CN104453758B - 一种多功能翻板锚 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多功能翻板锚,包括中心管,在中心管的两端分别连接有上接头和下接头,在上接头与中心管端部之间设有锚片组件,锚片组件的一侧通过连接头与中心管端部能周向转动的相连接,下接头的下端连接有刮削组件,在连接头与下接头之间的中心管上由上至下依次活动套装有胶筒密封组件、卡瓦组件和卡瓦滑动驱动组件,通过卡瓦滑动驱动组件在中心管上的往复滑动,依次驱动卡瓦组件卡封和解封及胶筒密封组件密封和解封。本发明实现了井下防脱、密封、防偏转、刮管的功能,精简了管柱结构,减少施工作业复杂程度,提高翻板锚使用效率,进而提高单井开采效果。

Description

一种多功能翻板锚
技术领域
本发明涉及一种油田井用工具,尤其涉及一种多功能翻板锚,用于锚定的井下管柱,属于石油开采领域。
背景技术
目前,井下管柱通过采用连接翻板锚进行锚定,以防止管柱错动。但现有的翻板锚受其结构影响,不具备密封效果,这对于深井负压举升管柱、深井注气(水)管柱等作业过程中,需要配合封隔器使用,导致管柱结构较为复杂。并且,现有的翻板锚在井下一旦遇阻脱断,由于锚体与井筒之间仅具有旋转作用力,纵向上无支撑,因此导致翻板锚容易掉落井底,造成打捞困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够避免井下脱落,具有密封、防偏转、刮管功能,简化管柱结构,减少施工作业复杂程度,提高翻板锚使用效率,提高单井开采效果的多功能翻板锚。
为达到上述目的,本发明提出一种多功能翻板锚,包括中心管,在所述中心管的两端分别连接有上接头和下接头,在所述上接头与所述中心管端部之间设有锚片组件,所述锚片组件的一侧通过连接头与所述中心管端部能周向转动的相连接,所述下接头的下端连接有刮削组件,在所述连接头与所述下接头之间的所述中心管上由上至下依次活动套装有胶筒密封组件、卡瓦组件和卡瓦滑动驱动组件,通过所述卡瓦滑动驱动组件在所述中心管上的往复滑动,依次驱动所述卡瓦组件卡封和解封及所述胶筒密封组件密封和解封。
如上所述的多功能翻板锚,其中,所述锚片组件包括:第一短接,插接于所述连接头与所述上接头之间;多个锚片,沿周向均匀凸设于所述第一短接的外周;第一限位环,压紧于所述锚片两端,用于固定所述锚片;锚片护套,套装于所述锚片上。
如上所述的多功能翻板锚,其中,刮削组件包括:第二短接,其一端插接于所述下接头内;螺旋刮刀护套,套装于所述第二短接的外周;多个螺旋刮刀,凸设在所述螺旋刮刀护套的周壁上;第二限位环,安装于所述螺旋刮刀护套的两端,用于固定螺旋刮刀护套。
如上所述的多功能翻板锚,其中,胶筒密封组件包括:多个胶筒,沿轴向套装于所述中心管的外壁上;限位钢圈,设于相邻的所述胶筒之间;第三限位环,设于所述胶筒与所述连接头之间;胶筒限位套,设于所述胶筒与所述卡瓦组件之间。
如上所述的多功能翻板锚,其中,卡瓦组件包括:锥体,套设于所述中心管外,并与锥体限位套固接;卡瓦,能滑动的套装于所述中心管外,所述锥体通过所述锥体限位套固定在所述卡瓦内侧,所述卡瓦与所述锥体的接触面为斜面,随所述卡瓦沿所述锥体的接触面上下滑移,所述卡瓦分别处于扩张和收缩状态;卡瓦座,连接于所述卡瓦的底部,并与所述卡瓦滑动驱动组件相接。
