CN113803015B - 一种悬挂封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬挂封装置，包括：设有中心流道的中心杆，中心杆的两端分别设有上接头和下接头；套设在中心杆上的卡瓦锥体；多个设置在上接头和卡瓦锥体之间的卡瓦，卡瓦锥体构造成能够轴向向上运动并使卡瓦径向向外伸出；设置在卡瓦锥体和下接头之间的胶筒；以及套装在中心杆与卡瓦锥体之间的液缸；其中，在中心杆、卡瓦锥体和液缸之间形成有密闭的环形腔体，在中心杆对应于环形腔体的侧壁上设有传压孔，中心流道内的钻井液能够通过传压孔进入环形腔体，悬挂封装置构造成能够在管柱憋压时使环形腔体内的钻井液推动液缸下行以压缩胶筒而使胶筒胀封，同时，使环形腔体内的钻井液推动卡瓦锥体上行，从而使卡瓦与悬挂封装置外的套筒锚固。

Description

一种悬挂封装置

技术领域

本发明涉及油气钻井开采工具技术领域，具体地涉及一种悬挂封装置。

背景技术

随着油气藏开发工程的不断发展，油气开采逐渐向低渗致密储层推进，且开采井越来越深，从而对与之配套的传统工具的技术要求也越来越高。封隔器作为完井改造的核心工具，其封隔及锚定效果对整个完井及改造成败至关重要。传统的悬挂封隔器的卡瓦通常为桶状卡瓦。在管柱下入井筒的过程中，卡瓦与井壁摩擦或颗粒挂卡均可能导致桶状卡瓦撑开，从而导致管柱遇卡，最终导致管柱下入失败。传统的悬挂封隔器的液缸移动多为单向移动，这使得整个开采工具较长，对于定向井或水平井的下入难度较大，且工具遇卡风险高。此外，传统的悬挂封隔器的液缸锁紧均为单一棘齿锁紧，其锁紧力有限，在存在上顶力时棘齿容易松动，从而导致封隔器失效或卡瓦松动，造成锚定失效，这些都严重影响了开采效率。

发明内容

针对如上所述的技术问题，本发明旨在提供一种悬挂封装置，该悬挂封装置能够同时实现卡瓦锚定和胶筒坐封，从而实现双向锚定，且能够保证卡瓦锚定不松动及胶筒压缩不解封，极大地增强了悬挂封装置的坐封可靠性。此外，该悬挂封装置能够缩短整个井下工具的长度，非常有利于下放管柱。

为此，根据本发明提供了一种悬挂封装置，包括：设有中心流道的中心杆，所述中心杆的两端分别固定连接有上接头和下接头；套设在所述中心杆上的卡瓦锥体；多个设置在所述上接头和所述卡瓦锥体之间的卡瓦，多个所述卡瓦初始处于回缩状态，所述卡瓦锥体构造成能够轴向向上运动并使所述卡瓦径向向外伸出；套设在所述中心杆上且处于所述卡瓦锥体和所述下接头之间的胶筒；以及套装在所述中心杆与所述卡瓦锥体之间的液缸；其中，在所述中心杆、所述卡瓦锥体和所述液缸之间形成有密闭的环形腔体，且在所述中心杆对应于所述环形腔体的侧壁上设有贯穿所述中心杆的侧壁的传压孔，所述中心流道内的钻井液能够通过所述传压孔进入所述环形腔体，所述悬挂封装置构造成能够在管柱憋压时使所述环形腔体内的钻井液推动所述液缸下行以压缩所述胶筒，从而使所述胶筒胀封，同时，使所述环形腔体内的钻井液推动所述卡瓦锥体上行，从而使所述卡瓦与所述悬挂封装置外的套筒锚固。

在一个实施例中，所述卡瓦的内壁两端均设置成第一锥面，所述上接头的下端设置成第二锥面，所述卡瓦锥体的上端设置成第三锥面，所述第二锥面和所述第三锥面分别与所述卡瓦两端的第一锥面形成适配安装，所述卡瓦锥体上行能够在所述第一锥面与所述第二锥面和所述第三锥面的配合作用下推动所述卡瓦径向向外伸出。

