CN101871333B - 油气井液压尾管释放器及释放方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气井液压尾管释放器及释放方法，本发明释放器的壳体一端与悬挂器双公短接密封连接，另一端与尾管短接密封连接；所述插入管一端与钻杆短接密封连接，另一端与设置在壳体内的锁挂机构连接，插入管上开有通向液缸的传压孔，插入管内设置有解锁机构。本发明先采取尾管柱与钻杆柱的复位锁挂连接控制和传压孔的封锁控制下入井内，然后用液压使解锁机构解除封锁进行悬挂作业和解除复位锁挂的方式释放尾管，再用控制压力上提钻柱观察压力变化的方法判别尾管脱离。适宜深井、超深井、斜井、水平井尾管悬挂固井施工的液压尾管释放器及释放方法，操作简便，安全可靠，增强了尾管悬挂器的使用效果。

Description

油气井液压尾管释放器及释放方法

技术领域

本发明涉及一种油气井液压尾管释放器及释放方法，用于油气井固井尾管的释放控制。

背景技术

在现有技术中，油气井深井、超深井、斜井、水平井采用500米以内的短尾管悬挂固井方式越来越多。例如，中国专利号“200620138318.7”公开了一种单球式液压脱开尾管悬挂器，其申请日为2006年9月22日，授权公告日为2007年11月28日。该悬挂器的中心管与本体之间开有进液孔，外筒与本体之间形成活动胶塞的通道，进液孔与活动胶塞的通道相联，坐封机构与中心管通过滑动螺钉和固定螺钉连接，循环机构通过固定螺钉与坐封机构连接。

采用现有的尾管悬挂器及尾管释放方式主要存在以下不足：一、由于悬挂器液缸进液孔与内部循环通道联通，易发生浆体杂物堵塞液缸或循环压力使液缸提前工作而导致悬挂失效，二、有的井施工后期起钻时出现携带尾管未能脱离的现象，而且实施悬重判别法的操作难度大，附加成本高，为获取送尾管钻柱的重量和相关数据需提前专门起下钻一次进行试测，花费时间，耗费资源，施工质量也难以保证。三、由于尾管柱短，重量轻，采用现有的尾管悬挂器只能依靠尾管悬挂重量变化和旋转圈数或扭矩变化来判别尾管释放是否成功，经常会出现失误的情况，尤其在定向斜井、水平井及高难度复杂井中尾管的释放和判别十分困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种油气井液压尾管释放器及释放方法，本发明适宜深井、超深井、斜井、水平井尾管悬挂固井施工的液压尾管释放器，先采取尾管柱与钻杆柱的复位锁挂连接控制和液缸传压孔封锁控制下入井内，然后用液压解除液缸传压孔封锁控制进行悬挂作业和用液压解除复位锁挂的连接控制使复位锁挂复位脱离的方式释放尾管，再根据控制液压上提钻柱的压力变化判断尾管释放是否脱离，操作简便，安全可靠，增强了尾管悬挂器的使用效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种油气井液压尾管释放器，包括壳体、插入管、锁挂机构和解锁机构，其特征在于：所述壳体一端与悬挂器双公短接密封连接，另一端与尾管短接密封连接；所述插入管一端与钻杆短接密封连接，另一端与设置在壳体内的锁挂机构连接，插入管上开有通向液缸的传压孔；所述锁挂机构包括锁套、复位锁挂、支承座、锁帽和锁筒，锁套一端密封设置在插入管与悬挂器双公短接之间另一端位于支承座上，复位锁挂上端与插入管连接下端与锁套配合锁定，锁帽锁定在复位锁挂上方的插入管内，锁筒上端与锁帽连接，下端与复位锁挂配合锁定；所述解锁机构包括解锁球、球座和滑套，解锁球位于球座上，球座锁定在滑套内，带动锁帽和锁筒运动的滑套锁定在锁帽上方的插入管内并封闭传压孔。

