CN110485958A - 一种油套环空打压坐封的油管锚 - Google Patents
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Abstract
一种油套环空打压坐封的油管锚，涉及油田井下工具技术领域，包括上接头、下接头、中心管和锚定机构，卡瓦套的上端加工有弹簧爪，弹簧爪钩在所述卡瓦坐封活塞套的下端，从而使锚定机构连为一体，所述卡瓦坐封活塞套与所述中心管之间通过定位销钉连接，从而将连成一体的锚定机构整体连接在中心管上，所述卡瓦坐封活塞套上设置有用于将压力引入活塞腔的过液孔。本发明通过对锚定机构的结构进行了改进，油管受热伸长后，定位销钉受应力剪断，剪断后，锚定机构作为一个整体可在中心管上自如滑动，从而对热胀冷缩进行适应。这种伸缩机构中，直接将中心管作为伸缩滑管使用，从而消除了管柱通径缩小带来的不利影响。
Description
技术领域
本发明属于油田井下工具技术领域，尤其涉及一种油套环空打压坐封的油管锚。
背景技术
在油田生产工艺中，油管锚是一种必不可少的井下工具。施工时，将油管锚连接在油管管柱并下至套管中，然后，通过打压使油管锚内的卡瓦坐封活塞在压力作用下移动并推动锥体动作，继而将油管锚上的卡瓦(锚爪)支起，支起后的卡瓦抵在套管内壁上从而将油管管柱锚定在套管上。在采用热采工艺的油井中，油管管柱受热之后会伸长，而传统油管锚的锚定点是不变的，这种情况下便会发生油管管柱弯曲，进而产生油管偏磨严重、泵效降低等问题。为了解决上述问题，现有技术中公开了一中新型的油管锚，这种油管锚的中心管内侧设置有一个滑管，滑管与中心管之间可在一定范围内相对滑动，使得油管伸长后可向下顺势延伸，从而消除油管弯曲产生的不利影响，然而，这种油管锚中滑管与中心管是各自独立的，在原有的中心管内增设滑管会大幅缩小油管管柱的过液通径(过液通径至少缩小10mm)，这无疑会对油井的测井等其它工艺的实施造成不利影响。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种油套环空打压坐封的油管锚。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种油套环空打压坐封的油管锚，包括上接头、下接头、中心管和锚定机构，上接头和下接头分别通过螺纹连接在中心管的上下两端，锚定机构安装在在中心管的外侧，锚定机构包括卡瓦坐封活塞套、卡瓦坐封活塞、锥体和卡瓦，坐封时，通过打压使卡瓦坐封活塞套内的卡瓦坐封活塞沿中心管滑动，卡瓦坐封活塞推动锥体沿中心管滑动，继而使锥体楔入卡瓦内侧，卡瓦在锥体的推动下径向移动，最终锚定在套管内壁上，所述卡瓦通过卡瓦套安装在中心管的外侧，卡瓦套套装在中心管的外侧，卡瓦套的上端加工有弹簧爪，弹簧爪钩在所述卡瓦坐封活塞套的下端，从而使锚定机构连为一体，所述卡瓦坐封活塞套与所述中心管之间通过定位销钉连接，从而将连成一体的锚定机构整体连接在中心管上，所述卡瓦坐封活塞套上设置有用于将压力引入活塞腔的过液孔；
所述锚定机构的上下两侧分别设置有一个用于支撑锚定机构的支撑弹簧，分别称为上弹簧和下弹簧；
所述的油套环空打压坐封的油管锚还包括暂时性封隔机构，暂时性封隔机构套装在中心管上，位置位于下弹簧和下接头之间；
所述的暂时性封隔机构的结构包括衬管、胶筒、胶筒坐封活塞和胶筒坐封活塞套，其中，衬管套装在中心管上并通过螺纹与中心管连接，胶筒和胶筒坐封活塞按照由上到下的顺序套装在衬管上，胶筒坐封活塞套套装在中心管上，胶筒坐封活塞套的下端抵在下接头的上端，所述胶筒坐封活塞的下端插装在胶筒坐封活塞套内，所述中心管上与胶筒坐封活塞对应设置有用于将压力引入活塞腔的过液孔。
