CN105221103B - 一种自坐封悬挂器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自坐封悬挂器，包括：上端结构，包括沿第一方向依次固定连接的上接头、短节、密封头和中心管；沿第一方向依次套设在上端结构外的回接筒、密封件、控制头、锥体、卡瓦、卡瓦座、缸套和限位套；控制头的分瓣爪卡在中心管外表面的第一凹槽中间孔内；上活塞套设在分瓣爪上，上活塞通过第一剪钉固定在锥体上；锁块设置在中心管外表面的第二凹槽中间孔内；下活塞套设在锁块上，下活塞通过第二剪钉固定在卡瓦座上；第二剪钉的剪断力小于第一剪钉的剪断力。本发明用以解决现有技术中急需一种结构简单，既能安全固井，又能在固井后自动坐封的自坐封悬挂器的技术问题。提供了一种结构简单，易于操作，安全可靠的自坐封悬挂器。

Description

一种自坐封悬挂器

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种自坐封悬挂器。

背景技术

目前，国内储气库井在三开固井施工过程中，主要靠引进国外顶封固井悬挂器，该国外设备工艺复杂，井下工具性能要求高，施工多为一次性，风险大；且该项技术主要由国外公司掌握，价格昂贵。

也就是说，目前急需一种结构简单，既能安全固井，又能在固井后自动坐封的自坐封悬挂器。

发明内容

本发明实施例通过提供一种自坐封悬挂器，解决了现有技术中急需一种结构简单，既能安全固井，又能在固井后自动坐封的自坐封悬挂器的技术问题。

本申请实施例提供了如下技术方案：

一种自坐封悬挂器，包括：

上端结构，包括沿第一方向依次固定连接的上接头、短节、密封头和中心管；

沿所述第一方向依次套设在所述上端结构外的回接筒、密封件、控制头、锥体、卡瓦、卡瓦座、缸套和限位套；其中，所述回接筒一端的内螺纹与上接头的外螺纹连接，另一端的内螺纹与所述中心管的外螺纹连接；所述控制头的分瓣爪卡在所述中心管外表面的第一凹槽的第一中间孔内；所述密封件止位于所述回接筒和所述控制头之间；所述锥体与所述控制头固定连接；所述卡瓦座与所述锥体配合固定所述卡瓦；所述缸套与所述卡瓦座固定连接；所述限位套与所述中心管固定连接；

上活塞、下活塞和锁块，其中，所述上活塞套设在所述分瓣爪上，所述上活塞通过第一剪钉固定在所述锥体上；所述锁块设置在所述中心管外表面的第二凹槽的第二中间孔内；所述下活塞套设在所述锁块上，所述下活塞通过第二剪钉固定在所述卡瓦座上；其中，所述第二剪钉的剪断力小于所述第一剪钉的剪断力。

可选的，所述锥体的内螺纹与所述控制头的外螺纹连接。

可选的，所述卡瓦座与所述锥体配合，通过箍簧固定所述卡瓦。

可选的，所述限位套的内螺纹与所述中心管的外螺纹连接固定。

可选的，所述缸套与所述卡瓦座通过螺纹结构连接固定。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例提供的自坐封悬挂器，设置上活塞套设在分瓣爪上，并在第一剪钉的作用下，始终保持固定一体，保护封隔件；设置卡瓦在锁块、下活塞和第二剪钉的作用下，始终保持固定一体，不发生任何位移；并设置第二剪钉的剪断力小于第一剪钉的剪断力，使得坐挂时在液流压力的作用下，第二剪钉先剪断，打开控制锁，在锥体的作用下撑开卡瓦。锚定在套管内壁上。下放管柱，将管柱载荷作用在卡瓦上。正转管柱，倒开上接头下端与回接筒上端的连接螺纹，使管柱与自座封悬挂器丢开。上提管柱，带动上接头短节密封头、中心管上行，密封头不出回接筒保持密封。此时即可注入水泥，投胶塞碰额定压力后，剪断第一剪钉，使上活塞下行，控制头下端的分瓣爪脱离约束，带动中心管、回接筒压缩密封件，使密封件与井筒内壁贴紧，实现封隔环空的目的，完成固井，提供了一种结构简单，易于操作，安全可靠的自坐封悬挂器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明自坐封悬挂器结构示意图；

