CN109736776A - 试井仪器捕捉器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种试井仪器捕捉器，其包括主体、回转套筒和卡块，所述的主体为圆柱体，两端直径小，中间大圆柱体的外径大，上端设外螺纹，外螺纹下端设圆台；大圆柱体上设有多个排液孔和扁方；主体下部圆周设有与卡块配合长圆孔槽，长圆孔槽槽中间设方孔，方孔的上下两端分别设上大下小的圆孔，上孔台阶安放卡块回位弹簧，下孔设内螺纹；本发明结构简单，设计合理，能顺利地将钢丝断脱的带绳帽井下仪器成功捕捉在井口。

Description

试井仪器捕捉器

技术领域

本发明涉及石油、天然气试井仪器技术领域，确切地说涉及一种用于钢丝试井测试作业中对井下测试仪器工具进行井口捕捉的捕捉器。

背景技术

在试井测试过程中，由于测深器故障和操作人员工作失误及井内流体产量过大，容易出现上起仪器冒顶而导致仪器落井的情况。常用的捕捉器主要采用卡瓦加上弹性推进机构实现捕捉。

如公开号为103541724A，公开日为2014年1月29日的中国专利文献公开了一种用于石油行业油气井现场高低压测试时，起下钢丝、电缆作业过程中防止仪器落井的测井内捕捉器。该专利的技术方案为：测井内捕捉器，包括外形为圆柱体的捕捉器外套，所述捕捉器外套的下端内径小于上端内径，在捕捉器外套的外上部设有的外螺纹与防喷盒连接，内上部螺纹连接有调节弹片，捕捉器外套的内下部有卡瓦，卡瓦与调节弹片之间有控制弹簧。该技术方案结构简单、尺寸小巧，安装在防喷管内部，不需要增加密封装置，实现防止仪器意外落井的捕捉功能。

这种捕捉器存在的问题是，一是对于带压井试井时，存在对仪器的反顶现象，需要避免其反推力触发捕捉器。二是井口校深，仪器起至井口试探闸板时上拉钢丝至井口力度掌握不好，也容易触发捕捉器，但由于卡瓦式捕捉动作行程大，引鞋锥度孔上端无内腔扶正，且重复性差，难以准确调整其触发力度，若出现反顶和上拉力度过大造成捕捉机构启动，则需要返工操作。一旦要释放仪器，必须进行整体拆卸，给现场操作带来不便。

发明内容

本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种试井仪器捕捉器，本发明结构简单，设计合理，能顺利地将钢丝断脱的带绳帽井下仪器成功捕捉在井口。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

试井仪器捕捉器，其特征在于：包括主体、回转套筒和卡块，所述的主体为圆柱体，两端直径小，中间大圆柱体的外径大，上端设外螺纹，外螺纹下端设圆台；大圆柱体上设有多个排液孔和扁方；主体下部圆周设有与卡块配合长圆孔槽，长圆孔槽槽中间设方孔，方孔的上下两端分别设上大下小的圆孔，上孔台阶安放卡块回位弹簧，下孔设内螺纹；

主体轴向内设通孔，上内圆为钢丝通孔，孔径大于试井钢丝直径，中部设置捞获孔，捞获孔径略大于绳帽头倒齿直径，下设喇叭口便于对绳帽头导向；

回转套筒与主体下端间隙配合，回转套筒侧面上部设一个回转套筒锁止钢球圆孔，下部均布四个卡块锁止钢球圆孔；

卡块为四个，利用卡块锁止弹簧顶压卡块，卡块里侧为仿形凸块，上、下和两侧分别平行，里面设倒锥面，卡块外侧中间设有一卡块锁止钢球弹簧孔，卡块外侧上下两端设倒锥形孔。

大圆柱体侧面呈90度方向上均布四个排液孔，其中相对两个排液孔的加工方向朝斜上方，另两个排液孔的加工方向朝斜下方，四个排液孔与圆周内壁的交点在同一个圆上，大圆柱体侧面设扁方。

