CN103015930A - 多级重载旋转尾管悬挂器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级重载旋转尾管悬挂器，包括钻杆、上接头、密封管、密封盒、双公接头、公母接头和下接头，钻杆、上接头、双公接头和下接头依次螺纹连接，还包括至少二级相互连接的承载机构，所述承载机构包括坐挂液缸、连体双卡瓦、连体双锥体、重载轴承和中心管，坐挂液缸、连体双卡瓦、连体双锥体、重载轴承依次设置在中心管上；与公母接头相邻的承载机构的中心管与公母接头下端连接，与公母接头相邻的承载机构的重载轴承位于公母接头与连体双锥体之间。本发明具有在管柱下入时能实现尾管旋转，在悬挂器坐挂和丢手分离后，有多级轴承承载，能实现重载尾管旋转固井的功能。

Description

多级重载旋转尾管悬挂器

技术领域

本发明涉及一种多级重载旋转尾管悬挂器，属于石油天然气开发的油气井固井作业的井下工具制造技术领域。

背景技术

在进行各种深井、超深井、大斜度井、水平井和低压漏失井等复杂井的钻井过程中进行尾管固井时，为保证套管顺利下入到设计位置，进行疏通和稳定井眼，往往要进行大量的通井、观察和泥浆处理，需要花费大量的钻井时间和费用，即使通过认真的井眼准备和采取细致的下套管措施，有时依然会发生尾管管柱中途遇阻卡，不能下入到设计位置。进行固井施工时，对于深井和超深井，管柱对流体摩阻大，施工排量小，顶替效率低，固井质量差；对于大斜度井和水平井，为保证套管顺利下入到位，套管居中度往往较低，也导致顶替效率低，固井质量差；低压漏失井，施工排量较高时，很容易压漏地层，甚至造成循环失返，为保证固井施工顺利进行，施工排量也较小，也造成顶替效率低，固井质量差。因此，这些复杂井进行尾管固井时，采用普通的尾管悬挂器已不能完全满足现场的使用，有时还会造成恶性井下事故。

目前，为解决现场生产技术问题，尾管悬挂器技术得到了长足的发展，特别是研究了有利于复杂井尾管管柱下入和提高顶替效率和固井质量的旋转尾管悬挂器，具有较大的进步意义。尾管悬挂器主要包括悬挂器本体和送入工具，悬挂器本体实现尾管的悬挂和悬挂控制，送入工具实现尾管管柱的送入及脱手。在悬挂器本体和送入工具间设置有密封盒，实现送入工具与悬挂器本体的高压密封，从而保证尾管固井注替水泥浆施工。

专利公开号CN200946473Y公开了一种膨胀式尾管悬挂器，采用液压自上而下的方式膨胀，不能旋转尾管。专利公开号CN201024940Y公开了一种内藏旋转式尾管悬挂器，在管柱下入时，能旋转尾管；当悬挂器坐挂后进行固井施工时，悬挂器不能旋转。这两种悬挂器均不能实现旋转尾管固井。

专利公开号CN101173601A和CN101187300A公开了一种液压和机械双作用的膨胀旋转尾管悬挂器。专利公开号CN101906946A公开了一种可膨胀式旋转尾管悬挂器，采用液压自下而上的方式膨胀。这两种膨胀式旋转尾管悬挂器，在下入和施工时，均能实现全管柱的旋转，有利于管柱的下入和提高固井质量。但是，这两种膨胀式旋转尾管悬挂器需要在尾管固井施工结束后，才进行尾管悬挂器的膨胀悬挂，以及送入工具与悬挂器本体的分离。由于固井是一项高风险作业，尾管固井风险更大，在尾管固井施工结束后，水泥浆已注入到井内，多余水泥浆已返至钻杆段。如果送入工具和钻杆不能与悬挂器迅速有效分离并起出，钻杆、送入工具将会和悬挂器一起被水泥固住，造成恶性事故，甚至使整口井报废，损失巨大，因此普通尾管悬挂器进行固井施工前，就要进行坐挂和送入工具与悬挂器的有效分离，然后才能进行尾管固井注水泥施工。所以，该悬挂器现场施工风险较大。

