CN112943138B - 托砂装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种托砂装置,属于石油井筒工具领域。所述托砂装置包括管体、压环、弹片和滑套,压环套设在管体的外壁上,弹片的顶部固定在压环上,滑套可滑动地套设在管体上,滑套和管体之间设置有压力腔,压力腔与管体的内腔连通,滑套被配置为第一状态和第二状态时。本公开通过解除剪切销钉对滑套的固定作用,弹片弹出,并卡在测试管柱与井筒之间,从而使得弹片实现托砂作用。

Description

托砂装置
技术领域
本公开属于石油井筒工具领域,特别涉及一种托砂装置。
背景技术
在石油生产过程中,油井中的测试管柱可用于测量井筒内压力等相关参数,以指导后续石油的生产。
测试管柱在使用过程中,砂石的坠落及堆积会导致测试管柱与井筒的砂卡。相关技术中,为了防止测试管柱的砂卡,通常在测试管柱上安装皮碗,皮碗套设在测试管柱上,通过将皮碗夹设在测试管柱和井筒之间,从而有效地起到托砂的作用,避免了测试管柱的砂卡。
为了保证皮碗的托砂效果,皮碗是背面朝下(小端朝下)套设在测试管柱上的,测试管柱在下井筒过程中,借助皮碗的弹性和安装方向可以顺利下井。然而,测试管柱在出井筒过程中,受限于皮碗的安装方向,会造成皮碗外边缘严重磨损,甚至跌落井内,影响井筒底端设备的运行。
发明内容
本公开实施例提供了一种托砂装置,可以有效地进行托砂,且不会造成部件的磨损。所述技术方案如下:
本公开实施例提供了一种托砂装置,所述托砂装置包括管体、压环、弹片和滑套,所述压环套设在所述管体的外壁上,所述弹片的顶部固定在所述压环上,所述滑套可滑动地套设在所述管体上,所述滑套和所述管体之间设置有压力腔,所述压力腔与所述管体的内腔连通,所述滑套被配置为,当所述滑套为第一状态时,所述滑套和所述管体之间通过剪切销钉固定在一起,且所述弹片的底部夹装在所述滑套和所述管体之间,当所述滑套为第二状态时,所述剪切销钉与所述滑套分离,且所述弹片的底部背离所述管体弹出。
可选地,所述弹片包括多个长条形的弹板,对于任一个所述弹板,所述弹板的顶部固定在所述压环上,且所述弹板的一板面的顶端朝向所述管体,所述弹板的中部弯折,所述弹板的另一板面的底端抵压在所述管体上,每个所述弹板沿所述管体的周向依次横向叠设在一起,当所述滑套为第一状态时,所述弹板的中部夹装在所述滑套和所述管体之间。
可选地,所述管体的外壁同轴设置有外凸环,所述外凸环的外周壁与所述滑套滑动配合,所述滑套的内壁同轴设置有内凸环,所述内凸环的内周壁与所述管体滑动配合,所述内凸环位于所述外凸环的下方,且所述内凸环的上端面、所述外凸环的下端面、所述滑套的内周壁和所述管体的外周壁之间形成所述压力腔,所述管体的外壁上设置有传压孔,所述压力腔通过所述传压孔与所述管体的内腔连通。
可选地,所述压环包括环体和挡环,所述环体套设在所述管体的外壁上,所述挡环可活动地同轴套设在所述环体上,所述挡环的底端伸出所述环体,所述弹片的顶部固定在所述环体的底端面上,所述挡环的底端与所述弹片相抵。
可选地,所述挡环与所述环体螺纹配合。
可选地,所述滑套底端同轴设置有导向套筒,所述管体的底端同轴设置有下接头,所述导向套筒可活动地套设在所述下接头的顶部外壁上,所述下接头的中部外壁设置有凸起。
可选地,所述内凸环的底端面、所述导向套筒的内壁、所述下接头的上端面和所述管体的外壁形成密闭的空气腔体。
可选地,所述下接头与所述管体螺纹连接。
可选地,所述管体的顶端同轴设置有上接头,所述上接头与所述管体螺纹连接。
可选地,所述管体的外壁设置有传压管,所述传压管沿所述管体轴向延伸且穿过所述弹片,所述传压管的两端与外界连通。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
