CN110130851A - 一种压裂防顶工具 - Google Patents

Abstract

一种压裂防顶工具，包括上传动轴，中传动轴，下传动轴，上中心管，下中心管，上锥体，下锥体，卡瓦，边胶筒，中胶筒，释放环，下工作筒，其特征是键连接到释放套上并放入上传动轴的键槽内；中传动轴下部加工有球槽；上中心管设有放置钢球的球孔；上锥体通过解封销钉固定在传动接头上，上锥体下部使用上卡环固定在上中心管的锁环槽上；连接于下锥体上的限位销钉位于导向套上的销钉槽内，连接于导向套上的导向销钉内端位于在下锥体的销钉槽内；卡簧设置在固定活塞上的安装槽内，释放筒的内筒设有与卡簧防倒斜牙方向相反的防倒斜牙。本发明起下均可防喷，封堵效果好，坐封方便，锚定简单牢固，节省时间，降低作业成本，起下安全。

Description

一种压裂防顶工具

技术领域

本发明涉及一种石油开采的井下工具，尤其是压裂井封隔器不用起出，压裂后直接完成封堵及放喷功能，可随时下入抽油泵进行生产的压裂防顶工具。

背景技术

在石油开采中有很多因为高压而无法作业的油井，尤其是压裂后油井出液量大、压力高，无法进行作业和投产，只能放置泄压后才能进行作业或采用带压作业，显著提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种压裂防顶工具，以克服现有高压井作业困难，压裂后油井不能及时投产的问题。封堵效果好，坐封方便，工作可靠，可随压裂管柱一起下入井内，压裂后上提管柱到射孔井段以上，正转10-12圈(保证油管丝扣连接完全)将卡瓦锚定，上提管柱压缩胶筒，完成坐封，随泵下入捅杆即可投产。可长期在井下工作。

本发明的技术方案如下：包括有上接头，上传动轴，固定套，释放套，打捞接头，传动套，中传动轴，下传动轴，上中心管，下中心管，上锥体，下锥体，卡瓦，上压帽，边胶筒，垫片，中胶筒，释放环，下工作筒，其特征是：上传动轴设有有进液孔、键槽，固定套与释放套通过释放销钉连接。推力弹簧放置在固定套外侧；键连接到释放套上并放入上传动轴的键槽内；中传动轴下部加工有球槽。上中心管加工有导向销槽和锁环槽和梯形螺纹，上中心管的下部加工有球孔，该球孔与中传动轴下部的球槽对应，球孔内放置钢球，通过钢球固定在中传动轴外侧；传动接头上组装导向销，通过导向销滑动连接在上中心管的销轴槽上。上锥体通过解封销钉固定在传动接头上，上锥体下部使用上卡环固定在上中心管的锁环槽上；下锥体加工有梯形螺纹与上中心管的梯形螺纹配合固定；下卡瓦套和导向套为两个件焊接为一体的整体结构，在这个整体结构上开有四个周向均布的矩形孔，各矩形孔对应于各卡瓦，导向套上加工有销钉槽，下锥体上设有销钉槽，连接于下锥体上的限位销钉位于销钉槽内，连接于导向套上的导向销钉内端位于在下锥体的销钉槽内；摩擦体通过螺纹与导向套连接；下传动轴下部加工有钉槽，下中心管设有销钉槽、锁环槽；连接接头通过螺纹与上中心管下端连接，并通过组装的下卡环卡装于下中心管的锁环槽上，连接接头通过下解封销钉固定于下中心管上，同时连接接头上组装的下导向销内端位于下中心管的销钉槽内；固定活塞通过螺纹与下中心管相连，并通过释放销钉连接到释放环上；卡簧设置在固定活塞上的安装槽内，卡簧是在周向上具有开口的弹性钢圈，其外圆周上设置防倒斜牙；释放筒的内筒加工有与卡簧防倒斜牙方向相反的防倒斜牙，在工具坐封时释放筒上移，坐封完成后内外防倒斜牙咬合后释放筒卡住，即卡簧卡在释放筒的防倒斜牙处；导向环上组装的传动销钉内端位于下中心管的销钉槽和下传动轴的钉槽内。

