液压和机械作用的方式胀开膨胀管,使全部胀开的膨胀管与套管金属面紧密接触进行座挂。该机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器座挂质量好;座挂的筛管使用寿命长;能减少筛管座挂部件与套管的重叠段长度;能大大提高完井后的油气采收率; 座挂前、后可冲洗筛管串的内外壁;在下入井筒的过程中,可以旋转,使筛管串能顺利的下入到设计位置;一次下钻就能实现座挂前后冲洗筛管的内外壁;在深井、超深井、水平井等特殊井中应用效果显著。克服了常规筛管悬挂器只有单一悬挂方式,一旦操作失败,没有补救措施的不足。
附图说明
[0016] 图1是本发明机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器结构剖面示意图。
[0017] 图2是投入小球时的机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器示意图。
[0018] 图3是投入大球时的机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器示意图。
[0019] 图4是上滑套的结构剖面示意图。
[0020] 图5是下滑套的结构剖面示意图。
[0021] 图6是锁簧机构的结构剖面示意图。
[0022] 图中,1.送入接头,2.中心管,3.膨胀管,4.胀塞,5.连接管,6.外连接套,7.上滑套,8.下滑套,9.冲管,10.密封套,11.冲管接箍,12.内台阶,13.侧孔,14.下剪钉,15.小球,16.侧孔,17.上剪钉,18.上侧孔,19.大球,20.固定套,21.环形凸起,22.锁簧机构, 23.挡板,24.锁块,25.弹簧。
具体实施方式
[0023] 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筛管悬挂器为例,进行具体说明。
[0024] 送入接头1最大外径为210毫米。中心管2长度为1355毫米,内径为82毫米,外径为120毫米。膨胀管3长度为1400毫米。膨胀管3的外侧有两道环形凸起21。环形凸起21的截面为梯形,厚度为5毫米。环形凸起21外部边沿的直径与膨胀管3的最大直径相同。
[0025] 送入接头1上部有螺纹,能使机械液压双作用膨胀式筛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筛管悬挂器送入井下悬挂的位置。送入接头1下端外壁连接有膨胀管3。膨胀管3与送入接头1的连接方式是花键连接。送入接头1下端内壁连接一个中心管2。送入接头1与中心管2之间有橡胶密封圈。
[0026] 胀塞4的厚度为300毫米,最大外径为192毫米,其轴向两端有锥面。胀塞4套在中心管2上,胀塞4能在中心管2上面滑动。胀塞4分别与中心管2和膨胀管3之间有橡胶圈密封。固定套20固定连接在中心管2上,能阻止胀塞4相对于中心管2相对向下滑动。
[0027] 中心管2下端外壁上螺纹连接有连接管5。中心管2与连接管5之间有橡胶圈密封。
[0028] 中心管2下端内壁上通过上剪钉17固定有上滑套7。中心管2与上滑套7之间有橡胶圈密封。上滑套7的内孔直径为60毫米。上滑套7的作用:投入的小球15阻断送入管柱到筛管串的内部通道,上滑套7与大球19 一起打通被阻断的内部通道。参阅图4。上滑套7的外壁上有两个对称的剪钉孔,上滑套7的座封平面与中心孔之间有两个上侧孔18。 上侧孔18的作用是:当大球19在压力液的作用下,上滑套7下滑并推动下滑套下滑后,打通送入管柱与筛管串的内部通道。上滑套7的外壁与中心孔之间有两个侧孔16。侧孔16 的作用是:上滑套7下滑的过程中,封堵了一部分原注入液体,侧孔16是卸压孔。
[0029] 连接管5通过下剪钉14固定有下滑套8。连接管5与下滑套8之间有橡胶圈密封。下滑套8固定在连接管5内部的台阶上。下滑套8的内孔直径为50毫米。下滑套8 的作用是:与小球15 —起作用,阻断送入管柱和筛管串之间的通道,进行憋压。参阅图5。 下滑套8的外壁上有两个对称的剪钉孔,下滑套8的外壁上有两个侧孔13。侧孔13的作用是:投入大球19,推动上滑套7和下滑套8运动到设计位置后,打开送入管柱和筛管串之间的内部通道。
