CN108222854B - 一种应力接头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应力接头，属于井下作业设备领域。该应力接头包括：下本体、剪切套、上本体和上接头，上本体和下本体均为内部中空的管柱；下本体的下端与下部作业管柱连接，下本体的上端与上本体的下端连接，上本体的上端与上接头的下端连接，上接头的上端与上部作业管柱连接；剪切套位于下本体和上本体的内部，剪切套的上端设置有外台阶，上本体的内壁设置有内台阶，剪切套通过外台阶与上本体的内台阶配合固定，剪切套的下端与下本体连接，且剪切套的外台阶的下方设置有剪切槽。本发明在上提管柱时，在剪切槽处产生应力集中断开上部作业管柱和下部作业管柱，使在排卤作业发生砂卡时可以安全取出上部作业管柱，且盐穴储气库的有效容积不会减少。

Description

一种应力接头

技术领域

本发明涉及井下作业设备领域，特别涉及一种应力接头。

背景技术

天然气在开采出来之后，通常先输送到储气库中存储，其中，盐穴储气库是一种常用的储气库。盐穴储气库主要是通过向地下盐层中注入水，通过水溶解盐层以形成盐穴来储存天然气。在溶解盐层的过程中，盐层中的不溶物在盐穴的腔底堆积，同时，盐层中的盐溶解于水后，在盐穴中生成大量的卤水。在盐穴储气库使用之前，需要先将盐穴中的大量卤水排出。

目前，盐穴中的卤水通常通过下入盐穴中的排卤管柱排出盐穴，通过排卤管柱排出卤水包括两种实现方式：第一种实现方式，基于安全考虑，下入盐穴的排卤管柱的下端需要距盐穴的腔底堆积的不溶物的顶部2-3m；第二种实现方式，在盐穴的腔底堆积的不溶物中钻出井眼，将排卤管柱下入该井眼，形成排卤通道，排出卤水。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在第一种实现方式中，由于下入盐穴的排卤管柱的下端距盐穴的腔底堆积的不溶物的顶部2-3m，导致无法完全将盐穴中的卤水排完，因此减少了盐穴储气库的有效容积。在第二种实现方式中，位于井眼中的排卤管柱存在砂卡风险，即，排卤管柱容易被卡住，从而导致排卤管柱无法取出。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种应力接头。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种应力接头，所述应力接头包括：下本体、剪切套、上本体和上接头，所述上本体和所述下本体均为内部中空的管柱；

所述下本体的下端与下部作业管柱连接，所述下本体的上端与所述上本体的下端连接，所述上本体的上端与所述上接头的下端连接，所述上接头的上端与上部作业管柱连接，以将所述下部作业管柱下至盐穴中的井眼进行排卤作业；

所述剪切套位于所述下本体和所述上本体的内部，所述剪切套的上端设置有外台阶，所述上本体的内壁设置有内台阶，所述剪切套通过所述外台阶与所述上本体的所述内台阶配合固定，所述剪切套的下端与所述下本体连接，且所述剪切套的所述外台阶的下方设置有剪切槽，以在所述下部作业管柱被所述井眼卡住时，通过对所述应力接头施加上提的作用力，使所述剪切套从所述剪切槽处断开，且在所述剪切套断开时，使所述上本体和所述下本体的连接处也断开。

