CN107288552B - 双向限位膨胀锁紧式连续油管组合接头 - Google Patents

双向限位膨胀锁紧式连续油管组合接头 Download PDF

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Abstract

双向限位膨胀锁紧式连续油管组合接头，包括连续油管，在连续油管的一端设置有起定位作用的膨胀套，在连续油管的另一端装有下膨胀套，膨胀套与下膨胀套对称布置，在膨胀套与下膨胀套外侧对称布置有锥套，下膨胀套通过连接管体与下接头相连；首先将本组合接头的上接头中的上膨胀套通过紧定螺钉定位于连续油管适当位置，其次将锥套装入、下膨胀套沿连续油管装入，最后将下接头通过连接管体与下膨胀套进行连接、将配套井下工具连接于下接头，完成安装动作；在拆卸工具时，使用专用钳具旋转连接管体拆卸下接头，最后旋转下接头实现与井下工具的分离动作；本发明具有连接可靠不易脱落拉断的特点。

Description

双向限位膨胀锁紧式连续油管组合接头
技术领域
本发明涉及石油行业连续油管与井下工具串之间连接接头技术领域，特别涉及双向限位膨胀锁紧式连续油管组合接头。
背景技术
连续油管作业装备广泛的应用于油气田的钻井、完井、测井、修井等作业中，因此被称为“万能作业设备”。连续油管的各种施工作业都离不开与其相配套的井下工具。因此，在一定程度上连续油管配套井下工具的发展水平制约着连续油管的发展、应用。连续油管接头主要用于将连续油管与相配套的井下工具可靠地连接起来，连续油管接头能够可靠工作是连续油管施工成功的关键要素。因此，研制出一种能够可靠连接、拆装方便、重复使用、成本低廉的连续油管接头是连续油管施工作业的迫切需求。
连续油管连接器用于把连续油管连接到工具或工作管柱的一端。在石油钻探和其他矿井操作中，操作者使用连续油管来在井眼中升、降工具。操作者连接工具接到管柱卷轴连续油管的末端上。通过卷放连续油管，操作者可以把工具、工作管柱插入到油井中期望的位置。通过收回连续油管，操作者可以从油井中撤回工具、工作管柱。
连续油管技术是近年来国际石油钻采业的热门话题，也是我国各油田科技攻关的重点课题。连续油管技术无论是用于钻井方面，还是用于井下作业方面，必须要用专门的连接器连接井下工具，才能进行下一步作业。因此连续油管连接器是连续油管技术推广应用的必备工具。连续油管连接器是连接连续油管和作业工具的重要组成部分。
在连续管钻井过程中，在井口连接工具管串时，连续管下方所连接的钻井工具串都比较长，最长能达到40m左右，这么长的工具管串在井口连接入井时，按照钻井操作规程，是不允许旋转的，而连续管也是不可旋转的，因此需要设计一种工具，该工具一方面能够起到连接连续管与钻井工具管串的作用，另一方面又能保证在不旋转连续管和钻井工具的情况下旋转上扣。
目前国内外连续油管连接器通常有:螺钉预紧式、卡瓦式和凹槽压制式，其中卡瓦式连接器又分为内卡瓦式和外卡瓦式两种。三种形式连接器多用于连续管作业施工中，并根据不同作业需要选用不同结构形式的连接器，这些连接器都能够承受一定的拉力和扭矩，但是这三种结构形式的连接器的抗拉与抗扭能力均不能满足连续管钻井施工的需要。另外，螺钉预紧式、内卡瓦式和凹槽压制式连接器由于是从连续管内部进行安装的，因此减小了连续油管的内径，降低了作业时投球和电缆的通过度。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供双向限位膨胀锁紧式连续油管组合接头，解决了连续油管接头在服役过程的非正常失效，建立起了连续油管与井下工具串之间的可靠连接方式，在很大程度上避免了由于连续油管接头失效而导致的不必要的经济损失；与连续油管、井下工具之间连接可靠，在工作过程中不会出现中途脱落、拉断、密封失效等情况，具有装卸方便、造价低廉的特点。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
双向限位膨胀锁紧式连续油管组合接头，包括设置在连续油管8外侧的膨胀套，所述膨胀套分为上膨胀套3与下膨胀套9，上膨胀套3设置在连续油管8一端起定位锁紧作用，下膨胀套9装在连续油管8的另一端，所述的上膨胀套3与下膨胀套9对称布置，在上膨胀套3与下膨胀套9外侧对称布置有锥套7，所述的下膨胀套9通过连接管体10与下接头11相连。
所述的膨胀套内表面设置有棘齿4，外表面设置有均匀分布的楔形配合面5，棘齿4与连续油管8之间可咬紧连接。
所述的上膨胀套3通过螺钉1固定。
所述的锥套7上安装有C型环6，锥套7与上膨胀套3、下膨胀套9之间相互运动，C型环6与上膨胀套3、下膨胀套9的楔形配合面5配合实现锁紧。
所述的锥套7与上膨胀套3、下膨胀套9的接触端为楔面。
所述的上膨胀套3、下膨胀套9与连续油管8之间设置有密封圈2。
本发明的有益效果：
本发明接头与连续油管之间连接可靠，在服役过程中不会出现意外脱落的情况；与连续油管之间建立连接后，能够保持接头中的咬紧机构持续咬合，不会出现咬合力松弛的现象，即设计有双向锁紧、限位装置。
附图说明
图1为本发明锁紧膨胀套结构图。
图2为本发明压缩锥套结构示意图。
图3为本发明下接头结构示意图。
图4为本发明组合接头整体装配图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细叙述。
(1)卡紧功能的实现
如图1图2所示，本设计接头的卡紧功能采用膨胀式原理实现，其基本原理类似于膨胀螺丝。在本接头设计方案中，卡紧机构采用特制上膨胀套3实现，该上膨胀套3内表面设置有棘齿4，外表面设置有均匀分布的楔形配合面5，卡紧功能主要通过上膨胀套3内表面的棘齿4咬入连续油管8实现。
(2)锁紧功能的实现
如图4所示，本设计接头的锁紧功能主要采用锥体、楔形面的互相配合来实现。在本设计中，实现锁紧功能的结构有锥套7、C型环6、上膨胀套3和下膨胀套9等。C型环6安装于锥套7之上，上膨胀套3、下膨胀套9与锥套7相互运动，通过锥套7的楔面挤压上膨胀套3、下膨胀套9，通过C型环6的楔面与膨胀套外表面上均布楔形配合面5配合实现锁紧功能。
(3)双向限位功能的实现
如图4所示，本设计接头的双向限位、锁紧功能主要通过对称布置锥套7、对称布置上膨胀套3与下膨胀套9、对称安装C型环6的相对运动、相互配合来实现。通过对称布置的三种装置、结构，分别限制活动机构的上行、下行，达到相互制约运动、相互制约可动位置、相互反向锁紧的功能。
(4)连接功能的实现
如图3所示，本设计接头的连接功能主要为了克服连续油管在施工过程中不能旋转而导致的接头等工具安装困难的问题。本设计中的连接功能的实现主要通过上接头的锥套7、上膨胀套3与下膨胀套9、连接管体10、下接头11之间的配合连接来实现。上接头的锥套7、上膨胀套3与下膨胀套9、下接头11、连接管体10之间采用螺纹连接、键连接，通过钳具旋转连接管体10实现装卸动作。
作为连续油管的配套工具，连续油管接头的主要功能为在连续油管与配套井下工具之间建立可靠连接，以保证施工作业的顺利进行。本设计为双向限位膨胀锁紧式连续油管组合接头，该接头具备以下功能、优点：
(1)本设计接头与连续油管之间连接可靠，在服役过程中不会出现意外脱落的情况，即接头与连续油管之间“咬得牢”；
(2)本设计接头与连续油管之间建立连接后，能够保持接头中的咬紧机构持续咬合，不会出现咬合力松弛的现象，即设计有双向锁紧、限位装置，保证接头与连续油管之间“锁得紧”；
(3)本设计接头与连续油管、井下工具之间建立连接时，考虑到连续油管不能旋转的弊端，巧妙地设计了连接结构，通过工具之间的旋转实现工具与连续油管的装卸，即接头与连续油管、井下工具之间“易装卸”。
(4)本设计接头与连续油管之间的连接具备较好的密封性能，在关键部位设置了密封圈2不会出现流体、压力等泄露的现象，即接头与连续油管之间“密封好”。
本发明的工作原理：
锥套7在安装时产生径向力压缩上膨胀套3与下膨胀套9，使上膨胀套3与下膨胀套9上的棘齿4紧紧咬入连续油管8，实现组合接头上接头的锥套7、上膨胀套3与下膨胀套9与连续油管8的连接；通过对称上膨胀套3与下膨胀套9与对称锥套7上C型环6的楔形面配合实现双向限位锁紧；通过旋转连接管体10，实现上接头锥套7、上膨胀套3、下膨胀套9与下接头11、井下工具之间的连接。
在安装时，首先将本组合接头的上接头中的上上膨胀套3通过紧定螺钉1定位于连续油管8适当位置，其次将锥套7装入、下膨胀套9沿连续油管8装入，最后将下接头11通过连接管体10与下膨胀套9进行连接、将配套井下工具连接于下接头11，完成安装动作。在拆卸工具时，使用专用钳具旋转连接管体10拆卸下接头11，最后旋转下接头11实现与井下工具的分离动作。