[0030] 连接管5下端螺纹连接有冲管9。连接管5与冲管9之间有橡胶圈密封。
[0031] 冲管9的下端外侧固定有冲管接箍11。
[0032] 膨胀管3下端连接外连接套6。膨胀管3与外连接套6之间有橡胶圈密封。
[0033] 外连接套6内壁与冲管9外壁之间有密封套10。密封套10的作用是:将外连接套 6与冲管9之间的环空密封。外连接套6与密封套10之间有密封圈,冲管9与密封套10之间有密封圈。密封套10坐封在外连接套6的内台阶12上。外连接套6的下端有外螺纹。 施工时,外连接套6下端能连接筛管,以便将筛管悬挂在井下的套管壁上。[0034] 小球15的直径大于下滑套8的中心孔直径。小球15的直径是55毫米。
[0035] 大球19的直径大于上滑套7的中心孔直径。大球19的直径是80毫米。
[0036] 在外连接套6外壁下端均勻分布并固定有4个锁簧机构22。挡板23、锁块M和弹簧25组成一个锁簧机构22。上下挡板23焊接在外连接套6上;两块挡板23之间有一个锁块M,锁块M的下平面为一个斜面;弹簧25为圆柱螺旋压缩弹簧,锁簧机构22嵌入外连接套6外壁上。
[0037] 实施例2 :参阅附图1。实施例2与实施例1不同点是:膨胀管3与送入接头1的连接方式是左扣螺纹连接。
[0038] 简述本发明的操作过程,有利于理解本发明。
[0039] 本发明,送入接头1与膨胀管3和中心管2连接,胀塞4和中心管2连接,连接管 5分别连接中心管2和冲管9,膨胀管3与外连接套6连接,密封套10坐封在外连接套6的内部轴肩上,锁簧机构22嵌入外连接套6中,并在筛管串下到预定深度时,锁簧机构22中的锁块能弹到套管接箍的卡槽内。带有卡槽的套管接箍连接在套管串的预定位置,在套管固井施工过程中,已经提前下放到井下。外连接套6的底部连接筛管串。
[0040] 为实现本发明的目的,要在井下套管底部预定位置连接一个带有卡槽的套管接箍。采用花键连接送入接头1和膨胀管3,这样,机械液压双作用式胀式筛管悬挂器在下入的时候能够旋转,便于下入。
[0041] 将机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器下放到预定位置前,正洗井冲砂,冲洗筛管外侧。筛管悬挂器下放到设计位置时,上提送入管柱,悬重上升,证明锁簧机构22中的锁块M已弹到特制套管接箍的卡槽内,确定机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器下放到预定位置。洗井结束后从送入接头1内投小球15,使其封堵在下滑套8上,同时上提管柱和在管柱内部注高压液体。带压液体通过下滑套8上的孔进入密封腔,高压液体的液压力和上提管柱的机械力共同推动胀塞4向上运动,将膨胀管3全部胀开,使膨胀管3与套管紧密接触,实现座挂。这样解决了常规筛管悬挂器使用卡瓦座挂损坏套管质量,使用胶塞密封易腐蚀,而且,其座挂效果好,可以大大减少了机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器与套管的重叠段长度。这种机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器丢手、座封、座挂同时进行可大大节省施工时间,机械和液压良种作用方式可大大提高座挂、座封的成功率,尤其适合在深井、超深井、 水平井等特殊井中应用。
[0042] 丢手后,上提管柱一段距离。在投入一个大球19使其封堵在上滑套7,再次加高压液,上滑套7剪断剪钉向下运动到下滑套8,继续剪断固定下滑套的剪钉,使下滑套8落到送入冲管9上。这时上滑套7与大球19在压力的作用下落到下外连接套6的内部轴肩上。 此时送入管柱上部的液体通过上滑套7和下滑套8上面的孔与管对筛管内部进行洗井。洗井结束,提出管柱。
[0043] 在套管串底部预定位置连接一个带有卡槽的特制套管接箍。采用左扣连接送入接头1和膨胀管3,这样,机械液压双作用式胀式筛管悬挂器在下入的时候能够悬挂更多的筛管串。