如上所述的多功能翻板锚,其中,所述卡瓦滑动驱动组件包括:锁紧短接,套固在所述中心管上,所述锁紧短接的上端插装于所述卡瓦座内侧,在所述锁紧短接的下部设有环槽,在所述环槽内安装有钢球;锁紧护套,套装于所述卡瓦座外侧,在所述锁紧护套与所述锁紧短接之间环形空间内容装有挡球套和弹簧,所述挡球套能轴向移动与所述钢球相接触,所述弹簧设于所述卡瓦座底面与所述挡球套顶面之间;换位滑道,包括沿轴向设置且相互连通的长槽和短槽;滑动销钉,沿所述换位滑道移动,通过所述滑动销钉移动驱动所述挡球套压缩所述弹簧,进而驱动所述卡瓦座和卡瓦一并上移,直至所述卡瓦张开,并驱动所述胶筒压紧膨胀密封。
如上所述的多功能翻板锚,其中,在所述滑动销钉与所述挡球套之间的所述中心管的外周壁上活动套装有扶正器,所述扶正器包括:扶正块护套,滑动套装于所述中心管外壁上;扶正块,外套于所述扶正块护套外侧,所述扶正块与所述扶正块护套之间沿径向设有支撑弹簧;扶正块限位套和扶正块限位环,分别压置于所述扶正块上下两端并与所述扶正块护套通过固定销钉相连接,所述扶正块限位套的上端能沿轴向插入所述锁紧护套与所述锁紧短接之间环形空间,并与所述挡球套相抵接。
如上所述的多功能翻板锚,其中,在所述连接头的周壁上贯穿设有旁通通道。
如上所述的多功能翻板锚,其中,所述连接头与所述中心管端部之间设有活节。
与现有技术相比,本发明具有以下特点和优点:
本发明实现了井下防脱、密封、防偏转、刮管的功能,精简了管柱结构,减少施工作业复杂程度,提高翻板锚使用效率,进而提高单井开采效果。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的,而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外,图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的,用于帮助对本发明的理解,并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下,可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1为本发明多功能翻板锚的剖面结构示意图;
图2为图1中A部分的放大结构示意图;
图3为图1中B部分的放大结构示意图;
图4为本发明的换位滑道的结构示意图。
附图标记说明:
1-中心管;2-上接头;3-下接头;10-连接头;11-旁通通道;12-活节;
4-锚片组件;41-第一短接;42-锚片护套;43-锚片;44-第一限位环;
6-胶筒密封组件;61-胶筒;62-限位钢圈;63-第三限位环;
7-卡瓦组件;71-锥体;72-卡瓦;73-卡瓦座;74-锥体限位套;
8-卡瓦滑动驱动组件;81-锁紧短接;82-锁紧护套;83-换位滑道;831-长槽;832-短槽;84-滑动销钉;85-钢球;86-挡球套;87-弹簧;
9-扶正器;91-扶正块护套;92-扶正块;93-扶正块限位套;94-扶正块限位环;95-支撑弹簧。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述,能够更加清楚地了解本发明的细节。但是,在此描述的本发明的具体实施方式,仅用于解释本发明的目的,而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下,技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形,这些都应被视为属于本发明的范围。
请参考图1至图3,图1为本发明多功能翻板锚的剖面结构示意图;图2为图1中A部分的放大结构示意图;图3为图1中B部分的放大结构示意图;图4为本发明的换位滑道的结构示意图。