所述复位锁挂呈环形分布状，上端与插入管内壁螺纹连接，螺纹连接处位于插入管和锁筒之间，下端为与锁筒配合的锁定端。

所述复位锁挂端部为环形分布弹性带锥面的挂钩式台阶，锁套端部为与挂钩式台阶配合的锥面台阶。

所述锁筒端部设置有与复位锁挂内壁配合的环形凸台，环形凸台与复位锁挂内壁配合的面为斜面。

所述锁筒上端与锁帽内壁螺纹连接，下端的环形凸台上设置有加力孔。

所述支承座位于尾管短接上端的壳体内，支承座与尾管短接的连接端经锁销连接有泄流自锁胶塞。

所述插入管与钻杆短接的连接端由悬挂器密封套形成密封结构，悬挂器密封套位于插入管与悬挂器中心管之间。

所述壳体与悬挂器双公短接之间、壳体与尾管短接之间、壳体与支承座之间、锁套与悬挂器双公短接之间、锁套与插入管之间、插入管与钻杆短接之间、插入管与悬挂器密封套之间、插入管与滑套之间、插入管与锁帽之间、滑套与球座之间分别设置有密封环。

所述插入管与滑套之间、插入管与锁帽之间、滑套与球座之间、支承座与泄流自锁胶塞之间分别设置有锁销。

所述壳体一端与悬挂器双公短接螺纹连接，另一端与尾管短接螺纹连接。

一种油气井液压尾管释放器的释放方法，其特征在于，包括：

a、控制液压：将钻柱内、钻杆短接内和插入管内外的液压分别控制在9～12Mpa；

b、上提钻柱：在井口上提钻柱，使钻柱离开井口转盘面；

c、判断：根据送尾管钻柱内的压力变化判断尾管释放是否成功。

所述送尾管钻柱内、钻杆短接内和插入管内外为密封控制状态，送尾管钻柱外与上层套管之间的环形空间为开通状态。

所述b步骤中，钻柱上提的高度等于插入管的传压孔至钻杆短接下端面的距离。

所述插入管的传压孔随钻柱上移至悬挂器密封套之上，使钻柱内外连通并泄流。

采用本发明的优点在于：

一、本发明设置的锁挂机构和解锁机构操作简便、安全可靠，同时解决了深井、超深井、斜井、水平井尾管悬挂固井施工悬挂失效和旋转释放尾管的技术难题，避免了螺纹连接送入尾管容易粘卡挂带和释放困难的状况，增强了尾管悬挂器的使用效果，可防止事故，降低成本，保证质量，避免了现有技术中的螺纹连接的粘卡挂带和倒扣困难的问题。

二、本发明中，复位锁挂呈环形分布状，上端与插入管内壁左旋螺纹连接，螺纹连接处位于插入管和锁筒之间，下端为与锁筒配合的锁定端，采用此结构即能保证锁定可靠，又使复位锁挂在液压解锁后易于复位，在液压释放发生异常时也可采用旋转方式补救。

三、本发明中，复位锁挂端部为环形分布弹性带锥面的挂钩式台阶，锁套端部为与挂钩式台阶配合的锥面台阶，采用环形分布弹性带锥面的挂钩式台阶易于扩张锁定和收缩复位。

四、本发明中，锁筒端部设置有与复位锁挂内壁配合的环形凸台，环形凸台与复位锁挂内壁配合的面为斜面，采用斜面的环形凸台，便于锁筒运动时进行锁定和解锁。

五、本发明中，锁筒上端与锁帽内壁螺纹连接，下端的环形凸台上设置有加力孔，锁筒的螺纹连接便于安装和密封，环形凸台上设置的加力孔增加锁定的可靠性。

六、本发明中，支承座位于尾管短接上端的壳体内，支承座与尾管短接的连接端经锁销连接有泄流自锁胶塞，即支撑了锁套，又便于循环注水泥。

七、本发明中，插入管与钻杆短接的连接端由悬挂器密封套形成密封结构，悬挂器密封套位于插入管与悬挂器中心管之间，保证了插入管上部与悬挂器之间的密封效果，以便液压悬挂和液压释放尾管的实施。

八、本发明中，壳体与悬挂器双公短接之间、壳体与尾管短接之间、壳体与支承座之间、锁套与悬挂器双公短接之间、锁套与插入管之间、插入管与钻杆短接之间、插入管与悬挂器密封套之间、插入管与滑套之间、插入管与锁帽之间、滑套与球座之间分别设置有密封环，通过密封环保证液压系统的密封效果和便于安装。

九、本发明中，插入管与滑套之间、插入管与锁帽之间、滑套与球座之间、支承座与泄流自锁胶塞之间分别设置有锁销，通过锁销的方式连接，便于相对运动实现解锁。

十、本发明中，壳体一端与悬挂器双公短接螺纹连接，另一端与尾管短接螺纹连接，便于结构组合形成控制系统。

十一、本发明采用尾管释放液压判别法，依靠控制液压上提钻柱和根据上提高度使钻柱内的压力变化来判别尾管释放是否成功，改变了现有技术中悬重判别法容易失误的困难情况，同时避免了单独下钻称重所增加的成本。

