CN107642344A - 膨胀式尾管悬挂器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种膨胀式尾管悬挂器，其包括：外筒，其包含膨胀管、连接套和尾管短节，膨胀管的下端与连接套的上端相连，连接套的下端与尾管短节的上端相连；芯管，其设于外筒内，芯管包含中心管、卡簧座和球座，中心管与膨胀管的上端能分离的相连，中心管的下端与卡簧座相连，卡簧座的下端与球座能分离的相连，球座上设有至少一个传压孔、能卡设钢球的密封斜面和能连接固井胶塞的螺钉孔，传压孔位于密封斜面的上方；胀锥，其能自下而上滑动的设于膨胀管和中心管之间，胀锥的下表面、外筒和芯管之间围设成压力腔，压力腔通过传压孔与芯管相连通。本发明能通过尾管憋压或投球憋压实现膨胀坐挂，坐挂稳定可靠，通用性好，膨胀坐挂压力低。

Description

膨胀式尾管悬挂器

技术领域

本发明涉及油气田开发中的钻完井技术领域，具体是一种膨胀式尾管悬挂器。

背景技术

随着科学技术的发展，当前油气田开发水平有了非常大的进步。目前的侧钻井、水平井、多分支井、定向井、超深井等的完井方式都要使用尾管悬挂器。传统的尾管悬挂器为卡瓦封隔器式，但因其内通径尺寸小、密封性能不佳等原因，逐步被膨胀式尾管悬挂器所取代。现有的膨胀式尾管悬挂器按用途可划分为固井式和非固井式，且其膨胀方式大部分均为从上向下膨胀坐挂。

现有的膨胀式尾管悬挂器存在如下技术不足：(1)通用性不强，固井式和非固井式不能互换使用；(2)固井式尾管悬挂器要在固井胶塞碰压后尾管能憋起压力的条件下才能实现膨胀坐挂，一旦固井胶塞碰压不成功，或尾管存在漏失憋不起压力，或尾管承压指标达不到膨胀坐挂所需的压力值，都会导致固井失败或悬挂失败；(3)从上向下膨胀坐挂的方式，胀锥承压面积小，膨胀坐挂压力高，这样就对泵压设备、下井管柱、固井附件以及安全防护提出了更高的要求，特别是当发生膨胀遇卡情况时，就会束手无策，没有补救措施，极易造成更大的事故。

有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明人结合相关制造领域多年的设计及使用经验，提供一种膨胀式尾管悬挂器，来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种膨胀式尾管悬挂器，其能通过尾管憋压或投球憋压实现膨胀坐挂，坐挂稳定可靠，通用性好，膨胀坐挂压力低。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种膨胀式尾管悬挂器，其包括：外筒，其包含膨胀管、连接套和尾管短节，所述膨胀管的下端与所述连接套的上端相连，所述连接套的下端与所述尾管短节的上端相连；芯管，其设于所述外筒内，所述芯管包含中心管、卡簧座和球座，所述中心管与所述膨胀管的上端能分离的相连，所述中心管的下端与所述卡簧座相连，所述卡簧座的下端与所述球座能分离的相连，所述球座上设有至少一个传压孔、能卡设钢球的密封斜面和能连接固井胶塞的螺钉孔，所述传压孔位于所述密封斜面的上方；胀锥，其能自下而上滑动的设于所述膨胀管和所述中心管之间，所述胀锥的下表面、所述外筒和所述芯管之间围设成压力腔，所述压力腔通过所述传压孔与所述芯管相连通。

在优选的实施方式中，所述胀锥的下端连接设有解锁套，所述解锁套通过解锁销钉与所述连接套相连。

在优选的实施方式中，所述解锁套的下端设有锁环座，所述锁环座上卡设锁环，所述锁环的下端面与所述卡簧座的上端面相抵接，所述锁环的上端与所述连接套的下端相抵接。

在优选的实施方式中，所述锁环的上端设有锁环斜面，所述连接套的下端设有连接套斜面，所述锁环斜面与所述连接套斜面相抵接。

在优选的实施方式中，所述卡簧座的外壁设有第一卡簧槽，所述球座的内壁设有第二卡簧槽，所述卡簧座通过卡设于所述第一卡簧槽和所述第二卡簧槽的卡簧与所述球座能分离的相连。