图2是本发明自坐封悬挂器坐挂示意图；

图3是本发明自坐封悬挂器工作状态示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种自坐封悬挂器，解决了现有技术中急需一种结构简单，既能安全固井，又能在固井后自动坐封的自坐封悬挂器的技术问题。提供了一种结构简单，易于操作，安全可靠的自坐封悬挂器。

为了解决上述现有技术存在的技术问题，本申请实施例提供的技术方案的总体思路如下：

一种自坐封悬挂器，包括：

上端结构，包括沿第一方向依次固定连接的上接头、短节、密封头和中心管；

沿所述第一方向依次套设在所述上端结构外的回接筒、密封件、控制头、锥体、卡瓦、卡瓦座、缸套和限位套；其中，所述回接筒一端的内螺纹与上接头的外螺纹连接，另一端的内螺纹与所述中心管的外螺纹连接；所述控制头的分瓣爪卡在所述中心管外表面的第一凹槽的第一中间孔内；所述密封件止位于所述回接筒和所述控制头之间；所述锥体与所述控制头固定连接；所述卡瓦座与所述锥体配合固定所述卡瓦；所述缸套与所述卡瓦座固定连接；所述限位套与所述中心管固定连接；

上活塞、下活塞和锁块，其中，所述上活塞套设在所述分瓣爪上，所述上活塞通过第一剪钉固定在所述锥体上；所述锁块设置在所述中心管外表面的第二凹槽的第二中间孔内；所述下活塞套设在所述锁块上，所述下活塞通过第二剪钉固定在所述卡瓦座上；其中，所述第二剪钉的剪断力小于所述第一剪钉的剪断力。

通过上述内容可以看出，设置上活塞套设在分瓣爪上，并在第一剪钉的作用下，始终保持固定一体，保护封隔件；设置卡瓦在锁块、下活塞和第二剪钉的作用下，始终保持固定一体，不发生任何位移；并设置第二剪钉的剪断力小于第一剪钉的剪断力，使得坐挂时在液流压力的作用下，第二剪钉先剪断，打开控制锁，在锥体的作用下撑开卡瓦。并在注入水泥，投胶塞碰额定压力后，剪断第一剪钉，使上活塞下行，控制头下端的分瓣爪脱离约束，带动中心管、回接筒压缩密封件，使密封件与井筒内壁贴紧，实现封隔环空的目的，完成固井，提供了一种结构简单，易于操作，安全可靠的自坐封悬挂器。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本实施例中提供了一种自坐封悬挂器，请参考图1，图1为本申请实施例中自坐封悬挂器的结构图，如图1所示，所述装置包括：

上端结构，包括沿第一方向依次固定连接的上接头1、短节2、密封头3和中心管4；

沿所述第一方向依次套设在所述上端结构外的回接筒5、密封件6、控制头7、锥体8、卡瓦9、卡瓦座10、缸套11和限位套12；其中，所述回接筒5一端的内螺纹与上接头1的外螺纹连接，另一端的内螺纹与所述中心管4的外螺纹连接；所述控制头7的分瓣爪13卡在所述中心管4外表面的第一凹槽的第一中间孔14内；所述密封件6止位于所述回接筒5和所述控制头7之间；所述锥体8与所述控制头7固定连接；所述卡瓦座10与所述锥体8配合固定所述卡瓦9；所述缸套11与所述卡瓦座10固定连接；所述限位套12与所述中心管4固定连接；

上活塞15、下活塞16和锁块17，其中，所述上活塞15套设在所述分瓣爪13上，所述上活塞15通过第一剪钉18固定在所述锥体8上；所述锁块17设置在所述中心管4外表面的第二凹槽的第二中间孔19内；所述下活塞16套设在所述锁块17上，所述下活塞16通过第二剪钉20固定在所述卡瓦座10上；其中，所述第二剪钉20的剪断力小于所述第一剪钉18的剪断力。

