CN105545236A - 尾管悬挂器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尾管悬挂器，包括用于接收扭矩的传动套筒，套装在传动套筒外的用于连接尾管的连接套筒；在传动套筒和连接套筒之间设置有能与连接套筒脱开的第一连接件。在初始状态中，第一连接将传动套筒和连接套筒相连；当传动套筒沿第一方向转动时，第一连接件带动连接套筒一起沿第一方向转动，以传动扭矩；当传动套筒沿与第一方向相反的第二方向转动时，第一连接件与连接套筒脱开，以实现连接套筒的丢手。根据本发明的尾管悬挂器不但能传动扭矩，还能方便地实现尾管丢手。

Description

尾管悬挂器

技术领域

本发明涉及采油领域，特别涉及一种尾管悬挂器。

背景技术

尾管悬挂器是固井中常用的一种装置，目前最常用的是膨胀尾管悬挂器，其通过设置在其中的膨胀金属本体坐挂在套管内，实现悬挂尾管的功能。

在固井过程中，实现尾管串转动是膨胀尾管悬挂器的重要功能，这是由于尾管在下入和注水泥过程中的转动可使水泥分布均匀，从而达到提高固井质量和顶替效率的目的。尾管串转动的实现过程如下：悬挂器在膨胀坐挂之前，先注入水泥浆；在注水泥浆以及替浆过程中钻具转动并通过旋转传动机构将扭矩传递给尾管串使其转动。

目前，膨胀尾管悬挂器通过凹凸机构配合，并通过这种凹凸机构将扭矩传递给尾管串使其转动。然而，这种凹凸机构难以实现尾管串丢手，不方便固井施工的进行。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种尾管悬挂器。根据本发明的尾管悬挂器不但能传动扭矩，还能方便地实现尾管丢手。

根据本发明的尾管悬挂器，包括用于接收扭矩的传动套筒，套装在传动套筒外的用于连接尾管的连接套筒；在传动套筒和连接套筒之间设置有能与连接套筒脱开的第一连接件；在初始状态中，第一连接将传动套筒和连接套筒相连；当传动套筒沿第一方向转动时，第一连接件带动连接套筒一起沿第一方向转动，以传动扭矩；当传动套筒沿与第一方向相反的第二方向转动时，第一连接件与连接套筒脱开，以实现连接套筒的丢手。

在使用本发明的尾管悬挂器时，通过不同的转动方向，就能够实现传动扭矩和连接套管或尾管丢手，方便了施工现场的操作。

在一个实施例中，在传动套筒的外壁上设置有第一凹槽，在连接套筒的内壁上设置有与第一凹槽对应的第二凹槽，第一连接件包括设置第一凹槽内并能凸出到第二凹槽内的传动件，传动件包括与第一凹槽接触的轴向底面、朝向第一方向的轴向第一直面和朝向第二方向的弧面，在轴向底面与第一凹槽之间设置有弹性件，当传动套筒沿第一方向转动时，传动件在弹性件的作用下凸出到第二凹槽内，并且轴向第一直面推动连接套筒沿第一方向转动；当传动套筒沿第二方向转动时，第一凹槽推动传动件使其借助于弧面沿第二方向转动并挤压弹性件而缩回到第一凹槽内，传动件与连接套筒脱开。

在一个实施例中，传动件包括处于其轴向顶面的朝向其上游端面下倾的引导斜面。通过在传动件上构造引导斜面，能够容易地将传动件从第二凹槽内拉出，从而顺利实现连接套筒的丢手，方便了施工。

在一个实施例中，尾管悬挂器还包括设置在传动套筒和连接套筒之间的丢手套筒，丢手套筒通过剪钉与传动套筒相连，在丢手套筒上贯穿式设置有定位孔，传动件穿过定位孔而凸出到第二凹槽内，当传动套筒沿第一方向转动时，丢手套筒也随从传动套筒沿第一方向转动以传递扭矩；当传动套筒沿第二方向转动时，传动件缩回到定位孔内并与连接套筒脱开。在一个优选的实施例中，定位孔的轴向长度大于传动件的轴向长度。通过设置这种丢手套筒，定位孔也对传动件起到了定位作用，从而方便了将传动件安装在第一凹槽内。

在一个实施例中，丢手套筒还通过弹性销与连接套筒相连，在所述弹性销受到径向向里的压力时，其被压锁并且使丢手套筒与连接套筒脱开。在传动套筒沿第一方向转动时，弹性销分担了一部分传递给连接套筒的扭矩，从而降低了传动件的载荷。

