CN111042755A - 一种液控压缩式复合橡胶锚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液控压缩式复合橡胶锚，包括中心管、卡封机构，还包括坐封管、双向双活塞驱动机构，所述卡封机构分为上卡封机构、下卡封机构，所述坐封管同心套装在中心管外部，坐封管和中心管之间构成环空通道，所述上卡封机构、下卡封机构均套装在坐封管外壁上，所述双向双活塞驱动机构设置在上卡封机构、下卡封机构之间，所述坐封管开设径向贯通的坐封管径向传压孔。采用设置独立的液控管线通道控制复合橡胶锚的开启，采用了单锁环双向锁定的结构设计，泄压后复合橡胶锚牙不缩回起到管柱锚定的作用，同时径向复合橡胶锚牙之间有缸体，满足海上液控式注水工艺管柱洗井及工况转换时的软锚定要求。

Description

一种液控压缩式复合橡胶锚

技术领域

本发明涉及注水井完井施工井下工具，具体地说是一种液控压缩式复合橡胶锚。

背景技术

胜利海上埕岛油田馆陶组属疏松砂岩油藏，腐蚀结垢、非均质性强、地层易出砂。为了降低管柱蠕动造成的封隔器胶筒磨损提前失效，一般工艺管柱在油层上部或下部安装有水力卡瓦或水力锚，在日常注水时，由于液压作用，锚牙张开支撑在套管壁上，起到锚定管柱的作用，停注后锚牙缩回。而在应用过程及后期作业中发现，由于工况转换地层出砂砂埋水力卡瓦或者水力锚以及腐蚀结垢导致锚牙无法缩回或者缩回不彻底，对套管壁有一定的损伤，严重的甚至出现大修作业。因此需要设计一种可应用于上海上油田特点的非金属材质的锚定工具，确保管柱安全且长期可靠有效以及后期起原井时对套管壁没有伤害。

申请号：201810061514.6，公开日2018-04-20公开了一种将贴堵管定位在套管上的锚定器，包括锥体、卡瓦、卡瓦托、防锚销钉、内衬套、弹簧、缸套、上定压销钉、上活塞、上内密封圈、上外密封圈、阀球、下外密封圈、下活塞、下内密封圈、下定压销钉、内管、开口锁环、胶筒上座、胶筒、胶筒下座，连接在贴堵管的下部，通过打压，可将贴堵管锚定在需要补贴的套管部位，不需要打水泥塞和填砂等措施就能锚定贴堵管，能形成注水泥通道，内衬套、阀球、阀座为可速钻材料，待注完水泥后，倒出贴堵管之上的油管，进行关井侯凝，然后下入钻头，钻扫贴堵管内多余的水泥和本发明中的内衬套、阀球、阀座，钻除内衬套、阀球、阀座后，留井通径大，今后进行分层采油或分层注水时可以下入较大直径的分层工具。

申请号：201721816525.8，公开日2018-09-04公开了一种液压锚定器，其包括中心管、外管、联动管、下接头、卡瓦总成、上活塞套和下活塞套，在中心管的下端外侧固定安装有下接头，外管的下端内侧与下接头的上端外侧通过解封销钉固定安装在一起，外管与中心管之间形成环腔，在与外管的中部对应的中心管上设有至少两个与环腔相通的中心管泄液孔，联动管的下部套装在环腔内，在联动管的下端固定安装有下活塞套，在联动管上设有与中心管泄液孔对应的泄液孔。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，在使用时，一次打压即可同时完成封隔器的坐封和锚定器的锚定，工艺匹配性强，作业难度低。

申请号：201110450215.X，公开日2014-07-23公开了一种用于分支井开窗侧钻的锚定工具，包括上接头、中间接头、对接管和下接头，特征是：还包括悬挂总成、锚定总成和活塞联动机构，悬挂总成包括：卡簧堵、卡簧座、卡簧和卡簧轴，卡簧轴一端连接悬挂芯轴；活塞联动机构包括：上限位、上活塞、下活塞和下限位；锚定总成包括：与对接管连接的锁紧管、上卡瓦座、上卡瓦、下卡瓦座及下卡瓦。优点是：通过液压和机械两种方式，一次下钻即可完成导向器的锚定悬挂功能和开窗侧钻作业。不仅可简化操作、提高作业效率；而且双卡瓦结构稳定可靠，能承受双向作用力，遇到作业复杂情况应变能力好。此外，在侧钻作业完成后，可避免锚定工具产生位移，保证后期操作对分支井的定位准确性和作业安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液控压缩式复合橡胶锚，采用设置独立的液控管线通道控制复合橡胶锚的开启，采用了单锁环双向锁定的结构设计，泄压后复合橡胶锚牙不缩回起到管柱锚定的作用，同时径向复合橡胶锚牙之间有缸体，满足海上液控式注水工艺管柱洗井及工况转换时的软锚定要求；上提管柱即可实现剪断解封剪钉复合橡胶锚牙缩回。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种液控压缩式复合橡胶锚，包括中心管、卡封机构，还包括坐封管、双向双活塞驱动机构，所述卡封机构分为上卡封机构、下卡封机构，所述坐封管同心套装在中心管外部，坐封管和中心管之间构成环空通道，所述上卡封机构、下卡封机构均套装在坐封管外壁上，所述双向双活塞驱动机构设置在上卡封机构、下卡封机构之间，所述坐封管开设径向贯通的坐封管径向传压孔，所述坐封管径向传压孔内端连通坐封管和中心管之间的环空通道，坐封管径向传压孔外端连通所述双向双活塞驱动机构。