在具体实施过程中，所述自坐封悬挂器可以用于常规井或大斜度井的固井完井工程，在此不作限制。

下面结合图1详细介绍本实施例提供的自坐封悬挂器的结构和使用方法：

首先，介绍所述自坐封悬挂器的结构。

在本申请实施例中，所述卡瓦座10与所述锥体8配合，通过箍簧21固定所述卡瓦9。

在本申请实施例中，沿所述第一方向依次设置所述第一凹槽和所述第二凹槽；所述第一中间孔14和第二中间孔19均为所述中心管4管壁上开设的通孔。

如图1所示，按照所述自坐封悬挂器的各部件的功能，所述自坐封悬挂器包括控制装置机构、密封机构、悬挂机构、控制锁机构和丢手机构等。

其中，控制装置机构包括：控制头7上的分瓣爪13、上活塞15和第一剪钉18；密封机构包括：回接筒5、密封件6和控制头7；悬挂机构包括：锥体8、箍簧21、卡瓦9和卡瓦座10；控制锁机构包括：缸套11、锁块17、第二剪钉20、下活塞16和限位套12；丢手机构包括：上接头1、回接筒5、短节2和密封头3。

在本申请实施例的描述中，任一部件的上部至下部的方向均为所述第一方向；上行为沿所述第一方向的反方向移动；下行为沿所述第一方向移动。

具体来讲，如图1所示，所述上接头1下部的内螺纹与短节2的外螺纹连接、回接筒5上部的内螺纹与上接头1下部的外螺纹连接；

在本申请实施例中，控制头7可以从中心管4装入，控制头7下部的分瓣爪13卡设在中心管4上部外圆第一凹槽的第一中间孔14内；

在本申请实施例中，密封件6可以从中心管4上部装入，并座在控制头7的上部；中心管4上部外螺纹与回接筒5下部的内螺纹连接；

在本申请实施例中，上活塞15套住分瓣爪13，锥体8上部内螺纹与控制头7外螺纹连接，上活塞15由径向安装的第一剪钉18轴向固定在锥体8上；

在本申请实施例中，卡瓦9安装在卡瓦座10内，可以从中心管4的下部装入，与锥体8配合，用箍簧21固定卡瓦9；

在本申请实施例中，锁块17放入在卡瓦座10的方槽和中心管4的下部外圆凹槽的第二中间孔19内，下活塞16套住锁块17，下活塞16由径向安装的第二剪钉20轴向固定在卡瓦座10上；

在本申请实施例中，限位套12上部内螺纹与中心管4相匹配的外螺纹连接固定，缸套11上部螺纹与卡瓦座10外螺纹连接固定。

当然，在具体实施过程中，各部件之间除了采用螺纹结构进行连接，也可以采用卡口结构进行连接，在此不作限制。

在具体实施过程中，所述自坐封悬挂器的工作原理为：上活塞15在第一剪钉18的作用下，始终保持固定一体，保护密封件6；卡瓦9在锁块17、下活塞16和第二剪钉20作用下，始终保持固定一体，不发生任何位移。坐挂时在液流压力的作用下打开控制锁机构，卡瓦座10带动卡瓦9和缸套11上行，在锥体8的作用下撑开卡瓦9与套管内壁锚定。下放管柱，将管柱载荷作用在卡瓦9上。正转管柱，倒开上接头1下部与回接筒5上部的连接螺纹，使管柱与自座封悬挂器丢开。上提管柱，带动上接头1、短节2、密封头3和中心管4上行，密封头3不出回接筒5保持密封。此时即可注入水泥，投胶塞碰额定压力，第一剪钉18被剪断，上活塞15下行，控制头7下部的分瓣爪13脱离约束。在丢手机构以下管柱的作用下，带动中心管4和回接筒5压缩密封件6，使密封件6与井筒内壁贴紧，实现封隔环空的目的，完成固井。

