CN110965951A - 一种大通径水力锚及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于油气钻探井下作业技术领域，具体提供了一种大通径水力锚及使用方法，包括本体、锚爪、固定件，本体外面轴向等间距开设多个锚爪单元，每个锚爪单元沿本体周向等间距开设多个锚爪槽，每个锚爪槽内连接锚爪，多个锚爪单元之间轴向开通多条过流槽和多条凹槽，多条过流槽和多条凹槽均沿本体周向相间等间距分布，凹槽和锚爪槽的径向位置相同，凹槽内轴向等间距设多个固定孔，同一轴线上的固定孔和锚爪通过固定件连接，解决了现有在51/2”井筒内采用31/2”管柱进行作业施工中使用的水力锚，其内径与31/2”管柱内径间会形成缩径，影响压裂过程在管柱中下入可溶球等工具，会因为缩径产生极高的节流压力，具有通径大，管串内易下入工具的特点。

Description

一种大通径水力锚及使用方法
技术领域
本发明属于油气钻探井下作业技术领域，具体涉及一种大通径水力锚及使用方法。
背景技术
目前，我国很多油田开发进入中后期,含水上升快，产量递减快，尤其是套管损坏现象日趋严重，利用这些长停油井，套损井，通过老井侧钻技术形成新的井眼可以恢复部分井的生产能力，提高这类老油田的单井产量和最终采收率，有效降低开发成本。老井侧钻通常采用的完井工艺是31/2”管柱+裸眼封隔器分段压裂工具完井，在管柱上端采用水力锚进行锚定作业，防止回接管串产生位移。
然而，现有的在51/2”井筒内采用31/2”管柱进行作业施工过程中使用的大通径水力锚，其内径最大通常为70mm，与31/2”管柱内径76mm之间会形成缩径，影响压裂过程在管柱中下入可溶球等工具，并且会因为缩径产生极高的节流压力。
发明内容
本发明提供的一种大通径水力锚及使用方法，目的一是克服现有技术中在51/2”井筒内采用31/2”管柱进行作业施工过程中使用的大通径水力锚，其内径最大通常为70mm，与31/2”管柱内径76mm之间会形成缩径，影响压裂过程在管柱中下入可溶球等工具，并且会因为缩径产生极高的节流压力的问题。
为此，本发明提供了一种大通径水力锚，包括本体、锚爪、固定件，本体外面轴向等间距开设多个锚爪单元，每个锚爪单元沿本体周向等间距开设多个锚爪槽，每个锚爪槽内连接锚爪，多个锚爪单元之间轴向开通多条过流槽和多条凹槽，多条过流槽和多条凹槽均沿本体周向相间等间距分布，凹槽和锚爪槽的径向位置相同，凹槽内轴向等间距设多个固定孔，同一轴线上的固定孔和锚爪通过固定件连接。
所述锚爪槽为径向圆柱形阶梯孔，锚爪可在锚爪槽内滑动。
所述锚爪的外壁上开设圆弧齿和限位槽，限位槽位于圆弧齿中间。
还包括密封件，密封件连接于锚爪和锚爪槽之间。
所述密封件为密封圈，密封圈连接在锚爪侧面和锚爪槽之间。
所述固定件包括外板簧、内板簧、固定块，外板簧的一端和内板簧的一端均通过固定块连接在固定孔内，外板簧和另一端和内板簧的另一端均连接限位槽，限位槽和凹槽径向位置相同。
所述外板簧安装在内板簧外侧且外板簧的长度比内板簧短。
所述固定块和固定孔之间采用焊接或者高强度粘结剂连接。
所述锚爪单元的数量为3个，每个锚爪单元包括4个锚爪槽，过流槽和凹槽的数量均为4条，每条凹槽分布4个固定孔且相邻2个固定孔之间分布1个锚爪槽。
所述高强度粘结剂为TS811高强度结构胶或HN-811高强度结构胶。
一种大通径水力锚的使用方法，包括锚定大通径水力锚和解除锚定的大通径水力锚，
所述锚定大通径水力锚，具体步骤如下：使用时，本体与管柱连接，并随管柱一起入井，当加入液体时，本体的内部压力增大，从而使本体内部与外部之间形成压力差，锚爪在压差作用下沿锚爪槽向本体的外侧滑动，使锚爪的圆弧齿咬合在井筒套管内壁上，锚爪设置的限位槽压迫与之接触的内板簧和外板簧，使内板簧和外板簧张开成形变状态，实现大通径水力锚的锚定；
