CN112127807B - 一种连续管穿管用弹簧式导向球头及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气田井下作业工具领域，特别涉及一种连续管穿管用弹簧式导向球头及使用方法。一种连续管穿管用弹簧式导向球头，包括依次连接的卡瓦扶正头和中心杆；其中：所述的卡瓦扶正头下部外侧设有锥形面，所述锥形面外设有卡瓦；所述中心杆下部由内向外侧依次设有弹簧、球头导向套，所述中心杆下部端面设有弹簧限位台阶，所述球头导向套内部中部设有环形限位台阶，所述弹簧位于所述环形限位台阶、所述弹簧限位台阶之间；所述卡瓦与所述球头导向套可限位滑动连接。本发明利用弹簧和卡瓦配合的卡瓦式内连接，可实现导向头的快速连接和快速拆卸，提高连续管作业整体施工效率。

Description

一种连续管穿管用弹簧式导向球头及使用方法

技术领域

本发明属于油气田井下作业工具领域，特别涉及一种连续管穿管用弹簧式导向球头及使用方法。

背景技术

连续管作为经济有效的井筒清理工具，广范应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业，在油气田勘探与开发中发挥着越来越重要的作用，贯穿了油气开采的全过程。目前传统的连续管穿管工艺中，穿管前，安装导向头主要通过榔头敲击，将带焊缝嵌入槽的导向头小直径段敲入连续管内；穿管后，拆卸导向头主要通过敲击插入导向头大直径段通孔的撬杠，间接震击导向头，直至导向头小直径段出连续管。

传统的导向头及使用方法存在以下三个问题：1.安装时间较长，对整体作业时间有明显影响；2.多次反复使用后，导向头小直径段磨损严重，再次装入连续管内容易脱落；3.由于传统导向头结构简单，无法变化形式，即使装入相同外径的连续管，由于连续管内径不同，也需要加工不同小直径段的导向头，不具有通用性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种连续管穿管用弹簧式导向球头及使用方法，通过将传统导向头的敲击式连接，改为弹簧和卡瓦配合的卡瓦式内连接，可实现导向头的快速连接和快速拆卸，从而大幅度节省了穿管环节的施工时间，提高连续管作业整体施工效率。

本发明的技术方案在于：一种连续管穿管用弹簧式导向球头，包括依次连接的卡瓦扶正头和中心杆；其中：所述的卡瓦扶正头下部外侧设有锥形面，所述锥形面外设有卡瓦；所述中心杆下部由内向外侧依次设有弹簧、球头导向套，所述中心杆下部端面设有弹簧限位台阶，所述球头导向套内部中部设有环形限位台阶，所述弹簧位于所述环形限位台阶、所述弹簧限位台阶之间；所述卡瓦与所述球头导向套可活动套接。

所述球头导向套中部外侧设有连续管定位台肩，所述球头导向套上部设有限位连接孔；所述卡瓦下部设有滑动凹槽，所述滑动凹槽下端凸出部分与所述限位连接孔活动套接。

所述滑动凹槽的宽度大于所述限位连接孔到所述球头导向套上部顶端的距离，所述滑动凹槽的长度与所述限位连接孔的宽度相同。

所述的卡瓦扶正头下部中心设有螺纹孔，所述中心杆上部与所述螺纹孔采用丝扣固定连接。

卡瓦扶正头上部设有30°倒角。

所述球头导向套下部设有30°倒角。

所述中心杆的外径与所述环形限位台阶的内径相同。

所述卡瓦的卡瓦牙长度与所述的卡瓦扶正头的锥形面长度相同，所述卡瓦坡面角的角度与所述的卡瓦扶正头的锥形面的角度相同，均为9°。

一种连续管穿管用弹簧式导向球头使用方法，使用如上所述的任意一种连续管穿管用弹簧式导向球头，具体过程如下：

S1：连续管穿管用弹簧式导向球头组装，具体包括：

S11、将卡瓦与球头导向套套接；完成后将球头导向套和卡瓦作为整体套入卡瓦扶正头，直至卡瓦与卡瓦扶正头的锥面完全贴合；

S12、将弹簧从中心杆带丝扣的顶部穿入，直至到达中心杆底部弹簧限位台阶位置；将穿有弹簧的中心杆穿过球头导向套，与卡瓦扶正头的螺纹孔丝扣连接；弹簧在中心杆穿过球头导向套时，被中心杆底部弹簧限位台阶和球头导向套中部环形限位台阶限位；