对于本公开实施例提供的托砂装置,在将托砂装置和测试管柱安装在一起时,滑套为第一状态,剪切销钉连接滑套和管体,使得剪切销钉对滑套具有固定作用。并且,此时弹片被固定压缩在压环和滑套之间,从而便于将托砂装置和测试管柱一同下放至井筒内。当测试管柱达到目标位置时,通过向管体的内腔加压,使得滑套由第一状态变为第二状态。在此过程中,与管体的内腔连通的压力腔压力随之上升,使得剪切销钉断裂,剪切销钉与滑套分离,剪切销钉对滑套的固定作用解除,滑套在重力的作用下下落,弹片的底部背离管体弹出,弹片的底部向井筒的内壁伸展,直至与井筒的内壁接触,此时弹片在测试管柱和井筒之间的环空内成上小下大的圆台状结构,也就可以实现托砂的作用。
另外,测试管柱在出井筒过程中,由于弹片在测试管柱和井筒之间的环空内成上小下大的圆台状结构,所以弹片也不会影响到测试管柱和托砂装置的上移。
也就是说,本公开提供的托砂装置不仅可以实现托砂功能,还能够和测试管柱一同顺利下井、出井,不会造成部件的磨损。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种托砂装置的半剖视图。
图中各符号表示含义如下:
1、管体;11、外凸环;12、传压孔;13、下接头;131、凸起;14、上接头;15、传压管;2、压环;21、环体;22、挡环;3、弹片;31、弹板;4、滑套;41、内凸环;42、导向套筒;5、剪切销钉;100、密封圈;A、压力腔;B、空气腔体。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
本公开实施例提供了一种托砂装置,如图1所示,该托砂装置包括管体1、压环2、弹片3和滑套4,压环2套设在管体1的外壁上,弹片3的顶部固定在压环2上,滑套4可滑动地套设在管体1上,滑套4和管体1之间设置有压力腔A,压力腔A与管体1的内腔连通,滑套4被配置为,当滑套4为第一状态时,滑套4和管体1之间通过剪切销钉5固定在一起,且弹片3的底部夹装在滑套4和管体1之间,当滑套4为第二状态时,剪切销钉5与滑套4分离,且弹片3的底部背离管体1弹出。
对于本公开实施例提供的托砂装置,在将托砂装置和测试管柱安装在一起时,滑套4为第一状态,剪切销钉5连接滑套4和管体1,使得剪切销钉5对滑套4具有固定作用。并且,此时弹片3被固定压缩在压环2和滑套4之间,从而便于将托砂装置和测试管柱一同下放至井筒内。当测试管柱达到目标位置时,通过向管体1的内腔加压,使得滑套4由第一状态变为第二状态。在此过程中,与管体1的内腔连通的压力腔A压力随之上升,使得剪切销钉5断裂,剪切销钉5与滑套4分离,剪切销钉5对滑套4的固定作用解除,滑套4在重力的作用下下落,弹片3的底部背离管体1弹出,弹片3的底部向井筒的内壁伸展,直至与井筒的内壁接触,此时弹片在测试管柱和井筒之间的环空内成上小下大的圆台状结构,也就可以实现托砂的作用。
另外,测试管柱在出井筒过程中,由于弹片3在测试管柱和井筒之间的环空内成上小下大的圆台状结构,所以弹片3也不会影响到测试管柱和托砂装置的上移。
也就是说,本公开提供的托砂装置不仅可以实现托砂功能,还能够和测试管柱一同顺利下井、出井,不会造成部件的磨损。
在本实施例中,弹片3包括多个长条形的弹板31,对于任一个弹板31,弹板31的顶部固定在压环2上,且弹板31的一板面的顶端朝向管体1,弹板31的中部弯折,弹板31的另一板面的底端抵压在管体1上,每个弹板31沿管体1的周向依次横向叠设在一起,当滑套4为第一状态时,弹板31的中部夹装在滑套4和管体1之间。
在上述实施方式中,通过多个长条形弹板31之间的搭接,便于滑套4分离弹板31后,多个弹板31密封地夹设在管体1和井筒之间,避免弹板31之间产生间隙,从而有效地实现托砂。
可选地,管体1的外壁同轴设置有外凸环11,外凸环11的外周壁与滑套4滑动配合,滑套4的内壁同轴设置有内凸环41,内凸环41的内周壁与管体1滑动配合,内凸环41位于外凸环11的下方,且内凸环41的上端面、外凸环11的下端面、滑套4的内周壁和管体1的外周壁之间形成压力腔A,管体1的外壁上设置有传压孔12,压力腔A通过传压孔12与管体1的内腔连通。