所述解除锚定的大通径水力锚，具体步骤如下：当本体的内部压力减小，外板簧和内板簧凭借自身弹力将锚爪压回锚爪槽内，实现大通径水力锚解除锚定状态。
本发明的有益效果：本发明提供的这种大通径水力锚，包括本体、锚爪、固定件，本体外面轴向等间距开设多个锚爪单元，每个锚爪单元沿本体周向等间距开设多个锚爪槽，每个锚爪槽内连接锚爪，多个锚爪单元之间轴向开通多条过流槽和多条凹槽，多条过流槽和多条凹槽均沿本体周向相间等间距分布，凹槽和锚爪槽的径向位置相同，凹槽内轴向等间距设多个固定孔，同一轴线上的固定孔和锚爪通过固定件连接；
在使用时，水力锚的本体与管柱连接，并随管柱一起入井。当加入液体时，水力锚本体的内部压力增大，从而使水力锚本体内部与水力锚外部之间形成压力差，锚爪在压差作用下沿水力锚本体上的径向圆柱形阶梯孔向水力锚本体的外侧滑动，最后使锚爪的圆弧齿咬合在井筒套管内壁上，实现水力锚的锚定；当水力锚本体的内部压力增大，锚爪沿水力锚本体上的圆柱形阶梯孔向水力锚本体的外侧滑动时，锚爪设置的限位槽压迫与之接触的内板簧和外板簧，使内板簧和外板簧张开成形变状态；当水力锚本体的内部压力减小，外板簧和内板簧凭借自身弹力将锚爪压回水力锚的本体上的圆柱形阶梯孔内，实现水力锚解除锚定状态；
综上，本发明结构设计合理且紧凑，具有通径大的优点，可适用于51/2”井筒中采用31/2”管柱进行作业施工，本发明其内径可达76mm，与31/2”管柱内径之间形成全通径，克服了因缩径节流而产生的节流压力，且管串内部工具易下入；同时本发明根据使用环境，可以设置不同数量的锚爪和不同尺寸的过流槽，在保证整体性能情况下设有大的通径。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明结构示意图；
图2为图1中A-A处的剖视结构示意图；
图3为图1中B-B处的剖视结构示意图；
图4为图1中I处的局部放大结构示意图；
附图标记说明：1、本体；2、锚爪；3、密封件；4、外板簧；5、内板簧；6、固定块；7、凹槽；8、固定孔；9、过流槽；10、限位槽；11、锚爪槽；12、固定件；13、圆弧齿。
具体实施方式
实施例1：
一种大通径水力锚，包括本体1、锚爪2、固定件12，本体1外面轴向等间距开设多个锚爪单元，每个锚爪单元沿本体1周向等间距开设多个锚爪槽11，每个锚爪槽11内连接锚爪2，多个锚爪单元之间轴向开通多条过流槽9和多条凹槽7，多条过流槽9和多条凹槽7均沿本体1周向相间等间距分布，凹槽7和锚爪槽11的径向位置相同，凹槽7内轴向等间距设多个固定孔8，同一轴线上的固定孔8和锚爪2通过固定件12连接。
实施例2：
如图1-4所示，一种大通径水力锚，包括本体1、锚爪2、固定件12，本体1外面轴向等间距开设多个锚爪单元，每个锚爪单元沿本体1周向等间距开设多个锚爪槽11，每个锚爪槽11内连接锚爪2，多个锚爪单元之间轴向开通多条过流槽9和多条凹槽7，多条过流槽9和多条凹槽7均沿本体1周向相间等间距分布，凹槽7和锚爪槽11的径向位置相同，凹槽7内轴向等间距设多个固定孔8，同一轴线上的固定孔8和锚爪2通过固定件12连接。
在使用时，水力锚的本体1与管柱连接，并随管柱一起入井。当加入液体时，水力锚本体1的内部压力增大，从而使水力锚本体1内部与水力锚外部之间形成压力差，锚爪2在压差作用下沿水力锚本体1上的径向圆柱形阶梯孔向水力锚本体1的外侧滑动，最后使锚爪2的外壁咬合在井筒套管内壁上，实现水力锚的锚定；综上，本发明结构设计合理且紧凑，具有通径大的优点，可适用于51/2”井筒中采用31/2”管柱进行作业施工，本发明其内径可达76mm，与31/2”管柱内径之间形成全通径，克服了因缩径节流而产生的节流压力，且管串内部工具易下入；同时本发明根据使用环境，可以设置不同数量的锚爪和不同尺寸的过流槽，在保证整体性能情况下设有大的通径。
