CN109236221A - 一种水力射孔锚定装置 - Google Patents

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    • E21B43/114—Perforators using direct fluid action on the wall to be perforated, e.g. abrasive jets

Abstract

本发明公开了一种水力射孔锚定装置，包括锚定器和水力射孔主管，锚定器通过连接器连接在水力射孔主管的下侧，一个中心杆一端穿过锚定器中心孔与连接器固定连接将锚定器连接在水力射孔管的下侧，在中心杆另一端设置有受力剪切卡扣将锚定器托住，在锚定器与连接器之间的中心杆上套有缓冲弹簧，锚定器在井中定位固定的状态下，缓冲弹簧用以缓冲水力射孔管对锚定器的下压冲击力。与现有技术相比，本发明缓冲弹簧会在锚定器受力往下微移动的情况下对下压力进行补充，这样使得吨位能够保持一个恒定力。

Description

一种水力射孔锚定装置
技术领域
本发明涉及石油及煤炭地下钻探技术，特别涉及一种水力射孔锚定装置。
背景技术
在石油钻探技术中，在钻探到一定深度后，为了打通横向的资源需要在井壁设置横向的孔洞，伸下去的水力射孔主管需要设置水力射头，水力射头要对准井壁设置的孔洞喷射出高压水流，水力射头对油管的锚定器的要求就相当严格，在几千米的井下不能出现滑动，因为水力射孔施工中油管随着压力的变化会伸长或者缩短，对于2000米的在压力变化超过40MPa伸长就是500mm左右，2000米的管柱重量大概为18吨左右，而油管重量又不能全部让锚定器承受，所以施工中油管锚定器的坐封力是随着施工压力的变化而变化，但对于水力射孔即使出现坐封力变化，也要保证位置不能发生变化也就是坐封力不能出现变化。
而现有的井下锚定器不能完全满足水力射孔的要求，首先在坐封力增加时锚爪会继续下移，使得锚爪不断的咬进套管内壁中。而位置如果出现位移，油管中的重量就会增加到水力射孔工具的冲头部件上，增加施工的风险、降低施工的成功率。
另外还有个风险就是一旦锚定器出现解封困难，这时如果冲头也出现解封困难那么两者解封的吨位是相加的，这时会大大增加解封的风险，因为管柱能承受的吨位是有限的，地面修井机承受的吨位也是有限的。
发明内容
本发明的目的是针对上述为题而提出的一种水力射孔锚定装置技术方案，是为避开锚定器以及冲头两者同时解封的风险，该装置在锚定器与连接头之间设置有缓冲弹簧，缓冲弹簧会在锚定器受力往下微移动的情况下进行补充，这样使得下压吨位能够保持一个恒定力。
为了实现上述目的，本发明的方案是：一种水力射孔锚定装置，包括锚定器和水力射孔主管，锚定器通过连接器连接在水力射孔主管的下侧，其中，一个中心杆一端穿过锚定器中心孔与连接器固定连接将锚定器连接在水力射孔管的下侧，在中心杆另一端设置有受力剪切卡扣将锚定器托住，在锚定器与连接器之间的中心杆上套有缓冲弹簧，锚定器在井中定位固定的状态下，缓冲弹簧用以缓冲水力射孔管对锚定器的下压冲击力。
方案进一步是：所述缓冲弹簧下端的中心杆上设置有凸起，凸起用以托住缓冲弹簧，防止当锚定器从中心杆退出时缓冲弹簧随之从中心杆滑出，所述凸起不影响锚定器沿中心杆上下滑动。
方案进一步是：所述受力剪切卡扣包括在中心杆另一端侧径向设置的销钉孔，在销钉孔中插入剪切销钉将锚定器托住，所述剪切销钉是在销钉径向受到超出可承受剪切力后会折断的销钉。
方案进一步是：所述锚定器中心孔中设置有套管，套管与锚定器中心孔中固定连接，套管的中心管孔是不规则孔，所述中心杆的断面形状与不规则孔相配合，不规则孔防止穿过的中心杆在套管中的转动，进而保证被定位的水力射孔管不发生转动出现圆周位移。
方案进一步是：所述的不规则孔是方孔、棱形孔、或者是带有凹槽的圆孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果：缓冲弹簧会在锚定器受力往下微移动的情况下对下压力进行补充，这样使得吨位能够保持一个恒定力。当锚定器解封困难，但是水力射孔管柱可以活动时，在管柱上拉到剪切销钉与锚定器接触时就要解封锚定器。剪切销钉的目的是当解封锚定器时遇到大的吨位可以通过剪断剪切销钉来保证先把射孔工具和管柱起出地面。然后再打捞井下锚定器。
下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
附图说明
图1本发明水力射孔锚定装置结构示意图；
图2本发明套管截面示意图。
具体实施方式
一种水力射孔锚定装置，如图1所示，水力射孔锚定装置包括锚定器1和水力射孔主管2，水力射孔主管会下伸在已钻好的井孔中，井壁设置横向的孔洞，伸下去的水力射孔主管设置水力射头3，水力射头要从井壁设置的孔洞伸出喷射出高压水流，在工作中需要水力射孔主管稳固不动，否则将影响水力射头喷射。因此需要有锚定器定位固定水力射孔主管，锚定器是一种油田钻井中普遍使用的装置，锚定器本身是一种成熟的技术，在本水力射孔锚定装置中锚定器通过连接器连接在水力射孔主管的下侧，其中，一个中心杆4一端穿过锚定器中心孔与连接器下端固定连接将锚定器连接在水力射孔管的下侧，在中心杆另一端设置有卡扣5将锚定器托住，为了防止在完成工作后提出水力射孔主管时锚定器被卡住不能提出，因此设置的卡扣是一种受力剪切卡扣，其目的是在锚定器被卡住时，放弃锚定器，只将水力射孔主管提升出来，随后再用专用工具提升锚定器，所谓放弃就是在卡扣收到一定的力后脱落失效，采用的结构可以由多种，例如通过螺扣旋入螺母实现的卡扣，其中螺纹的设计是保证一定的承受力，例如30吨、50吨，超出承受力则螺母将脱扣滑落；作为本实施例选用的优选方案是：所述受力剪切卡扣包括在中心杆另一端侧径向设置的销钉孔，在销钉孔中插入剪切销钉将锚定器托住，所述剪切销钉是在销钉径向受到超出可承受剪切力后会折断的销钉。
本实施例中：在锚定器与连接器之间的中心杆上套有缓冲弹簧6，锚定器在井中定位固定的状态下，缓冲弹簧用以缓冲水力射孔管对锚定器的下压冲击力。为了稳住缓冲弹簧，所述缓冲弹簧下端的中心杆上设置有凸起401，凸起用以托住缓冲弹簧，防止当锚定器从中心杆退出时缓冲弹簧随之从中心杆滑出，所述凸起不影响锚定器沿中心杆上下滑动。
在实际的操作中，为了防止锚定器与中心杆出现转动，在所述锚定器中心孔中设置有套管7，套管与锚定器中心孔中通过焊接固定连接，其中将套管的中心管孔设计为不规则孔，所述中心杆的断面形状与不规则孔相配合，不规则孔防止穿过的中心杆在套管中的转动，进而保证被定位的水力射孔管不发生转动出现圆周位移。
图2的方框中示意出了a、b、c、d四种中心杆横截断面示意图，其中a是带有凹槽701的圆孔，b是带有凸起702的圆孔，c是方孔, d是6棱形孔，图2示意了集中截面形状，也不局限与这几种形状。
实施例中：连接头与中心杆连接牢固后（可涂密封胶或者焊接），将缓冲弹簧从底部穿入到连接头位置，并且在中心杆上焊接（或者螺纹）凸起（凸起不能影响锚定器穿入），使得缓冲弹簧不能从中心杆上取下来，然后穿入锚定器，最后把剪切销钉安装好。
本实施例首先缓冲弹簧会在锚定器受力往下微移动的情况下，缓冲弹簧进行位移的补充，这样使得吨位能够保持一个恒定力。
中心杆的长度要大于缓冲弹簧和锚定器的长度，可以在锚定器中心筒中滑动，这种设计的优点是，当锚定器解封困难，但是水力射孔主管柱可以活动，当主管柱上拉到剪切销钉与锚定器接触时就要解封锚定器。
剪切销钉的目的是当解封锚定器时遇到大的吨位可以通过剪断剪切销钉来保证先把射孔工具和管柱起出地面。然后再打捞井下锚定器。
为了防止锚定器中的扶正块刮到水力射孔的遗留物，本实施例设计了把锚定器的扶正块之间的间隙对准水力射孔的出口方向，这样一旦发生在出口方向有遗留物，也可以让锚定器的扶正块即套管的作用可以避开遗留物，避免锚定器刮到遗留物。采用如下方式，在锚定器的任意一端安装仿形块，然后在中心杆上设置凹槽或者凸起，或者中心杆采用多边形使得中心杆与仿形块配合好，只要不能相对转动，转动角度小于锚定器扶正块间隙所能允许遗留物通过即可。