主体下端小圆柱体的上部对称设两圆孔，一个孔设内螺纹，另一个为盲孔。

主体下部圆周设有与卡块配合长圆孔槽，长圆孔槽槽中间设方孔，方孔的上下两端分别设上大下小的圆孔，上孔台阶安放卡块回位弹簧，下孔设内螺纹。

回转套筒外径与主体最大外径一致，内径与主体下端外径间隙配合，高度与主体下部高度一致，外表面滚花；侧面上部设一个回转套筒锁止钢球圆孔，下部圆周同一径向呈90°均布四个卡块锁止钢球圆孔，内表面上倒去5个锁止钢球锁止孔的径向轮廓。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：

本发明设计新颖，设计巧妙合理，整体结构简单紧凑，加工制作简便，成本低，性能优良安全，安装工艺简单，现场便于组装，适用性高，可重复利用。

主体设通孔，上孔小，中孔略大于绳帽头外径，下喇叭口大，便于绳帽的头充分进入捕捉器，增强了捕捉的可靠性。

①采用由硬质合金材料制成的卡块，斜面和上平面光滑，与仪器绳帽头伞状台阶一致，接触面大，捕捉效果好。

②卡块设四个，利用卡块锁止弹簧顶压卡块，给卡块较大而稳定的横向的向心推力，分别用单独弹簧组件，为捕捉器提供了大而均匀的锁紧力，可使卡块能牢牢卡住仪器绳帽头。当三个卡块失效时，仍然能起到捕捉仪器作用。

③主体内中部捞获孔和下倒锥孔，具有二级扶正作用，使仪器绳帽能够容易被扶正，准确地对准四个卡块组成的内锥孔，四个卡块实现同步移动，仪器绳帽很容易进入捕捉器内并被卡住。

④卡块径向伸缩移动比卡瓦打捞器的卡瓦在锥孔中纵向移动更节省捕捉器的长度。

⑤回转套筒设长圆弧孔，回转套筒限位螺钉和回转套筒锁止钢球，解锁和工作状态切换方便。

⑥回转套筒外表设置花纹，增加了抓捏时摩擦力，提高井口操作安全度。

⑦不改变防喷管结构，不涉及密封件，不影响承压问题，比在防喷管顶端单独连接捕捉器，更安全。

⑧冲击触发捕捉的行程小，实现冲击动作准确限位。

⑨现场保养更换方便，可多次修复使用，寿命长，提高工作效率，降低劳动强度。

⑩回转套筒锁止钢球铆压在主体上，卡块锁止钢球铆压在卡块上，卡块拧紧在主体上，便于回转套筒的安装、拆卸，不至于安装套筒时卡块锁止钢球弹出，劳动强度低。

⑪更换成不同规格的弹簧、卡块，可满足现场不同井况捕捉需要。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明半剖图；

图3为本发明另一方向半剖图；

图4为本发明四分之一剖面图；

图5为本发明另一四分之一剖面图；

图6为图1俯视图；

图7为本体立体结构示意图；

图8为本体剖面图；

图9为回转套筒结构示意图；

图10为卡块结构示意图。

图中标记：

1、主体，2、回转套筒，3、卡块，4、回转套筒锁止弹簧，5、回转套筒锁止钢球，6、卡块锁止弹簧，7、卡块锁止钢球，8、卡块回位弹簧，9、卡块回位弹簧导向螺钉，10、回转套筒限位螺钉，11、钢丝通过孔，12、上小圆柱体，13、扁方，14、排液孔，15、喇叭口，16方孔，17、捞获孔，18、长圆弧孔，19、大圆柱体，20、卡块锁止钢球孔，21回转套筒锁止钢球孔，22、下小圆柱体，23、卡块回位弹簧导向螺钉螺纹孔，24、回转套筒限位螺钉螺纹孔，25、回转套筒锁止钢球弹簧孔，26、卡块锁止钢球弹簧孔,27、长圆孔槽。

