CN107882524B - 一种油管卡定器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油管卡定器，属于油田开采设备领域。油管卡定器包括中心管、温控磁钢、弹力件、卡瓦座、投捞组件和至少两个卡瓦，温控磁钢固定套装在中心管的底部，卡瓦座为铁磁性构件，卡瓦座可滑动地套装在中心管上且位于温控磁钢的上方，弹力件设置在卡瓦座和温控磁钢之间，至少两个卡瓦以中心管为轴周向等距布置，至少两个卡瓦的底部均与卡瓦座的顶部可活动地卡接，中心管的外周壁上对应卡瓦的顶部的位置设有锥台，锥台的靠近卡瓦座的端面的直径小于锥台的另一端面的直径，投捞组件包括剪切销、用于与吊装钢丝连接的投头和用于与中心管的顶部固定安装的捞头，剪切销设置在投头和捞头之间。本发明提高了油管卡定器的适用性。

Description

一种油管卡定器

技术领域

本发明属于油田开采设备领域，特别涉及一种油管卡定器。

背景技术

油管卡定器是一种用于在油管的内壁卡定的井下装置，通常应用于柱塞气举工艺中。

在使用油管卡定器时，需要将油管卡定器从井口下放至井下，但是，井口的采气树的管道和井下的油管有时会采用不同的管径，例如，对于一些自然产能低、需要经过人工水力压裂才能投产的气井来说，为了提高压裂改造的效果，往往会采用较大直径的油管(大于国内常见的65mm通径的采气树)，如此导致了能够从井口下放的卡定器，其规格不足以卡定在井下的油管内壁上，而能够卡定在井下的油管内壁上的卡定器，其规格又无法从井口下放，所以现有的卡定器通用性不强。

发明内容

为了解决现有的卡定器通用性不强的问题，本发明实施例提供了一种油管卡定器。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种油管卡定器，所述油管卡定器包括中心管、温控磁钢、弹力件、卡瓦座、投捞组件和至少两个卡瓦，所述温控磁钢固定套装在所述中心管的底部，所述卡瓦座为铁磁性构件，所述卡瓦座可滑动地套装在所述中心管上且位于所述温控磁钢的上方，所述弹力件设置在所述卡瓦座和所述温控磁钢之间，所述至少两个卡瓦以所述中心管为中心轴周向等距布置，所述至少两个卡瓦的底部均与所述卡瓦座的顶部可活动地卡接，所述中心管的外周壁上对应所述卡瓦的顶部的位置设有锥台，所述锥台的靠近所述卡瓦座的端面的直径小于所述锥台的另一端面的直径，所述投捞组件包括剪切销、用于与吊装钢丝连接的投头和用于与所述中心管的顶部固定安装的捞头，所述投头和所述捞头通过所述剪切销连接。

在本发明的一种实现方式中，所述卡瓦座的顶部设有与所述卡瓦一一对应的卡接槽，每个所述卡瓦的底部均设有卡接翻边，所述卡接翻边由所述卡瓦的底部向外翻折，且在所述卡接翻边的外壁上设有凹陷，所述凹陷与所述卡瓦座的顶边相对布置，各所述卡接翻边的底端分别可活动地插装在各自对应的所述卡接槽内。

在本发明的另一种实现方式中，每个所述卡瓦的外壁上均设有防滑纹路。

在本发明的又一种实现方式中，所述中心管的外周壁上设有限位凸台，所述限位凸台上对应每个所述卡瓦的位置均设有限位凹槽，每个所述卡瓦的中部分别沿所述中心管的径向可滑动地设置在各自对应的所述限位凹槽内。

