CN110359860A - 水泥头卡箍式快装接头及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水泥头卡箍式快装接头及使用方法，涉及石油辅助构件技术领域，包括卡箍组件以及调节套；卡箍组件的内部设有密封垫组件；调节套的内部设有锁紧支撑组件，锁紧支撑组件包括定位环、若干个支撑卡块和滑动件；若干个支撑卡块用于围合成与套管的外壁抵接的环形。本发明提供的水泥头卡箍式快装接头，利用卡箍组件上的密封垫组件以及调节套下部的锁紧支撑组件分别实现对联顶接箍上下两端的严密抵接，支撑卡块与滑动件的结合一方面实现了支撑卡块对联顶接箍下端面的顶紧，同时还能围合于套管外周，保证支撑卡块对套管以及联顶接箍连接的严密性，该接头不受套管和联顶接箍的规格和扣型的影响，具有良好的适用性。

Description

水泥头卡箍式快装接头及使用方法

技术领域

本发明属于石油辅助构件技术领域，更具体地说，是涉及一种水泥头卡箍式快装接头及使用方法。

背景技术

目前，固井水泥头通常需要通过水泥头本体下端或者套管接头的公螺纹与套管串上端的联顶接箍母螺纹进行连接，联顶接箍不同扣型的螺纹需要配套不同的套管接头。随着页岩气、煤层气等越来越多的特殊井况的出现，通常要使用特殊气密封扣套管，而卡箍式水泥头具有一定的通用性，所以在一定程度上解决了套管扣型众多的问题。但是，目前使用的卡箍式快装接头不适用于非标准尺寸的联顶接箍，使其应用范围受到较大限制，另外卡箍式接头还存在密封型式单一、高压工作环境密封不可靠的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥头卡箍式快装接头及使用方法，以解决现有技术中存在卡箍式接头适用性差、高压环境下密封不严密的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种水泥头卡箍式快装接头，包括用于套设于联顶接箍外周的卡箍组件以及螺纹连接于卡箍组件下端外周的调节套；卡箍组件的上端用于与水泥头相连，内部设有用于与联顶接箍的顶面抵接的密封垫组件；调节套的内部设有用于与联顶接箍的顶面抵接的锁紧支撑组件，锁紧支撑组件包括设置于调节套内侧的定位环、位于定位环下方的若干个支撑卡块，设置于支撑卡块与调节套的内壁之间的滑动件；若干个支撑卡块用于围合成与套管的外壁抵接的环形，支撑卡块的顶面用于与联顶接箍的底面抵接；滑动件用于下移驱动支撑卡块向调节套的轴心处收拢；调节套的底部设有与支撑卡块的底面抵接的第一端板。

作为本申请另一实施例，支撑卡块的外侧面向下倾斜设置，滑动件包括下部设有用于与支撑卡块的外侧面滑动连接的斜面的推动环；设置于调节套上且用于驱动推动环上下移动的偏心转轴以及设置于偏心转轴外端的手柄。

作为本申请另一实施例，偏心转轴包括垂直于调节套的主轴设置且与调节套转动连接的主轴体、主轴平行与主轴体的主轴设置于主轴体内侧且用于与支撑卡块插接配合的内轴以及设置于主轴体外侧的外轴，手柄与外轴相连。

作为本申请另一实施例，若干个支撑卡块的内侧还设有用于与支撑卡块的内壁抵接的环形弹性卡圈。

作为本申请另一实施例，卡箍组件包括上端与水泥头相连的卡箍本体以及螺纹连接于卡箍本体外周的连接套，连接套的下端设有第二端板。

作为本申请另一实施例，卡箍本体的下端设有台阶孔，密封垫组件包括设置于台阶孔内的支撑环以及套设于支撑环下端外周的密封垫，支撑环设有大径端以及位于大径端下部且外径小于大径端的小径端，密封垫套设于小径端且下端面与联顶接箍的顶面抵接。