作为进一步的技术方案：所述胶筒与胶筒坐封活塞之间设置有预压缩的碟簧，胶筒坐封活塞通过胶筒坐封活塞释放销连接在所述的衬管上，胶筒坐封活塞下端的外侧设置有可沿径向弹出的弹簧销，胶筒坐封活塞套的内侧设置有与所述弹簧销对应的环形槽，当弹簧销滑动至环形槽处时，弹簧销插入环形槽内，从而将胶筒坐封活塞和胶筒坐封活塞套连接在一起。
作为进一步的技术方案，所述卡瓦套由弹簧钢制成。
作为进一步的技术方案，所述锥体的侧面设置有用于容纳所述弹簧爪的凹槽。
本发明的有益效果为：本发明通过对锚定机构的结构进行了改进，油管受热伸长后，定位销钉受应力剪断，剪断后，锚定机构作为一个整体可在中心管上自如滑动，从而对热胀冷缩进行适应。这种伸缩机构中，直接将中心管作为伸缩滑管使用，不会缩小油管管柱的过液通径，从而消除了管柱通径缩小带来的不利影响。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A处的截面图；
图3是图1中B处的截面图；
图4是图1中C向的向视图；
图5是图1中锚定机构的结构示意图；
图6是图1中暂时性封隔机构的结构示意图。
图中：1-上接头，2-上弹簧，3-中心管，4-卡瓦坐封活塞套，5-卡瓦坐封活塞，6-锥体，7-卡瓦，8-下弹簧，9-衬管，10-胶筒，11-碟簧，12-胶筒坐封活塞，13-胶筒坐封活塞套，14-下接头，15-环形槽，16-弹簧销，17-胶筒坐封活塞释放销，18-燕尾滑块，19-燕尾槽，20-过液孔，21-定位销钉，22-弹簧爪，23-卡瓦套。
图中，两个零件之间的配合面处的黑色填充区域为O型密封圈。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
如图1和图5所示，本实施例包括上接头1、下接头14、中心管3和锚定机构，上接头1和下接头14分别通过螺纹连接在中心管3的上下两端，锚定机构安装在在中心管3的外侧，锚定机构包括卡瓦坐封活塞套4、卡瓦坐封活塞5、锥体6和卡瓦7，坐封时，通过打压使卡瓦坐封活塞套4内的卡瓦坐封活塞5沿中心管3滑动，卡瓦坐封活塞5推动锥体6沿中心管3滑动，继而使锥体6楔入卡瓦7内侧，卡瓦7在锥体6的推动下径向移动，最终锚定在套管内壁上，所述卡瓦7通过卡瓦套23安装在中心管3的外侧，卡瓦套23套装在中心管3的外侧。以上为现有技术中的常见结构，在此不再赘述。
如图1、图4和图5所示，卡瓦套23的上端加工有弹簧爪22，弹簧爪22钩在所述卡瓦坐封活塞套4的下端，从而使锚定机构连为一体。通过这种连接方式，使锚定机构可以作为一个整体在中心管3上滑动，而不会在滑动过程中发生卡瓦7解封等问题，同时也使锚定机构中的各零件得以在结构上与中心管3彻底脱离。
所述卡瓦坐封活塞套4与所述中心管3之间通过定位销钉21连接，从而将连成一体的锚定机构整体连接在中心管3上。定位销钉21的作用仅仅是在下井过程中保证锚定机构与中心管3之间的位置相对固定，避免因锚定机构在中心管3上串动而对下井造成妨碍。
现有的油管锚中，用于将压力引入卡瓦坐封活塞的活塞腔的过液孔均设置在中心管3上，但在本发明中，若将过液孔设置在中心管上，那么锚定机构串动后过液孔必然会露出，导致中心管3内外连通，影响泵效。为了解决这一问题，本发明中，用于将压力引入卡瓦坐封活塞腔的过液孔20设置在卡瓦坐封活塞套4上，避免了中心管3内外连通问题的出现。
本发明通过对锚定机构的结构进行了改进，油管受热伸长后，定位销钉21受应力剪断，剪断后，锚定机构作为一个整体可在中心管3上自如滑动，从而对热胀冷缩进行适应。这种伸缩机构中，直接将中心管3作为伸缩滑管使用，不会缩小油管管柱的过液通径，从而消除了管柱通径缩小带来的不利影响。