S2：连续管穿管用弹簧式导向球头与连续管锚定，具体包括：

S21、在连续管自由端安装导向球头时，通过挤压中心杆，弹簧收缩，卡瓦扶正头上行，卡瓦相对于卡瓦扶正头的锥形面下行收回；

S22、卡瓦完全收回后，将导向球头从顶部插入连续管内部，直至连续管自由端在球头导向套中部连续管定位台肩遇阻，停止挤压中心杆，弹簧伸开，卡瓦扶正头下行，卡瓦相对于卡瓦扶正头的锥形面上行撑开，在卡瓦扶正头的锥形面和连续管的内壁同时挤压下，卡瓦通过倒刺锚定在连续管的内壁上，实现导向球头与连续管的连接；

S3：连续管带动导向球头穿管；

穿管过程中，连续管下行，则连续管自由端始终顶紧球头导向套中部的连续管定位台肩，卡瓦扶正头与卡瓦无相对位移，卡瓦始终处于撑开状态，导向球头始终不会与连续管脱开，可确保连续管被快速引入注入头夹持块，随后再夹持块作用下，快速穿过注入头下方的防喷盒；

S4：连续管穿管用弹簧式导向球头的拆卸

连续管穿过注入头下放的防喷盒后，在连续管自由端拆卸导向球头，拆卸时，通过向上敲击中心杆，间接向上敲击卡瓦扶正头，使卡瓦扶正头在连续管内上行，卡瓦相对于卡瓦扶正头的锥形面下行收回，卡瓦完全收回后，将导向球头从连续管自由端与球头导向套接触遇阻的中部连续管定位台肩位置抽出，直至卡瓦扶正头的顶部出连续管，导向球头与连续管分离，拆卸完成。

步骤S3中：穿管过程中，若连续管需要上下活动，且防喷盒或注入头夹持块无异常，由于球头导向套外径与连续管外径一致，不存在变径，过防喷盒及注入头夹持块时不会遇阻，可在上提或下放载荷正常的情况下，上下活动连续管；穿管过程中，若连续管上下活动，且防喷盒或注入头夹持块出现异常，导致球头导向套因不居中被卡挂，但在卡瓦扶正头的锥形面和连续管的内壁同时挤压下，卡瓦与卡瓦扶正头不会发生相对位移，卡瓦可通过卡瓦牙继续锚定在连续管内壁上，导向球头不会与连续管脱开，可在上提或下放载荷正常的情况下，上下活动连续管。

本发明的技术效果在于：1、本发明利用弹簧和卡瓦配合的卡瓦式内连接，改变了传统导向头的敲击式连接，可实现导向头的快速连接和快速拆卸，从而大幅度节省了穿管环节的施工时间，提高了连续管作业整体施工效率；2、本发明由于采用了卡瓦式内连接，只要在卡瓦未损坏，便可以重复使用，避免了传统导向头反复使用导向头磨损严重后在连续管内脱落风险，使用寿命显著提高；3、本发明采用卡瓦缩放的形式锚定连续管，可以在不同内径的连续管内使用，克服了传统导向头需要针对不同连续管内径单独设计，通用性更强。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为本发明一种连续管穿管用弹簧式导向球头结构示意图。

图2为本发明一种连续管穿管用弹簧式导向球头的球头导向套结构示意图。

图3为本发明一种连续管穿管用弹簧式导向球头的卡瓦结构示意图。

图4为本发明一种连续管穿管用弹簧式导向球头的工作状态结构示意图。

附图标记：1-球头导向套，2-弹簧，3-中心杆，4-卡瓦，5-卡瓦扶正头，6-连续管定位台肩，7-环形限位台阶，8-弹簧限位台阶，9-锥形面，10-螺纹孔，11-限位连接孔，12-滑动凹槽，13-连续管。

具体实施方式

实施例1

为了克服现有连续管导向头安装时间长、导向头磨损后装入连续管内容易脱落、不同连续管内径通用性差的问题，本发明提供了如图1所示的一种连续管穿管用弹簧式导向球头，本发明利用弹簧和卡瓦配合的卡瓦式内连接，改变了传统导向头的敲击式连接，可实现导向头的快速连接和快速拆卸，从而大幅度节省了穿管环节的施工时间，提高了连续管作业整体施工效率；由于采用了卡瓦式内连接，只要在卡瓦未损坏，便可以重复使用，避免了传统导向头反复使用导向头磨损严重后在连续管内脱落风险，使用寿命显著提高；由于采用卡瓦缩放的形式锚定连续管，可以在不同内径的连续管内使用，克服了传统导向头需要针对不同连续管内径单独设计，通用性更强。