[0044] 该连接方式的机械液压双作用式筛管悬挂器,在筛管串下放到预定的位置的时候,必须旋开左扣,才能通过上面所述的液压和机械双作用的方式胀开膨胀管3对筛管串进行座挂。

Claims (8)

1. 一种机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器,其特征是:包括液压膨胀式筛管悬挂器和锁簧机构(22),在液压膨胀式筛管悬挂器的外连接套(6)外壁下端固定有锁簧机构02);所述的液压膨胀式筛管悬挂器的结构是,包括:送入接头(1)、中心管O)、膨胀管(3)、 胀塞(4)、连接管(5)、外连接套(6)、上滑套(7)、下滑套(8)、冲管(9)、密封套(10)、冲管接箍(11)、下剪钉(14)、小球(15)、上剪钉(17)、大球(19)和固定套(20),送入接头(1)上部有螺纹,送入接头(1)下端外壁连接有一个膨胀管(3),送入接头 ⑴下端内壁连接有一个中心管O),胀塞⑷在中心管⑵与膨胀管⑶之间,且胀塞⑷ 能沿中心管(¾上下滑动,固定套00)固定连接在中心管(¾上,中心管(¾下端连接有连接管(5),中心管(¾下端内壁上通过上剪钉(17)固定有一个上滑套(7),连接管(5)通过下剪钉(14)固定有一个下滑套(8),连接管(¾下端连接有冲管(9),冲管(9)的下端固定有冲管接箍(11),膨胀管C3)下端连接外连接套(6),外连接套(6)内壁与冲管(9)外壁之间有密封套(10),外连接套(6)与密封套(10)之间有密封圈,冲管(9)与密封套(10)之间有密封圈,密封套(10)坐封在外连接套(6)的内台阶(1¾上,外连接套(6)的下端有外螺纹,小球(15)的直径大于下滑套(8)的中心孔直径,大球(19)的直径大于上滑套(7)的中心孔直径。
2.根据权利要求1所述的机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器,其特征在于:膨胀管(3) 与送入接头(1)的连接方式是花键连接。
3.根据权利要求1所述的机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器,其特征在于:膨胀管(3) 与送入接头(1)的连接方式是左扣螺纹连接。
4.根据权利要求2或3所述的机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器,其特征是:膨胀管 (3)的外侧至少有一个以上的环形凸起(21),环形凸起的截面为矩形,外部边沿直径与膨胀管(3)的最大直径相同。
5.根据权利要求2或3所述的机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器,其特征是:送入接头(1)与中心管(¾之间有橡胶密封圈,胀塞(4)分别与中心管(¾和膨胀管C3)之间有橡胶圈密封,中心管(¾与连接管(¾之间有橡胶圈密封,中心管(¾与上滑套(7)之间有橡胶圈密封,连接管(5)与下滑套⑶之间有橡胶圈密封,连接管(5)与冲管(9)之间有橡胶圈密封,膨胀管C3)与外连接套(6)之间有橡胶圈密封。
6.根据权利要求2或3所述的机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器,其特征是:上滑套(7)的外壁上至少有两个对称的剪钉孔,上滑套(7)的座封平面与中心孔之间至少有一个上侧孔(18),上滑套(7)的外壁与中心孔之间至少有一个侧孔(16)。
7.根据权利要求2或3所述的机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器,其特征是:下滑套(8)的外壁上至少有两个对称的剪钉孔,下滑套(8)的外壁上至少有一个侧孔(13)。
8.根据权利要求2或3所述的机械液压双作用膨胀式筛管悬挂器,其特征是:所述的锁簧机构0¾包括挡板(23)、锁块04)和弹簧(25),上下挡板焊接在外连接套(6) 上;两块挡板之间有锁块(M),锁块04)的下平面为一个斜面;弹簧0¾为圆柱螺旋压缩弹簧,锁簧机构0¾嵌入外连接套(6)外壁上。
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