所述锚定机构的上下两侧分别设置有一个用于支撑锚定机构的支撑弹簧，分别称为上弹簧2和下弹簧8，本发明装配完成后，上弹簧2和下弹簧8均处于预压缩状态，定位销钉21剪断后，锚定机构仍可被两个弹簧支撑在相对稳定的位置。
所述的一种油套环空打压坐封的油管锚还包括暂时性封隔机构，暂时性封隔机构套装在中心管3上，位置位于下弹簧8和下接头14之间。暂时性封隔机构的作用是与在卡瓦坐封活塞套4上设置过液孔20这种结构形式配合，使卡瓦7的坐封工艺更简单，更高效。具体而言，该机构通过中心管3内的压力使胶筒10坐封，从而暂时性地将锚定机构下侧的环形空间封堵，进而使得卡瓦坐封时油套环空内的压力可快速升至坐封所需的压力值，避免压力从地层泄漏，达到提高坐封操作效率和保证坐封可靠性的效果。另外，暂时性封隔机构坐封后还可以大幅减少坐封工艺的用水量，降低水罐车的调用数量和次数，从而降低作业成本。
所述的暂时性封隔机构的结构包括衬管9、胶筒10、胶筒坐封活塞12和胶筒坐封活塞套13，其中，衬管9套装在中心管3上并通过螺纹与中心管3连接，胶筒10和胶筒坐封活塞12按照由上到下的顺序套装在衬管9上，胶筒坐封活塞套13套装在中心管3上，胶筒坐封活塞套13的下端抵在下接头14的上端，所述胶筒坐封活塞12的下端插装在胶筒坐封活塞套13内，所述中心管3上与胶筒坐封活塞12对应设置有用于将压力引入活塞腔的过液孔20。锚定机构坐封前，先向中心管内打压使胶筒坐封，并持续憋压，然后向油套环空内打压使锚定机构坐封，锚定机构坐封完成后撤除中心管3内的压力，胶筒10便会在弹性回复力的作用下复位，使暂时性封隔机构自动解封，从而保证锚定完成后油套环空的通畅。需要注意的是，此处的过液孔20虽然设置在中心管3上，但始终被胶筒坐封活塞12封堵，所以此处的过液孔不会导致中心管3内外连通。
在井下施工过程中，经常需要向中心管3内打压来达到各种施工目的，这种情况下，为了保证中心管3内再次打压后胶筒10不会再次坐封，本发明中，胶筒坐封活塞12通过胶筒坐封活塞释放销17连接在所述的衬管9上，胶筒坐封活塞12下端的外侧设置有可沿径向弹出的弹簧销16，胶筒坐封活塞套13的内侧设置有与所述弹簧销16对应的环形槽15，当弹簧销16滑动至环形槽15处时，弹簧销16插入环形槽15内，从而将胶筒坐封活塞12和胶筒坐封活塞套13连接在一起。为了保证弹簧销16顺利地滑入环形槽15中，特别在胶筒10与胶筒坐封活塞12之间设置有预压缩的碟簧11，胶筒坐封活塞释放销17剪断且中心管3内的压力撤除后，预压缩的碟簧11在弹性复位过程中可推动胶筒坐封活塞12下行，直至弹簧销16滑入环形槽15中。作为优选方案，碟簧11弹性支撑能力要小于胶筒10的弹性支撑能力，从而在胶筒坐封活塞释放销17剪断前减小胶筒10的形变，防止下井过程中胶筒10被刮伤。
所述卡瓦套23由弹簧钢制成，在保证卡瓦套23与卡瓦坐封活塞套4顺利装配的同时，也能确保二者连接的可靠性。
如图2所示，所述锥体6的侧面设置有用于容纳所述弹簧爪22的凹槽。
如图3所示，所述锥体6上沿锥面的母线方向设置有燕尾槽19，所述卡瓦7上端的内侧加工有与所述燕尾槽19匹配的燕尾滑块18，燕尾滑块18滑动安装在燕尾槽19内。燕尾槽19和燕尾滑块18的作用是使卡瓦7坐封过程中保持绝对的平移运动，而不会旋转，从而使卡瓦6外侧的齿状结构全部锚定在套管内壁上，最大程度地发挥卡瓦6的锚定作用，提高油管锚锚定的可靠性。
Claims (4)