可选地，所述下本体的上端和所述上本体的下端均设置有牙嵌结构，所述下本体的上端与所述上本体的下端通过所述牙嵌结构进行连接。

可选地，所述上本体的下端和所述下本体的上端之间的连接处的外侧设置有连接套，所述连接套的下端与所述下本体的上端连接。

可选地，所述上本体和所述下本体的外壁均设置有外台阶，所述连接套设置在所述上本体的外台阶和所述下本体的外台阶之间。

可选地，所述连接套的内壁与所述上本体的外壁、所述下本体的外壁之间均设置有密封圈。

可选地，所述剪切套的外壁与所述上本体的内壁、所述下本体的内壁之间均设置有密封圈。

可选地，所述上本体的上端的内壁上设置有套管内螺纹，所述上接头的下端的外壁上设置有套管外螺纹，所述上接头与所述上本体通过所述套管外螺纹和所述套管内螺纹连接。

可选地，所述剪切套的下端的外壁上设置有外螺纹，所述下本体的内壁上设置有内螺纹，所述剪切套与所述下本体通过所述外螺纹和所述内螺纹固定。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例通过应力接头的上接头连接上部作业管柱，下本体连接下部作业管柱，在上本体和下本体的内部设置剪切套，剪切套上设置有剪切槽，且剪切套通过其上设置的外台阶和上本体内壁上的内台阶连接；当上部作业管柱和下部作业管柱通过该应力接头连接并下入井眼之后，如果下部作业管柱发生砂卡，则可以通过对该应力施加上提的作用力，使剪切套从剪切槽处断开，且在剪切套断开时，使上本体和下本体的连接处也断开。这样，应力接头连接的上部作业管柱就可以安全取出，且盐穴储气库的有效容积也不会减少。

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一种应力接头的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的下本体的牙嵌结构示意图；

图3是本发明实施例提供的应力接头的管串结构示意图。

附图标记：

1：下本体，2：连接套，3：剪切套，4：上本体，5：上接头，6：密封圈，7：密封圈，8：密封圈，9：牙嵌结构，10：牙嵌结构，11：剪切槽，12：配合面。

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。

本发明实施例提供了一种应力接头，参见图1，该应力接头包括：下本体1、剪切套3、上本体4和上接头5，上本体4和下本体1均为内部中空的管柱；

下本体1的下端与下部作业管柱连接，下本体1的上端与上本体4的下端连接，上本体4的上端与上接头5的下端连接，上接头5的上端与上部作业管柱连接，以将下部作业管柱下至盐穴中的井眼进行排卤作业；

剪切套3位于下本体1和上本体4的内部，剪切套3的上端设置有外台阶，上本体4的内壁设置有内台阶，剪切套3通过外台阶与上本体4的内台阶配合固定，剪切套3的下端与下本体1连接，且剪切套3的外台阶的下方设置有剪切槽11，以在下部作业管柱被井眼卡住时，通过对该应力接头施加上提的作用力，使剪切套3从剪切槽11处断开，且在剪切套3断开时，使上本体4和下本体1的连接处也断开。

本发明实施例通过应力接头的上接头连接上部作业管柱，下本体连接下部作业管柱，在上本体和下本体的内部设置剪切套，剪切套上设置有剪切槽，且剪切套通过其上设置的外台阶和上本体内壁上的内台阶连接；当上部作业管柱和下部作业管柱通过该应力接头连接并下入井眼之后，如果下部作业管柱发生砂卡，则可以通过对该应力施加上提的作用力，使剪切套从剪切槽处断开，且在剪切套断开时，使上本体和下本体的连接处也断开。这样，应力接头连接的上部作业管柱就可以安全取出，且盐穴储气库的有效容积也不会减少。

可选地，由于上接头5的上端要连接上部作业管柱，因此，在上接头5的上端的内壁上可以设置有内螺纹，以便与上部作业管柱进行连接。同时，上接头5的下端与上本体4的下端连接，在上本体4的内壁上设置有内螺纹，上接头5的外壁上上设置有外螺纹，上接头5和上本体4通过外螺纹和内螺纹螺合。其中，由于在油气领域，作业用的管柱上的螺纹一般需要符合行业标准，以便在使用时更换方便，因此，上接头5和上部作业管柱以及上本体4之间连接用的螺纹可以为API(American Petroleum Institute，美国石油学会)标准套管螺纹连接。

可选地，下本体1与上本体4可以通过牙嵌结构9进行连接，也可以通过剪钉进行连接。

当下本体1与上本体4通过剪钉进行连接时，当作业完毕上提管柱时，如果下部作业管柱发生砂卡，那么，作用于上本体4的上提拉力将传递至剪钉，并将剪钉拉断，从而使上本体4和下本体1断开。