具体实施方式

实施例1

作为本发明一较佳实施方式，其公开了一种试井仪器捕捉器，其包括主体、回转套筒和卡块，所述的主体为圆柱体，两端直径小，中间大圆柱体的外径大，上端设外螺纹，外螺纹下端设圆台；大圆柱体上设有多个排液孔和扁方；主体下部圆周设有与卡块配合长圆孔槽，长圆孔槽槽中间设方孔，方孔的上下两端分别设上大下小的圆孔，上孔台阶安放卡块回位弹簧，下孔设内螺纹；主体轴向内设通孔，上内圆为钢丝通孔，孔径大于试井钢丝直径，中部设置捞获孔，捞获孔径略大于绳帽头倒齿直径，下设喇叭口便于对绳帽头导向；回转套筒与主体下端间隙配合，回转套筒侧面上部设一个回转套筒锁止钢球圆孔，下部均布四个卡块锁止钢球圆孔；卡块为四个，利用卡块锁止弹簧顶压卡块，卡块里侧为仿形凸块，上、下和两侧分别平行，里面设倒锥面，卡块外侧中间设有一卡块锁止钢球弹簧孔，卡块外侧上下两端设倒锥形孔。

本发明工作原理：

基于不同粗细钢丝制成的相同外径弹簧，施加相同的作用力产生不同的弹性形变原理。试井测试前，将捕捉器的外螺纹与防喷盒的下端内螺纹连接在一起，顺时针旋转回转套筒2至长圆弧孔18左死点与回转套筒限位螺钉10相接，卡块锁止钢球7在回转套筒2的约束下压缩卡块3锥舌径向伸出，让卡块3处于工作状态，仪器放入井口防喷装置，装上防喷盒，仪器下井试井，当测试结束，仪器上起至捕捉器时，引鞋把仪器的绳帽向上引入主体内圆柱形捞获孔腔17，经自动扶正后，使仪器绳帽的顶面对准四个卡块3倒锥面，径向推开四个卡块3，压缩四个卡块锁止弹簧6，改变四个卡块3锥舌组成一个新圆锥，当卡块锥舌向外回缩到径向圆锥大于仪器绳帽锥齿最大直径时，仪器顶部伞状台阶穿过四个锥舌，卡块在卡块锁止弹簧6的作用下，卡块3释放，卡块3锥舌倒斜面紧贴绳帽的第二个伞状台阶锥面，卡块3锥舌上端平台与绳帽第一个伞状底面（倒齿平面）相接触，这时主体喇叭口15倒锥面挡住绳帽的颈部锥面，约束绳帽继续向上移动，当绞车继续上起仪器拉力超过绳结的抗拉极限时被拉断，这时卡块3锥舌已经把仪器捕捉住，防止被拉断钢丝的仪器落至井内，这时关闭测试闸门，对防喷装置进行卸压，将防喷盒与防喷管相连接丝扣完全旋松，让仪器、防喷盒一同上升，待仪器绳帽起至防喷管口时，用挡叉工具将仪器卡放在防喷管口，然后左手握住捕捉器主体1，右手逆时针旋转回转套筒2至长圆弧孔右死点，与回转套筒限位螺钉10相接，卡块锁止钢球7在卡块锁止弹簧6作用下，三分之一球面进入回转套筒锁止圆孔21，同时卡块3在卡块回位弹簧8作用下，卡块3的锥舌完全缩回本体内，解除对绳帽的约束，防喷盒与试井仪器分离开，这时将防喷盒放置到地面，然后将试井仪器从防喷管内取出。

本发明操作方便，安全可靠，触发行程小，捕捉自如，能成功捕捉试井仪器，防止仪器掉入井内，填补了一项井口捕捉仪器的空白。形成的试井仪器捕捉工艺技术，使冒顶试井仪器串的捕捉工作变得简便易行，可大幅度简化捕捉施工工序，缩短施工周期，减轻职工的劳动强度，提高工作效率，避免井下作业的大量人力物力和资金消耗，节约费用显著，经济性可观，可广泛应用于冒顶试井仪器串的捕捉，冒顶试井仪器捕捉工艺技术可以在油气井试井上全面推广，提高试井的综合经济效益，为试井仪器的应用提供安全保证。

