CN103321599B - 一种多功能地锚装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多功能地锚装置，该地锚装置包括一上部短节，一联接于上部短节下部的本体，一设置于上部短节与本体内部的中心管，一安装于中心管上部内侧的节流喷嘴，一安装于中心管上部外侧的活塞，一安装于活塞下部的中心管外侧的弹性件，若干沿周向等间距开设于本体管壁上的锚爪安装孔，若干容纳于锚爪安装孔内部且与本体铰接的锚爪，以及若干铰接于锚爪与中心管之间的连杆；此外，中心管的外壁与上部短节和本体的内壁之间留有环空，活塞的外壁与上部短节的内壁为滑动配合。本发明的结构简单，使用方便，可根据不同的地层情况由多个地锚装置组合成多级模块化地锚以提高锚固力，并可根据施工工况灵活选择节流喷嘴孔径和锚爪长度，适用范围广，锚固可靠。

Description

一种多功能地锚装置
技术领域
本发明涉及一种固井作业用的井下工具，具体涉及一种用于热采井进行预应力固井用的多功能地锚装置。
背景技术
目前，随着稠油热采开发地质条件和施工工况的日益复杂，现有地锚难以根据地层条件进行组合，以达到提高锚固力的目的，且难以调节锚爪开启排量和锚爪长度，适用范围受到一定限制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种多功能地锚装置，以有效解决复杂地层固井施工过程中锚固力不足，适应工艺参数范围窄，井眼不规则等情况下锚固不牢的问题，从而提高固井施工效率。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种多功能地锚装置，其特征在于，该地锚装置包括：一上部短节，一联接于所述上部短节下部的本体，一设置于所述上部短节与本体内部的中心管，一安装于所述中心管上部内侧的节流喷嘴，一安装于所述中心管上部外侧的活塞，一安装于所述活塞下部的所述中心管外侧的弹性件，若干沿周向等间距开设于所述本体管壁上的锚爪安装孔，若干容纳于所述锚爪安装孔内部且与所述本体铰接的锚爪，以及若干铰接于所述锚爪与中心管之间的连杆；其中，所述中心管的外壁与所述上部短节和本体的内壁之间留有环空，所述活塞的外壁与所述上部短节的内壁为滑动配合，所述弹性件压设在所述中心管外壁的凸台和所述本体内壁的凸台之间。
在一个优选的实施例中，该地锚装置还包括：一安装于所述中心管的下部外侧的导向套，且所述导向套的内壁与所述中心管的外壁为滑动配合；所述导向套由定位台肩和弹性档圈与所述本体实现定位与联接。
在一个优选的实施例中，所述节流喷嘴由定位台肩和弹性档圈与所述中心管实现定位与联接。
在一个优选的实施例中，所述中心管与节流喷嘴、活塞和导向套之间，所述活塞与上部短节之间，所述导向套与本体之间均由○型圈进行密封。
在一个优选的实施例中，所述上部短节的上部和本体的下部均采用标准API套管螺纹，以实现所述地锚装置的模块化设计。
在一个优选的实施例中，所述锚爪的下端通过可拆卸的锚爪销联接在所述本体上。
在一个优选的实施中，所述连杆的一端通过下联接销与所述锚爪的爪尖底部联接，所述连杆的另一端通过上联接销与所述中心管联接。
在一个优选的实施例中，所述弹性件为弹簧。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明在上部短节和本体中设置一带节流喷嘴和活塞的中心管，通过节流喷嘴的节流作用在活塞两端产生压差，推动中心管下行，带动锚爪翻转并与井壁实现锚固，可以有效解决复杂地层固井施工过程中锚固力不足，适应工艺参数范围窄，井眼不规则等情况下锚固不牢的问题，从而提高固井施工效率。2、本发明的上部短节的上部和本体的下部均采用标准API套管螺纹，从而实现地锚装置的模块化设计，因此可以根据不同的地层情况下入单个地锚装置模块来满足预应力固井施工需要，或通过API套管螺纹将多个地锚装置模块进行串联安装，以达到在固井施工过程中根据不同地层情况进行多级锚固的目的。3、本发明的锚爪通过可拆卸的锚爪销联接在本体上，通过拆卸锚爪销可以更换不同长度的锚爪，以适应不同的井径。4、本发明的节流喷嘴由定位台肩和弹性档圈与中心管实现定位与联接，通过拆卸弹性档圈可以更换不同孔径的节流喷嘴来实现不同的开启流量，以满足固井施工需要。5、本发明在中心管与节流喷嘴、活塞和导向套之间，活塞与上部短节之间，导向套与本体之间均采用○型圈进行密封，以确保固井流体全排量通过中心管。6、本发明的弹簧在装入中心管和本体时，施加一定的预压量，以实现锚爪的自动复位功能。由此可见，本发明的结构简单，使用方便，可根据不同的地层情况由多个地锚装置组合成多级模块化地锚以提高锚固力，并可根据施工工况灵活选择节流喷嘴孔径和锚爪长度，适用范围广，锚固可靠。
附图说明
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
图1是本发明锚爪收紧状态下的结构示意图；
图2是本发明锚爪张开状态下的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。需要说明的是，下文中的“上部”、“下部”均针对于固井流体的流动方向来定义，其中“上部”指固井流体的流动方向上游。