作为本申请另一实施例，大径端的外周设有密封圈，密封垫的外周设有密封垫挡圈。

作为本申请另一实施例，卡箍组件与联顶接箍的外壁之间还设有第一密封组件，第一密封组件包括设置于连接套内的橡胶保护套、位于橡胶保护套与第二端板之间的压块以及设置于橡胶保护套和压块内侧且用于与联顶接箍的外壁抵接的环形密封垫。

作为本申请另一实施例，卡箍本体外周的连接套与连接套之间设有第一顶紧螺钉，连接套与调节套与之间设有第二顶紧螺钉。

一种使用水泥头卡箍式快装接头的方法，包括如下步骤：

连接水泥头与卡箍组件；

连接套管以及联顶接箍，并将套管以及联顶接箍整体穿入调节套中；

将水泥头与卡箍组件的整体套设于联顶接箍上；

驱动滑动件下移至支撑卡块压紧套管的外周；

旋转调节套至支撑卡块顶面与联顶接箍下端面顶紧。

本发明提供的水泥头卡箍式快装接头的有益效果在于：本发明提供的一种水泥头卡箍式快装接头，利用卡箍组件上的密封垫组件以及调节套下部的锁紧支撑组件分别实现对联顶接箍上下两端的严密抵接，支撑卡块与滑动件的结合一方面实现了支撑卡块对联顶接箍下端面的顶紧，同时还能围合于套管外周，保证支撑卡块对套管以及联顶接箍连接的严密性，该接头不受套管和联顶接箍的规格和扣型的影响，具有良好的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的水泥头卡箍式快装接头的局部剖视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的水泥头卡箍式快装接头使用状态的局部剖视结构示意图；

图3为图1中Ⅰ的剖视结构示意图；

图4为图2中Ⅱ的剖视结构示意图；

图5为图4中支撑卡块与套管的俯视剖视结构示意图。

其中，图中各附图标记：

100、卡箍组件；110、卡箍本体；111、支撑环；112、密封垫；113、大径端；114、小径端；115、密封圈；116、密封垫挡圈；117、第一顶紧螺钉；118、第二顶紧螺钉；119、第三顶紧螺钉；120、连接套；121、第二端板；130、第一密封组件；131、橡胶保护套；132、压块；133、环形密封垫；134、O型密封圈；200、调节套；210、第一端板；300、锁紧支撑组件；310、定位环；320、支撑卡块；321、弹性卡圈；400、滑动件；410、推动环；420、偏心转轴；421、主轴体；422、内轴；423、外轴；430、手柄；440、挡圈；610、联顶接箍；620、套管。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图5，现对本发明提供的水泥头卡箍式快装接头及使用方法进行说明。水泥头卡箍式快装接头，包括用于套设于联顶接箍610外周的卡箍组件100以及螺纹连接于卡箍组件100下端外周的调节套200；卡箍组件100的上端用于与水泥头相连，内部设有用于与联顶接箍610的顶面抵接的密封垫组件；调节套200的内部设有用于与联顶接箍610的顶面抵接的锁紧支撑组件300，锁紧支撑组件300包括设置于调节套200内侧的定位环310、位于定位环310下方的若干个支撑卡块320，设置于支撑卡块320与调节套200的内壁之间的滑动件400；若干个支撑卡块320用于围合成与套管620的外壁抵接的环形，支撑卡块320的顶面用于与联顶接箍610的底面抵接；滑动件400用于下移驱动支撑卡块320向调节套200的轴心处收拢；调节套200的底部设有与支撑卡块320的底面抵接的第一端板210。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明提供的一种水泥头卡箍式快装接头，与现有技术相比，本发明提供的水泥头卡箍式快装接头，利用卡箍组件100上的密封垫组件以及调节套200下部的锁紧支撑组件300分别实现对联顶接箍610上下两端的严密抵接，支撑卡块320与滑动件400的结合一方面实现了支撑卡块320对联顶接箍610下端面的顶紧，同时还能围合成与套管620外壁严密配合的环形构件，实现对套管620外周的抱紧，进而保证支撑卡块320对套管620以及联顶接箍610连接的严密性，该接头不受套管620和联顶接箍610的规格和扣型的影响，具有良好的适用性。