在优选的实施方式中，所述卡簧的外壁的上端和下端分别设有第一倒角和第二倒角，所述第一倒角的角度大于第二倒角的角度。

在优选的实施方式中，所述球座设有与所述尾管短节相贴合的密封面，所述尾管短节的内壁设有台肩，所述台肩位于所述密封面的下方。

在优选的实施方式中，所述膨胀管包括膨胀段和位于所述膨胀段下方的扩孔段，所述胀锥包括锥部和位于所述锥部下方的保径部；在初始状态下，所述扩孔段与所述锥部相配合，所述膨胀段的内径小于所述保径部的外径；在膨胀坐挂状态下，所述膨胀段在所述胀锥的作用下膨胀并贴设于套管的内壁，所述膨胀段的内径等于所述保径部的外径。

在优选的实施方式中，所述中心管上设有花键轴，所述花键轴的外壁设有多个第一凸棱，所述膨胀管的上端与所述中心管之间设有花键套，所述花键套的内壁设有多个第一凹槽，所述第一凹槽与所述第一凸棱相配合，所述花键套的外壁设有多个第二凸棱，所述膨胀管的上端的内壁设有多个第二凹槽，所述第二凹槽与所述第二凸棱相配合。

在优选的实施方式中，所述花键套的外壁设有周向沟槽，所述膨胀管的上端径向对称的设有两个安装孔，所述膨胀管与所述花键套通过穿设于所述安装孔和所述周向沟槽的固定销钉轴向锁定。

本发明膨胀式尾管悬挂器的特点及优点是：

本发明膨胀式尾管悬挂器既可以应用于固井，也可以应用于非固井，通用性强，适用范围广，固井使用时，通过固井胶塞实现憋压，膨胀坐挂完毕直接起出钻杆即可，非固井使用时，通过钢球坐封于球座实现憋压，膨胀坐挂完毕后，通过将钻杆下放到坐挂前深度，将卡簧座与卡簧插入球座内后再起钻，以便将所有非留井附件起出，尾管憋不起压力或遇紧急意外情况时，不依赖尾管憋压而通过投球憋压也可实现膨胀坐挂，膨胀坐挂可靠，结构简单，操作便捷，且通过胀锥自下而上的作用于膨胀管，胀锥承压面积大，膨胀坐挂压力低(现有技术的自上而下的坐挂方式的坐挂压力比本发明的坐挂压力要高出30％-50％)，如发生遇卡，可通过大钩的上提拉力帮助解卡，即大钩拉力通过钻杆传递到中心管和卡簧座，卡簧座推抵锁环，锁环推抵解锁套，解锁套推抵胀锥，胀锥在拉力和压力作用下，解卡容易成功。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的膨胀式尾管悬挂器的结构示意图；

图2为沿图1中的A-A向剖切线的剖面结构示意图；

图3为图1中的I处的局部放大结构示意图；

图4为本发明的膨胀式尾管悬挂器在固井使用时，钻杆胶塞座入到尾管胶塞内的工作状态的结构示意图；

图5为本发明的膨胀式尾管悬挂器在膨胀坐挂状态下的结构示意图；

图6为本发明的膨胀式尾管悬挂器在非固井使用时或尾管憋压失败时，投球憋压实现膨胀坐挂的结构示意图；

图7为本发明的膨胀式尾管悬挂器的锁环的初始状态示意图；

图8为本发明的膨胀式尾管悬挂器的锁环安装于锁环座上的工作状态示意图；

图9为本发明的膨胀式尾管悬挂器的固井胶塞的结构示意图。

附图标号说明：

1、中心管；101、第一凸棱；2、花键套；201、第二凸棱；202、第一凹槽；3、膨胀管；301、密封环；302、第二凹槽；4、胀锥；5、解锁套；501、锁环座；6、连接套；601、连接套斜面；7、锁环；701、锁环斜面；702、下端面；703、开孔；8、尾管短节；9、卡簧座；901、上端面；902、第一卡簧槽；10、卡簧；11、球座；111、传压孔；112、第二卡簧槽；113、密封斜面；114、螺钉孔；12、固定销钉；13、解锁销钉；14、释放销钉；15、尾管胶塞；16、钻杆胶塞；17、固井胶塞；18、套管；19、钢球；θ1、第一倒角；θ2、第一倒角。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