十二、本发明释放方法操作简便、适用可靠，解决了定向斜井、水平井及高难度复杂井中尾管释放判别的技术难题，增强了尾管悬挂固井工艺的实施效果。

附图说明

图1为本实用新型复位锁挂连接控制和液缸传压孔封锁控制状态结构示意图

图2为本发明完成复位锁挂解锁后钻柱和插入管内外密封状态示意图

图3为本发明上提钻柱使传压孔至密封套之上插入管外连通泄流状态示意图

具体实施方式

实施例1

一种油气井液压尾管释放器，包括壳体18、插入管1、锁挂机构和解锁机构，壳体18一端与悬挂器双公短接6密封连接，另一端与尾管短接19密封连接；所述插入管1一端与钻杆短接30密封连接，另一端与设置在壳体18内的锁挂机构连接，插入管1上开有通向液缸的传压孔3；所述锁挂机构包括锁套11、复位锁挂12、支承座13、锁帽24和锁筒26，锁套11一端密封设置在插入管1与悬挂器双公短接6之间另一端位于支承座13上，复位锁挂12上端与插入管1连接下端与锁套11配合锁定，锁帽24锁定在复位锁挂12上方的插入管1内，锁筒26上端与锁帽24连接，下端与复位锁挂12配合锁定；所述解锁机构包括解锁球20、球座23和滑套22，解锁球20位于球座23上，球座23锁定在滑套22内，带动锁帽24和锁筒26运动的滑套22锁定在锁帽24上方的插入管1内并封闭传压孔3以控制液缸堵塞或提前工作。

本发明中，复位锁挂12呈环形分布状，上端与插入管内壁左旋螺纹连接，螺纹连接处位于插入管1和锁筒26之间，下端为与锁筒26配合的锁定端。

复位锁挂12端部为环形分布弹性带锥面的挂钩式台阶，锁套11端部为与挂钩式台阶配合的锥面台阶。

锁筒26端部设置有与复位锁挂12内壁配合的环形凸台，环形凸台与复位锁挂12内壁配合的面为斜面。

锁筒26上端与锁帽24内壁螺纹连接，下端的环形凸台上设置有加力孔27。

支承座13位于尾管短接19上端的壳体内，支承座13与尾管短接19的连接端经锁销连接有泄流自锁胶塞17。

插入管1与钻杆短接30的连接端由悬挂器密封套28形成密封结构，悬挂器密封套28位于插入管4与悬挂器中心管之间。

壳体18与悬挂器双公短接6之间、壳体18与尾管短接19之间、壳体18与支承座13之间、锁套11与悬挂器双公短接6之间、锁套11与插入管1之间、插入管1与钻杆短接30之间、插入管1与悬挂器密封套28之间、插入管1与滑套22之间、插入管1与锁帽24之间、滑套22与球座23之间分别设置有密封环。

插入管1与滑套22之间、插入管1与锁帽24之间、滑套22与球座23之间、支承座13与泄流自锁胶塞17之间分别设置有锁销。

壳体18一端与悬挂器双公短接6螺纹连接，另一端与尾管短接19螺纹连接。

锁挂机构和解锁机构的结构并不局限于上述结构，本领域的技术人员根据上述内容还可以作出若干变形，比如凸台的形状结构、加力孔的开设位置等等。

实施例2

本发明包括壳体、插入管、锁挂机构和解锁机构。壳体18上端由螺纹连接在悬挂器双公短接6的下端，壳体18下端由螺纹连接尾管短接19，壳体18之内由锁挂机构连接插入管1。插入管1由螺纹连接在钻杆短接30的下端，插入管1插入悬挂器内其上部与悬挂器密封套28构成密封结构，插入管1下部设置有通往悬挂器液缸的传压孔3并与解锁机构和锁挂机构相连。

锁挂机构由锁套11、复位锁挂12、支承座13、锁帽24、锁筒26构成，锁套11上端位于插入管1与悬挂器双公短接6之间的下端，锁套11下端位于壳体18内，复位锁挂12上端由左旋螺纹连接在插入管1的下端，复位锁挂12下端位于锁套11内，锁帽24由锁销7锁定在插入管1内位于复位锁挂12上，锁筒26上端由螺纹连接在锁帽24内，锁筒26下端位于复位锁挂12内，支承座13位于壳体18内及锁套11的下端和尾管短接19的上端，支承座13下端由锁销15连接泄流自锁胶塞17。