上述的摩擦体设置有摩擦块槽、卡块槽和环形槽，摩擦块槽和卡块槽沿周向均布并间隔，摩擦块放入摩擦块槽内，下部放置弹簧，卡块放入卡块槽内，下部放置弹簧。

本发明的积极效果是：起下均可防喷，封堵效果好，坐封方便，工作可靠，锚定简单牢固；设有防转结构，键在下井时不在键槽内，能有效防止由于下井过程中的误操作而导致中途坐封；可随压裂管住一起下入井内，压裂后上提管柱到射孔井段以上，正转完成坐封，随泵下入捅杆即可投产，可长期在井下工作。节省时间，降低作业成本，起下安全，满足油田现场生产的需要。

附图说明

图1是本发明的结构上部局部示意图。

图2是本发明的结构中部局部示意图。

图3是本发明的结构下部局部示意图。

图4是摩擦体部分结构示意图（横断面示意）。

图中的零部件序号：上接头1，上传动轴2，固定套3，打捞接头4，释放套5，键6，传动套7，传动接头8，上卡瓦套9，上中心管10，上锥体11，下卡瓦套12，上卡环13，卡瓦14，下锥体15，导向套16，定位块17，摩擦体18，摩擦块19，挡环20，中传动轴21，连接接头22，外套23，下中心管24，下传动轴25，下卡环26，上压帽27，边胶筒28，垫片29，中胶筒30，释放环31，固定活塞32，释放筒33，卡簧34，下工作筒35，导向环36，下接头37，传动销钉38，释放销钉39-1、39-2、39-3，下解封销钉40，下导向销41，传动接头42，卡块43，内六角圆柱头螺钉44，限位销钉45，导向销钉46，弹簧47，解封销钉48，内六角圆柱头螺钉50，推力弹簧51，钢球56，弹簧57，上导向销58，弹簧59，内六角锥端紧定螺钉60，解封销钉61。

具体实施方式

见图1，上接头1与上传动轴2螺纹连接，上传动轴2加工有进液孔A、键槽B。固定套3与释放套5通过释放销钉39-1连接。推力弹簧51放置在固定套3外侧。键6通过内六角圆柱头螺钉50连接到释放套5上并放入上传动轴2的键槽B内。打捞接头4与传动套7螺纹连接并设置内六角锥端紧定螺钉60，打捞接头4内孔设置有打捞螺纹C。传动套7加工有键槽D，并与传动接头8螺纹连接，放置于上传动轴2外侧。见图2，中传动轴21与上传动轴2下端螺纹连接，中传动轴21下部加工有球槽G。上中心管10加工有导向销槽F和锁环槽H，梯形螺纹I，上中心管10的下部加工有球孔，该球孔与中传动轴21下部的球槽G对应，球孔内放置钢球56，通过钢球56固定在中传动轴21外侧。传动接头42加工有销轴孔，销轴孔上组装导向销58，传动接头42与传动接头8螺纹连接，通过上导向销58滑动连接在上中心管10的销轴槽F上。上锥体11通过解封销钉48固定在传动接头42上，上锥体11下部使用上卡环13固定在上中心管10的锁环槽H上。下锥体15加工有梯形螺纹与上中心管10的梯形螺纹I配合固定。定位块17通过内六角圆柱头螺钉44固定在下锥体15的下端面上。卡瓦14放置在上锥体11与下锥体15之间，卡瓦14加工有弹簧槽，并将弹簧47放置弹簧槽内。上卡瓦套9与下卡瓦套12通过螺纹连接，使用释放销钉39-2固定在传动接头42上，下卡瓦套12和导向套16为两个件焊接为一体的整体结构，在这个整体结构上开有四个周向均布的矩形孔，各矩形孔对应于各卡瓦14，导向套16上加工有销钉槽J，下锥体15上加工有销钉槽，连接于下锥体15上的限位销钉45位于销钉槽J内，连接于导向套16上的导向销钉46内端位于在下锥体15的销钉槽内。见图2、4，摩擦体18加工有摩擦块槽、卡块槽和环形槽K，摩擦块槽和卡块槽沿周向均布并间隔，摩擦块19放入摩擦块槽内，下部放弹簧59，卡块43放入卡块槽内，下部放弹簧57，摩擦块19和卡块43通过导向套16和挡环20固定在摩擦体18上。摩擦体18通过螺纹与导向套16连接。见图3，下传动轴25通过螺纹连接到中传动轴21下端，下部加工有钉槽L。下中心管24加工有销钉槽M、销钉槽N、锁环槽，下中心管24放置于下传动轴25外侧。连接接头22通过螺纹与上中心管10下端连接，并通过组装的下卡环26卡装于下中心管24的锁环槽上，连接接头22通过下解封销钉40固定于下中心管24上，同时连接接头22上组装的下导向销41内端位于下中心管24的销钉槽M内。上压帽27通过螺纹与外套23连接，并放置在连接接头22外侧，下部依次设置边胶筒28，垫片29,中胶筒30，释放环31（为现有技术结构）。固定活塞32通过螺纹与下中心管24相连，并通过释放销钉39-3连接到释放环31上。卡簧34设置在固定活塞32上的安装槽内，卡簧34是在周向上具有开口的弹性钢圈，其外圆周上防倒斜牙。释放筒33的内筒加工有与卡簧34防倒斜牙方向相反的防倒斜牙P，在工具坐封时释放筒33上移，坐封完成后内外防倒斜牙咬合后释放筒33卡住，使胶桶压缩不能恢复下移，工具坐封。即卡簧34卡在释放筒33的防倒斜牙P处。