在本发明的又一种实现方式中，所述限位凸台的外周壁上设有环形槽，所述环形槽内固定安装有限位环，所述限位环和所述限位凸台形成限位空间。

在本发明的又一种实现方式中，每个所述卡瓦的外壁上均设有限位凸起，所述限位凸起与所述限位空间相匹配，使得所述卡瓦夹设在所述限位环和所述限位凸台之间。

在本发明的又一种实现方式中，所述卡瓦座的底端设有安装槽，所述弹力件插装在所述安装槽内。

在本发明的又一种实现方式中，所述弹力件为弹簧，所述弹簧套装在所述中心管上，所述弹簧的顶部插装在所述安装槽内，所述弹簧的底部与所述温控磁钢相抵。

在本发明的又一种实现方式中，所述油管卡定器还包括磁钢座，所述磁钢座固定套装在所述中心管的底部，所述温控磁钢固定安装在所述磁钢座的顶部。

在本发明的又一种实现方式中，所述中心管的底部套装有备帽，所述备帽固定安装在所述中心管上，且所述备帽与所述磁钢座的底部相抵。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在准备向井内下放本发明实施例所提供的油管卡定器时，首先，将投头与吊装钢丝相连，由于油管卡定器位于井口处，所以温控磁钢处于常温状态，温控磁钢具有磁性，在磁力的作用下使得卡瓦座压缩弹力件，并与温控磁钢相抵，此时各卡瓦在卡瓦座的带动下，各卡瓦的顶部均位于锥台的底面处，从而使得各卡瓦的顶部处于收缩状态，然后，通过吊装钢丝将油管卡定器缓慢下放至井内，随着下放的深度逐渐增加，油管卡定器所处的环境温度也越来越高，当下放至一定深度时，此时的环境温度达到温控磁钢失去磁性的阀值，卡瓦座在弹力件的作用下向上弹起，并同时带动各卡瓦向上运动，使得各卡瓦的顶部均位于锥台的顶面处，由于锥台的顶面直径大于锥台的底面直径，所以各卡瓦在向上运动的过程中，各卡瓦的顶部转变为扩张状态，接着通过震击工具震击油管卡定器，使得油管卡定器发生震动并剪断剪切销，投头与捞头脱离，在震动的过程中，卡瓦的顶部与油管内壁接触并发生摩擦，而中心管整体依然向下坠落，使得中心管上的锥台与卡瓦发生相对运动并使卡瓦进一步地扩张，直至油管卡定器稳固的卡定在油管的内壁上。由于油管卡定器在位于井口处时，各卡瓦均处于收缩状态，此时油管卡定器能够从管径较小的井口进入，而当油管卡定器下放至井下后，各卡瓦均转变为扩张状态，此时油管卡定器能够稳固的卡定在油管的内壁上，从而解决了现有的卡定器适用性不强的问题。

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是本发明实施例提供的油管卡定器的局部剖视图；

图2是本发明实施例提供的中心管的局部剖视图；

图3是本发明实施例提供的限位凸台的截面图；

图4是本发明实施例提供的限位空间的示意图；

图中各符号表示含义如下：

1-中心管，11-锥台，12-限位凸台，121-环形槽，13-限位凹槽，14-限位环，2-温控磁钢，3-弹力件，4-卡瓦座，41-卡接槽，5-投捞组件，51-投头，52-捞头，53-剪切销，6-卡瓦，61-卡接翻边，62-凹陷，63-防滑纹路，64-限位凸起，7-磁钢座，8-备帽，a-限位空间。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本发明实施例提供了一种油管卡定器，如图1所示，该油管卡定器包括中心管1、温控磁钢2、弹力件3、卡瓦座4、投捞组件5和三个卡瓦6，温控磁钢2固定套装在中心管1的底部，卡瓦座4为铁磁性构件，卡瓦座4可滑动地套装在中心管1上且位于温控磁钢2的上方，弹力件3设置在卡瓦座4和温控磁钢2之间，三个卡瓦6以中心管1为中心轴周向等距布置，三个卡瓦6的底部均与卡瓦座4的顶部可活动地卡接，中心管1的外周壁上对应卡瓦6的顶部的位置设有锥台11，锥台11的靠近卡瓦座4的端面的直径小于锥台11的另一端面的直径，投捞组件5包括剪切销53、用于与吊装钢丝连接的投头51和用于与中心管1的顶部固定安装的捞头52，剪切销53设置在投头51和捞头52之间，剪切销53的两端分别插装在投头51和捞头52上。