所述上卡封机构包括第一上椎体、第一下椎体、上卡瓦总成，所述上卡瓦总成包括上复合橡胶卡瓦套、上复合橡胶卡瓦、上板簧，所述上复合橡胶卡瓦上端与第一上椎体接触，下端与第一下椎体接触，所述上板簧安装在上复合橡胶卡瓦中间的槽里，所述上复合橡胶卡瓦外部套装上复合橡胶卡瓦套，所述上复合橡胶卡瓦套开设径向贯通的上卡瓦导向安装槽；所述上卡封机构和下卡封机构结构相同，所述下卡封机构包括第二上椎体、第二下椎体、下卡瓦总成，所述下卡瓦总成包括下复合橡胶卡瓦套、下复合橡胶卡瓦、下板簧，所述下复合橡胶卡瓦上端与第二上椎体接触，下端与第二下椎体接触，所述下板簧安装在下复合橡胶卡瓦中间的槽里，所述下复合橡胶卡瓦外部套装下复合橡胶卡瓦套，所述下复合橡胶卡瓦套开设径向贯通的下卡瓦导向安装槽。

所述双向双活塞驱动机构包括缸体、上活塞、下活塞，所述上活塞、下活塞均位于缸体内，在缸体内壁设置一个隔环，上活塞位于隔环上方，下活塞位于隔环下方，上活塞和下活塞之间形成隔腔，所述坐封管径向传压孔外端连通所述隔腔，上活塞上端顶住上卡封机构的第一下椎体下端，下活塞下端顶住下卡封机构的第二上椎体上端，所述下活塞外壁与缸体内体为丝扣式连接，所述下活塞内壁与中心管外壁为滑动密封式连接，所述上活塞内壁与中心管外壁为滑动密封式连接，上活塞外壁与缸体内壁为滑动密封式连接。

所述缸体上端通过螺纹与压环连接，所述锁环位于压环和缸体之间，所述锁环内壁与第一下锥体外壁均设置有马牙扣，锁环和第一下椎体通过马牙扣连接，锁环上端面顶住压环下端面，锁环下端面被缸体上端内壁限位台限位，所述压环通过坐封剪钉固定在第一下锥体上。

所述中心管上端连接上接头，下端连接下接头，上接头开设轴向上油流通道，上油流通道下端连通坐封管和中心管之间的环空通道，所述下接头开设轴向下油流通道，下油流通道上端连通至第二下椎体下端面。

所述第二下椎体外壁连接解封环，解封环通过解封剪钉固定在下接头上。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明采用设置与液控式注水工艺串联起来的液控管线通道控制液控压缩式复合橡胶锚的复合橡胶卡瓦的开启，采用了单锁环双向锁定的结构设计，洗井时地面液控管线泄压后复合橡胶卡瓦也不缩回，能够起到管柱实时锚定的效果，同时径向复合橡胶卡瓦之间有缸体，满足海上液控式注水工艺管柱洗井及工况转换时的软锚定要求；上提管柱即可实现剪断解封剪钉复合橡胶锚牙缩回。

附图说明

图1为液控压缩式复合橡胶锚的结构示意图；

图1中：上接头1、中心管2、坐封管3、第一上椎体4、上复合橡胶卡瓦套5、上复合橡胶卡瓦6、上板簧7、第一下椎体8、下椎体挡环9、坐封剪钉10、压环11、锁环12、缸体13、上活塞14、下活塞15、第二上椎体16、第二下椎体17、解封环18、解封剪钉19、下接头20。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种液控压缩式复合橡胶锚，包括中心管2、卡封机构，还包括坐封管3、双向双活塞驱动机构，所述卡封机构分为上卡封机构、下卡封机构，所述坐封管同心套装在中心管外部，坐封管和中心管之间构成环空通道，所述上卡封机构、下卡封机构均套装在坐封管外壁上，所述双向双活塞驱动机构设置在上卡封机构、下卡封机构之间，所述坐封管开设径向贯通的坐封管径向传压孔，所述坐封管径向传压孔内端连通坐封管和中心管之间的环空通道，坐封管径向传压孔外端连通所述双向双活塞驱动机构。