实施例2

作为本发明的最佳实施方式，其公开了一种试井仪器捕捉器，包括1、主体，2、回转套筒，3、卡块，4、回转套筒锁止弹簧，5、回转套筒锁止钢球，6、卡块锁止弹簧，7、卡块锁止钢球，8、卡块回位弹簧，9、卡块回位弹簧导向螺钉，10、回转套筒限位螺钉，11、钢丝通过孔，12、上小圆柱体，13、扁方，14、排液孔，15、喇叭口，16方孔，17、捞获孔，18、长圆弧孔，19、大圆柱体，20、卡块锁止钢球孔，21回转套筒锁止钢球孔，22、下小圆柱体，23、卡块回位弹簧导向螺钉螺纹孔，24、回转套筒限位螺钉螺纹孔，25、回转套筒锁止钢球弹簧孔，26、卡块锁止钢球弹簧孔,27、长圆孔槽。

捕捉器主体1为圆柱体，两端直径小，中间直径大，上端外螺纹与试井防喷盒下端的内螺纹连接，外螺纹下端为圆台，圆台与大圆柱侧面相交处倒5×45°角，大圆柱20侧面呈90度方向上均布4个通孔，其中相对两个孔的加工方向朝斜上方14，另两个孔的加工方向朝斜下方，4孔与圆周内壁的交点在同一个圆上，便于绳帽上端的污物进入主体内能及时排出；并在侧面加工扁方13；

下端小圆柱体22的上部对称设两个圆孔，一个孔设内螺纹24，内螺纹与套筒限位螺钉外螺纹10一致，深度略大于回转套筒限位螺钉10与回转套筒2厚度之差，另一个为盲孔，孔径大于回转套筒锁止孔21径，略大于回转套筒锁止钢球5直径和回转套筒锁止弹簧4直径，孔深大于回转套筒锁止钢球5直径与回转套筒锁止弹簧4完全压缩的高度之和，回转套筒锁止弹簧4的压缩量大于回转套筒锁止钢球弹簧孔25深减去钢球直径与锁止弹簧4完全压缩的高度之和；

下小圆柱体22的下部圆周同一径向呈90°设与卡块3外侧长圆形平面大小配合的4个长圆孔槽27，每个凹槽深度是二分之一主体壁厚，槽中间设方孔16，方孔16的上下两端分别设上大下小的圆孔，上孔台阶用于安放卡块回位弹簧8，下孔设内螺纹，扣型与卡块回位弹簧导向螺钉9外螺纹吻合，卡块回位弹簧导向螺钉9对卡块1进行限位；

主体1轴向内设通孔，上圆为小孔即钢丝通过孔11，孔径大于试井钢丝直径，中部捞获孔径与绳帽头倒齿直径相一致，下设喇叭口15便于对绳帽头导向。

回转套筒2外径与主体1最大外径一致，内径与主体下端外径按间隙配合，高度与主体下部高度一致，外表面滚花，便于增大摩擦力；

回转套筒2侧面上部设一个回转套筒锁止钢球圆孔21，孔径小于回转套筒锁止钢球5直径，回转套筒锁止钢球5落位后球面低于回转套筒2表面，即套筒锁止钢球5落入套筒锁止钢球孔21位后球面不凸出套筒侧表面；对面设长圆弧孔18，在长圆弧孔18两端设回转套筒2与主体1相对转动的极限位；长圆弧孔18的最大宽度略大于回转套筒限位螺钉10直径，长圆弧孔18两端的圆弧面与回转套筒限位螺钉10圆侧面一致。

回转套筒2侧面下部圆周同一径向呈90°均布4个卡块锁止钢球圆孔20，孔径小于卡块锁止钢球5直径，卡块锁止钢球5落位后球面低于回转套筒2表面，即卡块锁止钢球5落入卡块锁止钢球孔21位置后球面不凸出套筒侧表面；

回转套筒2的内表面上倒去5个锁止钢球锁止孔的径向轮廓，便于回旋套筒2不卡阻。

卡块3里侧为仿形凸块，上、下和两侧分别平行，里面设倒锥面，与绳帽上端的伞状倒齿锥面相一致；

卡块3外侧中间设有一锁止圆孔，孔深小于外侧至凸块锥面的厚度，里装卡块锁止弹簧6，外装卡块锁止钢球7；

卡块3外侧上下两端设倒锥形孔，用沉头螺钉将卡块安装在主体上，便于整体拆卸与组装。

回转套筒限位螺钉10一颗，回转套筒限位螺钉10长度略小于回转套筒2厚度与回转套筒限位螺孔深度之和，即回转套筒限位螺钉10拧紧在主体后，螺钉顶面不高出主体中部大圆柱面。回转套筒限位螺钉10直径小于回转套筒长圆弧孔18的最大宽度，回转套筒限位螺钉10圆侧面与长圆弧孔18两端的圆弧面吻合。