所述锚爪槽11为径向圆柱形阶梯孔，锚爪2可在锚爪槽11内滑动。径向圆柱形阶梯孔结构简单方便锚爪2在锚爪槽11内滑动。
所述锚爪2的外壁上开设圆弧齿13和限位槽10，限位槽10位于圆弧齿13中间。圆弧齿13结构简单且咬合井筒套管内壁更牢固。
还包括密封件3，密封件3连接于锚爪2和锚爪槽11之间。密封件3提高本体1的密封性，当加入液体时，使水力锚本体1的内部压力稳定增大，形成稳定的压力差同时便于锚爪2向本体1的外侧滑动。
所述密封件3为密封圈，密封圈连接在锚爪2侧面和锚爪槽11之间。密封圈密封性好，结构简单，经济实用，拆卸安装维修方便。
所述固定件12包括外板簧4、内板簧5、固定块6，外板簧4的一端和内板簧5的一端均通过固定块6连接在固定孔8内，外板簧4和另一端和内板簧5的另一端均连接限位槽10，限位槽10和凹槽7径向位置相同。当水力锚本体1的内部压力增大，锚爪2沿水力锚本体1上的圆柱形阶梯孔向水力锚本体1的外侧滑动时，锚爪2设置的限位槽10压迫与之接触的内板簧5和外板簧4，使内板簧5和外板簧4张开成形变状态。当水力锚本体1的内部压力减小，外板簧4和内板簧5凭借自身弹力将锚爪2压回水力锚的本体1上的圆柱形阶梯孔内，实现水力锚解除锚定状态。此结构简单稳定性高。
所述外板簧4安装在内板簧5外侧且外板簧4的长度比内板簧5短。便于水力锚解除锚定状态。
所述固定块6和固定孔8之间采用焊接或者高强度粘结剂连接。高强度粘结剂包括TS811高强度结构胶、HN-811高强度结构胶等，连接方式简单，结构稳定，经济实用。
实施例3：
一种大通径水力锚，包括本体1、锚爪2、固定件12，本体1外面轴向等间距开设3个锚爪单元，每个锚爪单元沿本体1周向等间距开设4个锚爪槽11，每个锚爪槽11内连接锚爪2，3个锚爪单元之间轴向开通4条过流槽9和4条凹槽7，4条过流槽9和多条凹槽7均沿本体1周向相间等间距分布，凹槽7和锚爪槽11的径向位置相同，每条凹槽7内轴向等间距设4个固定孔8，同一轴线上的固定孔8和锚爪2通过固定件12连接。
所述锚爪槽11为径向圆柱形阶梯孔，锚爪2可在锚爪槽11内滑动。
所述锚爪2的外壁上开设圆弧齿13和限位槽10，限位槽10位于圆弧齿13中间。
还包括密封件3，密封件3连接于锚爪2和锚爪槽11之间。所述密封件3为密封圈，密封圈连接在锚爪2侧面和锚爪槽11之间。
所述固定件12包括外板簧4、内板簧5、固定块6，外板簧4的一端和内板簧5的一端均通过固定块6连接在固定孔8内，外板簧4和另一端和内板簧5的另一端均连接限位槽10，限位槽10和凹槽7径向位置相同。
实施例4：
一种大通径水力锚的使用方法，包括锚定大通径水力锚和解除锚定的大通径水力锚，
所述锚定大通径水力锚，具体步骤如下：使用时，本体1与管柱连接，并随管柱一起入井，当加入液体时，本体1的内部压力增大，从而使本体1内部与外部之间形成压力差，锚爪2在压差作用下沿锚爪槽1向本体1的外侧滑动，使锚爪2的圆弧齿13咬合在井筒套管内壁上，锚爪2设置的限位槽10压迫与之接触的内板簧5和外板簧4，使内板簧5和外板簧4张开成形变状态，实现大通径水力锚的锚定；
所述解除锚定的大通径水力锚，具体步骤如下：当本体1的内部压力减小，外板簧4和内板簧5凭借自身弹力将锚爪2压回锚爪槽1内，实现大通径水力锚解除锚定状态。
本发明的工作原理为：