专利公开号CN201826788U公开了一种轴承承载的旋转尾管悬挂器，采用圆锥凸度滚子，高温润滑脂润滑，密封隔离保护，达到增强轴承承载能力，延长轴承使用寿命的目的。专利号为US4033640的专利提供了一种使用带有密封结构的圆柱滚子轴承的旋转尾管悬挂器，填充润滑脂和润滑油，以增强承载能力。这两种结构的轴承承载旋转尾管悬挂器，均由单级轴承承载，无论通过结构的如何优化，旋转承载尾管的载荷都不够高，不能满足现场较长的尾管固井旋转施工要求。

另外，现有技术中普遍使用的尾管悬挂器的密封盒为一环状结构，密封盒内部与送入工具密封，外部与悬挂器本体密封，卡在悬挂器本体内，采用易钻材料制造。固井施工后，送入工具起出，密封盒留在悬挂器本体内，形成局部小内径，为保证下步作业和施工，需要下钻钻除密封盒，既要增加一趟起下钻时间，在钻密封盒时，由于震动、撞击，还会破坏环空水泥环，影响水泥环的封隔性能。

为解决现有技术的不足，设计了多种可取出的尾管悬挂器密封盒结构，主要有三种形式：封隔器胶筒式密封盒、碗状胶筒式密封盒和卡块式密封盒。

封隔器胶筒式密封盒设置在送入工具上，其外沿与悬挂器本体内径的活动密封，施工后随送入工具起出，实现不钻密封盒。该结构在施工时，送入管柱下端处于自由状态，管柱受施工流体密度、施工压力、井下温度、密封盒环面活塞等复杂因素的影响，造成管柱长度不断变化，封隔器胶筒来回蠕动，损伤胶筒，容易发生密封失效。

碗状胶筒式密封盒也设置送入工具上，其外沿与悬挂器本体内径接触，可实现正向高压密封，反向低压密封，施工后随送入工具起出，实现不钻密封盒。该结构反向密封压力低，管柱下入时，管内掏空较多时，易发生密封盒渗漏，刺伤密封盒，影响施工时的密封性能。该密封盒在施工承受正压力时与封隔器胶筒式密封盒特点相似，也容易发生密封失效。

卡块式密封盒通过设计特殊卡块结构，该密封盒在施工时嵌卡在悬挂器本体内径上的凹槽内，施工结束时，上起送入工具，在送入工具的末端外径缩小，卡块可收回，密封盒与悬挂器本体内径的凹槽脱开实现起出。目前使用的该结构，卡块直接作用在送入工具的送入工具密封管上，密封高压时，卡块易在送入工具密封管上压出凹坑，影响密封性能。在进行悬挂器脱手判断时，上提送入工具高度过大，易使卡块回收密封盒脱手密封失效，造成不能施工。

发明内容

本发明的目的在于克服现有普通尾管悬挂器、膨胀式旋转尾管悬挂器和轴承承载旋转尾管悬挂器存在的上述不足，提供一种多级重载旋转尾管悬挂器，本发明具有在管柱下入时能实现尾管旋转，在悬挂器坐挂和丢手分离后，有多级轴承承载，能实现重载尾管旋转固井的功能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多级重载旋转尾管悬挂器，包括钻杆、上接头、丢手机构、密封管、密封盒、双公接头、公母接头和下接头，钻杆、上接头、双公接头和下接头依次螺纹连接，其特征在于：还包括至少二级相互连接的承载机构，所述承载机构包括坐挂液缸、连体双卡瓦、连体双锥体、重载轴承和中心管，坐挂液缸、连体双卡瓦、连体双锥体、重载轴承依次设置在中心管上；与公母接头相邻的承载机构的中心管与公母接头下端连接，与公母接头相邻的承载机构的重载轴承位于公母接头与连体双锥体之间。

所述连体双卡瓦和连体双锥体通过嵌入结构嵌合连接，连体双锥体上设置有过流槽。

所述承载机构为二级，第一级承载机构包括第一坐挂液缸、第一连体双卡瓦、第一连体双锥体、第一重载轴承和第一中心管，第一中心管与公母接头下端连接，第一重载轴承位于公母接头与第一连体双锥体之间；第二级承载机构包括第二坐挂液缸、第二连体双卡瓦、第二连体双锥体、第二重载轴承和第二中心管，第二重载轴承位于第二双锥体与第一中心管之间；第一中心管与第二中心管连接。