释放筒33设置在固定活塞32外侧。导向环36通过传动销钉38固定在下中心管24和下传动轴25的销钉槽N和钉槽L上。下工作筒35放置在释放筒33外侧。下接头37通过螺纹与下中心管24和下工作筒35连接。以上结构组成了压裂防顶防掉防喷工具。

工作原理：

本发明现场安装使用的方式如下：

下井前确认本工具连接正确，本发明上部连接油管及压裂用工具，下部连接浮子开关，浮子开关最下端连接至少三根尾管。下井时由于浮子开关未捅开，处于密封状态，达到防喷效果。

1) 下井过程中由于钢球56的作用保护解封销钉61不受力使工具不会在下井过程中提前释放。键6不在传动套7的键槽D内，工具任何旋转也不会使工具提前释放。

2) 本工具随压裂管柱（油田用于压裂工艺特殊管柱）下放到指定位置后进行压裂作业，压裂工具释放（压裂工具为其他满足压裂工艺用的现有专用工具，是随压裂管柱和本工具一同下井的其它现有的专用工具），同时液体通过上接头1进入流入进液孔A，对零件释放套5施压，剪断释放销钉39-1，释放套5在推力弹簧51的作用下下移带动键6进入传动套7的键槽D内。使压裂防顶防掉防喷工具完成释放前准备。

3) 压裂作业完成后，进行沉砂和抖砂，钢球56的作用保护解封销钉61不受力使工具不会在下井过程中提前释放丢开。

4) 除砂结束后，上提管柱将工具提到射孔井段或压裂井段以上，正转上接头1带动上传动轴2再通过键6带动传动套7旋转，传动套7通过螺纹带动传动接头8再带动传动接头42旋转，并通过上导向销58带动上中心管10旋转，这时由于弹簧57的作用使摩擦块19卡在套管上不会旋转，从而使摩擦体18、导向套16、下锥体15、卡瓦14、下卡瓦套12、上卡瓦套9也无法旋转，在传动接头42旋转时与上卡瓦套9产生扭力剪断释放销钉39-2，并且上中心管10旋转时通过梯形螺纹I带动下锥体15向上运动，由于上卡环13的作用，上锥体11无法向上移动，从而使中间的卡瓦14沿斜度向上顶起，咬合在套管壁上，完成锚定。定位块17在梯形螺纹I下部限制螺纹长度保证卡瓦14的胀起高度固定。正转10-12圈(保证油管丝扣连接完全)将卡瓦完全锚定在套管上。

5) 工具完成锚定后由于摩擦体18向上移动，环形槽K移动到钢球56的正上方，上提管柱钢球56受力移出球槽G，解封销钉61受力剪断，继续上提传动销钉38受力向上移动，传动销钉38带动导向环36和释放筒33向上移动，释放筒33对释放环31施加推力剪断释放销钉39-3，从而推动边胶筒28，垫片29,中胶筒30向上移动，由于下卡环26的作用，上压帽27无法向上移动，迫使边胶筒28和中胶筒30压缩，完成坐封，实现套管防喷。释放筒33带有防倒斜牙P，在向上移动时与卡簧34相配合，从而使释放筒33无法向下移动，保证胶筒坐封后不能回缩。