需要说明的是，油管卡定器的最大外径(各卡瓦6处于扩张状态时)、温控磁钢2的阀值、弹力件3的弹力强度均可以根据实际的需求进行调整。其中，油管卡定器的最大外径可以通过改变锥台11的规格进行调整，锥台11的外径越大，油管卡定器的最大外径则越大，油管卡定器的最大外径决定了其适用于何种规格的井下油管；温控磁钢2的阀值可以通过改变自身的材质进行调整，温控磁钢2的阀值决定了温控磁钢2在什么温度下失去磁性，由于井下的温度和井的深度存在一定的比例关系，所以可以通过温控磁钢2的阀值，确定油管卡定器下降到什么深度时转变为扩张状态；弹力件3的弹力强度决定了卡瓦座4能够上升的最大高度，也就是各卡瓦6能够相对锥台11运动的距离。

在上述实现方式中，为了保证各卡瓦6能够在目标位置正常扩张，需要通过调整温控磁钢2的阀值，使得温控磁钢2能够在目标位置的上方预先失去磁性。具体实现时，可以依据地温梯度曲线，确定目标位置的井下温度和预先失去磁性位置的井下温度。

优选地，温控磁钢2的阀值可以低于目标位置的井下温度5-10℃，使得温控磁钢2可以在目标位置上方预先失去磁性。需要说明的是，该温度差可以根据实际情况进行调整，本发明对此不作限制。

在准备向井内下放本发明实施例所提供的油管卡定器时，首先，将投头51与吊装钢丝相连，由于油管卡定器位于井口处，所以温控磁钢2处于常温状态，温控磁钢2具有磁性，在磁力的作用下使得卡瓦座4压缩弹力件3，并与温控磁钢2相抵，此时各卡瓦6在卡瓦座4的带动下，各卡瓦6的顶部均位于锥台11的底面处，从而使得各卡瓦6的顶部处于收缩状态，然后，通过吊装钢丝将油管卡定器缓慢下放至井内，随着下放的深度逐渐增加，油管卡定器所处的环境温度也越来越高，当下放至一定深度时，此时的环境温度达到温控磁钢2失去磁性的阀值，卡瓦座4在弹力件3的作用下向上弹起，并同时带动各卡瓦6向上运动，使得各卡瓦6的顶部均位于锥台11的顶面处，由于锥台11的顶面直径大于锥台11的底面直径，所以各卡瓦6在向上运动的过程中，各卡瓦6的顶部转变为扩张状态，此时各卡瓦6的顶部与油管内壁的间距为2mm-4mm，接着，继续下放油管卡定器，直至油管卡定器达到目标位置以上1m-2m处，通过震击工具震击油管卡定器，使得油管卡定器发生震动并剪断剪切销53，投头51与捞头52脱离，在震动的过程中，卡瓦6的顶部与油管内壁接触并发生摩擦，而中心管1整体依然向下坠落，使得中心管1上的锥台11与卡瓦6发生相对运动并使卡瓦6进一步地扩张，直至油管卡定器稳固的卡定在油管的内壁上。由于油管卡定器在位于井口处时，各卡瓦6均处于收缩状态，此时油管卡定器能够从管径较小的井口进入，而当油管卡定器下放至井下后，各卡瓦6均转变为扩张状态，此时油管卡定器能够稳固的卡定在油管的内壁上，从而解决了现有的卡定器适用性不强的问题。

