CN111720084A - 水平井取心用分流悬挂装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井取心工具技术领域，是一种水平井取心用分流悬挂装置，包括上悬挂筒、连接筒、压帽、轴向轴承、轴承座、径向轴承、分流接头、活塞、活塞杆、复位弹簧和弹簧座，分流接头的上部套装有轴承座，分流接头上端外侧安装有压帽和轴向轴承，轴承座的上端内侧安装有连接筒，连接筒的上端内侧安装有上悬挂筒，分流接头下端内侧安装有内筒接头，内筒接头侧壁上设有泄压孔，轴承座的下部外侧套装有径向轴承，内筒接头下端连接有密封球座、钢球及钢球挡板。本发明结构合理、操作简单，实现了防止钻井取心工具在水平井密闭取心作业时泥浆与密闭液发生置换、防止内筒产生憋压的目的，并且适用范围广。

Description

水平井取心用分流悬挂装置

技术领域

本发明涉及钻井取心工具技术领域，是一种水平井取心用分流悬挂装置。

背景技术

在石油勘探开发过程中，水平井单井产量远高于直井，加之油田投资紧张，要求控制成本，各油田部署越来越多的水平井，采用水平井与大型体积压裂方式进行开发，为详细描述储层改造后缝网复杂程度，研究和评价体积压裂，为今后储层重复压裂改造层段优选具有重要意义，这就需要通过取心方式来进行地质资料分析，为了保证数据准确性和真实性，在水平段进行密闭取心也是必不可少的。由于在水平段密闭取心，钻井取心工具内筒中装有密闭液，在取心工具下入到水平段过程中密闭液会流动推动活塞运动，可能会产生与泥浆进行置换的问题；部分岩心破碎或裂缝发育岩心进入内筒容易产生内筒憋压，带来安全风险；现有钻井取心工具适用范围单一，只能进行密闭取心作业或常规取心作业。

发明内容

本发明提供了一种水平井取心用分流悬挂装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有钻井取心工具技术中存在水平井密闭取心作业时泥浆与密闭液置换、内筒憋压及适用范围小的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种水平井取心用分流悬挂装置，包括上悬挂筒、连接筒、压帽、轴向轴承、轴承座、分流接头、活塞、活塞杆、复位弹簧、弹簧座和内筒接头，分流接头的上部外侧套装有轴承座，轴承座的上部内侧设有内环槽，对应内环槽位置的分流接头外侧设有外环槽，外环槽的上端外侧固定安装有压帽，对应压帽下方位置的外环槽上套装有轴向轴承，压帽外径大于轴向轴承的内径且小于轴向轴承的外径，对应轴向轴承上方位置的轴承座内侧固定安装有连接筒，连接筒和内环槽底壁配合用于对轴向轴承定位，压帽位于连接筒下端内部，连接筒上端内侧固定安装有上悬挂筒，分流接头下端内侧由上至下依次螺纹连接有弹簧座和内筒接头，弹簧座下端位于内筒接头上端内侧，弹簧座中部具有上下贯通的通孔，对应弹簧座下方位置的内筒接头内部滑动密封连接有活塞，活塞上端固定连接有活塞杆，活塞杆穿设于通孔内，对应活塞和弹簧座之间位置的活塞杆外侧套装有复位弹簧，复位弹簧两端分别与活塞和弹簧座相抵，活塞位于分流接头下方，对应活塞与分流接头之间位置的内筒接头侧壁上设有若干个泄压孔，内筒接头下端内侧螺纹连接有密封球座，密封球座的内孔中设有钢球，对应密封球座上方位置的内筒接头内侧螺纹连接有钢球挡板。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述密封球座的内孔可包括由上至下依次连通的上直孔段、上大下小的锥台孔段及下直孔段，锥台孔段的上端直径大于钢球直径，锥台孔段的下端直径小于钢球直径；所述钢球挡板包括挡板本体，挡板本体中部设有上下贯通的通槽，通槽包括圆形通槽部和与圆形通槽连通的上条形通槽部、下条形通槽部、左条形通槽部及右条形通槽部，上条形通槽部与下条形通槽部呈上下对齐设置，左条形通槽部与右条形通槽部呈左右对齐设置，圆形通槽直径小于钢球直径。

上述活塞可包括活塞本体，活塞本体呈上端封闭下端开口的圆筒形，活塞本体上端面上设有活塞杆安装孔，活塞杆下端密封安装于活塞安装孔内，活塞外侧壁上设有两条密封环槽，每条密封环槽内均设有与内筒接头内壁滑动密封连接的密封圈。

上述弹簧座上部外侧可螺纹连接于分流接头内侧，内筒接头上端外侧螺纹连接于分流接头内侧，压帽螺纹连接于分流接头上端外侧，上悬挂筒下端外侧螺纹连接于连接筒上端内侧，连接筒下端外侧螺纹连接于轴承座上端内侧。