所述第一坐挂液缸和第二坐挂液缸分别控制第一连体双卡瓦和第二连体双卡瓦的坐挂。

所述第一中心管与第二中心管通过螺纹固定连接。

本发明还包括扭矩筒，所述上接头与扭矩筒上端嵌合，扭矩筒下端与公母接头上端嵌合。

所述丢手机构包括丢手液缸、丢手控制销钉和弹爪，丢手液缸设置在双公接头上，弹爪通过连接机构和丢手控制销钉连接在丢手液缸上，弹爪卡块通过下接头支撑且卡在公母接头内的凹槽中。

所述上接头通过花键轴与扭矩筒上端的啮合齿嵌合。

所述扭矩筒下端通过花键轴与公母接头上端的啮合齿嵌合。

所述密封盒固定设置在密封管外公母接头和中心管的连接处。

本发明还包括空心胶塞，所述空心胶塞通过销钉和螺纹连接在送入工具的下端。

所述密封盒包括密封盒本体、卡块、支撑内套、脱手控制销钉，所述支撑内套设置在密封盒本体内，脱手控制销钉穿过密封盒本体与支撑内套连接，且密封盒本体内设置有在脱手控制销钉断开后用于支撑内套向上滑动的滑动腔，所述密封盒本体上设置有贯通密封盒本体壁的卡块槽，所述卡块嵌入式设置在卡块槽中，卡块外侧上的凸台卡接在公母接头和第一中心管的连接处，支撑内套向上滑动后密封盒本体内具有用于使卡块向密封盒本体内回缩的空间。

所述支撑内套上设置有台阶，所述回缩的空间为支撑内套向上滑动后台阶处与密封盒本体内壁之间的空隙。

所述滑动腔内设置有径向溢流孔。

所述密封盒本体的下端设置有保护接头，保护接头与密封盒本体通过螺纹连接，在螺纹连接处设置有固定销钉。

所述径向溢流孔上方的密封盒本体外壁和内壁上均设置有多个密封槽，密封槽内设置有密封圈。

采用本发明的优点在于：

一、本发明包括至少二级相互连接的承载机构，所述承载机构包括坐挂液缸、连体双卡瓦、连体双锥体、重载轴承和中心管，坐挂液缸、连体双卡瓦、连体双锥体、重载轴承依次设置在中心管上；与公母接头相邻的承载机构的中心管与公母接头下端连接，与公母接头相邻的承载机构的重载轴承位于公母接头与连体双锥体之间，具有在管柱下入时能实现尾管旋转，使尾管管柱旋转下入，在悬挂器坐挂和丢手分离后，有多级轴承承载，能实现重载尾管旋转固井施工的功能，能有效解决普通悬挂器不能旋转，膨胀式旋转尾管悬挂器在固井施工后才能进行坐挂脱手和轴承承载旋转尾管悬挂器承载尾管重量不足的技术问题，对于深井、超深井和复杂井尾管固井，有利于管柱下入到设计位置，有利于提高顶替效率和固井质量，解决了现有尾管悬挂器在现场使用中存在的技术问题。

二、本发明中，所述承载机构为二级，第一级承载机构包括第一坐挂液缸、第一连体双卡瓦、第一连体双锥体、第一重载轴承和第一中心管，第一中心管与公母接头下端连接，第一重载轴承位于公母接头与第一连体双锥体之间；第二级承载机构包括第二坐挂液缸、第二连体双卡瓦、第二连体双锥体、第二重载轴承和第二中心管，第二重载轴承位于第二双锥体与第一中心管之间；第一中心管与第二中心管连接，第一连体双卡瓦和第二连体双卡瓦共同实现尾管重量在外层套管上的悬挂器，保护外层套管，增加悬挂重量；第一重载轴承和第二重载轴承在悬挂器坐挂后共同承载尾管重量，保护轴承，增加承载能力，实现重载尾管旋转固井。

三、本发明中，采用第一连体双卡瓦、第一连体双锥体与第二连体双卡瓦、第二连体双锥体坐挂后共同承载尾管，大幅增加外层套管承载面积，保护外层套管，同时，也增加尾管悬挂能力。

四、本发明中，采用第一重载轴承和第二重载轴承同承载尾管重量，成倍增加旋转尾管悬挂器的旋转承载能力，保护轴承，增加轴承使用寿命，保证重载尾管在坐挂后实现尾管旋转及旋转固井。