如图1至图3所示,本发明多功能翻板锚,包括中心管1,在中心管1的两端分别连接有上接头2和下接头3,用于连接油管。在上接头2与中心管1端部之间设有锚片组件4,用于与井壁咬合。锚片组件4的一侧通过连接头10与中心管1端部能周向转动的相连接,使得连接头10以下部分可作周向转动。在下接头3的下端连接有刮削组件,具有刮管功能。在连接头10与下接头3之间的中心管1上由上至下依次活动套装有用于坐封的胶筒密封组件6、用于卡封的卡瓦组件7,以及驱动卡瓦组件7的卡瓦滑动驱动组件8。卡瓦滑动驱动组件8能滑动的设置在中心管1,通过卡瓦滑动驱动组件8在中心管1上沿轴向往复滑动,依次驱动卡瓦组件7的卡封和解封及胶筒密封组件6的密封和解封。本发明具有井下防脱、密封、防偏转、刮管功能,简化了管柱结构,减少了施工作业复杂程度,提高了翻板锚使用效率,并提高了单井开采效果。
如图2所示,本发明的锚片组件4包括第一短接41、锚片护套42、多个锚片43和第一限位环44,其中第一短接41插接于连接头10与上接头2之间,起到连接和支撑的作用。多个锚片43通过第一限位环44沿周向均匀凸设于第一短接41的外周,第一限位环44通过固定销钉与上接头2相连接,并压紧于锚片43两端,用于固定所述锚片。锚片护套42套装于各锚片43上,起到保护锚片的作用。这样,在旋转管柱时,各锚片43与井壁实现咬合,实现锚定。
如图1所示,本发明的刮削组件包括第二短接、螺旋刮刀护套、多个螺旋刮刀和第二限位环,其中第二短接一端插接于下接头3内,以与下接头3相连接,螺旋刮刀护套套装于第二短接的外周,第二限位环安装于螺旋刮刀护套的两端,第二限位环与螺旋刮刀护套通过固定销钉连接固定,用于固定螺旋刮刀护套。多个螺旋刮刀凸设在螺旋刮刀护套的周壁上,刮削组件随管柱上下移动,实现刮管功能。
如图1所示,本发明的胶筒密封组件6包括多个胶筒61、限位钢圈62、第三限位环63,其中多个胶筒61沿轴向套装于中心管1的外壁上,限位钢圈62设于相邻的胶筒61之间,在胶筒61受压膨胀时起到限位作用。第三限位环63设于胶筒61与连接头10之间,对整个胶筒密封组件6限位。这样,胶筒61在受压时沿径向膨胀,实现密封功能。
如图3所示,本发明的卡瓦组件包括锥体71、卡瓦72、卡瓦座73,其中锥体71套设于中心管1外,并与锥体限位套74固接,锥体71通过锥体限位套74固定在卡瓦72内侧,卡瓦72能滑动的套装于中心管1外,卡瓦72与锥体71的接触面为斜面,即卡瓦72与锥体71斜面滑动配合,卡瓦座73连接于卡瓦72的底部,并与卡瓦滑动驱动组件8相接。当卡瓦72受到向上的驱动力时,卡瓦72沿所述锥体的接触面上移,卡瓦72沿径向外张,直至卡瓦72全部打开,最终支撑在井壁上,实现坐封。当向上驱动力消失,卡瓦72在重力的作用下,沿斜面下滑,卡瓦72沿径向收缩,直至卡瓦72闭合至原位,完成解封。
如图3、图4所示,本发明的卡瓦滑动驱动组件8包括锁紧短接81、锁紧护套82、换位滑道83、滑动销钉84,其中锁紧短接81套固在中心管1上,锁紧短接81的上端插装于卡瓦座73内侧,实现定位。在锁紧短接81的下部设有环槽,在环槽内安装有钢球85,起到滚珠的作用。锁紧护套82套装于卡瓦座73外侧,在锁紧护套82与锁紧短接81之间环形空间内容装有挡球套86和弹簧87,挡球套86能轴向移动挡球套86的侧壁与钢球85相接触,形成滚动配合,以利于挡球套86的轴向移动。弹簧87设于卡瓦座73底面与挡球套86顶面之间,使得挡球套86在外力驱动上移时,通过弹簧87向卡瓦组件7的卡瓦座73传递驱动力,以驱动卡瓦组件7上移。