6) 工具完成坐封后，继续上提管柱，传动销钉38受力而剪断，继续上提管柱，上接头1带动上传动轴2，再带动中传动轴21，再带动下传动轴25随管住向上移动，从而与主体工具脱离，完成丢手。

7) 下泵开始生产。将原有压裂管柱起出，下入生产管柱，在生产管柱尾端连接浮子开关专用捅杆，管柱下到指定位置时捅杆捅开浮子开关，液体从下部流出开始正常生产。

8) 打捞：当油井因其它措施或原因，需要将压裂防顶防掉防喷工具解封起出时，下入现有的专用打捞工具，打捞工具与打捞接头 4的打捞螺纹C相配合，上提管柱打捞工具带动打捞接头 4上移再依次带动传动套7，传动接头8，传动接头42上移，由于上锥体11在上卡环13的作用下固定在上中心管10上无法移动，传动接头42上移时剪断解封销钉48，继续上移将上卡环13露出，上锥体11与上中心管10脱离，继续上提传动接头42带动上卡瓦套9和下卡瓦套12上移，由于下锥体15固定在上中心管10上，下卡瓦套12上移时，下锥体15与上锥体11的间隙变大，而且卡瓦14在弹簧47的作用下收回完成解锚。在工具解锚完全后继续上提，下卡瓦套12带动导向套16上移，从而带动摩擦体18、下锥体15、上中心管10向上移动，上中心管10向上移动带动连接接头22上移，剪断下解封销钉40，下卡环26露出，上压帽27与下中心管24脱离，继续上提带动外套23和上压帽27向上移动，上压帽27与释放环31直接距离变大，胶筒收缩完成胶筒解封。继续上提，在下导向销41的作用下带动下中心管24和下接头37向上移动，从而使整个工具起出完成打捞。

Claims (2)

1.一种压裂防顶工具，包括有上接头，上传动轴，固定套，释放套，打捞接头，传动套，中传动轴，下传动轴，上中心管，下中心管，上锥体，下锥体，卡瓦，上压帽，边胶筒，垫片，中胶筒，释放环，下工作筒，其特征是：上传动轴设有有进液孔、键槽，固定套与释放套通过释放销钉连接；推力弹簧放置在固定套外侧；键连接到释放套上并放入上传动轴的键槽内；中传动轴下部加工有球槽；上中心管加工有导向销槽、锁环槽和梯形螺纹，上中心管的下部加工有球孔，该球孔与中传动轴下部的球槽对应，球孔内放置钢球，通过钢球固定在中传动轴外侧；传动接头上组装导向销，通过导向销滑动连接在上中心管的销轴槽上；上锥体通过解封销钉固定在传动接头上，上锥体下部使用上卡环固定在上中心管的锁环槽上；下锥体加工有梯形螺纹与上中心管的梯形螺纹配合固定；下卡瓦套和导向套为两个件焊接为一体的整体结构，在这个整体结构上开有四个周向均布的矩形孔，各矩形孔对应于各卡瓦，导向套上设有销钉槽，下锥体上设有销钉槽，连接于下锥体上的限位销钉位于导向套上的销钉槽内，连接于导向套上的导向销钉内端位于在下锥体的销钉槽内；摩擦体通过螺纹与导向套连接；下传动轴下部加工有钉槽，下中心管设有销钉槽、锁环槽；连接接头通过螺纹与上中心管下端连接，并通过组装的下卡环卡装于下中心管的锁环槽上，连接接头通过下解封销钉固定于下中心管上，同时连接接头上组装的下导向销内端位于下中心管的销钉槽内；固定活塞通过螺纹与下中心管相连，并通过释放销钉连接到释放环上；卡簧设置在固定活塞上的安装槽内，卡簧是在周向上具有开口的弹性钢圈，其外圆周上设置防倒斜牙；释放筒的内筒加工有与卡簧防倒斜牙方向相反的防倒斜牙，在工具坐封时释放筒上移，坐封完成后内外防倒斜牙咬合后释放筒卡住，即卡簧卡在释放筒的防倒斜牙处；导向环上组装的传动销钉内端位于下中心管的销钉槽和下传动轴的钉槽内。

2.根据权利要求1所述的一种压裂防顶工具，其特征是：摩擦体设置有摩擦块槽、卡块槽和环形槽，摩擦块槽和卡块槽沿周向均布并间隔，摩擦块放入摩擦块槽内，下部放置弹簧，卡块放入卡块槽内，下部放置弹簧。