在本实施例中，卡瓦座4的顶部设有与卡瓦6一一对应的卡接槽41，每个卡瓦6的底部均设有卡接翻边61，卡接翻边61由卡瓦6的底部向外翻折，且在卡接翻边61的外壁上设有凹陷62，凹陷62与卡瓦座4的顶边相对布置，卡接翻边61的底端分别可活动地插装在各自对应的卡接槽41内，从而使得各卡瓦6不仅能够随着卡瓦座4同时沿中心管1的轴向运动，也能够使得各卡瓦6沿中心管1的径向摆动，进而实现油管卡定器在扩张状态和收缩状态之间转换。

优选地，每个卡瓦6的外壁上均设有防滑纹路63，从而提高了卡瓦6与井下油管内壁之间的摩擦系数，以使得卡瓦6能够更稳固的卡定在油管上。优选地，防滑纹路63设置在卡瓦6的外壁的顶部，从而降低了卡瓦6的加工难度。

图2为中心管1的局部剖视图，在本实施例中，中心管1的外周壁上设有限位凸台12，限位凸台12上对应每个卡瓦6的位置均设有限位凹槽13(详见图3)，每个卡瓦6的中部分别沿中心管1的径向可滑动地设置在各自对应的限位凹槽13内。在上述实现方式中，每个限位凹槽13分别与各自对应的卡瓦6相匹配，限位凹槽13限制了各卡瓦6在沿中心管1的径向摆动时的方向，避免了各卡瓦6发生不必要的晃动。

需要说明的是，虽然在图3中仅示出了三个限位凹槽13，但是容易理解的，限位凹槽13和卡瓦6的数量均可以根据实际的需求而改变，本发明对此不作限制。

再次参见图1，具体地，限位凸台12的外周壁上周向设有环形槽121(详见图2)，环形槽121内固定安装有限位环14，限位环14和限位凸台12形成限位空间a(详见图4)，各卡瓦6分别设置在各自对应的限位空间a中，从而避免了卡瓦6滑出限位凹槽13，提高了油管卡定器的可靠性。其中，限位空间a为限位环14和环形槽121构成的两端设有开口的矩形空间，设置在限位空间a上的卡瓦6的两端分别通过开口伸出。

值得说明的是，为了避免限位环14干涉到卡瓦6在中心管1径向上的正常摆动，限位凹槽13与限位环14之间的最大距离需要大于卡瓦6的最大摆动距离，限位凹槽13与限位环14之间的最大距离可以根据实际需求进行调整，本发明对此不作限制。

在本实施例中，每个卡瓦6的外壁上均设有限位凸起64，限位凸起64与限位空间a相匹配，使得卡瓦6夹设在限位环14和限位凸台12之间。在上述实现方式中，限位凸起64可以为设置在卡瓦6的外壁上的板状凸块，当卡瓦座4被吸附在温控磁钢2上时，限位凸起64位于限位空间a内，从而起到填充限位空间a的作用，避免了卡瓦6在限位空间a内产生不必要的晃动。

优选地，限位凸起64的靠近限位凸台12的一侧设有斜面，从而便于限位凸起64插入限位空间a。

在本实施例中，卡瓦座4的底端设有安装槽，弹力件3插装在安装槽内，从而避免了弹力件3从卡瓦座4和温控磁钢2之间滑出，提高了油管卡定器的可靠性。

优选地，弹力件3可以为弹簧，弹簧套装在中心管1上，弹簧的顶部插装在安装槽内，弹簧的底部与温控磁钢2相抵，从而进一步地保证了弹力件3不会从卡瓦座4和温控磁钢2之间滑出。需要说明的是，在其他实施例中，弹力件3还可以为弹片等弹性构件，当弹力件3为弹片时，弹片的两端分别与卡瓦座4和温控磁钢2固定连接，本发明对弹力件3的种类不作限制。