在上述实施方式中,通过设置内凸环41和外凸环11,并使得内凸环41布置在外凸环11下方,从而形成压力腔A,也就可以通过传压孔12对压力腔A注入一定压力的介质,进而作用滑套4,使得滑套4和管体1一同剪断剪切销钉5,最终使得滑套4沿外凸环11下滑。也就是说,通过设置传压孔12和压力腔A,便于改变剪切销钉5对滑套4的固定状态,即使得滑套4在第一状态和第二状态之间切换。
可选地,压环2包括环体21和挡环22,环体21套设在管体1的外壁上,挡环22可活动地同轴套设在环体21上,挡环22的底端伸出环体21,弹片3的顶部固定在环体21的底端面上,挡环22的底端与弹片3相抵。
在上述实施方式中,通过调节挡环22伸出环体21的长度,从而来控制弹片3顶端张开的长度,也就可以调节弹片3最终张开的半径,从而使得托砂装置可以适用于不同内径的井筒。也就是说,对于同一弹片3,当挡环22伸出环体21的长度较小,则挡环22控制弹片3顶端张开的长度较小,从而使得弹片3最终张开的半径较大,也就可以适用于较大内径的井筒。当挡环22伸出环体21的长度较大,则挡环22控制弹片3顶端张开的长度较大,从而使得弹片3最终张开的半径较小,也就可以适用于较小内径的井筒。
可选地,挡环22与环体21螺纹配合。
在上述实施方式中,通过旋转挡环22,可以利用挡环22与环体21螺纹配合,使得挡环22沿环体21的轴向移动,从而调节挡环22伸出环体21的长度,进而控制弹片3顶端张开的长度,也就便于调节弹片3最终张开的半径。
在本实施例中,滑套4底端同轴设置有导向套筒42,管体1的底端同轴设置有下接头13,导向套筒42可活动地套设在下接头13的顶部外壁上,下接头13的中部外壁设置有凸起131。
在上述实施方式中,在滑套4解除固定后,导向套筒42对滑套4起到导向的作用,并通过凸起131的配合,在管体1轴向上限制导向套筒42向下移动的最大距离,也就便于回收导向套筒42,进而便于回收滑套4。
可选地,内凸环41的底端面、导向套筒42的内壁、下接头13的上端面和管体1的外壁形成密闭的空气腔体B。
在上述是实施方式中,空气腔体B为滑套4解除固定后的滑动提供了预留空间,使得滑套4能压缩空气腔体B内的空气而下移。
示例性地,导向套筒42和下接头13之间、内凸环41和管体1的外壁之间均设置有密封圈100。
在上述实施方式中,密封圈100对空气腔体B实现了密封的作用,防止井筒内高压气体进入到空气腔体B而限制了滑套4的下移。
可选地,下接头13与管体1螺纹连接。
在上述实施方式中,下接头13与管体1螺纹连接便于下接头13与管体1的连接固定。
可选地,管体1的顶端同轴设置有上接头14,上接头14与管体1螺纹连接。
需要说明的是,上接头14和下接头13上均设置有连接螺纹,从而便于将托砂装置通过螺纹连接在任意相邻两节测试管柱之间,从而通过托砂装置实现对测试管柱的托砂作用。
可选地,管体1的外壁设置有传压管15,传压管15沿管体1轴向延伸且穿过弹片3,传压管15的两端与外界连通。
在上述实施方式中,传压管15起到连通弹片3上下两侧空间的作用,避免了弹片3托砂时,砂石密封了测试管柱和井筒之间的间隙而导致测量管柱外压力传递困难的问题。
需要说明的是,测试管柱在工作过程中,需要保证测试管柱外壁的传压功能,从而才能实现排压、射孔和测试等工作。因此,通过设置传压管15能有效地实现测试管柱的传压功能。
以下简要说明装置的工作过程:
首先,通过上接头14和下接头13将该托砂装置布置在相邻两节测试管柱上。然后,将托砂装置和测试管柱一同下放到井筒内,在这个过程中,弹片3由于剪切销钉5对滑套4的固定作用而被压缩在压环2和滑套4之间。最后当测试管柱到达目标位置时,向管体1内注入压力,压力经传压孔12到达压力腔A,并作用剪切销钉5,剪切销钉5脱离,滑套4与弹片3分离,从而使得弹片3的底部释放,弹片3的底部会向井筒的内壁伸展,使得弹片3卡在测试管柱与井筒之间,弹片3也就可以实现托砂的作用,且不会影响到测试管柱的移出井筒。