五、本发明中，所述第一坐挂液缸和第二坐挂液缸分别控制第一连体双卡瓦和第二连体双卡瓦的坐挂，采用两组或两组以上相互独立的坐挂系统，增加坐挂的可靠性，保证旋转悬挂器成功坐挂，坐挂可靠，成功率高。

六、本发明中，所述第一中心管与第二中心管通过螺纹固定连接，实现了旋转尾管大扭矩传递。

七、本发明还包括扭矩筒和弹爪卡块，所述上接头与扭矩筒上端嵌合，扭矩筒下端与公母接头上端嵌合，用于尾管承载和脱手的弹爪卡块通过下接头支撑且卡在公母接头内的凹槽中，采用弹爪卡块实现送入工具与悬挂器的连接承载和脱手，可靠性高。

八、本发明中，所述上接头通过花键轴与扭矩筒上端的啮合齿嵌合，所述扭矩筒下端通过花键轴与公母接头上端的啮合齿嵌合，此方式传递旋转扭矩，实现了尾管旋转。

九、本发明中，所述密封盒固定设置在密封管外公母接头和中心管的连接处，与承载机构的密封更可靠。

十、本发明还包括空心胶塞，所述空心胶塞通过销钉和螺纹连接在送入工具的下端，此方式可清洁套管内壁，隔离水泥浆，控制下水泥塞更加方便快捷。

十一、本发明中，采用所述密封盒本体上设置有贯通密封盒本体壁的卡块槽，所述卡块嵌入式设置在卡块槽中，卡块外侧上的凸台卡接在公母接头和第一中心管的连接处的内部凹槽内，实现密封盒在悬挂器本体内的固定。

十二、本发明中，所述支撑内套设置在密封盒本体内，所述支撑内套上设置有台阶，所述回缩的空间为支撑内套向上滑动后台阶处与密封盒本体内壁之间的空隙，避免卡块与密封管直接接触，起到减小送入工具密封管在密封盒本体内滑动时的摩擦力，保护送入工具密封管，从而保护送入工具密封管的密封性能，并且卡块回缩后，实现了密封盒起出免钻。

十三、本发明中，脱手控制销钉穿过密封盒本体与支撑内套连接，实现支撑内套轴向的暂时固定和相对滑动控制，从而实现卡块和整个密封盒的可靠固定和脱手。

十四、本发明中，所述滑动腔内设置有径向溢流孔，便于支撑内套能向上滑动。

十五、本发明中，所述径向溢流孔上方的密封盒本体外壁和内壁上均设置有多个密封槽，密封槽内设置有密封圈，可实现高压密封，密封更可靠。

综上所述，本发明与现有技术相比，具有既能实现尾管下入时的旋转和坐挂后旋转尾管施工，同时，大幅增加了旋转尾管悬挂器的尾管悬挂能力，该多级重载旋转悬挂器承载能力强，性能可靠，对现场施工井普遍适用，很好地解决了现场施工的安全和技术问题。

本发明中的密封盒与现有技术相比，具有密封盒免钻，防止密封盒误脱手，保护送入工具密封管，密封可靠等优点，很好地解决了现有密封盒技术不足的问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为图1中的A—A剖面结构示意图

图3为图1中的B—B剖面结构示意图

图4为本发明密封盒设置处的结构示意图

图5为图4的A—A剖面结构示意图

图6为本发明丢手机构处的结构示意图

图7为图6的A—A剖视结构示意图

图8为图1的C—C剖视结构示意图

图9为本发明连体双锥体和连体双卡瓦连接的示意图

图中标记为：1、钻杆，2、上接头，3、扭矩筒，4、双公接头，5、弹爪卡块，6、下接头，7、公母接头，8、第一重载轴承，9、第一连体双锥体，10、第一连体双卡瓦，11、第一坐挂液缸，12、第一中心管，13、第二重载轴承，14、第二连体双锥体，15、第二连体双卡瓦，16、第二坐挂液缸，17、第二中心管，18、空心胶塞，19、密封盒本体，20、卡块，21、支撑内套，22、脱手控制销钉，23、滑动腔，24、径向溢流孔，25、保护接头，26、密封圈，27、密封管，28、第二下接头，29、丢手液缸，30、丢手控制销钉，31、弹爪。

具体实施方式

本发明中的承载机构可以为二级，也可以为二级以上，下面以二级为例结合说明书附图对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