优选地，弹簧的外径小于安装槽的内径2mm-3mm，从而避免了安装槽影响弹簧的正常形变。

在本实施例中，油管卡定器还包括磁钢座7，磁钢座7固定套装在中心管1的底部，温控磁钢2固定安装在磁钢座7的顶部。在上述实现方式中，磁钢座7与中心管1螺纹连接，磁钢座7与温控磁钢2过盈配合，从而可以方便根据实际的需求随时更换合适的温控磁钢2，提高了油管卡定器的使用便捷性。

优选地，中心管1的底部套装有备帽8，备帽8固定安装在中心管1上，且备帽8与磁钢座7的底部相抵，备帽8主要起到避免磁钢座7滑出中心管1的作用。在装配时，首先将温控磁钢2安装至磁钢座7上，然后将磁钢座7通过螺纹连接的方式套装在中心管1上，并留出至少2cm的螺纹用于安装备帽8，最后将备帽8安装至中心管1上，并将备帽8旋紧至与磁钢座7相抵的位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油管卡定器，其特征在于，所述油管卡定器包括中心管、温控磁钢、弹力件、卡瓦座、投捞组件和至少两个卡瓦，所述温控磁钢固定套装在所述中心管的底部，所述卡瓦座为铁磁性构件，所述卡瓦座可滑动地套装在所述中心管上且位于所述温控磁钢的上方，所述弹力件设置在所述卡瓦座和所述温控磁钢之间，所述至少两个卡瓦以所述中心管为中心轴周向等距布置，所述至少两个卡瓦的底部均与所述卡瓦座的顶部可活动地卡接，所述中心管的外周壁上对应所述卡瓦的顶部的位置设有锥台，所述锥台的靠近所述卡瓦座的端面的直径小于所述锥台的另一端面的直径，所述投捞组件包括剪切销、用于与吊装钢丝连接的投头和用于与所述中心管的顶部固定安装的捞头，所述投头和所述捞头通过所述剪切销连接。

2.根据权利要求1所述的油管卡定器，其特征在于，所述卡瓦座的顶部设有与所述卡瓦一一对应的卡接槽，每个所述卡瓦的底部均设有卡接翻边，所述卡接翻边由所述卡瓦的底部向外翻折，且在所述卡接翻边的外壁上设有凹陷，所述凹陷与所述卡瓦座的顶边相对布置，各所述卡接翻边的底端分别可活动地插装在各自对应的所述卡接槽内。

3.根据权利要求1所述的油管卡定器，其特征在于，每个所述卡瓦的外壁上均设有防滑纹路。

4.根据权利要求1所述的油管卡定器，其特征在于，所述中心管的外周壁上设有限位凸台，所述限位凸台上对应每个所述卡瓦的位置均设有限位凹槽，每个所述卡瓦的中部分别沿所述中心管的径向可滑动地设置在各自对应的所述限位凹槽内。

5.根据权利要求4所述的油管卡定器，其特征在于，所述限位凸台的外周壁上设有环形槽，所述环形槽内固定安装有限位环，所述限位环和所述限位凸台形成限位空间。

6.根据权利要求5所述的油管卡定器，其特征在于，每个所述卡瓦的外壁上均设有限位凸起，所述限位凸起与所述限位空间相匹配，使得所述卡瓦夹设在所述限位环和所述限位凸台之间。

7.根据权利要求1所述的油管卡定器，其特征在于，所述卡瓦座的底端设有安装槽，所述弹力件插装在所述安装槽内。

8.根据权利要求7所述的油管卡定器，其特征在于，所述弹力件为弹簧，所述弹簧套装在所述中心管上，所述弹簧的顶部插装在所述安装槽内，所述弹簧的底部与所述温控磁钢相抵。

9.根据权利要求1所述的油管卡定器，其特征在于，所述油管卡定器还包括磁钢座，所述磁钢座固定套装在所述中心管的底部，所述温控磁钢固定安装在所述磁钢座的顶部。

10.根据权利要求9所述的油管卡定器，其特征在于，所述中心管的底部套装有备帽，所述备帽固定安装在所述中心管上，且所述备帽与所述磁钢座的底部相抵。