以上所述仅为本公开的较佳实施例,并不用以限制本公开,凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种托砂装置,其特征在于,所述托砂装置包括管体(1)、压环(2)、弹片(3)和滑套(4),所述压环(2)套设在所述管体(1)的外壁上,所述弹片(3)的顶部固定在所述压环(2)上,所述滑套(4)可滑动地套设在所述管体(1)上,所述滑套(4)和所述管体(1)之间设置有压力腔(A),所述压力腔(A)与所述管体(1)的内腔连通,所述滑套(4)被配置为,当所述滑套(4)为第一状态时,所述滑套(4)和所述管体(1)之间通过剪切销钉(5)固定在一起,且所述弹片(3)的底部夹装在所述滑套(4)和所述管体(1)之间,当所述滑套(4)为第二状态时,所述剪切销钉(5)与所述滑套(4)分离,且所述弹片(3)的底部背离所述管体(1)弹出;
所述弹片(3)包括多个长条形的弹板(31),对于任一个所述弹板(31),所述弹板(31)的顶部固定在所述压环(2)上,且所述弹板(31)的一板面的顶端朝向所述管体(1),所述弹板(31)的中部弯折,所述弹板(31)的另一板面的底端抵压在所述管体(1)上,每个所述弹板(31)沿所述管体(1)的周向依次横向叠设在一起,当所述滑套(4)为第一状态时,所述弹板(31)的中部夹装在所述滑套(4)和所述管体(1)之间;
所述管体(1)的外壁同轴设置有外凸环(11),所述外凸环(11)的外周壁与所述滑套(4)滑动配合,所述滑套(4)的内壁同轴设置有内凸环(41),所述内凸环(41)的内周壁与所述管体(1)滑动配合,所述内凸环(41)位于所述外凸环(11)的下方,且所述内凸环(41)的上端面、所述外凸环(11)的下端面、所述滑套(4)的内周壁和所述管体(1)的外周壁之间形成所述压力腔(A),所述管体(1)的外壁上设置有传压孔(12),所述压力腔(A)通过所述传压孔(12)与所述管体(1)的内腔连通。
2.根据权利要求1所述的托砂装置,其特征在于,所述压环(2)包括环体(21)和挡环(22),所述环体(21)套设在所述管体(1)的外壁上,所述挡环(22)可活动地同轴套设在所述环体(21)上,所述挡环(22)的底端伸出所述环体(21),所述弹片(3)的顶部固定在所述环体(21)的底端面上,所述挡环(22)的底端与所述弹片(3)相抵。
3.根据权利要求2所述的托砂装置,其特征在于,所述挡环(22)与所述环体(21)螺纹配合。
4.根据权利要求1所述的托砂装置,其特征在于,所述滑套(4)底端同轴设置有导向套筒(42),所述管体(1)的底端同轴设置有下接头(13),所述导向套筒(42)可活动地套设在所述下接头(13)的顶部外壁上,所述下接头(13)的中部外壁设置有凸起(131)。
5.根据权利要求4所述的托砂装置,其特征在于,所述内凸环(41)的底端面、所述导向套筒(42)的内壁、所述下接头(13)的上端面和所述管体(1)的外壁形成密闭的空气腔体(B)。
6.根据权利要求4所述的托砂装置,其特征在于,所述下接头(13)与所述管体(1)螺纹连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的托砂装置,其特征在于,所述管体(1)的顶端同轴设置有上接头(14),所述上接头(14)与所述管体(1)螺纹连接。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的托砂装置,其特征在于,所述管体(1)的外壁设置有传压管(15),所述传压管(15)沿所述管体(1)轴向延伸且穿过所述弹片(3),所述传压管(15)的两端与外界连通。
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