解锁机构由解锁球20、球座23、滑套22构成，解锁球20位于球座23上、球座23由锁销5锁定在滑套22内，滑套22由锁销4锁定在插入管1内位于锁帽24上并封锁传压孔3以控制液缸堵塞或提前工作。

在壳体18与悬挂器双公短接6之间、壳体18与尾管短接19之间和壳体18与支承座13之间分别设置有密封环10、密封环16和密封环14；在锁套11与悬挂器的双公短接6之间和锁套11与插入管1之间分别设置有密封环9和密封环8；在插入管1与钻杆短接30之间、插入管1与悬挂器密封套28之间、插入管1与滑套22之间和插入管1与锁帽24之间分别设置有密封环31、密封环29、密封环2和密封环25；在滑套22与球座23之间设置有密封环21。

在锁筒26下部设置有锥面台阶及加力孔27，在复位锁挂12下部设置有环形分布弹性带锥面的挂钩式台阶，在锁套11下端设置有锥面台阶和外部设置有矩形台阶。

在进行尾管悬挂固井施工时：将插入管1上端由螺纹连接在钻杆短接30的下端并装好密封环31，将插入管1插入悬挂器密封套28内并装好密封环29；在插入管1内安装滑套22和球座23并分别装好密封环2和密封环21及锁销4和锁销5并封锁传压孔3；在插入管1之内滑套22之下安装锁帽24并装好密封环25和锁销7；在插入管1与悬挂器双公短接6之间的下端安装锁套11并装好密封环8和密封环9，使锁套11的外部台阶与悬挂器双公短接6的下端吻合；复位锁挂12上端由左旋螺纹连接在插入管1下端，将锁筒26上端从复位锁挂12内由下往上螺纹连接在锁帽24内，使锁筒26下部台阶推动环形分布的复位锁挂12向外扩张与锁套11下端的锥面吻合并通过加力孔27锁紧，以构成尾管的锁挂连接和释放控制。

再将壳体18上端由螺纹连接在悬挂器双公短接6的下端并装好密封环10，在壳体18内和锁套11的下端安装支承座13并装好密封环14，在支承座13下端由锁销15连接泄流自锁胶塞17，在壳体18下端由螺纹连接尾管短接19并装好密封环16。在尾管短接19的下端和钻杆短接30的上端分别由螺纹连接尾管柱和钻杆柱。由此，钻杆柱、钻杆短接、插入管、锁挂机构、悬挂器、壳体、尾管短接及尾管柱一起连成尾管悬挂固井管柱下到井下设定位置。

在实施悬挂作业时，从井口投入解锁球20，解锁球20通过插入管1运动到球座23上封堵向下的通道，然后泥浆泵注液压5～8MPa使滑套22向下剪断锁销4打开通向液缸的传压孔3进行悬挂作业。在释放尾管时，加注液压9～12MPa使滑套22向下带动锁帽24和锁筒26剪断锁销7下行至复位锁挂12上端，使锁筒26下部的台阶脱离复位锁挂12解除锁紧控制，复位锁挂12自动回弹离开锁套11，使锁套11外部台阶连接的悬挂器双公短接6、壳体18、尾管短接19及下部尾管柱一起脱离复位锁挂连接而得以释放。通过井口上提钻柱观察悬重变化或液压变化判断尾管释放成功后，再加注液压13～15MPa使球座23剪断锁销5下行至泄流自锁胶塞17的底部开通循环进行注水泥，注水泥完成后可取出钻杆柱和插入管1，使插入管1之下连接的悬挂尾管柱安全释放于井下悬挂位置。

实施例3

本发明的释放方法中，控制液压包括控制送尾管钻柱内、钻杆短接内和插入管内外的液压，上提钻柱包括在井口上提钻柱离开井口转盘面。测量上提高度包括测量上提钻柱距离井口转盘面的高度，使插入管下部的传压孔随钻柱上移至悬挂器密封套之上，达到钻柱内外沟通并泄流，在钻柱上提至一定高度时观察压力表的变化显示能够判别插入管是否脱离尾管连接即尾管释放是否成功。

在实施时要求钻柱和钻杆短接内及插入管内外保持密封控制状态，要求钻柱和钻杆短接外与上层套管之间的环形空间保持开通状态。在实施过程中控制压力为9～12MPa，上提高度等于插入管下部传压孔至钻杆短接下端面的距离。