本实施例中的水泥头卡箍式快装接头用于连接上方的水泥头和下方的套管620，套管620的上方连接有联顶接箍610，在进行连接的过程中，联顶接箍610以及套管620的上端均位于水泥头卡箍式快装接头的内部。卡箍组件100与调节套200之间采用螺纹进行连接，卡箍组件100的内壁上设置了用于与联顶接箍610的顶面抵接的密封垫组件，而调节套200下部设置的锁紧支撑组件300则能够使调节套200的内壁与套管620的外壁之间形成紧密的密封，实现对联顶接箍610端面与外周的二次密封，保证套管620与水泥头之间连接的密封性。调节套200与卡箍组件100采用螺纹连接的可调节的形式，便于针对不同长度的联顶接箍610进行使用，提高对于不同规格的卡箍组件100的适用性。

定位环310设置于调节套200的下部内侧，支撑卡块320位于定位环310的下端面与第一端板210的上端面之间，支撑卡块320不能发生竖直方向的运动，只能沿水平方向发生滑动。当滑动件400向下移动时，通过其内侧的斜面推动支撑卡块320向下倾斜的外侧面向调节套200的中轴处滑动，进而实现与套管620外周的顶紧，保证套管620外周与接头之间连接的密封性。

请一并参阅图1、图2和图4，作为本发明提供的水泥头卡箍式快装接头的一种具体实施方式，支撑卡块320的外侧面向下倾斜设置，滑动件400包括下部设有与支撑卡块320的外侧面滑动连接的斜面的推动环410；设置于调节套200上且用于驱动推动环410上下移动的偏心转轴420以及设置于偏心转轴420外端的手柄430。推动环410上设有用于与支撑卡块320滑动配合的斜面，当需要驱动支撑卡块320向内侧移动时，则利用推动环410的下移实现对其推动作用。本实施例中，通过偏心转轴420的转动带动推动环410下移，继而实现支撑卡块320对套管620外壁的抵接作用。偏心转轴420设置在调节套200的侧壁上，且对应支撑卡块320的个数可以设置为多个偏心转轴420的形式，用于将每一个支撑卡块320向套管620的轴心方向推动，实现与套管620外壁的抵接，实现调节套200与套管620位置的相对稳定性。将调节套200与连接套120相连时，需要旋紧二者之间的螺纹，实现联顶接箍610下端面与支撑卡块320直接的抵接，保证联顶接箍610内部以及套管620内部与接头之间的严密性。

本实施例中，利用偏心转轴420实现推动环410对支撑卡块320的下压，也可以通过其他结构形式实现，如采用齿轮齿条的形式，齿条设置于调节套200内侧，且齿条下端与推动环410固定连接，调节套200的侧壁上设有用于容纳齿轮的开孔，通过驱动齿轮的主轴实现齿轮带动齿条以及下端的推动环410下降的作用，进而利用推动环410推动支撑卡块320向抱紧套管620的一侧移动，实现对套管620外周的抱紧，达到良好的密封效果。

请一并参阅图1、图2和图4，作为本发明提供的水泥头卡箍式快装接头的一种具体实施方式，偏心转轴420包括垂直于调节套200的主轴设置且与调节套200转动连接的主轴体421、主轴平行与主轴体421的主轴设置于主轴体421内侧且用于与支撑卡块320插接配合的内轴422以及设置于主轴体421外侧的外轴423，手柄430与外轴423相连。调节套200的侧壁上设有用于容纳主轴体421的第三孔，第三孔内设有用于与偏心转轴420的外端面抵接的挡圈440。偏心转轴420的主轴体421设置于调节套200的第三孔内，为了保证主轴体421在其轴线方向上的位置稳定性，在第三孔的外侧设置挡圈440对主轴体421的外端面进行限位，主轴体421的内侧与推动环410相连，主轴体421的轴向位置处于稳定状态。当驱动外轴423外侧的手柄430时，则带动外轴423、主轴体421以及内轴422同步转动，由于内轴422与推动环410为插接配合的形式，所以会带动推动环410在发生周向旋转的同时还会发生上下方向上的移动，此时推动环410下压支撑卡块320，通过二者之间相邻的斜面之间的滑动连接，实现对支撑卡块320向内侧推动的作用，进而实现支撑卡块320对套管620的抱紧作用，保持良好的密封性。