如图3、图4所示,本发明的卡瓦滑动驱动组件8的换位滑道83包括沿轴向设置且相互连通的长槽831和短槽832,用于引导滑动销钉84移动,并实现换位功能。滑动销钉84沿换位滑道83移动,通过滑动销钉84在换位滑道83内的移动,驱动挡球套86压缩弹簧87,进而驱动卡瓦座73和卡瓦72一并上移,直至卡瓦72张开,实现坐封,在卡瓦72全部张开后,继续在外力作用下,使胶筒61受压膨胀,与井壁贴合,实现密封。如图4所示,b1-c为长槽831,c-b为短槽832,b1为初始位置。在使用时,下放管柱,受套管管壁磨阻,滑动销钉84位于b1处;上提管柱时,滑动销钉84由b1运行到c1,然后至c;再下放管柱,滑动销钉84由c运行到b,完成一次换道,卡瓦张开,胶筒受压坐封;再次上提管柱,滑动销钉84由b运行到a;下放管柱,限位销钉由a运行到a1,再到b1,即可完成解封。
进一步的,如图3所示,在滑动销钉84与挡球套86之间的中心管1的外周壁上活动套装有扶正器9,扶正器9包括扶正块护套91、扶正块92、扶正块限位套93和扶正块限位环94,扶正块护套91滑动套装于中心管1外壁上,扶正块92外套于扶正块护套91外侧,扶正块92与扶正块护套91之间沿径向设有支撑弹簧95,扶正块限位套93和扶正块限位环94分别压置于扶正块92上下两端,并与扶正块护套91通过固定销钉相连接。其中,扶正块限位套93的上端能沿轴向插入锁紧护套82与锁紧短接81之间环形空间,并与挡球套86相抵接,以驱动挡球套86轴向上移。
进一步的,在连接头10的周壁上贯穿设有旁通通道11。旁通通道11的作用是在胶筒密封组件6坐封以后,通过井筒灌注洗井的方式,将生产过程中可能沉落在胶筒61上面的沉砂、杂物、粉尘等洗入油管内,进而回落井底,避免胶筒61上面沉积过多杂物造成工具填埋。
进一步的,连接头10与中心管1端部之间设有活节12,从而保证连接头10以下各部件能够周向自由旋转。
本发明在作业时,卡瓦72可由锥体71的锥面滑出,锁紧短接81、弹簧87、挡球套86、钢球85,扶正块限位套93、扶正块护套91和扶正块限位环94分别由固定销钉连接并固定,扶正块限位环94内还设有滑动销钉84,与换位滑道83共同起到换位的作用。
作业时,在工具下入的过程中,螺旋刮刀对井壁进行刮削,确保上部结构顺利下入井内。待工具下到指定位置后,执行上提工具、下放工具的操作。此时,滑动销钉84由换位滑道83的短槽832变换到长槽831;下放工具时,通过扶正块92与井壁的摩擦作用使扶正块限位套93、扶正块护套91、扶正块92、扶正块限位环94上行,扶正块限位套93的上部借此插入锁紧护套82内部,推动挡球套86。挡球套86在钢球85旋转的润滑作用下,非常容易上行,压缩弹簧87,并推动卡瓦座73上行,进而推动卡瓦72上行,卡瓦72在锥体71的锥面上滑动,外张,最终支撑在井壁上。此时继续下放管柱,胶筒61受力压缩,径向扩张,与井壁贴合,形成密封。之后,旋转管柱,带动工具的连接头10以上部分旋转,锚片43与井壁咬合,即完成该工具作业。具体包括以下步骤:
向井筒内下入本发明多功能翻板锚;
下入到指定位置后,上提翻板锚1-2M,再下放翻板锚1-2M后上提翻板锚,此时若管柱载荷不断增大,说明卡瓦已与井壁咬合,若载荷波动不大,说明换位滑道未起作用,则继续尝试本步骤直到上提时载荷不断增大。
下放管柱,并持续一段时间,使胶筒完成坐封。
旋转管柱,直到旋转困难。
环空试压,合格后,完成工具施工。
本发明实现了井下防脱、密封、防偏转、刮管的功能,精简了管柱结构,减少施工作业复杂程度,提高翻板锚使用效率,进而提高单井开采效果。
