CN107218002A - 一种连续油管下放屈曲抑制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续油管下放屈曲抑制装置，其特征在于：包括上管段、下管段和衬套管；所述衬套管固定设置在所述下管段中，所述上管段的下部为用于插入到所述衬套管中的插入段；在所述插入段的下部的外壁上开设多列球槽，每一所述球槽均呈半纺锤形，所述球槽由宽口端向窄口端深度逐渐变浅，在所述球槽中容纳有钢球，所述球槽的宽口端的深度与所述钢球的直径相等；在所述插入段的上部设置多道呈等间隔布置的密封圈；在所述下管段的侧壁上设置有剪断销，所述剪断销的内端穿过所述衬套管；所述衬套管的内壁上设置多列孔眼，所述孔眼的列数与所述球槽的列数一致，且位于同一列的所述孔眼之间的距离与位于同一列的所述球槽的距离相等。

Description

一种连续油管下放屈曲抑制装置

技术领域

本发明涉及一种连续油管接入装置，尤其是一种连续油管下放屈曲抑制装置。

背景技术

连续油管由于不需要连接单根，作业效率高，成本低，广泛应用于钻完井、修井和测井作业中，但由于连续油管的刚度较低，加之受到从卷轴展开后形变的影响，连续油管并不容易下入到井中预定位置处，对斜井、水平井或钻井受地层走向影响而难以保证垂直度的井来说，上述困难会更大。工程上，一般采用增加轴向压力的方法确保连续油管下井到位，但在很多情况下，连续油管还未下到位就已经在套管内发生了屈曲。严重时，受轴向压力而屈曲的连续油管与套管内壁在多个位置接触、挤压、摩擦，最后导致锁死，此时再通过卷轴下放或上提连续油管都将无法实现，极大影响作业进度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够使连续油管在下放过程中避免发生屈曲的连续油管下放屈曲抑制装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种连续油管下放屈曲抑制装置，其特征在于：包括上管段、下管段和衬套管；所述衬套管固定设置在所述下管段中，所述上管段的下部为用于插入到所述衬套管中的插入段；在所述插入段的下部的外壁上开设多列球槽，每一所述球槽均呈半纺锤形，所述球槽由宽口端向窄口端深度逐渐变浅，在所述球槽中容纳有钢球，所述球槽的宽口端的深度与所述钢球的直径相等；在所述插入段的上部设置多道呈等间隔布置的密封圈；在所述下管段的侧壁上设置有剪断销，所述剪断销的内端穿过所述衬套管；所述衬套管的内壁上设置多列孔眼，所述孔眼的列数与所述球槽的列数一致，且位于同一列的所述孔眼之间的距离与位于同一列的所述球槽的距离相等。

进一步地，位于所述下管段同一圆周上的多个所述剪断销为一层，所述剪断销的层数与所述密封圈的道数相同；

进一步地，所述球槽的窄口端的深度为零。

进一步地，在所述衬套管上设置三个透槽，在所述下管段上设置三个保险销，所述保险销位于同一圆周上且位置高于最上层的所述剪断销；在所述上管段插入段上的外壁上设置与所述保险销数量相同的U形长槽，所述U形长槽为暗槽，所述保险销的内端穿过所述衬套管的透槽后延伸至所述U形长槽中。

进一步地，在位于最下层的所述剪断销的下方的所述下管段的内壁上设置不可剪断的限位环。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明装置利用剪断销钉的方法释放连续油管局部管道段的轴向力，达到避免其发生屈曲的目的，具体地，本发明装置接入连续油管后，当连续油管局部管段的轴向力接近其临界屈曲载荷时，装置的销钉率先剪断，上段连续油管得到一个预设行程的轴向力释放，从而可以避免轴压屈曲的发生。2、本发明剪断发生以后，送入轴向力将施加到下一级剪断销上，可继续贡献于连续油管的下放，每一级剪断销的强度和补偿行程可根据连续油管的弯曲刚度、套管的内径和井的曲率提前设计计算。3、本发明装置的上下两段具备销钉剪断后“当地上提即连”的功能，也就是剪断销钉后若上提连续油管，上下两段油管之间没有空行程，直接处于连接状态，该功能是通过锁球法实现的。4、本发明还设计有保险销，能够避免极端情况下下段连续油管掉入井中。

附图说明

图1是本发明上管段的结构示意图；

图2是本发明下管段的结构示意图；

图3是本发明衬套管的结构示意图；

图4是本发明上管段插入段的主视结构示意图。

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。

如图1～3所示，本发明提出了一种连续油管下放屈曲抑制装置，它包括上管段1、下管段2和衬套管3。其中，衬套管3固定设置在下管段2中，上管段1的下部为使用时需要插入到衬套管3中的插入段。在插入段的下部的外壁上开设多列球槽4，每一球槽4均呈半纺锤形(如图4所示)，球槽4由宽口端向窄口端深度逐渐变浅，至窄口端尖点处深度为零。在球槽4中容纳有钢球5，球槽4的宽口端的深度与钢球5的直径相等。在插入段的上部设置多道呈等间隔布置的密封圈6，其用于密封插入段与衬套管3内表面之间的安装间隙，密封圈6的道数与本发明装置的补偿级数相同。在下管段2的侧壁上设置有剪断销7，剪断销7的内端通过衬套管3上的孔眼(图中未示出)穿过衬套管3，用于支撑上管段1的下缘。位于下管段2同一圆周上的多个剪断销7为一层，本发明剪断销7的层数与本发明装置的补偿级数相同。两层剪断销7之间的距离为补偿行程。衬套管3的内壁上设置多列孔眼8，孔眼8的列数与球槽4的列数一致，且位于同一列的孔眼8之间的距离与位于同一列的球槽4之间的距离相等。