请一并参阅图1、图2、图4和图5，作为本发明提供的水泥头卡箍式快装接头的一种具体实施方式，若干个支撑卡块320的内侧还设有用于与支撑卡块320的内壁抵接的环形弹性卡圈321。为了实现若干个支撑卡块320在未受到推动环410的压力时，能够稳定的位于靠近套管620内壁的一侧，在支撑卡块320的内侧设置环形的弹性卡圈321，弹性卡圈321的周向上设有开口，用于实现自由外张和受力回缩的效果。自然状态下，弹性卡圈321用于对支撑卡块320施加一定的向外的压力，便于套管620顺利的安装至接头下部。本实施例中，支撑卡块320可以设置为3、4、5、6、7、8等不同数量的形式，均围合成抱紧套管620的环状形式，对应的，每一个支撑卡块320通过一个偏心转轴420来驱动。进一步的可以将环形弹性卡圈321设置为贯穿支撑卡块320的形式。支撑卡块320不受力时，在弹性卡圈321的力的作用下，多个支撑卡块320保持在靠近调节套200内壁的位置，当偏心转轴420转动时则驱动其中一个支撑卡块320向套管620中心移动，此时支撑卡块320带动弹性卡圈321收拢，弹性卡圈321带动其他若干个支撑卡块320也向套管620中心处收拢，实现对套管620的抱紧作用。

请一并参阅图1、图2、图4以及图5，作为本发明提供的水泥头卡箍式快装接头的一种具体实施方式，卡箍组件100包括上端与水泥头相连的卡箍本体110以及螺纹连接于卡箍本体110外周的连接套120，连接套120的下端设有第二端板121。卡箍组件100采用卡箍本体110和连接套120相结合的形式，二者通过螺纹连接。第二端板121用于承托上方的支撑卡块320，进而实现支撑卡块320对套管620侧壁的顶紧以及与联顶接箍610底面的密封抵接。

请一并参阅图1至图3，作为本发明提供的水泥头卡箍式快装接头的一种具体实施方式，卡箍本体110的下端设有台阶孔，密封垫组件包括设置于台阶孔内的支撑环111以及套设于支撑环111下端外周的密封垫112，支撑环111包括大径端113以及位于大径端113下部且外径小于大径端113的小径端114，密封垫112套设于小径端114且下端面与联顶接箍610的顶面抵接。卡箍本体110的台阶孔内用于容纳密封垫112，密封垫112通过支撑环111设置固定，密封垫112的底面与联顶接箍610的顶部端面抵接，加之联顶接箍610的底部端面与支撑卡块320之间的抵接，可以保证联顶接箍610与该接头之间良好的连接密封性。

请一并参阅图1至图3，作为本发明提供的水泥头卡箍式快装接头的一种具体实施方式，大径端113的外周设有密封圈115，密封垫112的外周设有密封垫挡圈116。大径端113与卡箍本体110之间设置的密封圈115便于保证从联顶接箍610中向上流动的流体能够完全进入下方的水泥头，避免向接头外流出的问题。密封垫112与卡箍本体110之间的密封垫挡圈116能够有效的保证密封垫112稳定的位于卡箍本体110的台阶孔内，保证其轴向位置的稳定性，避免轴线偏移造成密封垫112底面与联顶接箍610顶面之间的脱离，保证二者稳定的抵接效果。

