CN108222871B - 一种井内管柱安全脱开装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种井内管柱安全脱开装置，属石油钻采设备技术领域。该脱开装置包括上接头、下接头、外套管、上内管和下内管，外套管内呈上下状安装有上内管和下内管，上内管和下内管内通过复位弹簧安装有芯管，上内管与外套管之间的环空内滑动安装有活塞，活塞下方的外套管内壁上设置有装配槽，装配槽内通过弹簧滑动密封安装有楔块，与楔块对应的下内管上设置有卡槽，楔块与卡槽活动卡接。该脱开装置结构简单，涉及新颖，解决了现有安全接头是通过拔断剪钉或者使管壁变薄的方式来实现拔出管柱，其在多级分层注水井上不适用的问题，具有承受高压、机械撞击以及伸缩蠕动时不易误脱开的优点，特别适用于多级分注管柱后期作业适用。

Description

一种井内管柱安全脱开装置
技术领域
本发明涉及一种井内管柱安全脱开装置，属石油钻采设备技术领域。
背景技术
多级分注管柱在后期作业时会遇到拔不出来的情况，并且级数越多，处理越困难。其主要原因：一是由于管柱封隔器等井下工具比较多，多个封隔器会使上提负荷增加；二是由于封隔器上端会存在砂等一些杂物，容易出现砂卡的现象，使管柱拔不出来。目前，解决这一问题的方案是让管柱分段处理，即在井口负荷一定的情况下，让管柱在特定的位置脱开，这种装置一般会连接于中上部封隔器顶部；如果出现砂卡现象，要提前进行冲砂，之后再下打捞工具对接后拔出管柱。但现有的用于防砂的安全接头是通过拔断剪钉或者使管壁变薄的方式来实现拔出管柱，其在多级分层注水井上不合适，因此，研发一种合适分注管柱的分段拔出的脱开装置是我们亟待解决的任务。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种结构简单、实用性好，适合多级分注井分级拔断的井内管柱安全脱开装置。
本发明的技术解决方案：
一种井内管柱安全脱开装置，包括上接头、下接头、外套管、上内管和下内管，外套管的一端设置有上接头，外套管的另一端设置有下接头，其特征在于：外套管内呈上下状安装有上内管和下内管，上内管和下内管内通过复位弹簧安装有芯管，上内管与外套管之间的环空内滑动安装有活塞，活塞下方的外套管内壁上设置有装配槽，装配槽内通过弹簧滑动密封安装有楔块，与楔块对应的下内管上设置有卡槽，楔块与卡槽活动卡接。
所述的外套管与上接头螺纹连接，外套管与下接头紧密接触连接。
所述的上内管一端与上接头螺纹连接，下内管一端与下接头螺纹连接，上内管和下内管之间紧密接触连接。
所述的外套管和芯管分别为变径体，芯管的大径处的管壁上设置有打压孔。
所述的上内管的上端设置有导压孔。
所述的活塞外表面上设置有活塞卡槽，活塞外侧的外套管内壁上设置有安装槽，安装槽内通过弹簧滑动密封安装有卡头，活塞通过活塞卡槽与卡头活动卡接。
所述的楔块上设置有挤压坡面，活塞的底部设置有与挤压坡面对应的挤压头。
所述的装配槽内滑动设置有预紧螺栓，预紧螺栓的一端延伸至外套管外端，预紧螺栓的另一端与楔块螺纹连接。
所述的安装槽内滑动设置有装配螺栓，装配螺栓的一端延伸至外套管外端，装配螺栓的另一端与卡头螺纹连接。
本发明的优点在于：