作为本发明的一较佳实施方式，本发明主要包括钻杆1（此处可为短钻杆）、上接头2、扭矩筒3、双公接头4、弹爪卡块5、密封盒、下接头6、公母接头7、丢手机构、空心胶塞18和二个承载机构。其中，密封盒和丢手机构可以采用现有技术中的密封盒和丢手机构。

第一承载机构包括第一重载轴承8、第一连体双锥体9、第一连体双卡瓦10、第一坐挂液缸11和第一中心管12。第二承载机构包括第二重载轴承13、第二连体双锥体14、第二连体双卡瓦15、第二坐挂液缸16和第二中心管17和。

所述上接头2通过花键轴与扭矩筒3上端的啮合齿嵌合，扭矩筒3通过花键轴与公母接头7上端的啮合齿嵌合，所述弹爪卡块5通过下接头6的支撑卡在公母接头7的内部凹槽内，所述第一坐挂液缸11、第一连体双卡瓦10、第一连体双锥体9、第一重载轴承8依次安装在第一中心管12上.所述第二坐挂液缸16、第二连体双卡瓦15、第二连体双锥体14、第二重载轴承13依次安装在第二中心管17上，所述短钻杆、上接头2、双公接头4、下接头6通过螺纹依次连接固定在一起，所述公母接头7、第一中心管12和第二中心管17通过螺纹依次连接固定在一起，所述空心胶塞18通过销钉和螺纹连接在送入工具的下端。所述密封盒固定安装在密封管外公母接头7和第一中心管12的连接处。

本发明中，连体双锥体是由两个大致上呈锥体状的筒首尾相接形成。连体双卡瓦是由两个卡瓦首尾相接形成。连体双锥体和连体双卡瓦通过嵌合结构连接在一起。

这样的结构形式，采用第一坐挂液缸11和第二坐挂液缸16为两组相互独立的坐挂控制系统，提高坐挂可靠性；采用第一连体双卡瓦10与第二连体双卡瓦15，保护外层套管，增加悬挂能力；采用第一重载轴承8和第二重载轴承13在悬挂器坐挂后，共同承载尾管重量，保护轴承，保证旋转尾管固井施工，增加悬挂能力；采用上接头2的花键轴与扭矩筒3上端的啮合齿嵌合，扭矩筒的花键轴与公母接头7上端的啮合齿嵌合，短钻杆、上接头2、双公接头4、下接头6螺纹连接固定，公母接头7、第一中心管12和第二中心管17螺纹连接，实现旋转尾管大扭矩传递；采用弹爪卡块5实现送入工具与悬挂器的连接承载和脱手；采用空心胶塞18，清洁套管内壁，隔离水泥浆，控制下水泥塞。

实施例2

作为本发明的最佳实施方式为：本发明主要包括钻杆1（短钻杆）、上接头2、扭矩筒3、双公接头4、弹爪卡块5、下接头6、公母接头7、第一重载轴承8、第一连体双锥体9、第一连体双卡瓦10、第一坐挂液缸11、第一中心管12、第二重载轴承13、第二连体双锥体14、第二连体双卡瓦15、第二坐挂液缸16、第二中心管17和空心胶塞18。短钻杆1上端设有钻杆母螺纹，实现与钻杆的连接，悬挂器的下端设有套管公螺纹，实现与尾管的连接。弹爪卡块5通过下接头6上端的锥面支撑卡在公母接头7的内部凹槽内，实现承载尾管。上接头2上设置花键轴与扭矩筒3上端设置的啮合齿嵌合，扭矩筒3上设置花键轴与公母接头7上端设置的啮合齿嵌合，短钻杆1、上接头2、双公接头4、下接头6螺纹连接固定，公母接头7、第一中心管12、第二中心管17螺纹连接固定，传递大扭矩，旋转重载尾管。第一坐挂液缸11、第一连体双卡瓦10、第一连体双锥体9、第一重载轴承8等依次安装在第一中心管12上，第二坐挂液缸16、第二连体双卡瓦15、第二连体双锥体14、第二重载轴承13等依次安装在第二中心管17上，两组坐挂控制、卡瓦悬挂、重载轴承承载，提高坐挂可靠性，保护外层套管，保护轴承，增加承载能力，实现中重载尾管旋转固井。空心胶塞18通过销钉和螺纹连接在密封管10的下端，实现清洁套管内壁，隔离水泥浆，控制水泥塞。