除非单独定义指出的方向以外，本文中涉及到的上、下等方向均是以本发明所示的图1中的上、下等方向为准，在此一并说明。

如图1至图9所示，本发明提供一种膨胀式尾管悬挂器，其包括：外筒，其包含膨胀管3、连接套6和尾管短节8，所述膨胀管3的下端与所述连接套6的上端相连，所述连接套6的下端与所述尾管短节8的上端相连；芯管，其设于所述外筒内，所述芯管包含中心管1、卡簧座9和球座11，所述中心管1与所述膨胀管3的上端能分离的相连，所述中心管1的下端与所述卡簧座9相连，所述卡簧座9的下端与所述球座11能分离的相连，所述球座11上设有至少一个传压孔111、能卡设钢球19的密封斜面113和能连接固井胶塞17的螺钉孔114，所述传压孔111位于所述密封斜面113的上方；胀锥4，其能自下而上滑动的设于所述膨胀管3和所述中心管1之间，所述胀锥4的下表面、所述外筒和所述芯管之间围设成压力腔，所述压力腔通过所述传压孔111与所述芯管相连通。

具体的，外筒大体呈圆筒状，外筒的膨胀管3在初始状态下呈两端的直径(内径和/或外径)大、中间的直径(内径和/或外径)小的圆管形，膨胀管3外壁设有多道密封环301，优选的，密封环301为橡胶密封环，以实现膨胀管3在膨胀后能紧密贴设于套管18的内壁，连接套6为双公扣螺纹圆筒，连接套6的上部、下部的外壁均设有外螺纹，以便将膨胀管3和尾管短节8连接起来，外筒的尾管短节8是一个变扣短节，其下端的外壁设有螺纹，以连接尾管；芯管大体呈圆筒状，芯管的上端伸出于外筒外，芯管的下端位于外筒内，芯管的中心管1大体呈圆筒状，中心管1的上端为钻杆母螺纹，以与钻杆相连，中心管1的下端为公螺纹，卡簧座9大体呈上大小下的台阶圆筒状，其上部内壁设有内螺纹，以与中心管1下端的公螺纹相连，其下部外壁以与球座11能分离的相连，卡簧座9的上部与下部之间的台阶抵接于中心管1的下端面，卡簧座9与尾管短节8之间具有供液体流动的缝隙，该缝隙也为压力腔的一部分；胀锥4大体呈圆锥状，其能在液体压力作用下自下而上滑动，以将膨胀管3胀开，实现膨胀坐挂；固井胶塞17包括与球座11可分离相连的尾管胶塞15和能卡设于尾管胶塞15内的钻杆胶塞16，尾管胶塞15通过释放销钉14与球座11可分离的相连，尾管胶塞15和钻杆胶塞16之间可设有卡设部和密封件(如图9所示)，以实现钻杆胶塞16于尾管胶塞15内的密封卡设。