请一并参阅图1至图3，作为本发明提供的水泥头卡箍式快装接头的一种具体实施方式，卡箍组件100与联顶接箍610的外壁之间还设有第一密封组件130，第一密封组件130包括设置于连接套120内的橡胶保护套131、位于橡胶保护套131与第二端板121之间的压块132以及设置于橡胶保护套131和压块132内侧且用于与联顶接箍610的外壁抵接的环形密封垫133。第一密封组件130设置于第二端板121的顶面与卡箍本体110的底面之间，通过其内壁实现与联顶接箍610外壁的抵接，保证联顶接箍610与该接头之间良好的密封性。卡箍本体110及套设于其下部外周的连接套120采用可拆卸的形式，便于实现对第一密封组件130的轴向压紧，实现第一密封组件130与联顶接箍610外周的有效贴合。压块132与连接套120之间设有O型密封圈134。橡胶保护套131和压块132分别位于环形密封垫133的外侧，结合环形密封垫133实现对联顶接箍610侧壁的抵接，实现密封效果，环形密封垫133的下端面通过第二端板121的顶面承托，环形密封垫133的轴向中部设有向外周凸起的凸台，橡胶保护套131位于凸台的上方，压块132为与凸台的下方，当连接套120与卡箍本体110之间锁紧到位后，橡胶保护套131的顶面与卡箍本体110的底部端面抵接，压块132的底面与第二端板121抵接，实现各部件轴向位置的稳定性，以便通过二者之间对环形密封垫133的凸台的固定实现环形密封垫133的位置稳定，保证其与联顶接箍610良好的抵接密封作用。本实施例中，压块132与环形密封垫133采用硫化为一体的形式。

请一并参阅图1至图4，作为本发明提供的水泥头卡箍式快装接头的一种具体实施方式，卡箍本体110外周与连接套120之间设有第一顶紧螺钉117，连接套120与调节套200与之间设有第二顶紧螺钉118。定位环310与调节套200之间设有第三顶紧螺钉119。卡箍本体110与连接套120采用螺纹连接，同时还通过连接套120侧壁上设置的第一顶紧螺钉117实现与卡箍本体110的顶紧作用，保证卡箍本体110与连接套120轴向位置的稳定性，以便保证密封垫组件以及支撑卡块320分别与联顶接箍610的顶部端面以及底部端面的有效抵接。第二顶紧螺钉118用于保证连接套120与调节套200之间轴向位置的稳定性，实现支撑卡块320对联顶接箍610的底部端面的抵接作用。第三顶紧螺钉119用于将定位环310稳定的固定与调节套200的内壁上，定位环310的外壁上设有与调节套200内壁上的螺纹相配合的外螺纹，结合螺纹配合，利用第三顶紧螺钉119实现定位环310的位置稳定性，实现定位环310下端面对支撑卡块320轴向位置的有效限定，保证支撑卡块320在受到滑动件400的作用时水平向内侧移动，避免其发生轴向位置的移动。

一种使用水泥头卡箍式快装接头的方法，包括如下步骤：

连接水泥头与卡箍组件100；

连接套管620以及联顶接箍610，并将套管620以及联顶接箍610整体穿入调节套200中；

将水泥头与卡箍组件100的整体套设于联顶接箍610上；

驱动滑动件400下移至支撑卡块320压紧套管620的外周；

旋转调节套200至支撑卡块320顶面与联顶接箍610下端面顶紧。

采用该接头对水泥头、联顶接箍610以及套管620进行连接，首先将水泥头与卡箍组件100的上端螺纹连接好，然后将套管620和联顶接箍610连接好，并将套管620以及联顶接箍610整体穿入调节套200中，再将水泥头和卡箍组件100的整体吊装至套管620和联顶接箍610上方，使其下移至联顶接箍610顶面与密封垫组件接触的位置，然后驱动手柄430，实现偏心转轴420转动带动推动环410推动支撑卡块320，实现支撑卡块320对套管620的抱紧，最后旋转调节套200至支撑卡块320顶面与联顶接箍610下端面顶紧时停止，此时联顶接箍610顶面与密封垫组件接触抵接顶紧。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.水泥头卡箍式快装接头，其特征在于，包括用于套设于联顶接箍外周的卡箍组件以及螺纹连接于所述卡箍组件下端外周的调节套；