本发明的主要工作原理如下：

将本发明连接在尾管管柱套管串和钻杆串之间，下入遇阻时，井口旋转钻杆，实现尾管旋转，有利于管柱顺利下入到设计位置。管柱下入到位后，投球、憋压，第一坐挂液缸11推动第一连体双卡瓦10上行坐挂，第二坐挂液缸16推动第二连体双卡瓦15上行坐挂，实现悬挂器坐挂。坐挂后，尾管重量分别通过第一重载轴承8传递给第一连体双锥体9、第一连体双卡瓦10、外层套管，第二重载轴承13传递给第二连体双锥体14、第二连体双卡瓦15、外层套管，第一重载轴承8和第二重载轴承13共同承载尾管，外层套管通过第一连体双卡瓦10和第二连体双卡瓦15共同承载尾管重量。

坐挂后，弹爪卡块5回收，脱开双母接头7的内部凹槽，实现丢手。进行循环及注水泥施工时，送入工具压在悬挂器上，扭矩筒3的花键轴与公母接头7上端啮合齿嵌合，井口旋转钻杆可实现尾管旋转和旋转尾管固井，有利于提高顶替效率和固井质量。

实施例3

作为本发明密封盒的一较佳实施方式，包括密封盒本体19，卡块20，支撑内套21、脱手控制销22和保护接头25。所述卡块20嵌入设置在密封盒本体19的下部，支撑内套21设置在卡块20和密封盒本体19的内部，密封盒本体19与支撑内套间设置有脱手控制销钉22，保护接头25设置在密封盒本体19下端。所述卡块20周向凸台外缘卡在公母接头7和第一中心管12的连接处的内部凹槽内。所述送入工具的密封管27穿过密封盒本体19的内部，送入工具密封管27下端设置有第二下接头28。

这样的结构形式，采用在卡块和送入工具密封管之间的设置支撑内套的方式，减小送入工具密封管轴向活动摩擦力，保护送入工具密封管，增强密封性；采用在支撑内套和密封盒本体间安装脱手控制销钉，避免正常提放送入工具密封管操作时密封盒误脱手；起钻时，加大上提吨位，剪断脱手控制销钉，支撑内套上行，卡块内收，密封盒随送入工具密封管起出，实现密封盒免钻。

实施例4

作为本发明密封盒的最佳实施方式为：所述密封盒包括密封盒本体19、卡块20、支撑内套21、脱手控制销钉22，所述支撑内套21设置在密封盒本体19内，脱手控制销钉22穿过密封盒本体19与支撑内套21连接，且密封盒本体19内设置有在脱手控制销钉22断开后用于支撑内套21向上滑动的滑动腔23，所述密封盒本体19上设置有贯通密封盒本体19壁的卡块槽，所述卡块20嵌入式设置在卡块槽中，卡块20外侧上的凸台卡接在公母接头7和第一中心管12的连接处，支撑内套21向上滑动后密封盒本体19内具有用于使卡块20向密封盒本体19内回缩的空间。进一步地，所述支撑内套21上设置有台阶，所述回缩的空间为支撑内套21向上滑动后台阶处与密封盒本体19内壁之间的空隙。

另外，所述滑动腔23内设置有径向溢流孔24。所述密封盒本体19的下端设置有保护接头25，保护接头25与密封盒本体19通过螺纹连接，在螺纹连接处设置有固定销钉。所述径向溢流孔24上方的密封盒本体外壁和内壁上均设置有多个密封槽，密封槽内设置有密封圈26，密封圈26优选为O形密封圈。

进一步说明如下：所述卡块20嵌入设置在密封盒本体19的下部，支撑内套21设置在密封盒本体19和卡块20的内部，密封盒本体19与支撑内套21上设置有脱手控制销钉22，保护接头25设置在密封盒本体19下端部。所述卡块20周向凸台外缘卡在公母接头7和第一中心管12的连接处的内部凹槽内，实现密封盒在悬挂器本体内的固定。所述送入工具密封管27位于密封盒本体19和支撑内套21的内部，第二下接头28位于送入工具密封管27的下端部。所述密封盒本体19与悬挂器本体上部和送入工具密封管处设置有O型密封圈。