如图1、图4至图6所示，进一步的，所述胀锥4的下端连接设有解锁套5，所述膨胀管3的下端通过连接套6与所述尾管短节8相连，所述解锁套5通过解锁销钉13与所述连接套6相连，具体的，解锁套5呈圆筒管状，胀锥4的下端的内壁凹设一台阶，解锁套5的上端伸入胀锥4的台阶内并与其台阶螺纹连接，膨胀管3的下端的内壁设有内螺纹，尾管短节8的内壁设有台阶，尾管短节8台阶上方部分的内径大于台阶下方部分的内径，尾管短节8的上端(也即其台阶的上方)的内壁设有内螺纹，连接套6为双公扣螺纹圆筒，连接套6的上部的外壁和下部的外壁均设有外螺纹，使膨胀管3的下端的内壁与连接套6的上部的外壁螺纹连接，尾管短节8的上端的内壁与连接套6的下部的外壁螺纹连接，连接套6中部径向向外凸出并位于膨胀管3的下端与尾管短节8的上端之间，使膨胀管3、连接套6和尾管短节8共同构成外筒，连接套6的下端(也即其设有外螺纹的下部的下方)径向对称的设有两个解锁销钉安装螺孔，解锁套5的外壁径向凸出一环凸台，该环凸台上设有与该两个解锁销钉安装螺孔对应的周向凹槽，解锁销钉13的螺纹端穿设并螺接于解锁销钉安装螺孔，解锁销钉13的剪切端卡设于解锁套5的周向凹槽内，以实现轴向定位，当然，也可根据实际需要，在连接套6的下端沿周向等间隔的设置多个解锁销钉安装螺孔，在此不做限制，其中，解锁销钉13能承受的最大剪切力大于释放销钉14能承受的最大剪切力。

如图1、图4至图8所示，更进一步的，所述解锁套5的下端设有锁环座501，所述锁环座501上卡设锁环7，所述锁环7的下端面702与所述卡簧座9的上端面901相抵接，所述锁环7的上端与所述连接套6的下端相抵接，以将芯管固定于外筒内，优选的，所述锁环7的上端设有锁环斜面701，所述连接套6的下端设有连接套斜面601，所述锁环斜面701与所述连接套斜面601相抵接，具体的，解锁套5的下端的外壁径向向内凹设形成锁环座501，其位于解锁套5的环凸台的下方，锁环座501的下端面与卡簧座9的上端面901相抵接，尾管短节8位于连接套6下方的部分(也即其台阶的下方)，其内径小于连接套6的内径，锁环7为具有六个凸棱的开口弹性圆环，圆环薄壁部分为弹性体，锁环具有一开孔703，锁环7的初始状态为收缩状态(如图7所示)，锁环7的工作状态为膨胀状态(如图8所示)，即锁环7套设于锁环座501上时自其开孔703处向外发散以呈膨胀状态，使锁环7的下端面702同时抵接于卡簧座9的上端面901和尾管短节8的台阶，而锁环7上端外侧的锁环斜面701则与连接套6的连接套斜面601相抵接，使尾管的重量通过尾管短节8施加于锁环7后，由锁环7传递至卡簧座9和中心管1，实现在膨胀坐挂前胀锥4不承受尾管的重量。

如图1和图3所示，进一步的，所述卡簧座9的外壁设有第一卡簧槽902，所述球座11的内壁设有第二卡簧槽112，所述卡簧座9通过卡设于所述第一卡簧槽902和所述第二卡簧槽112的卡簧10与所述球座11能分离的相连，具体的，卡簧10为开口弹性圆环，卡簧座9的下部的外壁凹设第一卡簧槽902，球座11的上部的内壁设有第二卡簧槽112，球座11的上部的内壁与卡簧座9下部的外壁对应贴设，便于卡簧10将卡簧座9和球座11卡设在一起，且还能在液体压力下通过卡簧10的脱出，实现卡簧座9与球座11的分离，操作方便。

更进一步的，所述卡簧10的外壁的上端和下端分别设有第一倒角θ1和第二倒角θ2，以便于进出球座11，第一倒角θ1即为卡簧10的外壁面的延伸线与其倒角面之间的夹角，第二倒角θ2即为卡簧10的外壁面的延伸线与其倒角面之间的夹角，所述第一倒角θ1的角度大于第二倒角θ2的角度，较大的第一倒角θ1的设置能使卡簧10的脱出阻力大，防止起钻时因剐蹭而造成球座11脱落，较小的第二倒角θ2的设置能使卡簧10的插入阻力小，便于卡簧座9插入到球座11内，其中，球座11大体呈上大下小的圆筒状，其内壁的中部设有一自上而下减缩的密封斜面113，以密封卡设钢球19，密封斜面113与第二卡簧槽112之间设有所述至少一个传压孔111，较佳的，传压孔111为径向对称的两个，当然，也可根据需要设为周向均匀分布的多个。