接下来，结合图2和图3介绍所述自坐封悬挂器的使用。

在需要固井施工时，首先将管柱与所述自坐封悬挂器及配套工具下入需施工的井筒内，再进行正内憋压，使高压液流依次经过上接头1、回接筒5、短节2、密封头3、中心管4、第一中间孔14和第二中间孔19，将压力作用在上活塞15和下活塞16上；

当压力达到第二剪钉20的剪断力时，第二剪钉20被剪断，下活塞16下行至限位套20上端，锁块17脱离约束，打开所述控制锁机构，同时卡瓦座10带动卡瓦9和缸套11上行，在锥体8的作用下撑开卡瓦9上的箍簧21，使卡瓦9与套管内壁锚定；

接下来，下放管柱，将管柱载荷作用在卡瓦9上。正转管柱，倒开上接头1下端与回接筒5上端的连接螺纹，使管柱与自座封悬挂器丢开。

再上提管柱，带动上接头1、短节2、密封头3和中心管4上行，密封头3不出回接筒5保持密封，形成图2所示的结构状态。

再下来，即可注入水泥，投胶塞碰额定压力达到第一剪钉18的剪断力，使第一剪钉18被剪断，上活塞15下行，控制头7下端的分瓣爪13脱离约束。在所述丢手机构以下管柱的作用下，带动中心管4和回接筒5压缩密封件6，使密封件6与井筒内壁贴紧，实现封隔环空的目的，完成固井，形成图3所示状态。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本申请实施例提供的自坐封悬挂器，设置上活塞套设在分瓣爪上，并在第一剪钉的作用下，始终保持固定一体，保护封隔件；设置卡瓦在锁块、下活塞和第二剪钉的作用下，始终保持固定一体，不发生任何位移；并设置第二剪钉的剪断力小于第一剪钉的剪断力，使得坐挂时在液流压力的作用下，第二剪钉先剪断，打开控制锁，在锥体的作用下撑开卡瓦。并在注入水泥，投胶塞碰额定压力后，剪断第一剪钉，使上活塞下行，控制头下端的分瓣爪脱离约束，带动中心管、回接筒压缩密封件，使密封件与井筒内壁贴紧，实现封隔环空的目的，完成固井，提供了一种结构简单，易于操作，安全可靠的自坐封悬挂器。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种自坐封悬挂器，其特征在于，包括：

上端结构，包括沿第一方向依次固定连接的上接头、短节、密封头和中心管；

沿所述第一方向依次套设在所述上端结构外的回接筒、密封件、控制头、锥体、卡瓦、卡瓦座、缸套和限位套；其中，所述回接筒一端的内螺纹与上接头的外螺纹连接，另一端的内螺纹与所述中心管的外螺纹连接；所述控制头的分瓣爪卡在所述中心管外表面的第一凹槽的第一中间孔内；所述密封件位于所述回接筒和所述控制头之间；所述锥体与所述控制头固定连接；所述卡瓦座与所述锥体配合固定所述卡瓦；所述缸套与所述卡瓦座固定连接；所述限位套与所述中心管固定连接；

上活塞、下活塞和锁块，其中，所述上活塞套设在所述分瓣爪上，所述上活塞通过第一剪钉固定在所述锥体上；所述锁块设置在所述中心管外表面的第二凹槽的第二中间孔内；所述下活塞套设在所述锁块上，所述下活塞通过第二剪钉固定在所述卡瓦座上；其中，所述第二剪钉的剪断力小于所述第一剪钉的剪断力。

2.如权利要求1所述的自坐封悬挂器，其特征在于：所述锥体的内螺纹与所述控制头的外螺纹连接。

3.如权利要求1所述的自坐封悬挂器，其特征在于：所述卡瓦座与所述锥体配合，通过箍簧固定所述卡瓦。

4.如权利要求1所述的自坐封悬挂器，其特征在于：所述限位套的内螺纹与所述中心管的外螺纹连接固定。

5.如权利要求1-4任一所述的自坐封悬挂器，其特征在于：所述缸套与所述卡瓦座通过螺纹结构连接固定。