如图1所示，一种连续管穿管用弹簧式导向球头，包括依次连接的卡瓦扶正头5和中心杆3；其中：

所述的卡瓦扶正头5下部外侧设有锥形面9，所述锥形面9外设有卡瓦4；

所述中心杆3下部由内向外侧依次设有弹簧2、球头导向套1，所述中心杆3下部端面设有弹簧限位台阶8，所述球头导向套1内部中部设有环形限位台阶7，所述弹簧2位于所述环形限位台阶7、所述弹簧限位台阶8之间；

所述卡瓦4与所述球头导向套1可活动套接。

本发明在连续管自由端安装时，通过挤压中心杆3，弹簧2收缩，卡瓦扶正头5上行，卡瓦4相对于卡瓦扶正头5的锥形面9下行收回，卡瓦4完全收回后，将导向球头从顶部插入连续管内部，停止挤压中心杆3，弹簧2伸开，卡瓦扶正头5下行，卡瓦4相对于卡瓦扶正头5的锥形面9上行撑开，卡瓦4通过卡瓦牙锚定在连续管的内壁上，从而实现导向球头与连续管的连接。相比传统导向头的敲击式连接，本发明卡瓦式内连接可实现导向头的快速连接和快速拆卸，从而大幅度节省了穿管环节的施工时间，提高了连续管作业整体施工效率；由于采用了卡瓦式内连接，只要在卡瓦4未损坏，便可以重复使用，避免了传统导向头反复使用导向头磨损严重后在连续管内脱落风险，使用寿命显著提高；由于采用卡瓦4缩放的形式锚定连续管，可以在不同内径的连续管内使用，克服了传统导向头需要针对不同连续管内径单独设计，通用性更强。

实施例2

如图2、图3所示，优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述球头导向套1中部外侧设有连续管定位台肩6，所述球头导向套1上部设有限位连接孔11；所述卡瓦4下部设有滑动凹槽12，所述滑动凹槽12下端凸出部分与所述限位连接孔11活动套接。所述滑动凹槽12的宽度大于所述限位连接孔11到所述球头导向套1上部顶端的距离，所述滑动凹槽12的长度与所述限位连接孔11的宽度相同。

实际使用中，所述滑动凹槽12的宽度大于所述限位连接孔11到所述球头导向套1上部顶端的距离，便于所述卡瓦4下部的滑动凹槽12与所述球头导向套1上部的限位连接孔11活动套接。所述滑动凹槽12的长度与所述限位连接孔11的宽度相同，保证了限位连接孔11对卡瓦4进行了滑动限位，当卡瓦扶正头5上下运动时，卡瓦4相对于的锥形面9，沿中心杆径向打开、收回，实现对连续管的锚定与解除锚定。

优选的，所述的卡瓦扶正头5下部中心设有螺纹孔10，所述中心杆3上部与所述螺纹孔10采用丝扣固定连接。卡瓦扶正头5上部设有30°倒角。所述球头导向套1下部设有30°倒角。

实际使用中，卡瓦扶正头5上部设有30°倒角，便于本发明从卡瓦扶正头5顶部插入连续管；所述球头导向套1下部设有30°倒角，便于实现球头导向套1带动连续管安全穿过注入头及防喷盒。

优选的，所述中心杆3的外径与所述环形限位台阶7的内径相同。

实际使用中，中心杆3的外径与所述环形限位台阶7的内径，保证了中心杆3在弹簧2压缩过程中，中心杆3带动卡瓦扶正头5沿中心移动，从而带动卡瓦4打开与收回。

优选的，所述卡瓦4的卡瓦牙长度与所述的卡瓦扶正头5的锥形面9长度相同，所述卡瓦4坡面角的角度与所述的卡瓦扶正头5的锥形面9的角度相同，均为9°。

实际使用中，所述卡瓦4的卡瓦牙长度与所述的卡瓦扶正头5的锥形面9长度相同，可以满足卡瓦4打开后与连续管内表面锚定要求，所述卡瓦4坡面角的角度与所述的卡瓦扶正头5的锥形面9的角度相同，保证了卡瓦4在收回状态，整个导向球头外表面平滑。

实施例3

在实施例2的基础上，一种连续管穿管用弹簧式导向球头使用方法，使用如上所述的任意一种连续管穿管用弹簧式导向球头，具体过程如下：

S1：连续管穿管用弹簧式导向球头组装，具体包括：

S11、将卡瓦4与球头导向套1套接；完成后将球头导向套1和卡瓦4作为整体套入卡瓦扶正头5，直至卡瓦4与卡瓦扶正头5的锥面9完全贴合；

S12、将弹簧2从中心杆3带丝扣的顶部穿入，直至到达中心杆3底部弹簧限位台阶8位置；将穿有弹簧2的中心杆3穿过球头导向套1，与卡瓦扶正头5的螺纹孔10丝扣连接；弹簧2在中心杆3穿过球头导向套1时，被中心杆3底部弹簧限位台阶8和球头导向套1中部环形限位台阶7限位；