上述轴承座的下部外侧可设有安装环槽，安装环槽的上端外侧安装有径向轴承，对应径向轴承下方位置的安装环槽上螺纹连接有轴承挡圈，轴承挡圈和安装环槽顶壁配合用于对径向轴承定位。

上述连接筒中部外侧可设有下端面与轴承座上端相抵的定位环台；上悬挂筒外侧套装有下端面与连接筒上端面相接触的限位环体，对应限位环体上方位置的上悬挂筒外侧螺纹连接有压紧螺环，限位环体上端面和压紧螺环相接触。

上述径向轴承可选用深沟球轴承，轴向轴承选用推力轴承。

本发明结构合理、操作简单，通过增设活塞、活塞杆、复位弹簧和弹簧座，实现了防止钻井取心工具在水平井密闭取心作业时泥浆与密闭液发生置换、防止内筒产生憋压的目的，通过将活塞杆、活塞和复位弹簧拆卸后在内筒接头上安装密封球座、钢球挡板及钢球便可用于常规取心作业，适用范围广，满足密闭取心作业和常规取心作业的作业需求。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1使用状态下的上部的主视剖视结构示意图。

附图3为附图1使用状态下的下部的主视剖视结构示意图。

附图4为附图1中钢球挡板的俯视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为上悬挂筒、2为连接筒、3为压帽、4为轴向轴承、5为轴承座、6为径向轴承、7为分流接头、8为弹簧座、9为复位弹簧、10为密封球座、11为钢球、12为活塞、13为活塞杆、14为内筒接头、15为泄压孔、16为密封圈、17为轴承挡圈、18为限位环体、19为压紧螺环、20为上接头、21为内筒、22为外筒、23为取心钻头、24为抓取装置、25为钢球挡板。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书的附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1-3所示，一种水平井取心用分流悬挂装置，包括上悬挂筒1、连接筒2、压帽3、轴向轴承4、轴承座5、分流接头7、活塞12、活塞杆13、复位弹簧9、弹簧座8和内筒接头14，分流接头7的上部外侧套装有轴承座5，轴承座5的上部内侧设有内环槽，对应内环槽位置的分流接头7外侧设有外环槽，外环槽的上端外侧固定安装有压帽3，对应压帽3下方位置的外环槽上套装有轴向轴承4，压帽3外径大于轴向轴承4的内径且小于轴向轴承4的外径，对应轴向轴承4上方位置的轴承座5内侧固定安装有连接筒2，连接筒2和内环槽底壁配合用于对轴向轴承4定位，压帽3位于连接筒2下端内部，连接筒2上端内侧固定安装有上悬挂筒1，分流接头7下端内侧由上至下依次螺纹连接有弹簧座8和内筒接头14，弹簧座8下端位于内筒接头14上端内侧，弹簧座8中部具有上下贯通的通孔，对应弹簧座8下方位置的内筒接头14内部滑动密封连接有活塞12，活塞12上端固定连接有活塞杆13，活塞杆13穿设于通孔内，对应活塞12和弹簧座8之间位置的活塞杆13外侧套装有复位弹簧9，复位弹簧9两端分别与活塞12和弹簧座8相抵，活塞12位于分流接头7下方，对应活塞12与分流接头7之间位置的内筒接头14侧壁上设有若干个泄压孔15，内筒接头14下端内侧螺纹连接有密封球座10，密封球座10的内孔中设有钢球11，对应密封球座10上方位置的内筒接头14内侧固定安装有钢球挡板25。根据需求，复位弹簧9为压缩弹簧，内筒接头14侧壁上沿周向均布有若干个平行于内筒接头14径向的泄压孔15，现有的钻井取心工具包括外筒22、内筒21、上接头20、取心钻头23和抓取装置24，在密闭取心作业时，先将内筒接头14从分流接头7上拆卸下来，将密封球座10、钢球挡板25及钢球11从内筒接头14上拆下并取出内筒接头14中的活塞杆13、活塞12和复位弹簧9，将内筒21固定安装在内筒接头14上，内筒21下端固定安装有抓取装置24，然后通过内筒接头14上的通孔将密闭液灌入内筒21与抓取装置24形成的腔体中，再将活塞杆13、活塞12和复位弹簧9装入内筒接头14中，将内筒接头14安装在分流接头7上，再将上接头20固定安装在上悬挂筒1上端，最后将外筒22套装在内筒21外侧并固定安装在上接头20上，活塞12在复位弹簧9的作用下阻断所有的泄压孔15与内筒21内部连通，外筒22下端固定安装有取心钻头23，在水平井取心时，外筒22将带动取心钻头钻23取岩心，钻取的岩心柱通过抓取装置24进入内筒中，密闭液将岩心包裹住，即使当取心钻头23位置处于高位时，内筒21中的密闭液虽然会回流，但此时内筒21内部压力小，活塞12在复位弹簧9的作用下能够始终阻断所有的泄压孔15和内筒21内部连通，所以密闭液不会从泄压孔15中出去，位于内筒21与外筒22之间的泥浆也不会从泄压孔15中进入内筒21，进而防止在高位进行密闭取心作业时密闭液与泥浆进行置换，若岩心破碎或裂缝发育岩心进入内筒21后在内筒21中产生憋压，压力气体将推动活塞12向泄压孔方向移动，并到达能使泄压孔15和内筒21内部连通的位置，通过泄压孔15将内筒21中压力气体排出，当内筒21压力减小后，活塞12在复位弹簧9的作用下复位；在常规取心作业时，先将内筒接头14从分流接头7拆卸下来，将内筒接头14与内筒分离，将密封球座10、钢球挡板25及钢球11安装在内筒接头14上，并取出活塞杆13、活塞12和复位弹簧9，再将内筒21固定安装在内筒接头14上，将内筒接头14与分流接头7连接后即可进行常规取心作业。本发明结构合理、操作简单，通过增设活塞杆13、活塞12、复位弹簧9和弹簧座8，实现防止钻井取心工具在水平井密闭取心作业时泥浆与密闭液发生置换、防止内筒产生憋压的目的，提高密闭取心作业的取心效率和作业的安全性，通过将活塞杆13、活塞12和复位弹簧9拆卸后在内筒接头上安装密封球座10、钢球挡板25及钢球11便可用于常规取心作业，适用范围广，满足密闭取心作业和常规取心作业的作业需求。