所述卡箍组件的上端用于与水泥头相连，内部设有用于与联顶接箍的顶面抵接的密封垫组件；

所述调节套的内部设有用于与所述联顶接箍的顶面抵接的锁紧支撑组件，所述锁紧支撑组件包括设置于所述调节套内侧的定位环、位于所述定位环下方的若干个支撑卡块以及设置于所述支撑卡块与所述调节套的内壁之间的滑动件；若干个支撑卡块用于围合成与套管的外壁抵接的环形，所述支撑卡块的顶面用于与所述联顶接箍的底面抵接；所述滑动件用于下移驱动所述支撑卡块向所述调节套的轴心处收拢；所述调节套的底部设有与所述支撑卡块的底面抵接的第一端板。

2.如权利要求1所述的水泥头卡箍式快装接头，其特征在于，所述支撑卡块的外侧面向下倾斜设置，所述滑动件包括：

推动环，下部设有用于与所述支撑卡块的外侧面滑动连接的斜面；

偏心转轴，贯穿设置于所述调节套上，用于驱动所述推动环上下移动；以及

手柄，设置于所述偏心转轴的外端。

3.如权利要求2所述的水泥头卡箍式快装接头，其特征在于，所述偏心转轴包括：

主轴体，贯穿所述调节套的侧壁设置，与所述调节套转动连接；

内轴，平行于所述主轴体设置于所述主轴体的内侧，用于与所述支撑卡块插接配合；以及

外轴，设置于所述主轴体的外侧，与所述手柄相连。

4.如权利要求1所述的水泥头卡箍式快装接头，其特征在于，若干个所述支撑卡块的内侧还设有用于与所述支撑卡块的内壁抵接的环形弹性卡圈。

5.如权利要求1-4任一项所述的水泥头卡箍式快装接头，其特征在于，所述卡箍组件包括上端与所述水泥头相连的卡箍本体以及螺纹连接于所述卡箍本体外周的连接套，所述连接套的下端设有第二端板。

6.如权利要求5所述的水泥头卡箍式快装接头，其特征在于，所述卡箍本体的下端设有台阶孔，所述密封垫组件包括设置于所述台阶孔内的支撑环以及套设于所述支撑环下端外周的密封垫，所述支撑环设有大径端以及位于所述大径端下部且外径小于所述大径端的小径端，所述密封垫套设于所述小径端且下端面与所述联顶接箍的顶面抵接。

7.如权利要求6所述的水泥头卡箍式快装接头，其特征在于，所述大径端的外周设有密封圈，所述密封垫的外周设有密封垫挡圈。

8.如权利要求5所述的水泥头卡箍式快装接头，其特征在于，所述卡箍组件与所述联顶接箍的外壁之间还设有第一密封组件，所述第一密封组件包括设置于所述连接套内的橡胶保护套、位于所述橡胶保护套与所述第二端板之间的压块以及设置于所述橡胶保护套和所述压块内侧且用于与所述联顶接箍的外壁抵接的环形密封垫。

9.如权利要求5所述的水泥头卡箍式快装接头，其特征在于，所述卡箍本体与所述连接套之间设有第一顶紧螺钉，所述连接套与所述调节套与之间设有第二顶紧螺钉。

10.一种使用如权利要求1-9任一项所述的水泥头卡箍式快装接头的方法，其特征在于，包括如下步骤：

连接水泥头与卡箍组件；

连接套管以及联顶接箍，并将所述套管以及所述联顶接箍整体穿入所述调节套中；

将所述水泥头与所述卡箍组件的整体套设于所述联顶接箍上；

驱动所述滑动件下移至所述支撑卡块压紧所述套管的外周；

旋转所述调节套至所述支撑卡块顶面与所述联顶接箍下端面顶紧。