密封盒的主要用途：在循环和施工时，实现悬挂器本体上部与送入工具密封管的高压密封；施工结束起钻，上提送入工具密封管，带动第二下接头向上推动支撑内套，上提载荷足够时，剪断脱手控制销钉，支撑内套上行，让开卡块，卡块内收，卡块外部凸起脱开公母接头和第一中心管的连接处的内部凹槽，密封盒从悬挂器本体内脱手，随送入工具密封管一起起出，实现密封盒本体随送入工具密封管从悬挂器内起出，实现密封盒免钻。

实施例5

本发明的又一实施方式，所述丢手液缸设置在双公接头上，上部留有空腔，所述弹爪通过连接机构和丢手控制销钉连接在丢手液缸的下部，所述弹爪下端设有向外弹爪卡爪，弹爪卡爪通过下接头上端的锥面支撑卡在公母接头凹槽内，所述上接头通过花键轴与公母接头上端的啮合齿嵌合，所述连体双锥体和连体双卡瓦通过嵌入结构嵌合在一起，所述坐挂液缸、轻载轴承、连体双锥体、连体双卡瓦、重载轴承等依次安装在中心管上，所述密封盒固定安装在密封管外公母接头和中心管的连接处，所述短钻杆、上接头、双公接头、下接头与密封管连接在一起，所述空心胶塞通过销钉和螺纹连接在密封管下端，所述短钻杆上端加工钻杆螺纹，中心管下端加工套管螺纹，分别与钻杆串和套管串连接，所述连体双锥体上设置有过流槽，所述密封盒与密封管和公母接头之间设置有O型密封圈。

这样的结构形式，采用连体双卡瓦，保护外层套管，增加悬挂载荷；采用嵌入式卡瓦，避免提前坐挂，避免坐挂后旋转时卡瓦与锥体错位造成坐挂失效；采用上接头的花键轴与公母接头的啮合齿嵌合，实现尾管旋转；采用连体双锥体和连体双卡瓦上下端分别安装重载轴承，实现旋转尾管悬挂器坐挂后承载尾管和小扭矩实现尾管旋转固井；采用丢手液缸、丢手控制销钉和弹爪，实现承载尾管重量和悬挂器丢手；采用连体双锥体上设置有过流槽，增加过流面积；采用密封盒，实现高压密封施工；采用空心胶塞，清洁套管内壁，隔离水泥浆，控制下水泥塞。

实施例6

本发明的又一实施方式为：所述丢手机构包括丢手液缸29、丢手控制销钉30和弹爪31，丢手液缸29设置在双公接头上，弹爪31通过连接机构和丢手控制销钉30连接在丢手液缸29上，弹爪卡块5通过下接头6支撑且卡在公母接头7内的凹槽中。

短钻杆上端设有钻杆母螺纹，实现与钻杆的连接，中心管的下端设有套管公螺纹，实现与尾管的连接。丢手液缸安装在双公接头上，上部留有空腔，所述坐挂液缸的上部留有的空腔，便于坐挂液缸充分上行，实现脱手。弹爪连接在丢手液缸的下部，弹爪的下端设有向外弹爪卡爪，弹爪卡爪通过下接头上端的锥面支撑卡在公母接头内部凹槽内，实现承载尾管。丢手控制销钉实现丢手液缸和弹爪的动作控制。上接头上设置花键轴与公母接头上端设置的啮合齿嵌合，短钻杆、上接头、双公接头、下接头螺纹连接，公母接头和中心管套管连接，实现扭矩传递，旋转尾管。连体双卡瓦保护外层套管，增加悬挂能力。连体双卡瓦嵌入连体双锥体，避免提前坐挂，使坐挂可靠。坐挂液缸设置在中心管上，中心管开有过流孔，实现坐挂控制。空心胶塞通过销钉和螺纹连接在密封管的下端，实现清洁套管内壁，隔离水泥浆，控制水泥塞。连体双锥体外部设置有过流槽，增加过流面积。

本发明的主要用途：连接在尾管管柱套管串和钻杆串之间，下入遇阻时，井口旋转钻杆，实现尾管旋转，有利于管柱顺利下入到设计位置。管柱下入到位后，投入憋压球，憋压，推动坐挂液缸和连体双卡瓦上行，实现悬挂器坐挂，外层套管通过连体双卡瓦承载尾管重量。坐挂后，继续憋更高的压力，剪断丢手控制销钉，丢手液缸带动弹爪上行，实现丢手。进行循环及注水泥施工时，保持上接头的花键轴与公母接头上端啮合齿嵌合，通过井口旋转钻杆实现旋转尾管固井，可极大地提高顶替效率和提高固井质量。