在一个实施例中，在传动套筒和连接套筒之间还设置有将传动套筒和连接套筒相连的第二连接件，第二连接件包括能轴向滑动地与传动套筒的外壁相连的卡簧和与卡簧相连并轴向延伸的弹性爪，在传动套筒的外壁上设置有与卡簧相匹配的卡簧槽，在连接套筒的内壁上设置有弹性爪的端部能与之接合的爪槽，在初始状态中，卡簧偏离卡簧槽，并且弹性爪的端部接合到爪槽内；在将连接套筒丢手时，首先沿第二方向转动传动套筒，将第一连接件与连接套筒脱开，并剪断剪钉；然后轴向移动传动套筒，使卡簧与卡簧槽接合，弹性爪的端部与爪槽脱开，并且弹性销受到来自连接套筒的径向向里的压力而被压锁并且使丢手套筒与连接套筒脱开弹性销以实现连接套筒丢手。

在一个优选的实施例中，第二连接件处于第一连接件的下游，并且弹性爪从卡簧朝向下游延伸。根据这种设置，在将连接套筒丢手时，可沿轴向使传动套筒向下游运动以压缩弹性销。传动套筒的重力有助于其朝向下游运动，从而方便了施工。此外，在转动连接套筒时，第二连接件也对连接套筒起到了支撑作用，使得能够更稳定地向连接套筒传递扭矩，方便了替浆施工。

在一个实施例中，在传动套筒上在弹性爪的下游还固定设置有支撑套筒，当弹性爪的端部接合到爪槽内时，支撑套筒会支撑弹性爪的端部。支撑套筒能使第二连接件更稳定地保持其状态，同时方便了第二连接件的装配。

在一个实施例中，传动套筒由彼此相连的上游段和下游段相连形成，第一连接件、剪钉和弹性销处于传动套筒的上游段，所述第二连接件处于传动套筒的下游段。这样，可以首先分别制造上游段和下游段，然后再将上游段和下游段装配在一起形成传动套筒，使得传动套筒的制造更加方便。

在本申请中，用语“初始状态”是指在尾管悬挂器使用之前的状态。用语“上游”是指在尾管悬挂器使用时，朝向地面的方向。用语“下游”是指在尾管悬挂器使用时，与“上游”相反的方向。

与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)在使用本发明的尾管悬挂器时，通过不同的转动方向，就能够实现传动扭矩和连接套管或尾管丢手，方便了施工现场的操作。(2)本发明的尾管悬挂器具有多个扭矩传动部件，从而具有传递扭矩大、动作可靠的优点。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的尾管悬挂器的第一实施例的结构。

图2是图1的A-A截面图。

图3以三维视图显示了根据本发明的传动件的结构。

图4显示了根据本发明的尾管悬挂器的第二实施例的结构。

图5是图4的B-B截面图。

图6以三维视图显示了根据本发明的传动套筒与丢手套筒的连接结构。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1显示了根据本发明的尾管悬挂器100的第一实施例的结构。如图1所示，尾管悬挂器100包括通过防转销2与芯轴1相连的传动套筒3和套设在传动套筒3之外的连接套筒5。传动套筒3用于接收来自芯轴1的扭矩，连接套筒5用于连接尾管(未示出)。在传动套筒3和连接套筒5之间设置有将两者相连的第一连接件101。在初始状态中，第一连接101将传动套筒3和连接套筒5相连。在替浆时，将芯轴1沿第一方向(例如顺时针)转动时，传动套筒3会随之同向转动，连接套筒5也会借助于第一连接件101同向转动，从而实现传递扭矩。在丢手时，将芯轴1沿与第一方向相反的第二方向(例如逆时针)转动时，第一连接件101会与连接套筒5脱开。由于丢手阶段，连接套筒5与井内的尾管紧密地连在一起不能转动和轴向运动，因此可以顺利地将传动套筒3从连接套筒5内提出而实现连接套筒5的丢手。

下面，来根据图2和图3来详细描述第一连接件101，其中以顺时针方向为第一方向111，以逆时针方向为第二方向112。如图2所示，在传动套筒3的外壁上设置有第一凹槽11，在连接套筒5的内壁上设置有与第一凹槽11对应的第二凹槽19。第一连接件101包括设置在第一凹槽11内的传动件8。如图3所示，传动件8包括轴向底面102、轴向第一直面103、与轴向第一直面103相对的弧面104和朝向上游端面106下倾的引导斜面105。在传动件8的装配状态中，轴向底面102与第一凹槽11接触，轴向第一直面103朝向顺时针方向，弧面104朝向逆时针方向，上游端面106朝向上游。此外，为了使传动件8能够凸出到第二凹槽19内，在轴向底面102与第一凹槽11之间设置有弹性件7(如图1和2所示)。