当下本体1与上本体4通过牙嵌结构进行连接时，可以在下本体1的上端与上本体4的下端分别设置牙嵌结构9和牙嵌结构10，图2为下本体1上的牙嵌结构9的示意图。如图2所示，牙嵌结构9的牙沿下本体1的圆周分布，且牙形展开为矩形。下本体1的牙嵌结构9中的牙和上本体4的牙嵌结构10中的牙嵌合在一起，实现下本体1与上本体4的连接。当上部作业管柱进行转动时，上接头5带动上本体4转动，上本体4通过牙嵌结构9和牙嵌结构10中的牙之间相互接触的侧面将转动的扭矩传送到下本体1，从而带动下本体1转动；当对上部作业管柱进行下压时，上本体4可以将下压的压力通过牙嵌结构10的牙顶面传递到下本体1，从而使下部作业管柱深入到井眼中；当作业完毕上提管柱时，如果下部作业管柱发生砂卡，上本体4可以在受到上拉的拉力时与下本体1断开。其中，牙嵌结构9和牙嵌结构10的牙形不仅可以为矩形，还可以为梯形、三角形和螺旋形等形状。

进一步地，为了避免排卤过程中，卤水渗入上本体4和剪切套3接触的位置以及下本体1与剪切套3接触的位置，对上本体4、下本体1和剪切套造成腐蚀，可以在剪切套3上端的外壁与上本体4的内壁设置密封圈6，在剪切套3下端的外壁与下本体1的内壁之间设置密封圈8，对其进行密封。其中，密封圈6和密封圈8均为O型密封圈，且密封圈6和密封圈8的数量可以为1个，也可以为多个。

可选地，为了防止应力接头下入盐穴后，盐穴中的泥土等异物进入上本体4和下本体1的连接处，同时，当上本体4与下本体1通过牙嵌结构进行连接时，为了防止上本体4和下本体1在嵌合处沿径向发生错动，可以在上本体4的下端和下本体1的上端之间的连接处的外侧设置连接套2，连接套2为环形，且连接套2的上端与上本体4不做连接，下端与下本体1进行连接，以便剪切套3断开时，上本体4与下本体1之间也断开。其中，连接套2与下本体1之间可以通过粗牙螺纹进行连接，也可以通过其他方式进行连接。

进一步地，为了更好的对连接套2和上本体4、下本体1之间进行密封，可以在上本体4和下本体1的外壁上均设置外台阶，并将连接套2设置在上本体4的外台阶和下本体1的外台阶之间，且可以使连接套2的壁厚与外台阶的宽度相等，这样，连接套2可以与外台阶紧密配合，从而达到更好的密封效果。

进一步地，在设置外台阶的基础上，为了进一步密封，还可以在连接套2的内壁与上本体4、下本体1的外壁之间各设置一个密封圈7，该密封圈7为O型密封圈，当然，该密封圈7也可以有多个。

可选地，剪切套3通过其外壁上设置的外台阶与上本体4内壁上设置的内台阶接触形成配合面12，剪切套3通过该外台阶坐挂在上本体4上。当该应力接头受到上提的作用力时，上本体4通过配合面12将该上提的作用力作用于剪切套3，以使剪切套3上的剪切槽11处发生应力集中，从而断开。剪切套3的下端的外壁上设置有外螺纹，而下本体1的内壁上设置有内螺纹，剪切套3与上本体1通过该外螺纹和内螺纹螺合固定。当下部作业管柱发生砂卡后，下部作业管柱就相当于固定端，技术人员上提上部作业管柱时，剪切套3上端受到上提的作用力，下端与下本体1固定，从而使剪切套3从剪切槽11处断开。

图3为本发明实施例提供的应力接头管串结构示意图，如图3所示，在应力接头的实际应用中，首先将该应力接头的各部分进行组装，然后，将该应力接头的下本体1与下部作业管柱连接，下部作业管柱的长度应能够保证在下入井眼后，使与之连接的应力接头与不溶物顶界面的之间的距离为指定距离，该指定距离是通过下部作业管柱的长度来控制的，同时，该指定距离是指下本体1的最下端距离不溶物顶界面之间的距离，用于避免将该应力接头埋入不溶物后而导致的断开时难以拔出上本体4及以上部分的问题。之后，将上接头5与上部作业管柱连接，形成完整的作业管柱，在该连接完整的作业管柱外部还可以套接表层套管。当完成组装以后，将该组装好的作业管柱下入盐穴，其中，将下部作业管柱下入预先钻出的井眼中，下部作业管柱下入井眼的深度以确保该应力接头距离不溶物顶界面的距离为指定距离为宜。