S2：连续管穿管用弹簧式导向球头与连续管锚定，具体包括：

S21、在连续管13自由端安装导向球头时，通过挤压中心杆3，弹簧2收缩，卡瓦扶正头5上行，卡瓦4相对于卡瓦扶正头5的锥形面9下行收回；

S22、卡瓦4完全收回后，将导向球头从顶部插入连续管13内部，直至连续管13自由端在球头导向套1中部连续管定位台肩6遇阻，停止挤压中心杆3，弹簧2伸开，卡瓦扶正头5下行，卡瓦4相对于卡瓦扶正头5的锥形面9上行撑开，在卡瓦扶正头5的锥形面9和连续管13的内壁同时挤压下，卡瓦4通过倒刺锚定在连续管13的内壁上，实现导向球头与连续管13的连接；

S3：连续管带动导向球头穿管；

穿管过程中，连续管13下行，则连续管13自由端始终顶紧球头导向套1中部的连续管定位台肩6，卡瓦扶正头5与卡瓦4无相对位移，卡瓦4始终处于撑开状态，导向球头始终不会与连续管13脱开，可确保连续管13被快速引入注入头夹持块，随后再夹持块作用下，快速穿过注入头下方的防喷盒；

S4：连续管穿管用弹簧式导向球头的拆卸

连续管13穿过注入头下放的防喷盒后，在连续管13自由端拆卸导向球头，拆卸时，通过向上敲击中心杆3，间接向上敲击卡瓦扶正头5，使卡瓦扶正头5在连续管13内上行，卡瓦4相对于卡瓦扶正头5的锥形面9下行收回，卡瓦4完全收回后，将导向球头从连续管13自由端与球头导向套1接触遇阻的中部连续管定位台肩6位置抽出，直至卡瓦扶正头5的顶部出连续管13，导向球头与连续管13分离，拆卸完成。

步骤S3中：穿管过程中，若连续管13需要上下活动，且防喷盒或注入头夹持块无异常，由于球头导向套1外径与连续管13外径一致，不存在变径，过防喷盒及注入头夹持块时不会遇阻，可在上提或下放载荷正常的情况下，上下活动连续管13；穿管过程中，若连续管13上下活动，且防喷盒或注入头夹持块出现异常，导致球头导向套1因不居中被卡挂，但在卡瓦扶正头5的锥形面9和连续管13的内壁同时挤压下，卡瓦4与卡瓦扶正头5不会发生相对位移，卡瓦4可通过卡瓦牙继续锚定在连续管13内壁上，导向球头不会与连续管13脱开，可在上提或下放载荷正常的情况下，上下活动连续管13。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种连续管穿管用弹簧式导向球头，其特征在于：包括依次连接的卡瓦扶正头（5）和中心杆（3）；其中：

所述的卡瓦扶正头（5）下部外侧设有锥形面（9），所述锥形面（9）外设有卡瓦（4）；所述中心杆（3）下部由内向外侧依次设有弹簧（2）、球头导向套（1），所述中心杆（3）下部端面设有弹簧限位台阶（8），所述球头导向套（1）内部中部设有环形限位台阶（7），所述弹簧（2）位于所述环形限位台阶（7）、所述弹簧限位台阶（8）之间；所述卡瓦（4）与所述球头导向套（1）可活动套接，所述球头导向套（1）中部外侧设有连续管定位台肩（6），所述球头导向套（1）上部设有限位连接孔（11）；所述卡瓦（4）下部设有滑动凹槽（12），所述滑动凹槽（12）下端凸出部分与所述限位连接孔（11）活动套接，所述滑动凹槽（12）的宽度大于所述限位连接孔（11）到所述球头导向套（1）上部顶端的距离，所述滑动凹槽（12）的长度与所述限位连接孔（11）的宽度相同，所述的卡瓦扶正头（5）下部中心设有螺纹孔（10），所述中心杆（3）上部与所述螺纹孔（10）采用丝扣固定连接。