卡块回位弹簧导向螺钉9八颗，卡块回位弹簧导向螺钉9直径略小于卡块锥孔的最小孔径，锥孔与卡块回位弹簧导向螺钉9沉头锥度一致，卡块回位弹簧导向螺钉9外螺纹与主体1下部凹槽安装卡块3和卡块回位弹簧8的内螺纹一致，长度略小于下部主体1厚度，卡块回位弹簧导向螺钉9依次穿过卡块3沉头孔、卡块回位弹簧8拧紧在主体1后卡块回位弹簧导向螺钉9顶面不高出下部主体圆面，即与回转套筒2的内表面不干涉，卡块回位弹簧导向螺钉9起着卡块3向外移动的最大限位和对卡块、卡块回位弹簧导向扶正作用。

卡块回位弹簧8颗，直圆弹簧，外径大于卡块锥孔的最小孔径，与主体下端方孔16的上下圆形凹台内径一致，内径大于卡块回位弹簧导向螺钉9的直径，长度大于凹台阶面至主体下端圆侧面与卡块外侧厚度之差，压缩距与锥舌在主体中部捞获孔17中伸出的长度一致，并与绳帽头倒齿深一致，安装时一端安放在主体下端圆形凹台内，另一端与卡块锥孔背面相接，通过卡块回位弹簧导向螺钉9扶正对卡块起到回位作用。

卡块锁止弹簧6四颗，直圆弹簧，外径与卡块锁止钢球7直径一致，略小于卡块锁止孔径，长度大于卡块锁止孔深与卡块锁止钢球7直径之差，压缩距大于卡块锁止孔深减去卡块锁止钢球7直径与卡块锁止弹簧6完全压缩后的高度之和的差。一端与卡块孔底相接，一端与卡块锁止钢球相接，然后经铆压与卡块形成一体。

顺时针转动回转套筒45°，卡块锥舌处于推出状态，由于卡块回位弹簧8弹力小于卡块锁止弹簧6弹力，锥舌头伸出长度等于卡块回位弹簧8压缩后的长度，当绳帽头倒齿进入主体捞获孔17中部，上推力使绳帽头锥面推动锥舌，这时卡块锁止弹簧6在回转套筒2继续约束下受到压缩，压缩距等于卡块锥舌退回本体内的距离，即此时卡块锁止弹簧受到的压缩距离小于卡块孔深减去卡块锁止钢珠直径与锁止弹簧完全压缩的长度和的差。

回转套筒锁止弹簧4一颗，直圆弹簧，外径与回转套筒锁止钢球5直径一致，略小于回转套筒锁止孔径，长度大于回转套筒锁止孔深与回转套筒锁止钢球5直径之差，压缩距大于回转套筒孔深减去回转套筒锁止钢球5直径与卡块锁止弹簧6完全压缩后的高度之和的差。一端与回转套筒2孔底相接，一端与回转套筒锁止钢球5相接，然后经铆压与主体1下部形成一体。

回转套筒锁止钢球5一颗，回转套筒锁止钢球5直径略小于主体回转套筒锁止孔径，与回转套筒锁止弹簧4外径一致，但大于回转套筒锁止钢球孔径，当回转套筒锁止钢球5进入回转套筒锁止孔时，其球面不高于回转套筒的圆侧面，即球面不凸出回转套筒的圆侧面。

卡块锁止钢球7四颗，卡块锁止钢球7直径略小于卡块锁止孔径，与卡块锁止弹簧6外径一致，但大于回转套筒上的卡块锁止钢球孔26，当卡块锁止钢球7进入回转套筒2上的卡块锁止孔时，其球面不高于回转套筒的圆侧面，即球面不凸出回转套筒2的圆侧面。