如图1所示，进一步的，所述球座11设有与所述尾管短节8相贴合的密封面，所述尾管短节8的内壁设有台肩，所述台肩位于所述密封面的下方，具体的，球座11的密封面位于球座11的外壁，且位于传压孔111的下方，与胀锥4、外筒和芯管的卡簧座9与中心管1一起共同形成压力腔，并保证压力腔的密封，尾管短节8的台肩即为其内壁径向向内凸设的凸块，以保证在球座11与卡簧座9分离后，球座11能通过台肩卡设而避免球座11掉落。

如图1、图4至图6所示，进一步的，所述膨胀管3包括膨胀段和位于所述膨胀段下方的扩孔段，所述胀锥4包括锥部和位于所述锥部下方的保径部；在初始状态下，所述扩孔段与所述锥部相配合，所述膨胀段的内径小于所述保径部的外径；在膨胀坐挂状态下，所述膨胀段在所述胀锥4的作用下膨胀并贴设于套管18的内壁，所述膨胀段的内径等于所述保径部的外径，具体的，膨胀管3还包括位于膨胀段上方的上连接段和位于扩孔段下方的下连接段，初始状态下，膨胀段的内径小于上连接段的内径和下连接段的内径，膨胀坐挂完成后，膨胀段的内径等于上连接段的内径和下连接段的内径，上连接段用于与中心管1相连，膨胀段用于在胀锥4作用下实现膨胀并坐封于套管18的内壁，扩孔段用于与初始状态下的胀锥4的锥部相配合，下连接段用于与连接套6相连，胀锥4的锥部呈上小下大的锥状，以利于将膨胀管3的膨胀段胀开，保径部的外径与锥部的下端的外径相等，以稳定膨胀管3胀后的直径，避免膨胀后的膨胀管3收缩。

如图1和图2所示，进一步的，所述中心管1上设有花键轴，所述花键轴的外壁设有多个第一凸棱101，所述膨胀管3的上端与所述中心管1之间设有花键套2，所述花键套2的内壁设有多个第一凹槽202，所述第一凹槽202与所述第一凸棱101相配合，所述花键套2的外壁设有多个第二凸棱201，所述膨胀管3的上端的内壁设有多个第二凹槽302，所述第二凹槽302与所述第二凸棱201相配合，具体的，花键套2呈圆筒状，中心管1的花键轴位于中心管1的中部，以通过花键套2与膨胀管3的上端配合，实现扭矩的传递，较佳的，第一凸棱101、第一凹槽202、第二凸棱201和第二凹槽302分别为在圆周方向上等间隔设置的六道，当然也可设为其他合适的数量，在此不做限制。

更进一步的，所述花键套2的外壁设有周向沟槽，所述膨胀管3的上端径向对称的设有两个安装孔，所述膨胀管3与所述花键套2通过穿设于所述安装孔和所述周向沟槽的固定销钉12轴向锁定，其中，周向沟槽位于花键套2的外壁的下端，膨胀管3上的安装孔是用于螺接固定销钉12的螺纹孔，膨胀管3上的安装孔位于膨胀管3的第二凹槽302的下方，并与花键套2的周向沟槽相对应，当然，也可以根据需要，在膨胀管3的周向等间隔的设置多个安装孔，在此不做限制。