在进行尾管释放液压判别时：在液压尾管释放作业后，将送尾管钻柱和钻杆短接内及插入管内外的液压控制在9～12MPa，具体如何控制是本领域的技术人员根据本专利技术方案都可以直接得出的，然后缓慢上提钻柱离开钻盘面，使钻柱带动钻杆短接和插入管一起向上运动，在井口测量上提高度等于插入管下部传压孔至钻杆短接下端面的距离，使插入管下部的传压孔上移至悬挂器密封套之上解除密封后向送尾管钻柱和钻杆短接及插入管外泄流，此时观察钻柱内压力若有明显下降，显示插入管已脱离尾管连接即尾管释放成功。如果确认上提高度足够而未见压力明显下降，显示插入管未脱离尾管连接，需重复实施尾管释放作业至判别尾管释放成功。通过井口上提钻柱观察液压变化判断尾管释放成功后，继续加注液压使解锁球和球座下行至泄流自锁胶塞下部打开向下的循环通道进行注水泥施工。

Claims (10)

1.一种油气井液压尾管释放器，包括壳体（18）、插入管（1）、锁挂机构和解锁机构，其特征在于：所述壳体（18）一端与悬挂器双公短接（6）密封连接，另一端与尾管短接（19）密封连接；所述插入管（1）一端与钻杆短接（30）密封连接，另一端与设置在壳体（18）内的锁挂机构连接，插入管（1）上开有通向液缸的传压孔（3）；所述锁挂机构包括锁套（11）、复位锁挂（12）、支承座（13）、锁帽（24）和锁筒（26），锁套（11）一端密封设置在插入管（1）与悬挂器双公短接（6）之间另一端位于支承座（13）上，复位锁挂（12）上端与插入管（1）连接下端与锁套（11）配合锁定，锁帽（24）锁定在复位锁挂（12）上方的插入管（1）内，锁筒（26）上端与锁帽（24）连接，下端与复位锁挂（12）配合锁定；所述解锁机构包括解锁球（20）、球座（23）和滑套（22），解锁球（20）位于球座（23）上，球座（23）锁定在滑套（22）内，带动锁帽（24）和锁筒（26）运动的滑套（22）锁定在锁帽（24）上方的插入管（1）内并封闭传压孔（3）。

2.根据权利要求1所述的油气井液压尾管释放器，其特征在于：所述复位锁挂（12）下部为环形分布弹性带锥面的挂钩式台阶，锁套（11）下部为与挂钩式台阶配合的锥面台阶。

3.根据权利要求2所述的油气井液压尾管释放器，其特征在于：所述锁筒（26）端部设置有与复位锁挂（12）内壁配合的环形凸台，环形凸台与复位锁挂（12）内壁配合的面为斜面。

4.根据权利要求1、2或3所述的油气井液压尾管释放器，其特征在于：所述支承座（13）位于尾管短接（19）上端的壳体（18）内，支承座（13）与尾管短接（19）的连接端经锁销连接有泄流自锁胶塞（17）。

5.根据权利要求1、2或3所述的油气井液压尾管释放器，其特征在于：所述插入管（1）与钻杆短接（30）的连接端由悬挂器密封套（28）形成密封结构，悬挂器密封套（28）位于插入管（1）与悬挂器中心管之间。

6.根据权利要求1、2或3所述的油气井液压尾管释放器，其特征在于：所述壳体（18）一端与悬挂器双公短接（6）螺纹连接，另一端与尾管短接（19）螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的一种油气井液压尾管释放器的释放方法，其特征在于，包括：

a、控制液压：将送尾管钻柱内、钻杆短接内和插入管内外的液压控制在9～12Mpa；

b、上提送尾管钻柱：在井口上提送尾管钻柱，使送尾管钻柱离开井口转盘面；

c、判断：根据送尾管钻柱内的压力变化判断尾管是否释放。

8.根据权利要求7所述的一种油气井液压尾管释放器的释放方法，其特征在于：所述送尾管钻柱内、钻杆短接内和插入管内外为密封控制状态，送尾管钻柱和钻杆短接外与上层套管之间的环形空间为开通状态。

9.根据权利要求7或8所述的一种油气井液压尾管释放器的释放方法，其特征在于：所述b步骤中，送尾管钻柱上提的高度等于插入管的传压孔至钻杆短接下端面的距离。

10.根据权利要求7或8所述的一种油气井液压尾管释放器的释放方法，其特征在于：所述插入管的传压孔随送尾管钻柱上移至悬挂器密封套之上，使送尾管钻柱内外连通并泄流。

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