该井内管柱安全脱开装置结构简单，涉及新颖，工作过程中，当井口负荷一定时，注水管柱遇到阻力提不动时，通过该井内管柱安全脱开装置可在连接位置脱开，从而将上部管柱起出，然后再打捞下部管柱，从而将多个井下工具的管柱打捞拔出；井筒内落物和投捞工具的上下冲击不会使该装置失效。解决了现有安全接头是通过拔断剪钉或者使管壁变薄的方式来实现拔出管柱，其在多级分层注水井上不适用的问题，具有承受高压、机械撞击以及伸缩蠕动时不易误脱开的优点，特别适用于多级分注管柱后期作业适用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中的A处放大结构示意图；
图3为本发明的工作状态示意图。
图中：1、上接头，2、下接头，3、外套管，4、上内管，5、下内管，6、导压孔，7、芯管，8、打压孔，9、活塞，10、活塞卡槽，11、卡头，12、装配螺栓，13、楔块，14、卡槽，15、预紧螺栓，16、挤压头，17、复位弹簧，18、憋压球。
具体实施方式
该井内管柱安全脱开装置包括上接头1、下接头2、外套管3、上内管4和下内管5，外套管3的一端螺纹安装有上接头1，外套管3的另一端设置有下接头2，外套管3与下接头2紧密接触连接。外套管3内呈上下状安装有上内管4和下内管5，上内管4一端与上接头1螺纹连接，下内管5一端与下接头2螺纹连接，上内管4和下内管5之间紧密接触连接；上内管4的上端设置有导压孔6。
上内管4和下内管5内通过复位弹簧17滑动安装有芯管7，外套管3和芯管7分别为变径体，芯管7的大径处的管壁上设置有打压孔8。
上内管4与外套管3之间的环空内滑动安装有活塞9，活塞9外表面上设置由有活塞卡槽10，活塞9外侧的外套管3内壁上设置有安装槽，安装槽内通过弹簧滑动密封安装有卡头11，活塞9通过活塞卡槽10与卡头11活动卡接；安装槽内滑动设置有装配螺栓12，装配螺栓12的一端延伸至外套管外端，装配螺栓12的另一端与卡头螺纹连接，在外力的作用下，卡头11可收缩至安装槽内，实现与活塞卡槽10的分离，外力消除后，在弹簧的作用下，卡头11可插入至活塞卡槽10内，实现活塞卡槽10与卡头11的卡接。
活塞9下方的外套管3内壁上设置有装配槽，装配槽内通过弹簧滑动密封安装有楔块13，与楔块13对应的下内管5上设置有卡槽14，楔块13与卡槽14活动卡接；装配槽内滑动设置有预紧螺栓15，预紧螺栓15的一端延伸至外套管3外端，预紧螺栓15的另一端与楔块13螺纹连接；在外力的作用下，楔块13可收缩至装配槽内，实现与卡槽14的分离，外力消除后，在弹簧的作用下，楔块13可插入至卡槽14内，实现楔块13与卡槽14的卡接。
该井内管柱安全脱开装置的楔块13上设置有挤压坡面，活塞9的底部设置有与挤压坡面对应的挤压头16。工作过程中，通过活塞9挤压楔块13，可迫使楔块13收缩至装配槽内，实现与卡槽14的分离。
该井内管柱安全脱开装置的上接头1可对上内管4和芯管7的封堵限位作用，复位弹簧17在非工作状态（脱开）可保持上内管4的导压孔6与芯管7的打压孔8之间呈错位状态。
该井内管柱安全脱开装置装配时，首先通过拉动预紧螺栓15将楔块13收缩至装配槽内，然后装配上内管4、下内管5和芯管7，上内管4和下内管5装配完成后，旋转取下预紧螺栓15，以保持外套管3的外表光滑，并安装下接头2，预紧螺栓15取下后，在弹簧的作用下，楔块13插入至卡槽14内，实现楔块13与卡槽14的卡接，由此使下接头2、楔块13和下内管5之间形成一个整体。
上述装配完成后，通过拉动装配螺栓12将卡头11收缩至安装槽内， 然后压装活塞9，再装配上接头1即告装配完成（参见附图1—2）。该井内管柱安全脱开装置在井下工具串装配过程中，每一个脱开装置对应一个封隔器，工作过程中一旦封隔器上端出现砂卡的现象，使管柱拔不出来时，即可向该井内管柱安全脱开装置投入憋压球18，实现分注管柱分段拔出的目的，具体为：