所述上卡封机构包括第一上椎体4、第一下椎体8、上卡瓦总成，所述上卡瓦总成包括上复合橡胶卡瓦套5、上复合橡胶卡瓦6、上板簧7，所述上复合橡胶卡瓦上端与第一上椎体接触，下端与第一下椎体接触，所述上板簧安装在上复合橡胶卡瓦中间的槽里，所述上复合橡胶卡瓦外部套装上复合橡胶卡瓦套，所述上复合橡胶卡瓦套开设径向贯通的上卡瓦导向安装槽；所述上卡封机构和下卡封机构结构相同，所述下卡封机构包括第二上椎体16、第二下椎体17、下卡瓦总成，所述下卡瓦总成包括下复合橡胶卡瓦套、下复合橡胶卡瓦、下板簧，所述下复合橡胶卡瓦上端与第二上椎体接触，下端与第二下椎体接触，所述下板簧安装在下复合橡胶卡瓦中间的槽里，所述下复合橡胶卡瓦外部套装下复合橡胶卡瓦套，所述下复合橡胶卡瓦套开设径向贯通的下卡瓦导向安装槽。

所述双向双活塞驱动机构包括缸体13、上活塞14、下活塞15，所述上活塞、下活塞均位于缸体内，在缸体内壁设置一个隔环，上活塞位于隔环上方，下活塞位于隔环下方，上活塞和下活塞之间形成隔腔，所述坐封管径向传压孔外端连通所述隔腔，上活塞14上端顶住上卡封机构的第一下椎体8下端，下活塞15下端顶住下卡封机构的第二上椎体16上端，所述下活塞外壁与缸体内体为丝扣式连接，所述下活塞内壁与中心管外壁为滑动密封式连接，所述上活塞内壁与中心管外壁为滑动密封式连接，上活塞外壁与缸体内壁为滑动密封式连接。

所述缸体上端通过螺纹与压环连接，所述锁环卡在缸体与压环中间，所述锁环在下活塞的作用下向下移动，第一下锥体在上活塞的作用下向上移动，所述锁环内壁与第一下锥体外壁均设置有相互要和单向移动的马牙扣，所述压环和第一下锥体之间设置有坐封剪钉，在管柱下入的过程中保护复合橡胶卡瓦由于油套压差过大导致凸出本体从而伤害复合橡胶卡瓦。

所述上接头1与中心管2顶部采用丝扣连接，所述坐封管3套在中心管2外侧，所述第一上椎体4套在坐封管3外侧且顶部与上接头1采用丝扣连接，所述第一上椎体4内、外侧均设凹槽与坐封管3、上接头1采用“O”型密封圈过盈配合，所述第一下椎体8与压环11采用丝扣连接，所述复合橡胶卡瓦6安装在第一上椎体4和第一下椎体8之间，所述板簧7安装在复合橡胶卡瓦6中间的槽里，所述缸体13套在第一下椎体8外侧且与下椎体挡环9采用丝扣连接，所述压环11与第一下椎体8之间安装有坐封剪钉，所述锁环12内壁丝扣式套接在第一下椎体8外侧螺纹上，所述锁环12外壁卡在缸体13上侧台阶里，所述上活塞14套在坐封管3外侧，所述下活塞15与缸体13采用丝扣连接，所述上活塞14、下活塞15内、外侧均设凹槽与坐封管3、缸体13采用“O”型密封圈过盈配合，所述第二上椎体16套在坐封管3外侧且顶部与下活塞15采用丝扣连接，所述第二下椎体17套在坐封管3外侧且下部与解封环18采用丝扣连接，所述下接头20与中心管2底部采用丝扣连接且与解封环18之间安装有解封剪钉19，所述第二下椎体17内侧设有凹槽与坐封管3采用“O”型密封圈过盈配合，所述下接头20外侧设有凹槽与解封环18采用“O”型密封圈过盈配合。

所述上接头1和下接头20均设置有与液控管线连接的NPT接头及油流通道。

本发明的具体使用方法：如图1所示。

作业现场施工时，按海上作业工艺设计下入完井管柱，安全阀、安全封隔器、液控压缩式复合橡胶锚、液控封隔器、可调配水器、洗井阀、丝堵等完井工具按设计要求串接在油管上依次下入到套管内腔里，同时利用一根液控管线通过安全封隔器、液控压缩式复合橡胶锚、液控封隔器上下的NPT接头串接起来，直至井口处将液控管线连接压力表及打压装置。