Claims (3)

1.双向限位膨胀锁紧式连续油管组合接头，其特征在于，包括设置在连续油管(8)外侧的膨胀套，所述膨胀套分为上膨胀套(3)与下膨胀套(9)，上膨胀套(3)设置在连续油管(8)一端，起定位锁紧作用，下膨胀套(9)装在连续油管(8)的另一端，所述的上膨胀套(3)与下膨胀套(9)对称布置，在上膨胀套(3)与下膨胀套(9)外侧对称布置有锥套(7)，所述的下膨胀套(9)通过连接管体(10)与下接头(11)相连；
所述的锥套(7)上安装有C型环(6)，锥套(7)与上膨胀套(3)、下膨胀套(9)之间相互运动，C型环(6)与上膨胀套(3)、下膨胀套(9)的楔形配合面(5)配合实现锁紧；
所述的锥套(7)与上膨胀套(3)、下膨胀套(9)的接触端为楔面；
所述的膨胀套内表面设置有棘齿(4)，外表面设置有均匀分布的楔形配合面(5)，棘齿(4)与连续油管(8)之间可咬紧连接；
所述的上膨胀套(3)通过螺钉(1)固定；
双向限位、锁紧功能主要通过对称布置锥套(7)、对称布置上膨胀套(3)与下膨胀套(9)、对称安装C型环(6)的相对运动、相互配合来实现；通过对称布置的三种装置、结构，分别限制活动机构的上行、下行，达到相互制约运动、相互制约可动位置、相互反向锁紧的功能。
2.根据权利要求1所述的双向限位膨胀锁紧式连续油管组合接头，其特征在于，所述的上膨胀套(3)、下膨胀套(9)与连续油管(8)之间设置有密封圈(2)。
3.根据权利要求1所述的双向限位膨胀锁紧式连续油管组合接头，其特征在于，所述的锥套(7)、上膨胀套(3)、下膨胀套(9)与下接头(11)、连接管体(10)之间采用螺纹连接。
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