回转套筒锁止钢球5和卡块锁止钢球7以及回转套筒锁止弹簧4和卡块回位弹簧8，尺寸大小分别一致，卡块锁止弹簧6弹力大于卡块回位弹簧8弹力。

整体优选不锈钢材质加工制成。

组装时先将卡块锁止弹簧6和锁止钢球铆压在卡块3上，然后将两个卡块回位弹簧8分别放入主体1卡块锁止钢球弹簧孔内，卡块3放入主体的长圆形卡块槽，用卡块回位弹簧导向螺钉9依次穿过卡块沉头锥孔和卡块回位弹簧8与主体内螺纹连接，让卡块外侧的平面与小圆柱体的圆面在同一个圆内，将回转套筒锁止弹簧4和锁止钢球5铆压在主体上，将回转套筒2从主体1下部套入至主体下部圆台阶处，用回转套筒限位螺钉10拧入主体回转套筒锁止并固定。

当逆时针旋转回转套筒45°，捕捉器处于卡块（打开）解锁状态，卡块回位弹簧8让卡块的锥舌完全收缩回主体内，对绳帽头无约束，以解除对绳帽头的卡滞。

顺时针旋转回转套筒45°，捕捉器处于卡块（关闭）锁紧状态，卡块回位弹簧8受到压缩，卡块锥舌伸出主体内筒，进入工作状态。

仪器上起到井口，可实现仪器捕捉，取出仪器。

套筒锁止钢球铆接在主体上，便于套筒组装、拆卸。

可根据需要更换不同规格的主体1、卡块3，以利于更方便有效可靠捕捉仪器。

Claims (6)

1.试井仪器捕捉器，其特征在于：包括主体（1）、回转套筒（2）和卡块（3），所述的主体（1）为圆柱体，两端直径小，中间大圆柱体的外径大，上端设外螺纹，外螺纹下端设圆台；大圆柱体上设有多个排液孔（14）和扁方（13）；主体（1）下部圆周设有与卡块（3）配合长圆孔槽（27），长圆孔槽（27）槽中间设方孔，方孔的上下两端分别设上大下小的圆孔，上孔台阶安放卡块回位弹簧（8），下孔设内螺纹；

主体（1）轴向内设通孔，上内圆为钢丝通孔，孔径大于试井钢丝直径，中部设置捞获孔(17)，捞获孔径略大于绳帽头倒齿直径，下设喇叭口（15）便于对绳帽头导向；

回转套筒（2）与主体（1）下端间隙配合，回转套筒（2）侧面上部设一个回转套筒锁止钢球（5）圆孔，下部均布四个卡块锁止钢球（7）圆孔；

卡块（3）为四个，利用卡块锁止弹簧（6）顶压卡块（3），卡块（3）里侧为仿形凸块，上、下和两侧分别平行，里面设倒锥面，卡块（3）外侧中间设有一卡块锁止钢球弹簧孔（26），卡块（3）外侧上下两端设倒锥形孔。

2.根据权利要求1所述的试井仪器捕捉器，其特征在于：大圆柱体侧面呈90度方向上均布四个排液孔（14），其中相对两个排液孔（14）的加工方向朝斜上方，另两个排液孔（14）的加工方向朝斜下方，四个排液孔（14）与圆周内壁的交点在同一个圆上，大圆柱体侧面设扁方（13）。

3.根据权利要求1所述的试井仪器捕捉器，其特征在于：主体（1）下端小圆柱体的上部对称设两圆孔，一个孔设内螺纹，另一个为盲孔。

4.根据权利要求1所述的试井仪器捕捉器，其特征在于：主体（1）下部圆周设有与卡块（3）配合长圆孔槽（27），长圆孔槽（27）槽中间设方孔，方孔的上下两端分别设上大下小的圆孔，上孔台阶安放卡块回位弹簧（8），下孔设内螺纹。

5.根据权利要求1所述的试井仪器捕捉器，其特征在于：回转套筒（2）外径与主体（1）最大外径一致，内径与主体（1）下端外径间隙配合，高度与主体（1）下部高度一致，外表面滚花。

6.根据权利要求5所述的试井仪器捕捉器，其特征在于：回转套筒（2）侧面上部设一个回转套筒锁止钢球（5）圆孔，下部圆周同一径向呈90°均布四个卡块锁止钢球（7）圆孔，内表面上倒去5个锁止钢球锁止孔的径向轮廓。