在初始状态中，传动接8在弹性件7的作用下凸出到第二凹槽19内，从而将传动套筒3和连接套筒5相连。当传动套筒3顺时针转动时，传动件8的轴向第一直面103推动连接套筒5顺时针转动，由此尾管悬挂器100将扭矩传递给连接套筒5。当传动套筒3逆时针转动时，第一凹槽11会朝向逆时针方向推动传动件8。在传动件8的弧面104与第二凹槽19的作用下，传动件8会被径向向里地挤压，从而弹性件7被压缩并且传动件8缩回到第一凹11槽内。由此，传动件8与连接套筒5脱开，上提芯轴1就可实现将连接套筒5丢手。

图4显示了尾管悬挂器100的第二实施例的结构。为了使传动件8能更稳定地处于第一凹槽11的位置处，尾管悬挂器100还包括丢手套筒6，如图4所示。图5和图6示意性地显示了丢手套筒6的装配方式。丢手套筒6设置在传动套筒3和连接套筒5之间，并且过剪钉9与传动套筒3相连。在丢手套筒6上贯穿式设置有定位孔10，传动件8穿过定位孔10而凸出到第二凹槽19内。这样，定位孔10实际上加深了第一凹槽11的深度，从而对传动件8进行了进一步地定位，确保在任何状态中，传动件8都会处于第一凹槽11的位置处。优选地，定位孔10的轴向长度大于传动件8的轴向长度，其作用将在下文中描述。在这种情况下，当将传动套筒3顺时针转动时，丢手套筒6也同时顺时针转动以传递扭矩。当将传动套筒3逆时针转动时，传动件8缩回到定位孔10内并与连接套筒5脱开，上提芯轴1就可实现将连接套筒5丢手。

优选地，丢手套筒6还通过弹性销21与连接套筒5相连。在图5所示的实施例中，在丢手套筒6的周向侧壁外表面上构造有第一销孔，在连接套筒5的周向侧壁内表面上构造有第二销孔，并且第一销孔和第二销孔相对应。在装配状态中，弹性销21安装在第一销孔和第二销孔形成腔内并且将连接套筒5和丢手套筒6连在一起。当弹性销21受到径向向里的压力时，其会被弹性地压到第一销孔内，从而使连接套筒5与丢手套筒6脱开。这样，在将传动套筒3顺时针转动时，不但传动件8会对连接套筒5施加顺时针方向的推动力，弹性销21也会向连接套筒5施加的顺时针方向的推动力，从而降低了传动件8的载荷。在将传动套筒3逆时针转动时，传动件8缩回到定位孔10内并与连接套筒5脱开。此外，由于丢手套筒6通过弹性销21与连接套筒5连接在一起，因此在逆时针转动传动套筒3时，剪钉9会被剪断。之后，将传动套筒3轴向运动以使得连接套筒5对弹性销21施加径向向里的压力，从而就将丢手套筒6与连接套筒5完全脱开了。由于定位孔10的轴向长度大于传动件8的轴向长度，因此丢手套筒6不会影响传动套筒3(或传动件8)的轴向运动。最后，上提芯轴1就可实现将连接套筒5丢手。

在施工过程中，为了使连接套筒5更加稳定，还在传动套筒3和连接套筒5之间偏离第一连接件101的位置设置了第二连接件110，如图4所示。优选地，第二连接件110处于第一连接件101的下游。第二连接件110包括安装在传动套筒3外壁上的卡簧15和与卡簧15相连并朝向下游延伸的弹性爪13。卡簧15设置为可相对于传动套筒3沿轴向滑动。在传动套筒3的外壁上还设置有与卡簧15相匹配的卡簧槽14，当卡簧15和传动套筒3相对滑动时，卡簧15能卡入到卡簧槽14内从而第二连接件110与传动套筒3连接在一起。在弹性爪13的末端构造有爪盘17，在连接套筒5的内壁上设置有与爪盘17相匹配的爪槽12。当爪盘17卡入到爪槽12内时，第二连接件110与连接套筒5就连接在一起了。

下面，来描述第二连接件110的工作过程。在初始状态中，卡簧15处于卡簧槽14的上游，爪盘17接合到爪槽12内，第二连接件110与连接套筒5连接在一起。在顺时针转动传动套筒3时，第二连接件110保持与连接套筒5相连，并且对连接套筒5起到支撑和稳定的作用。在将连接套筒5丢手时，首先逆时针转动传动套筒3，以将上文所述的剪钉9剪断。然后，使传动套筒3朝向下游运动，以将弹性销21压缩并且使卡簧15接合到卡簧槽14内。之后，上提传动套筒3，将爪盘17与爪槽12脱开。此时，第二连接件110就与传动套筒3连接在一起并与连接套筒5完全脱开了。上提传动套筒3就能顺利地实现连接套筒5丢手。

优选地，如图4所示，在传动套筒3上还固定设置有支撑套筒18。在爪盘17接合到爪槽12内时，支撑套筒18会支撑爪盘17。这使得第二连接件110会更稳定地保持其状态，同时方便了第二连接件110的装配。