下面对本发明的膨胀式尾管悬挂器的工作过程进行具体说明：

本发明的膨胀式尾管悬挂器在进行固井工作时：如图1和图4所示，首先用释放销钉14通过螺钉孔114，将尾管胶塞15固定在球座11下方，待全部固井附件(尾管、浮鞋和浮箍等)下入到井中后，将本发明的膨胀式尾管悬挂器的尾管短节8连接于尾管上端，并将钻杆连接于中心管1的上端，通过钻杆将其下入到井下的预定位置，然后，在井口以正循环的方式，依次按设计量向钻杆内替入前置液、固井水泥浆和后置液，紧接着向钻杆内投入钻杆胶塞16，再替入顶替液，顶替液推动钻杆胶塞16下行，让钻杆胶塞16依次经过中心管1、卡簧座9和球座11，坐入到尾管胶塞15内，坐入后将尾管胶塞15的内通道封死，使尾管胶塞15和钻杆胶塞16共同形成固井胶塞17，接着继续向钻杆内打压，压力会作用于固井胶塞17上，当压力逐渐上升达到释放销钉14设计的剪断值时，释放销钉14被剪断，液体压力使固井胶塞17推动水泥浆沿尾管继续下行，直至固井胶塞17被顶推到浮箍内，尾管开始憋压，使得液体压力通过传压孔111进入压力腔内，并作用于胀锥4的环形底面上，当压力达到膨胀压力后，解锁销钉13被剪断，胀锥4带着解锁套5上行，锁环7从解锁套5的锁环座501内脱出，锁环7的锁环斜面701不再抵接于连接套6的连接套斜面601，锁环7恢复到初始状态，胀锥4解锁，再接着，在压力的作用下，胀锥4和芯管均上行，膨胀管3在胀锥4的锥部的作用下径向胀大，硫化于膨胀管3的膨胀段的外壁的密封环301紧紧地挤压贴附于油井套管18的内壁上，被压缩的密封环301起到悬挂和密封的双重作用，其中，在中心管1上行时，其第一凸棱101逐渐移出花键套2的第一凹槽202，待完全移出后，传递扭矩作用消失，但是花键套2还起着扶正中心管1的作用，当胀锥4上行到膨胀管3的膨胀段的上端时，固定销定12被剪断，花键套2脱出膨胀管3，膨胀坐挂完毕。膨胀坐挂后自动丢手，起钻杆时将所有非留井附件全部一并起出(其中，外筒为留井附件，其他均为非留井附件)。

本发明的膨胀式尾管悬挂器在进行非固井工作时，如图1和图6所示，首先，中心管1上端螺纹连接钻杆，尾管短节8下端螺纹连接尾管管柱，下入到井内预定位置后，从井口向钻杆内投入相应尺寸的钢球19，并以正循环的方式向钻杆内替入液体送球，钢球19在自身重力和液体流速的作用下，经中心管1、卡簧座9后坐入到球座11的密封斜面113处，然后，继续打压，液体压力通过传压孔111进入压力腔，并作用在胀锥4的环形底面上，当压力达到膨胀压力后，解锁销钉13被剪断，胀锥4带着解锁套5上行，锁环7从锁环座501处脱落，锁环7的锁环斜面701不再抵靠于连接套6的连接套斜面601，锁环7回复到初始状态，胀锥4解锁，接着，在压力作用下，胀锥4和芯管上行，膨胀管3在胀锥4作用下径向胀大，并使硫化于其外壁的密封环301紧紧的挤压贴附于油井的套管18内壁上，被压缩的密封环301起到悬挂和密封双重作用，其中，在中心管1上行时，其第一凸棱101逐渐移出花键套2的第一凹槽202，待其完全移出后，传递扭矩的作用消失，但花键套2仍能起到扶正中心管1的作用，当胀锥4上行到膨胀管3的膨胀段的上端时，固定销钉12在液体压力和胀锥4向上推力作用下被剪断，花键套2脱出膨胀管3，膨胀坐挂完毕。起钻杆前，先将钻杆下放到膨胀坐挂前的深度，使卡簧座9连同卡簧10一起插入到球座11中，卡簧10卡入球座11的第二卡簧槽112内，上提钻杆，即可将所有非留井附件(中心管1、卡簧座9、卡簧10、球座11、钢球19、花键套2、胀锥4、解锁套5和锁环7)全部一并起出。