可根据实际需要，对上述实施例作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、4所示，密封球座10的内孔包括由上至下依次连通的上直孔段、上大下小的锥台孔段及下直孔段，锥台孔段的上端直径大于钢球11直径，锥台孔段的下端直径小于钢球11直径；钢球挡板25包括挡板本体，挡板本体中部设有上下贯通的通槽，通槽包括圆形通槽部和与圆形通槽连通的上条形通槽部、下条形通槽部、左条形通槽部及右条形通槽部，上条形通槽部与下条形通槽部呈上下对齐设置，左条形通槽部与右条形通槽部呈左右对齐设置，圆形通槽直径小于钢球11直径。通过设置钢球挡板，既能使得在常规取心作业时循环液体进入密封球座10中，通过液体压力将钢球11压紧在密封球座10的内孔中，进而保证内筒21的密封性，又能使得在泄压时钢球11不会脱离密封球座10。

如附图1、2所示，活塞12包括活塞本体，活塞本体呈上端封闭下端开口的圆筒形，活塞本体上端面上设有活塞杆13安装孔，活塞杆13下端密封安装于活塞12安装孔内，活塞12外侧壁上设有两条密封环槽，每条密封环槽内均设有与内筒接头14内壁滑动密封连接的密封圈16。由此实现活塞12和内筒接头14内壁的滑动密封连接。

如附图1、2所示，弹簧座8上部外侧螺纹连接于分流接头7内侧，内筒接头14上端外侧螺纹连接于分流接头7内侧，压帽3螺纹连接于分流接头7上端外侧，上悬挂筒1下端外侧螺纹连接于连接筒2上端内侧，连接筒2下端外侧螺纹连接于轴承座5上端内侧。通过将内筒接头14、弹簧座8分别螺纹连接于分流接头7上，便于在灌装密闭液时快速将内筒接头14和弹簧座8拆卸下来，进行灌装作业，通过上悬挂筒1、轴承座5分别与连接筒2螺纹连接，便于拆装运输。

如附图1、2所示，轴承座5的下部外侧设有安装环槽，安装环槽的上端外侧安装有径向轴承6，对应径向轴承6下方位置的安装环槽上螺纹连接有轴承挡圈17，轴承挡圈17和安装环槽顶壁配合用于对径向轴承6定位。通过设置径向轴承6，有利于扶正外筒22，使外筒22在旋转时不易晃动，通过在径向轴承6下方螺纹连接轴承挡圈17，使用轴承挡圈17将径向轴承6压紧在安装环槽的上端面，避免因震动而发生位移，保证本发明工作的稳定性和可靠性。

如附图1、2所示，连接筒2中部外侧设有下端面与轴承座上端相抵的定位环台；上悬挂筒1外侧套装有下端面与连接筒上端面相接触的限位环体18，对应限位环体18上方位置的上悬挂筒1外侧螺纹连接有压紧螺环19，限位环体18上端面和压紧螺环19相接触。通过在连接筒2中部外侧设置定位环台，使得在连接筒2与轴承座5连接时，连接筒2下端面距轴向轴承4上端面的距离固定，避免因震动而发生向下移动，使得连接筒2下端与轴向轴承4上端面接触，通过在连接筒2上方设置限位环体18和压紧螺环19，避免因震动而发生向上移动，从而进一步保证本发明工作的稳定性和可靠性。