首先通过上接头1投入憋压球18，憋压球18随高压液体坐落于芯管7的变径处，实现芯管7上端的憋压目的。随着压力的增大，芯管7下行，由此使上内管4的导压孔6与芯管7的打压孔8之间逐步吻合，当导压孔6与打压孔8吻合后，高压液体经打压孔8、导压孔6进入至上内管4与外套管3之间的环空内并作用至活塞9的上端面上，随着环空内压力的增大，活塞9下行，活塞9下行的过程中通过其底部的挤压头16逐步挤压楔块13，迫使楔块13逐步从卡槽14内退出，并逐步回缩至装配槽内，实现楔块13与卡槽14的分离，当楔块13与卡槽14完全分离时即表明活塞9下行至极限位置，此时，活塞9活塞9外表面上设置由有活塞卡槽10与卡头11正好吻合，在弹簧的作用下，卡头11插入至活塞卡槽10内，实现活塞卡槽10与卡头11的卡接，由此将活塞9挤压楔块13的状态锁死；此时，上接头1、外套管3、芯管7、活塞9和楔块13之间形成一个上部整体，下接头2和下内管5之间形成一个下部整体；然后通过打捞工具将上部整体拔出即可（参见附图3），上部整体拔出后，通过下部整体再次投入憋压球18，使其坐落于下一脱开装置的芯管7内，即可实现分段拔出管柱的目的。
该井内管柱安全脱开装置结构简单，涉及新颖，解决了现有安全接头是通过拔断剪钉或者使管壁变薄的方式来实现拔出管柱，其在多级分层注水井上不适用的问题，该井内管柱安全脱开装置具有承受高压、机械撞击以及伸缩蠕动时不易误脱开的优点，特别适用于多级分注管柱后期作业适用。

Claims (1)

1.一种井内管柱安全脱开装置，包括上接头（1）、下接头（2）、外套管（3）、上内管（4）和下内管（5），外套管（3）的一端设置有上接头（1），外套管（3）的另一端设置有下接头（2），其特征在于：外套管（3）内呈上下状安装有上内管（4）和下内管（5），上内管（4）和下内管（5）内通过复位弹簧（17）安装有芯管（7），上内管（4）与外套管（3）之间的环空内滑动安装有活塞（9），活塞（9）下方的外套管（3）内壁上设置有装配槽，装配槽内通过弹簧滑动密封安装有楔块（13），与楔块（13）对应的下内管（5）上设置有卡槽（14），楔块（13）与卡槽（14）活动卡接，所述的外套管（3）与上接头（1）螺纹连接，外套管（3）与下接头（2）紧密接触连接；
所述的上内管（4）一端与上接头（1）螺纹连接，下内管（5）一端与下接头（2）螺纹连接，上内管（4）和下内管（5）之间紧密接触连接；
所述的外套管（3）和芯管（7）分别为变径体，芯管（7）大径处的管壁上设置有打压孔（8）；
所述的上内管（4）的上端设置有导压孔（6）；
所述的活塞（9）外表面上设置有活塞卡槽（10），活塞（9）外侧的外套管（3）内壁上设置有安装槽，安装槽内通过弹簧滑动密封安装有卡头（11），活塞（9）通过活塞卡槽（10）与卡头（11）活动卡接；
所述的楔块（13）上设置有挤压坡面，活塞（9）的底部设置有与挤压坡面对应的挤压头（16）；
所述的装配槽内滑动设置有预紧螺栓（15），预紧螺栓（15）的一端延伸至外套管（3）外端，预紧螺栓（15）的另一端与楔块（13）螺纹连接；
所述的安装槽内滑动设置有装配螺栓（12），装配螺栓（12）的一端延伸至外套管（3）外端，装配螺栓（12）的另一端与卡头（11）螺纹连接。
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