Claims (10)

1.一种多级重载旋转尾管悬挂器，包括钻杆（1）、上接头（2）、密封管、密封盒、双公接头（4）、丢手机构、公母接头（7）和下接头（6），钻杆（1）、上接头（2）、双公接头（4）和下接头（6）依次连接，其特征在于：还包括至少二级相互连接的承载机构，所述承载机构包括坐挂液缸、连体双卡瓦、连体双锥体、重载轴承和中心管，坐挂液缸、连体双卡瓦、连体双锥体、重载轴承依次设置在中心管上；与公母接头（7）相邻的承载机构的中心管与公母接头（7）下端连接，与公母接头（7）相邻的承载机构的重载轴承位于公母接头（7）与连体双锥体之间。

2.根据权利要求1所述的多级重载旋转尾管悬挂器，其特征在于：所述承载机构为二级，第一级承载机构包括第一坐挂液缸（11）、第一连体双卡瓦（10）、第一连体双锥体（9）、第一重载轴承（8）和第一中心管（12），第一中心管（12）与公母接头下端连接，第一重载轴承（8）位于公母接头与第一连体双锥体（9）之间；第二级承载机构包括第二坐挂液缸（16）、第二连体双卡瓦（15）、第二连体双锥体（14）、第二重载轴承（13）和第二中心管（17），第二重载轴承（13）位于第二双锥体与第一中心管（12）之间；第一中心管（12）与第二中心管（17）连接。

3.根据权利要求2所述的多级重载旋转尾管悬挂器，其特征在于：所述第一坐挂液缸（11）和第二坐挂液缸（16）分别控制第一连体双卡瓦（10）和第二连体双卡瓦（15）的坐挂。

4.根据权利要求2或3所述的多级重载旋转尾管悬挂器，其特征在于：所述第一中心管（12）与第二中心管（17）通过螺纹固定连接。

5.根据权利要求1、2或3所述的多级重载旋转尾管悬挂器，其特征在于：所述密封盒包括密封盒本体（19）、卡块（20）、支撑内套（21）、脱手控制销钉（22），所述支撑内套（21）设置在密封盒本体（19）内，脱手控制销钉（22）穿过密封盒本体（19）与支撑内套（21）连接，且密封盒本体（19）内设置有在脱手控制销钉（22）断开后用于支撑内套（21）向上滑动的滑动腔（23），所述密封盒本体（19）上设置有贯通密封盒本体壁的卡块槽，所述卡块（20）嵌入式设置在卡块槽中，卡块（20）外侧上的凸台卡接在公母接头和第一中心管的连接处，支撑内套（21）向上滑动后密封盒本体（19）内具有用于使卡块向密封盒本体内回缩的空间。

6.根据权利要求5所述的多级重载旋转尾管悬挂器，其特征在于：所述支撑内套（21）上设置有台阶，所述回缩的空间为支撑内套（21）向上滑动后台阶处与密封盒本体（19）内壁之间的空隙。

7.根据权利要求1所述的多级重载旋转尾管悬挂器，其特征在于：还包括扭矩筒（3）所述上接头（2）与扭矩筒（3）上端嵌合，扭矩筒（3）下端与公母接头（7）上端嵌合，所述上接头（2）通过花键轴与扭矩筒（3）上端的啮合齿嵌合。

8.根据权利要求1所述的多级重载旋转尾管悬挂器，其特征在于：所述扭矩筒（3）下端通过花键轴与公母接头（7）上端的啮合齿嵌合。

9.根据权利要求1所述的多级重载旋转尾管悬挂器，其特征在于：所述密封盒固定设置在密封管外公母接头（7）和中心管的连接处。

10.根据权利要求5所述的多级重载旋转尾管悬挂器，其特征在于：所述丢手机构包括丢手液缸（29）、丢手控制销钉（30）和弹爪（31），丢手液缸（29）设置在双公接头上，弹爪（31）通过连接机构和丢手控制销钉（30）连接在丢手液缸（29）上，弹爪卡块（5）通过下接头支撑且卡在公母接头内的凹槽中。

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