2.根据权利要求1所述一种连续管穿管用弹簧式导向球头，其特征在于：卡瓦扶正头（5）上部设有30°倒角。

3.根据权利要求1所述一种连续管穿管用弹簧式导向球头，其特征在于：所述球头导向套（1）下部设有30°倒角。

4.根据权利要求1所述一种连续管穿管用弹簧式导向球头，其特征在于：所述中心杆（3）的外径与所述环形限位台阶（7）的内径相同。

5.根据权利要求1所述一种连续管穿管用弹簧式导向球头，其特征在于：所述卡瓦（4）的卡瓦牙长度与所述的卡瓦扶正头（5）的锥形面（9）长度相同，所述卡瓦（4）坡面角的角度与所述的卡瓦扶正头（5）的锥形面（9）的角度相同，均为9°。

6.根据权利要求1-5所述的任意一种连续管穿管用弹簧式导向球头的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：连续管穿管用弹簧式导向球头组装，具体包括：

S11、将卡瓦（4）与球头导向套（1）套接；完成后将球头导向套（1）和卡瓦（4）作为整体套入卡瓦扶正头（5），直至卡瓦（4）与卡瓦扶正头（5）的锥形面（9）完全贴合；

S12、将弹簧（2）从中心杆（3）带丝扣的顶部穿入，直至到达中心杆（3）底部弹簧限位台阶（8）位置；将穿有弹簧（2）的中心杆（3）穿过球头导向套（1），与卡瓦扶正头（5）的螺纹孔（10）丝扣连接；弹簧（2）在中心杆（3）穿过球头导向套（1）时，被中心杆（3）底部弹簧限位台阶（8）和球头导向套（1）中部环形限位台阶（7）限位；

S2：连续管穿管用弹簧式导向球头与连续管锚定，具体包括：

S21、在连续管（13）自由端安装导向球头时，通过挤压中心杆（3），弹簧（2）收缩，卡瓦扶正头（5）上行，卡瓦（4）相对于卡瓦扶正头（5）的锥形面（9）下行收回；

S22、卡瓦（4）完全收回后，将导向球头从顶部插入连续管（13）内部，直至连续管（13）自由端在球头导向套（1）中部连续管定位台肩（6）遇阻，停止挤压中心杆（3），弹簧（2）伸开，卡瓦扶正头（5）下行，卡瓦（4）相对于卡瓦扶正头（5）的锥形面（9）上行撑开，在卡瓦扶正头（5）的锥形面（9）和连续管（13）的内壁同时挤压下，卡瓦（4）通过倒刺锚定在连续管（13）的内壁上，实现导向球头与连续管（13）的连接；

S3：连续管带动导向球头穿管；

穿管过程中，连续管（13）下行，则连续管（13）自由端始终顶紧球头导向套（1）中部的连续管定位台肩（6），卡瓦扶正头（5）与卡瓦（4）无相对位移，卡瓦（4）始终处于撑开状态，导向球头始终不会与连续管（13）脱开，可确保连续管（13）被快速引入注入头夹持块，随后再夹持块作用下，快速穿过注入头下方的防喷盒；

S4：连续管穿管用弹簧式导向球头的拆卸

连续管（13）穿过注入头下放的防喷盒后，在连续管（13）自由端拆卸导向球头，拆卸时，通过向上敲击中心杆（3），间接向上敲击卡瓦扶正头（5），使卡瓦扶正头（5）在连续管（13）内上行，卡瓦（4）相对于卡瓦扶正头（5）的锥形面（9）下行收回，卡瓦（4）完全收回后，将导向球头从连续管（13）自由端与球头导向套（1）接触遇阻的中部连续管定位台肩（6）位置抽出，直至卡瓦扶正头（5）的顶部出连续管（13），导向球头与连续管（13）分离，拆卸完成。

7.根据权利要求6所述的一种连续管穿管用弹簧式导向球头的使用方法，其特征在于：所述步骤S3连续管带动导向球头穿管中：在穿管过程中，若连续管（13）需要上下活动，且防喷盒或注入头夹持块无异常，由于球头导向套（1）外径与连续管（13）外径一致，不存在变径，过防喷盒及注入头夹持块时不会遇阻，可在上提或下放载荷正常的情况下，上下活动连续管（13）；穿管过程中，若连续管（13）上下活动，且防喷盒或注入头夹持块出现异常，导致球头导向套（1）因不居中被卡挂，但在卡瓦扶正头（5）的锥形面（9）和连续管（13）的内壁同时挤压下，卡瓦（4）与卡瓦扶正头（5）不会发生相对位移，卡瓦（4）可通过卡瓦牙继续锚定在连续管（13）内壁上，导向球头不会与连续管（13）脱开，可在上提或下放载荷正常的情况下，上下活动连续管（13）。