1.一种油套环空打压坐封的油管锚，包括上接头(1)、下接头(14)、中心管(3)和锚定机构，上接头(1)和下接头(14)分别通过螺纹连接在中心管(3)的上下两端，锚定机构安装在在中心管(3)的外侧，锚定机构包括卡瓦坐封活塞套(4)、卡瓦坐封活塞(5)、锥体(6)和卡瓦(7)，坐封时，通过打压使卡瓦坐封活塞套(4)内的卡瓦坐封活塞(5)沿中心管(3)滑动，卡瓦坐封活塞(5)推动锥体(6)沿中心管(3)滑动，继而使锥体(6)楔入卡瓦(7)内侧，卡瓦(7)在锥体(6)的推动下径向移动，最终锚定在套管内壁上，所述卡瓦(7)通过卡瓦套(23)安装在中心管(3)的外侧，卡瓦套(23)套装在中心管(3)的外侧，其特征在于：
卡瓦套(23)的上端加工有弹簧爪(22)，弹簧爪(22)钩在所述卡瓦坐封活塞套(4)的下端，从而使锚定机构连为一体，所述卡瓦坐封活塞套(4)与所述中心管(3)之间通过定位销钉(21)连接，从而将连成一体的锚定机构整体连接在中心管(3)上，所述卡瓦坐封活塞套(4)上设置有用于将压力引入活塞腔的过液孔(20)；
所述锚定机构的上下两侧分别设置有一个用于支撑锚定机构的支撑弹簧，分别称为上弹簧(2)和下弹簧(8)；
所述的一种油套环空打压坐封的油管锚还包括暂时性封隔机构，暂时性封隔机构套装在中心管(3)上，位置位于下弹簧(8)和下接头(14)之间；
所述的暂时性封隔机构的结构包括衬管(9)、胶筒(10)、胶筒坐封活塞(12)和胶筒坐封活塞套(13)，其中，衬管(9)套装在中心管(3)上并通过螺纹与中心管(3)连接，胶筒(10)和胶筒坐封活塞(12)按照由上到下的顺序套装在衬管(9)上，胶筒坐封活塞套(13)套装在中心管(3)上，胶筒坐封活塞套(13)的下端抵在下接头(14)的上端，所述胶筒坐封活塞(12)的下端插装在胶筒坐封活塞套(13)内，所述中心管(3)上与胶筒坐封活塞(12)对应设置有用于将压力引入活塞腔的过液孔(20)。
2.根据权利要求1所述的一种油套环空打压坐封的油管锚，其特征在于：所述胶筒(10)与胶筒坐封活塞(12)之间设置有预压缩的碟簧(11)，胶筒坐封活塞(12)通过胶筒坐封活塞释放销(17)连接在所述的衬管(9)上，胶筒坐封活塞(12)下端的外侧设置有可沿径向弹出的弹簧销(16)，胶筒坐封活塞套(13)的内侧设置有与所述弹簧销(16)对应的环形槽(15)，当弹簧销(16)滑动至环形槽(15)处时，弹簧销(16)插入环形槽(15)内，从而将胶筒坐封活塞(12)和胶筒坐封活塞套(13)连接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种油套环空打压坐封的油管锚，其特征在于：所述卡瓦套(23)由弹簧钢制成。
4.根据权利要求1所述的一种油套环空打压坐封的油管锚，其特征在于：所述锥体(6)的侧面设置有用于容纳所述弹簧爪(22)的凹槽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20200907 Address after: No.1 incubator 5-704 of 163000 science and technology incubator phase I project of Daqing high tech Zone, Heilongjiang Province Patentee after: Daqing huiboxiang Petroleum Technology Co., Ltd Address before: 163000 office building 11, E area 1, Olin, Residence Internazionale, Daqing, Heilongjiang. Patentee before: DAQING HUAYOU PETROLEUM TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. |