图1显示了根据本发明提供的多功能地锚装置100，该地锚装置100主要由节流喷嘴1、活塞2、上部短节3、弹簧4、中心管5、本体6、上联接销7、连杆8、下联接销9和锚爪10等组成。
其中，上部短节3下部通过螺纹与本体6上部相联接，中心管5同轴地设置在上部短节3与本体6内部，且其外壁与上部短节3和本体6的内壁之间留有环空。节流喷嘴1安装于中心管5的上部内侧，活塞2安装于中心管5的上部外侧，且活塞2的外壁与上部短节3的内壁为滑动配合。弹簧4安装于活塞2下部的中心管5外侧，且其压设在中心管5外壁的凸台和本体6内壁的凸台之间，这样可以施加一定的预压量，以实现锚爪10的自动复位功能。本体6中部的管壁上沿周向等间距开设有若干个用来容纳锚爪10的安装孔11，锚爪10的下端与本体6铰接，锚爪10的爪尖底部通过下联接销9与连杆8的一端铰接，连杆8的另一端通过上联接销7与中心管5铰接。
在一个优选的实施例中，锚爪10可以通过可拆卸的锚爪销12联接在本体6上，通过拆卸锚爪销12可以更换不同长度的锚爪10，以适应不同的井径。
在一个优选的实施例中，可以在中心管5的下部外侧安装一导向套13，且其内壁与中心管5的外壁为滑动配合，从而实现对中心管5的导向和支撑作用。导向套13由定位台肩14和弹性档圈15与本体6实现定位与联接。
在一个优选的实施例中，节流喷嘴1由定位台肩16和弹性档圈17与中心管5实现定位与联接，通过拆卸弹性档圈17可以更换不同孔径的节流喷嘴1来实现不同的开启流量，以满足固井施工需要。
在一个优选的实施例中，中心管5与节流喷嘴1、活塞2和导向套13之间，活塞2与上部短节3之间，导向套13与本体6之间均由○型圈进行密封，以确保固井流体全排量通过中心管5。
在一个优选的实施例中，上部短节3的上部和本体6的下部均采用标准API套管螺纹，从而实现地锚装置100的模块化设计，可根据不同的地层情况下入单个地锚装置模块来满足预应力固井施工需要，或通过API套管螺纹将多个地锚装置模块进行串联安装，以达到在固井施工过程中根据不同地层情况进行多级锚固的目的。
本发明在使用时，地锚装置100通过上部短节3的上部螺纹与套管柱下部相联接，随套管柱一起下入井内。下套管过程中，在弹簧4预紧力的作用下锚爪10处于收紧状态(如图1所示)。当下到预定位置后开泵，固井流体流经节流喷嘴1和中心管2后，由于节流喷嘴1的节流作用，活塞2两端产生的压差克服弹簧4的预紧力推动中心管5下行，并带动连杆8运动，从而借助连杆8使锚爪10向外翻转，此时锚爪10处于张开状态(如图2所示)，锚爪10的爪尖与井壁接触。在循环过程中固井流体排量越大，节流喷嘴1产生的压差越大，锚爪10与井壁岩层之间的作用力也越大。若地层较硬时，锚爪10的爪尖将卡于井壁的不光滑台阶处而实现锚固。若地层较软时，在预应力固井提拉力的作用下，地锚装置100整体上行，锚爪10将逐渐张开至极限位置并“吃入”井壁岩层深部而实现锚固。
当停泵并下放地锚装置100时，受弹簧4复位力的作用，锚爪10自动复位重新处于收紧状态(如图1所示)。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种多功能地锚装置，其特征在于，该地锚装置包括：
一上部短节，
一联接于所述上部短节下部的本体，
一设置于所述上部短节与本体内部的中心管，
一安装于所述中心管上部内侧的节流喷嘴，
一安装于所述中心管上部外侧的活塞，
一安装于所述活塞下部的所述中心管外侧的弹性件，
若干沿周向等间距开设于所述本体管壁上的锚爪安装孔，
若干容纳于所述锚爪安装孔内部且与所述本体铰接的锚爪，以及
若干铰接于所述锚爪与中心管之间的连杆；
一安装于所述中心管的下部外侧的导向套，且所述导向套的内壁与所述中心管的外壁为滑动配合；所述导向套由定位台肩和弹性档圈与所述本体实现定位与联接；
其中，所述中心管的外壁与所述上部短节和本体的内壁之间留有环空，所述活塞的外壁与所述上部短节的内壁为滑动配合，所述弹性件压设在所述中心管外壁的凸台和所述本体内壁的凸台之间；所述节流喷嘴由定位台肩和弹性档圈与所述中心管实现定位与联接。
2.如权利要求1所述的一种多功能地锚装置，其特征在于，所述中心管与节流喷嘴、活塞和导向套之间，所述活塞与上部短节之间，所述导向套与本体之间均由○型圈进行密封。
3.如权利要求1或2所述的一种多功能地锚装置，其特征在于，所述上部短节的上部和本体的下部均采用标准API套管螺纹，以实现所述地锚装置的模块化设计。
4.如权利要求1或2所述的一种多功能地锚装置，其特征在于，所述锚爪的下端通过可拆卸的锚爪销联接在所述本体上。
5.如权利要求1或2所述的一种多功能地锚装置，其特征在于，所述连杆的一端通过下联接销与所述锚爪的爪尖底部联接，所述连杆的另一端通过上联接销与所述中心管联接。
6.如权利要求1或2所述的一种多功能地锚装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。
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