本发明的膨胀式尾管悬挂器在进行固井工作时，而因各种原因造成尾管憋压失败(即尾管憋不起压力)，或固井过程中因井壁坍塌等情况需要立即进行膨胀坐挂时，如图4和图6所示，向钻杆内投入相应尺寸的钢球19(只要钢球19的尺寸能够密封的坐在球座11的密封斜面113即可)，若现场允许注液送球，则可以正循环的方式向钻杆内替入液体以辅助钢球19下落，若现场不允许注液送球，则直接让钢球19在自身重力作用下自由下落，待钢球19坐入球座11的密封斜面113后，开始打压坐挂，后续工作过程与非固井工作过程相同，在此不再赘述。

本发明的膨胀式尾管悬挂器具有如下优点：

1、本发明膨胀式尾管悬挂器既可以应用于固井，也可以应用于非固井，通用性强，适用范围广，固井使用时，通过固井胶塞17实现憋压，膨胀坐挂完毕直接起出钻杆即可，非固井使用时，通过钢球19坐封于球座11实现憋压，膨胀坐挂完毕后，通过将钻杆下放到坐挂前深度，将卡簧座9与卡簧10插入球座11内后再起钻，以便将所有非留井附件起出，尾管憋不起压力或遇紧急意外情况时，不依赖尾管憋压而通过投球憋压也可实现膨胀坐挂，膨胀坐挂可靠，结构简单，操作便捷，且通过胀锥4自下而上的作用于膨胀管3，胀锥4承压面积大，膨胀坐挂压力低(现有技术的自上而下的坐挂方式的坐挂压力比本发明的坐挂压力要高出30％-50％)，如发生遇卡，可通过大钩的上提拉力帮助解卡，即大钩拉力通过钻杆传递到中心管1和卡簧座9，卡簧座9推抵锁环7，锁环7推抵解锁套5，解锁套5推抵胀锥4，胀锥4在拉力和压力作用下，解卡容易成功。

2、本发明通过在中心管1上的花键轴与膨胀管3的上端之间设置花键套2，由膨胀管3内壁的第二凹槽302与花键套2外壁的第二凸棱201相嵌合、花键套2内壁的第一凹槽202与中心管1外壁的第一凸棱101相嵌合，中心管1的上端与钻杆相连，可以根据需要按钻杆上扣方向转动管柱，使钻杆旋转时的扭矩能通过花键套2传递到膨胀管3，使管柱在下井和固井过程中，便于旋转，有利于提高施工的成功率，保证固井质量。

3、通过将锁环7撑开安装于解锁套5的锁环座501，锁环斜面701抵顶在连接套斜面601，锁环7的下端面702抵顶在卡簧座9的上端面901，以将尾管的重量由尾管短节8传递到连接套6上，再由连接套6传递到锁环7上，再由锁环7传递到卡簧座9上，再由卡簧座9传递到中心管1上，使胀锥4在膨胀管3膨胀坐挂前不承受尾管重量，可以在下井过程中有效防止因顿钻而发生的误膨胀坐挂，也能防止因管柱遇卡而采取的上下活动、超悬重上拔等措施所造成的误膨胀坐挂，坐挂稳定可靠。

4、在膨胀坐挂时，液体压力通过传压孔111进入压力腔，并作用在胀锥4的环形底面上，当压力达到膨胀压力后，解锁销钉13被剪断，胀锥4带着解锁套5上行，使锁环7从锁环座501处脱落，恢复至初始状态，锁环7不再承受尾管重量，尾管的重量由尾管短节8传递到连接套6，再由连接套6传递至膨胀管3上，再由膨胀管3作用至胀锥4上，根据作用力为压力和面积的乘积可知，胀锥4受压面相当于由环形面积变为大径圆面积，其中环形面积即为胀锥4的外径圆面积减去内径圆面积的环形面积，大径圆面积即为胀锥4的外径圆面积，胀锥4承压面积大，有效降低膨胀坐挂压力。