上述实施例中，在衬套管3上设置有三个透槽9，在下管段2上设置有三个保险销10，保险销10位于同一圆周上且位置高于最上层的剪断销7。在上管段1插入段上的外壁上设置与保险销10数量相同的U形长槽11，U形长槽11为暗槽，保险销10的内端穿过衬套管3的透槽9后延伸至U形长槽11中。在衬套管3上设置透槽9的目的之一是在透槽9顶部穿过保险销10，起到在多次实施剪断、补偿行程达到最大后的限位作用，目的之二是在初次安装衬套管3时，配合保险销10起到限位作用，确保衬套管3上的孔眼与各个钢球5对位。

上述实施例中，在位于最下层的剪断销7的下方的下管段2的内壁上设置不可剪断的限位环(图中未示出)。限位环的作用是在初始安装衬套管3时气道轴向定位的作用，轴向安装好衬套管3后，利用保险销10环向定位后，将衬套管3的管口与下管段2的管口焊接。

本发明的工作原理如下：首先利用本发明接入连续油管，具体地，先将连续油管截断，将上管段1的上端与油管上部截断末端连接，将下管段2的下端与油管下部截断末端连接。当连续油管下放受阻(此时主要是油管和套管壁面接触，产生很大的摩擦阻力)，加大送入压力发生剪断后，在轴向压力的驱动下，上管段1末端到达下一级补偿剪断销7位置，上管段1的第二道密封圈6也到达下管段2端口，发挥密封功能，这样就确保上、下管段之间始终密封。每剪断一级剪断销7时，上管段1在下管段2内向下走一个补偿行程，而衬套管3孔眼的轴向间距则与补偿行程一致，始终保持有衬套管3孔眼8和钢球5对位。此时若上提连续油管或者是下管段2以下的连续油管下落，都会导致钢球5在衬套管3孔眼8的阻力下向球槽4浅端滚动，并发生一定的径向位移，透过衬套管3孔眼8与下管段2内壁接触，最终在挤压和摩擦作用下，上管段1和下管段2紧密连接。因此，本发明装置的上、下两段具备销钉剪断后“当地上提即连”的功能。

为避免上述功能失效，而导致下管段以下的连续油管坠井，在下管段端口增加了保险销10，保险销10的内端延伸至U型长槽11中，在逐级剪断补偿过程中，保险销10始终在U型长槽11内，因此，锁球失效不会导致下管段2以下的连续油管无法上提，也不会导致下管段2以下的连续油管坠井。

本发明中补偿级数、各级的补偿行程、各级的剪断销强度，都可以改变，根据具体需要设定，其中最重要的设定依据是连续油管下放的临界屈曲载荷(导致其屈曲的临界轴向压力)。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种连续油管下放屈曲抑制装置，其特征在于：包括上管段、下管段和衬套管；所述衬套管固定设置在所述下管段中，所述上管段的下部为用于插入到所述衬套管中的插入段；在所述插入段的下部的外壁上开设多列球槽，每一所述球槽均呈半纺锤形，所述球槽由宽口端向窄口端深度逐渐变浅，在所述球槽中容纳有钢球，所述球槽的宽口端的深度与所述钢球的直径相等；在所述插入段的上部设置多道呈等间隔布置的密封圈；在所述下管段的侧壁上设置有剪断销，所述剪断销的内端穿过所述衬套管；所述衬套管的内壁上设置多列孔眼，所述孔眼的列数与所述球槽的列数一致，且位于同一列的所述孔眼之间的距离与位于同一列的所述球槽的距离相等。

2.如权利要求1所述的一种连续油管下放屈曲抑制装置，其特征在于：位于所述下管段同一圆周上的多个所述剪断销为一层，所述剪断销的层数与所述密封圈的道数相同。

3.如权利要求1所述的一种连续油管下放屈曲抑制装置，其特征在于：所述球槽的窄口端的深度为零。

4.如权利要求1所述的一种连续油管下放屈曲抑制装置，其特征在于：在所述衬套管上设置三个透槽，在所述下管段上设置三个保险销，所述保险销位于同一圆周上且位置高于最上层的所述剪断销；在所述上管段插入段上的外壁上设置与所述保险销数量相同的U形长槽，所述U形长槽为暗槽，所述保险销的内端穿过所述衬套管的透槽后延伸至所述U形长槽中。

5.如权利要求1所述的一种连续油管下放屈曲抑制装置，其特征在于：在位于最下层的所述剪断销的下方的所述下管段的内壁上设置不可剪断的限位环。