在一个实施例中，多个所述卡瓦通过卡瓦套筒套设在所述上接头和所述卡瓦锥体的轴向之间，且多个所述卡瓦沿所述卡瓦套筒的周向均匀分布。

在一个实施例中，所述卡瓦套筒与所述上接头之间通过第一剪切销钉固定连接，所述卡瓦锥体上行推动所述卡瓦能够使所述卡瓦套筒剪断所述第一剪切销钉，并在所述第二锥面和所述第三锥面的作用下推动所述卡瓦径向向外伸出。

在一个实施例中，所述卡瓦设有安装孔，在所述安装孔中设有弹簧，所述卡瓦在所述弹簧的作用下初始处于回缩状态。

在一个实施例中，在所述环形腔体内设有第一棘齿和与所述第一棘齿相适配的第一棘齿套，所述第一棘齿与所述中心杆的外壁面固定连接，所述第一棘齿套与所述卡瓦锥体的内壁面固定连接，所述第一棘齿套能够随所述卡瓦锥体上行，并能够与所述第一棘齿啮合，从而对所述卡瓦锥体轴向向下形成锁定。

在一个实施例中，在所述卡瓦锥体的下端固定连接有第二棘齿套，在所述液缸的对应的外壁面上固定有与所述第二棘齿套相适配的第二棘齿，所述第二棘齿能够随所述液缸下行，并能够与所述第二棘齿套啮合，从而对所述液缸轴向向上形成锁定。

在一个实施例中，在所述卡瓦锥体与所述胶筒之间设有胶筒座，所述胶筒座通过第二剪切销钉与所述卡瓦锥体固定连接，所述液缸能够推动所述胶筒座剪断所述第二剪切销钉并下行，从而使所述胶筒座压缩所述胶筒，以使所述胶筒胀封。

在一个实施例中，在所述卡瓦锥体与所述中心杆之间，以及在所述液缸与所述卡瓦锥体和所述中心杆之间分别设有第一密封件，以使所述环形腔体形成密封。

在一个实施例中，在所述中心杆与所述上接头和所述下接头之间分别设有第二密封件。

与现有技术相比，本发明的优点之处在于：

根据本发明的悬挂封装置能够有效避免卡瓦与井筒内壁摩擦，从而避免管柱遇卡，显著增强了管柱下放的成功率。卡瓦锥体和液缸相对运动，实现卡瓦锚定和胶筒坐封，从而使悬挂封装置实现双向锚定，这缩短了整个井下工具的长度，非常有利于下放管柱，并且增强了悬挂封装置的可靠性。此外，悬挂封装置采用双棘齿结构分别对卡瓦锥体和液缸进行锁定，增强了对卡瓦锥体和液缸轴向锁定的可靠性，从而有效保证了卡瓦锚定不松动及胶筒压缩不解封，显著增强了悬挂封装置的悬挂坐封性能。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1显示了根据本发明的悬挂封装置处于初始状态的结构。

图2显示了图1所示悬挂装置中的卡瓦的安装结构。

图3显示了根据本发明的悬挂封装置处于坐封状态的结构。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。

在本申请中，需要说明的是，将悬挂封装置下入井筒中靠近井口的一端定义为上端或相似用语，将远离井口的一端定义为下端或相似用语。

图1显示了根据本发明的悬挂封装置100的结构。如图1所示，悬挂封装置100包括中心杆110，中心杆110设有中心流道。中心杆110的两端均设有外螺纹，用于与其他零部件连接。

如图1所示，在中心杆110的两端分别设有上接头101和下接头102。上接头101的下端的内壁上设有朝向下方的第一台阶面，在上接头101的内壁上设有内螺纹。上接头101通过内螺纹与中心杆110的上端的外螺纹适配安装形成固定连接，且中心杆110的上端面与第一台阶面抵靠接触。上接头101的上端构造为内螺纹连接扣，用于连接管线。为了保证上接头101与中心杆110之间连接的密封性，在上接头101与中心杆110的连接处设有第二密封件。

同样地，下接头102的上端的内壁上设有朝上的第二台阶面，在下接头102的内壁上设有内螺纹。下接头102通过内螺纹与中心杆110的下端的外螺纹适配安装形成固定连接，且中心杆110的下端面与第二台阶面抵靠接触。下接头102的下端构造为台阶形连接扣，台阶形连接扣设有外螺纹，用于连接管线。此外，为了保证下接头102与中心杆110之间连接的密封性，在下接头102与中心杆110的连接处设有第二密封件。