5、本发明的卡簧座9与中心管1相连，球座11通过卡簧10卡设于卡簧座9，当尾管憋不起压力时，向球座11内投入相应尺寸的钢球，液体压力能通过传压孔111作用在胀锥4的环形底面上，当压力达到膨胀压力时，解锁销钉13首先被剪断，胀锥4带着解锁套5上行，锁环7从锁环座501脱落，此时，胀锥4全面受压，卡簧座9带着卡簧10从球座11内滑出，实现膨胀坐挂，该结构能有效解决尾管憋不起压力时等紧急状况下的膨胀坐挂，坐挂可靠。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开展现如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种膨胀式尾管悬挂器，其特征在于，所述膨胀式尾管悬挂器包括：

外筒，其包含膨胀管、连接套和尾管短节，所述膨胀管的下端与所述连接套的上端相连，所述连接套的下端与所述尾管短节的上端相连；

芯管，其设于所述外筒内，所述芯管包含中心管、卡簧座和球座，所述中心管与所述膨胀管的上端能分离的相连，所述中心管的下端与所述卡簧座相连，所述卡簧座的下端与所述球座能分离的相连，所述球座上设有至少一个传压孔、能卡设钢球的密封斜面和能连接固井胶塞的螺钉孔，所述传压孔位于所述密封斜面的上方；

胀锥，其能自下而上滑动的设于所述膨胀管和所述中心管之间，所述胀锥的下表面、所述外筒和所述芯管之间围设成压力腔，所述压力腔通过所述传压孔与所述芯管相连通。

2.根据权利要求1所述的膨胀式尾管悬挂器，其特征在于，所述胀锥的下端连接设有解锁套，所述解锁套通过解锁销钉与所述连接套相连。

3.根据权利要求2所述的膨胀式尾管悬挂器，其特征在于，所述解锁套的下端设有锁环座，所述锁环座上卡设锁环，所述锁环的下端面与所述卡簧座的上端面相抵接，所述锁环的上端与所述连接套的下端相抵接。

4.根据权利要求3所述的膨胀式尾管悬挂器，其特征在于，所述锁环的上端设有锁环斜面，所述连接套的下端设有连接套斜面，所述锁环斜面与所述连接套斜面相抵接。

5.根据权利要求1所述的膨胀式尾管悬挂器，其特征在于，所述卡簧座的外壁设有第一卡簧槽，所述球座的内壁设有第二卡簧槽，所述卡簧座通过卡设于所述第一卡簧槽和所述第二卡簧槽的卡簧与所述球座能分离的相连。

6.根据权利要求5所述的膨胀式尾管悬挂器，其特征在于，所述卡簧的外壁的上端和下端分别设有第一倒角和第二倒角，所述第一倒角的角度大于第二倒角的角度。

7.根据权利要求1所述的膨胀式尾管悬挂器，其特征在于，所述球座设有与所述尾管短节相贴合的密封面，所述尾管短节的内壁设有台肩，所述台肩位于所述密封面的下方。

8.根据权利要求1所述的膨胀式尾管悬挂器，其特征在于，所述膨胀管包括膨胀段和位于所述膨胀段下方的扩孔段，所述胀锥包括锥部和位于所述锥部下方的保径部；在初始状态下，所述扩孔段与所述锥部相配合，所述膨胀段的内径小于所述保径部的外径；在膨胀坐挂状态下，所述膨胀段在所述胀锥的作用下膨胀并贴设于套管的内壁，所述膨胀段的内径等于所述保径部的外径。

9.根据权利要求1所述的膨胀式尾管悬挂器，其特征在于，所述中心管上设有花键轴，所述花键轴的外壁设有多个第一凸棱，所述膨胀管的上端与所述中心管之间设有花键套，所述花键套的内壁设有多个第一凹槽，所述第一凹槽与所述第一凸棱相配合，所述花键套的外壁设有多个第二凸棱，所述膨胀管的上端的内壁设有多个第二凹槽，所述第二凹槽与所述第二凸棱相配合。

10.根据权利要求9所述的膨胀式尾管悬挂器，其特征在于，所述花键套的外壁设有周向沟槽，所述膨胀管的上端径向对称的设有两个安装孔，所述膨胀管与所述花键套通过穿设于所述安装孔和所述周向沟槽的固定销钉轴向锁定。