坐封过程：通过地面打压装置打压，液压力给予活塞及推杆套上推力，当上推力大于剪钉启动压力时，剪钉剪断。地面打压装置继续打压，液压力经中心管和坐封管之间的夹壁腔，再从坐封管中间的预留传压孔进入推动上活塞及下活塞分别上行和下行，再分别推动与之相连的下锥体Ⅰ和上锥体Ⅰ分别上行和下行，上、下复合橡胶卡瓦在下锥体Ⅰ和上锥体Ⅰ分别上行和下行的作用下变成径向运动向套管壁方向移动，使上下复合橡胶卡瓦紧贴套管内壁，同时锁环在压环和下活塞Ⅰ的带动下向下移动与下锥体Ⅰ之间的马牙扣相互作用，从而在泄压后起到锁紧的作用。

解封过程：上提管柱，与上接头丝扣连接的中心管以及下接头一起向上移动，解封剪钉在复合橡胶锚摩擦力的作用下剪断，第一下椎体、下椎体挡环、压环、锁环、缸体、上活塞、下活塞、第二上椎体、第二下椎体、解封环下行，复合橡胶锚卡瓦收回，实现解封。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位指示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，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种液控压缩式复合橡胶锚，包括中心管、卡封机构，其特征在于，还包括坐封管、双向双活塞驱动机构，所述卡封机构分为上卡封机构、下卡封机构，所述坐封管同心套装在中心管外部，坐封管和中心管之间构成环空通道，所述上卡封机构、下卡封机构均套装在坐封管外壁上，所述双向双活塞驱动机构设置在上卡封机构、下卡封机构之间，所述坐封管开设径向贯通的坐封管径向传压孔，所述坐封管径向传压孔内端连通坐封管和中心管之间的环空通道，坐封管径向传压孔外端连通所述双向双活塞驱动机构。

2.根据权利要求1所述的一种液控压缩式复合橡胶锚，其特征在于，所述上卡封机构包括第一上椎体、第一下椎体、上卡瓦总成，所述上卡瓦总成包括上复合橡胶卡瓦套、上复合橡胶卡瓦、上板簧，所述上复合橡胶卡瓦上端与第一上椎体接触，下端与第一下椎体接触，所述上板簧安装在上复合橡胶卡瓦中间的槽里，所述上复合橡胶卡瓦外部套装上复合橡胶卡瓦套，所述上复合橡胶卡瓦套开设径向贯通的上卡瓦导向安装槽；所述上卡封机构和下卡封机构结构相同，所述下卡封机构包括第二上椎体、第二下椎体、下卡瓦总成，所述下卡瓦总成包括下复合橡胶卡瓦套、下复合橡胶卡瓦、下板簧，所述下复合橡胶卡瓦上端与第二上椎体接触，下端与第二下椎体接触，所述下板簧安装在下复合橡胶卡瓦中间的槽里，所述下复合橡胶卡瓦外部套装下复合橡胶卡瓦套，所述下复合橡胶卡瓦套开设径向贯通的下卡瓦导向安装槽。

3.根据权利要求2所述的一种液控压缩式复合橡胶锚，其特征在于，所述双向双活塞驱动机构包括缸体、上活塞、下活塞，所述上活塞、下活塞均位于缸体内，在缸体内壁设置一个隔环，上活塞位于隔环上方，下活塞位于隔环下方，上活塞和下活塞之间形成隔腔，所述坐封管径向传压孔外端连通所述隔腔，上活塞上端顶住上卡封机构的第一下椎体下端，下活塞下端顶住下卡封机构的第二上椎体上端，所述下活塞外壁与缸体内体为丝扣式连接，所述下活塞内壁与中心管外壁为滑动密封式连接，所述上活塞内壁与中心管外壁为滑动密封式连接，上活塞外壁与缸体内壁为滑动密封式连接。

4.根据权利要求3所述的一种液控压缩式复合橡胶锚，其特征在于，所述缸体上端通过螺纹与压环连接，所述锁环位于压环和缸体之间，所述锁环内壁与第一下锥体外壁均设置有马牙扣，锁环和第一下椎体通过马牙扣连接，锁环上端面顶住压环下端面，锁环下端面被缸体上端内壁限位台限位，所述压环通过坐封剪钉固定在第一下锥体上。

5.根据权利要求3所述的一种液控压缩式复合橡胶锚，其特征在于，所述中心管上端连接上接头，下端连接下接头，上接头开设轴向上油流通道，上油流通道下端连通坐封管和中心管之间的环空通道，所述下接头开设轴向下油流通道，下油流通道上端连通至第二下椎体下端面。

6.根据权利要求5所述的一种液控压缩式复合橡胶锚，其特征在于，所述第二下椎体外壁连接解封环，解封环通过解封剪钉固定在下接头上。

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