根据需求，径向轴承6为深沟球轴承，轴向轴承4为推力轴承。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (8)

1.一种水平井取心用分流悬挂装置，其特征在于包括上悬挂筒、连接筒、压帽、轴向轴承、轴承座、分流接头、活塞、活塞杆、复位弹簧、弹簧座和内筒接头，分流接头的上部外侧套装有轴承座，轴承座的上部内侧设有内环槽，对应内环槽位置的分流接头外侧设有外环槽，外环槽的上端外侧固定安装有压帽，对应压帽下方位置的外环槽上套装有轴向轴承，压帽外径大于轴向轴承的内径且小于轴向轴承的外径，对应轴向轴承上方位置的轴承座内侧固定安装有连接筒，连接筒和内环槽底壁配合用于对轴向轴承定位，压帽位于连接筒下端内部，连接筒上端内侧固定安装有上悬挂筒，分流接头下端内侧由上至下依次螺纹连接有弹簧座和内筒接头，弹簧座下端位于内筒接头上端内侧，弹簧座中部具有上下贯通的通孔，对应弹簧座下方位置的内筒接头内部滑动密封连接有活塞，活塞上端固定连接有活塞杆，活塞杆穿设于通孔内，对应活塞和弹簧座之间位置的活塞杆外侧套装有复位弹簧，复位弹簧两端分别与活塞和弹簧座相抵，活塞位于分流接头下方，对应活塞与分流接头之间位置的内筒接头侧壁上设有若干个泄压孔，内筒接头下端内侧螺纹连接有密封球座，密封球座的内孔中设有钢球，对应密封球座上方位置的内筒接头内侧螺纹连接有钢球挡板。

2.根据权利要求1所述水平井取心用分流悬挂装置，其特征在于所述密封球座的内孔包括由上至下依次连通的上直孔段、上大下小的锥台孔段及下直孔段，锥台孔段的上端直径大于钢球直径，锥台孔段的下端直径小于钢球直径；所述钢球挡板包括挡板本体，挡板本体中部设有上下贯通的通槽，通槽包括圆形通槽部和与圆形通槽连通的上条形通槽部、下条形通槽部、左条形通槽部及右条形通槽部，上条形通槽部与下条形通槽部呈上下对齐设置，左条形通槽部与右条形通槽部呈左右对齐设置，圆形通槽直径小于钢球直径。

3.根据权利要求1所述水平井取心用分流悬挂装置，其特征在于所述活塞包括活塞本体，活塞本体呈上端封闭下端开口的圆筒形，活塞本体上端面上设有活塞杆安装孔，活塞杆下端密封安装于活塞安装孔内，活塞外侧壁上设有两条密封环槽，每条密封环槽内均设有与内筒接头内壁滑动密封连接的密封圈。

4.根据权利要求1或2或3所述水平井取心用分流悬挂装置，其特征在于所述弹簧座上部外侧螺纹连接于分流接头内侧，内筒接头上端外侧螺纹连接于分流接头内侧，压帽螺纹连接于分流接头上端外侧，上悬挂筒下端外侧螺纹连接于连接筒上端内侧，连接筒下端外侧螺纹连接于轴承座上端内侧。

5.根据权利要求1或2或3所述水平井取心用分流悬挂装置，其特征在于所述轴承座的下部外侧设有安装环槽，安装环槽的上端外侧安装有径向轴承，对应径向轴承下方位置的安装环槽上螺纹连接有轴承挡圈，轴承挡圈和安装环槽顶壁配合用于对径向轴承定位。

6.根据权利要求4所述水平井取心用分流悬挂装置，其特征在于所述轴承座的下部外侧设有安装环槽，安装环槽的上端外侧安装有径向轴承，对应径向轴承下方位置的安装环槽上螺纹连接有轴承挡圈，轴承挡圈和安装环槽顶壁配合用于对径向轴承定位。

7.根据权利要求4所述水平井取心用分流悬挂装置，其特征在于所述连接筒中部外侧设有下端面与轴承座上端相抵的定位环台；上悬挂筒外侧套装有下端面与连接筒上端面相接触的限位环体，对应限位环体上方位置的上悬挂筒外侧螺纹连接有压紧螺环，限位环体上端面和压紧螺环相接触。

8.根据权利要求6所述水平井取心用分流悬挂装置，其特征在于所述径向轴承为深沟球轴承，轴向轴承为推力轴承。

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