在作业过程中，技术人员可以旋转该作业管柱，也可以下压该作业管柱。当排卤作业结束后，如果下部作业管柱卡死，技术人员可以对上部作业管柱施加上提拉力，该上提拉力通过上接头5传递至上本体4，上本体4通过配合面12将该上提的拉力传递至剪切套3，此时，由于下部作业管柱已经卡死，因此下部作业管柱以及与其固定的下本体1相当于固定端，而剪切套3的下端与下本体1固定，因此，剪切套3承受了该上提拉力。而在剪切槽11处，由于剪切套3的外径减小，因此，在此处发生应力集中断开。剪切套3断开后，上本体4与下本体1的连接处也断开，此时，技术人员就可以将上部作业管柱、上接头5、上本体4以及拉断的剪切套3的上端一起提出。

综上所述，本发明实施例通过应力接头的上接头连接上部作业管柱，下本体连接下部作业管柱，在上本体和下本体的内部设置剪切套，剪切套上设置有剪切槽，且剪切套通过其上设置的外台阶和上本体内壁上的内台阶连接；当上部作业管柱和下部作业管柱通过该应力接头连接并下入井眼之后，如果下部作业管柱发生砂卡，则可以通过对该应力施加上提的作用力，使剪切套从剪切槽处断开，且在剪切套断开时，使上本体和下本体的连接处也断开。这样，应力接头连接的上部作业管柱就可以安全取出，且盐穴储气库的有效容积也不会减少。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

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 (8)

1.一种应力接头，其特征在于，所述应力接头包括：下本体、剪切套、上本体和上接头，所述上本体和所述下本体均为内部中空的管柱；

所述下本体的下端与下部作业管柱连接，所述下本体的上端与所述上本体的下端连接，所述上本体的上端与所述上接头的下端连接，所述上接头的上端与上部作业管柱连接，以将所述下部作业管柱下至盐穴中的井眼进行排卤作业；

所述剪切套位于所述下本体和所述上本体的内部，所述剪切套的上端设置有外台阶，所述上本体的内壁设置有内台阶，所述剪切套通过所述外台阶与所述上本体的所述内台阶配合固定，所述剪切套的下端与所述下本体连接，且所述剪切套的所述外台阶的下方设置有剪切槽，以在所述下部作业管柱被所述井眼卡住时，通过对所述应力接头施加上提的作用力，使所述剪切套从所述剪切槽处断开，且在所述剪切套断开时，使所述上本体和所述下本体的连接处也断开。

2.如权利要求1所述的应力接头，其特征在于，所述下本体的上端和所述上本体的下端均设置有牙嵌结构，所述下本体的上端与所述上本体的下端通过所述牙嵌结构进行连接。

3.如权利要求1所述的应力接头，其特征在于，所述上本体的下端和所述下本体的上端之间的连接处的外侧设置有连接套，所述连接套的下端与所述下本体的上端连接。

4.如权利要求3所述的应力接头，其特征在于，所述上本体和所述下本体的外壁均设置有外台阶，所述连接套设置在所述上本体的外台阶和所述下本体的外台阶之间。

5.如权利要求4所述的应力接头，其特征在于，所述连接套的内壁与所述上本体的外壁、所述下本体的外壁之间均设置有密封圈。

6.如权利要求1-5任一所述的应力接头，其特征在于，所述剪切套的外壁与所述上本体的内壁、所述下本体的内壁之间均设置有密封圈。

7.如权利要求1所述的应力接头，其特征在于，所述上本体的上端的内壁上设置有套管内螺纹，所述上接头的下端的外壁上设置有套管外螺纹，所述上接头与所述上本体通过所述套管外螺纹和所述套管内螺纹连接。

8.如权利要求1所述的应力接头，其特征在于，所述剪切套的下端的外壁上设置有外螺纹，所述下本体的内壁上设置有内螺纹，所述剪切套与所述下本体通过所述外螺纹和所述内螺纹固定。