在通常情况中，传动套筒3的长度较长，可将其分成上游段20和下游段16两部分以分别制造，如图1和4所示。在这种情况下，第一连接件101、剪钉9和弹性销21处于上游段20；第二连接件110、支撑套筒18处于下游段16。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种尾管悬挂器，包括：

用于接收扭矩的传动套筒，套装在所述传动套筒外的用于连接尾管的连接套筒；在所述传动套筒和连接套筒之间设置有能与所述连接套筒脱开的第一连接件；

其中，在初始状态中，所述第一连接将传动套筒和连接套筒相连；当所述传动套筒沿第一方向转动时，所述第一连接件带动所述连接套筒一起沿第一方向转动，以传动扭矩；当所述传动套筒沿与所述第一方向相反的第二方向转动时，所述第一连接件与所述连接套筒脱开，以实现所述连接套筒的丢手。

2.根据权利要求1所述的尾管悬挂器，其特征在于，在所述传动套筒的外壁上设置有第一凹槽，在所述连接套筒的内壁上设置有与所述第一凹槽对应的第二凹槽，

所述第一连接件包括设置所述第一凹槽内并能凸出到所述第二凹槽内的传动件，所述传动件包括与所述第一凹槽接触的轴向底面、朝向第一方向的轴向第一直面和朝向第二方向的弧面，在所述轴向底面与第一凹槽之间设置有弹性件，

当所述传动套筒沿第一方向转动时，所述传动件在弹性件的作用下凸出到所述第二凹槽内，并且所述轴向第一直面推动连接套筒沿第一方向转动；当所述传动套筒沿第二方向转动时，所述第一凹槽推动所述传动件使其借助于弧面沿第二方向转动并挤压所述弹性件而缩回到所述第一凹槽内，传动件与连接套筒脱开。

3.根据权利要求2所述的尾管悬挂器，其特征在于，所述传动件包括处于其轴向顶面的朝向其上游端面下倾的引导斜面。

4.根据权利要求2或3所述的尾管悬挂器，其特征在于，还包括设置在所述传动套筒和连接套筒之间的丢手套筒，所述丢手套筒通过剪钉与所述传动套筒相连，在所述丢手套筒上贯穿式设置有定位孔，所述传动件穿过所述定位孔而凸出到所述第二凹槽内，

当所述传动套筒沿第一方向转动时，所述丢手套筒也随从所述传动套筒沿第一方向转动，以传递扭矩；当所述传动套筒沿第二方向转动时，所述传动件缩回到所述定位孔内并与连接套筒脱开。

5.根据权利要求4所述的尾管悬挂器，其特征在于，所述丢手套筒还通过弹性销与所述连接套筒相连，在所述弹性销受到径向向里的压力时，其被压锁并且使丢手套筒与连接套筒脱开。

6.根据权利要求4或5所述的尾管悬挂器，其特征在于，所述定位孔的轴向长度大于所述传动件的轴向长度。

7.根据权利要求6所述的尾管悬挂器，其特征在于，在所述传动套筒和连接套筒之间还设置有将传动套筒和连接套筒相连的第二连接件，

所述第二连接件包括能轴向滑动地与所述传动套筒的外壁相连的卡簧和与所述卡簧相连并轴向延伸的弹性爪，在所述传动套筒的外壁上设置有与所述卡簧相匹配的卡簧槽，在所述连接套筒的内壁上设置有所述弹性爪的端部能与之接合的爪槽，

在初始状态中，卡簧偏离所述卡簧槽，并且所述弹性爪的端部接合到所述爪槽内；在将连接套筒丢手时，首先沿第二方向转动传动套筒，将所述第一连接件与所述连接套筒脱开，并剪断剪钉；然后轴向移动所述传动套筒，使卡簧与卡簧槽接合，弹性爪的端部与爪槽脱开，并且弹性销受到来自所述连接套筒的径向向里的压力而被压锁并且使丢手套筒与连接套筒脱开以实现连接套筒丢手。

8.根据权利要求7所述的尾管悬挂器，其特征在于，所述第二连接件处于所述第一连接件的下游，并且所述弹性爪从所述卡簧朝向下游延伸。

9.根据权利要求7或8所述的尾管悬挂器，其特征在于，在所述传动套筒上在所述弹性爪的下游还固定设置有支撑套筒，当所述弹性爪的端部接合到所述爪槽内时，所述支撑套筒会支撑所述弹性爪的端部。

10.根据权利要求7到9中任一项所述的尾管悬挂器，其特征在于，所述传动套筒由彼此相连的上游段和下游段相连形成，所述第一连接件、剪钉和弹性销处于传动套筒的上游段，所述第二连接件安装在传动套筒的下游段。