Claims (5)

1.一种水力射孔锚定装置，包括锚定器和水力射孔主管，锚定器通过连接器连接在水力射孔主管的下侧，其特征在于，一个中心杆一端穿过锚定器中心孔与连接器固定连接将锚定器连接在水力射孔管的下侧，在中心杆另一端设置有受力剪切卡扣将锚定器托住，在锚定器与连接器之间的中心杆上套有缓冲弹簧，锚定器在井中定位固定的状态下，缓冲弹簧用以缓冲水力射孔管对锚定器的下压冲击力。
2.根据权利要求1所述的水力射孔锚定装置，其特征在于，所述缓冲弹簧下端的中心杆上设置有凸起，凸起用以托住缓冲弹簧，防止当锚定器从中心杆退出时缓冲弹簧随之从中心杆滑出，所述凸起不影响锚定器沿中心杆上下滑动。
3.根据权利要求1所述的水力射孔锚定装置，其特征在于，所述受力剪切卡扣包括在中心杆另一端侧径向设置的销钉孔，在销钉孔中插入剪切销钉将锚定器托住，所述剪切销钉是在销钉径向受到超出可承受剪切力后会折断的销钉。
4.根据权利要求1所述的水力射孔锚定装置，其特征在于，所述锚定器中心孔中设置有套管，套管与锚定器中心孔中固定连接，套管的中心管孔是不规则孔，所述中心杆的断面形状与不规则孔相配合，不规则孔防止穿过的中心杆在套管中的转动，进而保证被定位的水力射孔管不发生转动出现圆周位移。
5.根据权利要求1所述的水力射孔锚定装置，其特征在于，所述的不规则孔是方孔、棱形孔、或者是带有凹槽的圆孔。
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