针对上述各实施方式的详细解释,其目的仅在于对本发明进行解释,以便于能够更好地理解本发明,但是,这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制,特别是,在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合,从而组成其他实施方式,除了有明确相反的描述,这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中,而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (7)

1.一种多功能翻板锚,包括中心管,在所述中心管的两端分别连接有上接头和下接头,其特征在于,在所述上接头与所述中心管端部之间设有锚片组件,所述锚片组件的一侧通过连接头与所述中心管端部能周向转动的相连接,所述下接头的下端连接有刮削组件,在所述连接头与所述下接头之间的所述中心管上由上至下依次活动套装有胶筒密封组件、卡瓦组件和卡瓦滑动驱动组件,通过所述卡瓦滑动驱动组件在所述中心管上的往复滑动,依次驱动所述卡瓦组件卡封和解封及所述胶筒密封组件密封和解封;在所述连接头的周壁上贯穿设有旁通通道;
胶筒密封组件包括:
多个胶筒,沿轴向套装于所述中心管的外壁上;
限位钢圈,设于相邻的所述胶筒之间;
第三限位环,设于所述胶筒与所述连接头之间;
胶筒限位套,设于所述胶筒与所述卡瓦组件之间。
2.如权利要求1所述的多功能翻板锚,其特征在于,所述锚片组件包括:
第一短接,插接于所述连接头与所述上接头之间;
多个锚片,沿周向均匀凸设于所述第一短接的外周;
第一限位环,压紧于所述锚片两端,用于固定所述锚片;
锚片护套,套装于所述锚片上。
3.如权利要求1所述的多功能翻板锚,其特征在于,刮削组件包括:
第二短接,其一端插接于所述下接头内;
螺旋刮刀护套,套装于所述第二短接的外周;
多个螺旋刮刀,凸设在所述螺旋刮刀护套的周壁上;
第二限位环,安装于所述螺旋刮刀护套的两端,用于固定螺旋刮刀护套。
4.如权利要求1所述的多功能翻板锚,其特征在于,卡瓦组件包括:
锥体,套设于所述中心管外,并与锥体限位套固接;
卡瓦,能滑动的套装于所述中心管外,所述锥体通过所述锥体限位套固定在所述卡瓦内侧,所述卡瓦与所述锥体的接触面为斜面,随所述卡瓦沿所述锥体的接触面上下滑移,所述卡瓦分别处于扩张和收缩状态;
卡瓦座,连接于所述卡瓦的底部,并与所述卡瓦滑动驱动组件相接。
5.如权利要求4所述的多功能翻板锚,其特征在于,所述卡瓦滑动驱动组件包括:
锁紧短接,套固在所述中心管上,所述锁紧短接的上端插装于所述卡瓦座内侧,在所述锁紧短接的下部设有环槽,在所述环槽内安装有钢球;
锁紧护套,套装于所述卡瓦座外侧,在所述锁紧护套与所述锁紧短接之间环形空间内容装有挡球套和弹簧,所述挡球套能轴向移动与所述钢球相接触,所述弹簧设于所述卡瓦座底面与所述挡球套顶面之间;
换位滑道,包括沿轴向设置且相互连通的长槽和短槽;
滑动销钉,沿所述换位滑道移动,通过所述滑动销钉移动驱动所述挡球套压缩所述弹簧,进而驱动所述卡瓦座和卡瓦一并上移,直至所述卡瓦张开,并驱动所述胶筒压紧膨胀密封。
6.如权利要求5所述的多功能翻板锚,其特征在于,在所述滑动销钉与所述挡球套之间的所述中心管的外周壁上活动套装有扶正器,所述扶正器包括:
扶正块护套,滑动套装于所述中心管外壁上;
扶正块,外套于所述扶正块护套外侧,所述扶正块与所述扶正块护套之间沿径向设有支撑弹簧;
扶正块限位套和扶正块限位环,分别压置于所述扶正块上下两端并与所述扶正块护套通过固定销钉相连接,所述扶正块限位套的上端能沿轴向插入所述锁紧护套与所述锁紧短接之间环形空间,并与所述挡球套相抵接。
7.如权利要求1所述的多功能翻板锚,其特征在于,所述连接头与所述中心管端部之间设有活节。
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