在使用时，水力锚的本体1与管柱连接，并随管柱一起入井。当加入液体时，水力锚本体1的内部压力增大，从而使水力锚本体1内部与水力锚外部之间形成压力差，锚爪2在压差作用下沿水力锚本体1上的径向圆柱形阶梯孔向水力锚本体1的外侧滑动，最后使锚爪2的圆弧齿13咬合在井筒套管内壁上，实现水力锚的锚定；当水力锚本体1的内部压力增大，锚爪2沿水力锚本体1上的圆柱形阶梯孔向水力锚本体1的外侧滑动时，锚爪2设置的限位槽10压迫与之接触的内板簧5和外板簧4，使内板簧5和外板簧4张开成形变状态；当水力锚本体1的内部压力减小，外板簧4和内板簧5凭借自身弹力将锚爪2压回水力锚的本体1上的圆柱形阶梯孔内，实现水力锚解除锚定状态。
本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“外”、“内”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，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大通径水力锚，其特征在于：包括本体(1)、锚爪(2)、固定件(12)，本体(1)外面轴向等间距开设多个锚爪单元，每个锚爪单元沿本体(1)周向等间距开设多个锚爪槽(11)，每个锚爪槽(11)内连接锚爪(2)，多个锚爪单元之间轴向开通多条过流槽(9)和多条凹槽(7)，多条过流槽(9)和多条凹槽(7)均沿本体(1)周向相间等间距分布，凹槽(7)和锚爪槽(11)的径向位置相同，凹槽(7)内轴向等间距设多个固定孔(8)，同一轴线上的固定孔(8)和锚爪(2)通过固定件(12)连接。
2.如权利要求1所述的大通径水力锚，其特征在于：所述锚爪槽(11)为径向圆柱形阶梯孔，锚爪(2)可在锚爪槽(11)内滑动。
3.如权利要求2所述的大通径水力锚，其特征在于：所述锚爪(2)的外壁上开设圆弧齿(13)和限位槽(10)，限位槽(10)位于圆弧齿(13)中间。
4.如权利要求1所述的大通径水力锚，其特征在于：还包括密封件(3)，密封件(3)连接于锚爪(2)和锚爪槽(11)之间。
5.如权利要求4所述的大通径水力锚，其特征在于：所述密封件(3)为密封圈，密封圈连接在锚爪(2)侧面和锚爪槽(11)之间。
6.如权利要求1所述的大通径水力锚，其特征在于：所述固定件(12)包括外板簧(4)、内板簧(5)、固定块(6)，外板簧(4)的一端和内板簧(5)的一端均通过固定块(6)连接在固定孔(8)内，外板簧(4)和另一端和内板簧(5)的另一端均连接限位槽(10)，限位槽(10)和凹槽(7)径向位置相同。
7.如权利要求6所述的大通径水力锚，其特征在于：所述外板簧(4)安装在内板簧(5)外侧且外板簧(4)的长度比内板簧(5)短。
8.如权利要求6所述的大通径水力锚，其特征在于：所述固定块(6)和固定孔(8)之间采用焊接或者高强度粘结剂连接。
9.如权利要求1所述的大通径水力锚，其特征在于：所述锚爪单元的数量为3个，每个锚爪单元包括4个锚爪槽(11)，过流槽(9)和凹槽(7)的数量均为4条，每条凹槽(7)分布4个固定孔(8)且相邻2个固定孔(8)之间分布1个锚爪槽(11)。
10.一种大通径水力锚的使用方法，其特征在于：包括锚定大通径水力锚和解除锚定的大通径水力锚，
所述锚定大通径水力锚，具体步骤如下：使用时，本体(1)与管柱连接，并随管柱一起入井，当加入液体时，本体(1)的内部压力增大，从而使本体(1)内部与外部之间形成压力差，锚爪(2)在压差作用下沿锚爪槽(1)向本体(1)的外侧滑动，使锚爪(2)的圆弧齿(13)咬合在井筒套管内壁上，锚爪(2)设置的限位槽(10)压迫与之接触的内板簧(5)和外板簧(4)，使内板簧(5)和外板簧(4)张开成形变状态，实现大通径水力锚的锚定；
所述解除锚定的大通径水力锚，具体步骤如下：当本体(1)的内部压力减小，外板簧(4)和内板簧(5)凭借自身弹力将锚爪(2)压回锚爪槽(1)内，实现大通径水力锚解除锚定状态。
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