根据本发明，悬挂封装置100还包括卡瓦锥体120，卡瓦锥体120套设在中心杆110的外侧。如图1和图2所示，在卡瓦锥体120的上端面与上接头101的下端面之间设有多个卡瓦130。多个卡瓦130通过卡瓦套筒131套设安装在卡瓦锥体120与上接头101之间，且在周向上均匀分布。卡瓦套筒131通过第一销钉132与上接头101的外壁面之间形成固定连接。卡瓦130的两端的内壁面均设置成第一锥面，同时，上接头101的下端面设置成第二锥面，卡瓦锥体120的上端面设置成第三锥面。卡瓦130的两端的第一锥面分别与上接头101的第二锥面和卡瓦锥体120的第三锥面形成适配安装。

在本实施例中，卡瓦130设有卡瓦130的安装孔。优选地，卡瓦套筒131设置在卡瓦130的中部位置，在安装孔中设有弹簧133。初始状态下，卡瓦130在弹簧133的作用下处于回缩状态。卡瓦130能够径向伸出并与处于悬挂封装置100的外侧的套管锚死，形成轴向固定，从而实现卡瓦锚定。

如图1所示，在中心杆110的外壁面上设有环形的凸起部分，同时在卡瓦锥体120的内壁面上设有第一台肩和第二台肩。第二台肩处于第一台肩的下端，且处于第一台肩的径向外侧。初始状态下，中心杆110上的凸起部分的上端面与卡瓦锥体120的第一台肩抵靠接触，从而对卡瓦锥体120形成轴向限位。第二台肩的作用将在下文介绍。

根据本发明，在卡瓦锥体120与中心杆110的径向之间设有液缸140。液缸140的内径与中心杆110的外径相等，且套设在中心杆110的外壁面上。液缸140的上端外部设有径向向外的凸起，凸起的外径与卡瓦锥体的内径相等，从而在中心杆110的凸起部分的外壁面、卡瓦锥体120的内壁面和液缸140的上端面之间形成有密封的环形腔体150。为了保证环形腔体150的密封性能，在卡瓦锥体120的上端内壁与中心杆110的外壁之间，以及液缸140与卡瓦锥体120的内壁面和中心杆110外壁面之间均设有第一密封件。

如图1所示，在中心杆110的对应于环形腔体150的侧壁区域设有贯穿中心杆110的传压孔111。中心杆110的内部的中心流道通过传压孔110与环形腔体150连通。在工作过程中，钻井液通过传压孔110进入环形腔体150，并将钻井液压力传递给液缸140和卡瓦锥体120，从而给液缸140提供向下的推力，给卡瓦锥体120提供向上的推力。当管柱内憋压使钻井液压力不断增大，进而使卡瓦锥体120推动卡瓦套筒131剪断第一剪切销钉132后，卡瓦锥体120上行从而在第一锥面与第二锥面和第三锥面的配合作用下，推动卡瓦130径向向外伸出，以使130卡瓦与悬挂封装置100的外侧的套筒形成锚定。

根据本发明，在环形腔体150内设有第一棘齿151和第一棘齿套152，第一棘齿套152能够与第一棘齿151适配。在中心杆110的外壁上的凸起部分对应设有径向向内的第一凹槽，第一棘齿151固定安装在第一凹槽内从而与中心杆110的外壁面形成固定连接。第一棘齿套152与卡瓦锥体120的内壁面固定连接，且第一棘齿套152的上端面与卡瓦锥体120的第二台肩抵靠接触，以对第一棘齿套152形成轴向限位。第一棘齿套152能够随卡瓦锥体120上行，并与第一棘齿151啮合，从而对卡瓦锥体120形成下行锁定。由此，在卡瓦130锚定后，通过第一棘齿套152和第一棘齿151能够对卡瓦锥体120轴向向下形成锁定，从而保证卡瓦锚定不松动。

根据本发明，悬挂封装置100还包括胶筒160。如图1所示，胶筒160套设在中心杆110的外侧，且设置在液缸140与下接头102的轴向之间。胶筒160能够被液缸140压缩胀封，从而实现悬挂封装置100的坐封。在胶筒160的上端与液缸140的下端面之间设有胶筒座161，液缸140能够在钻井液的作用下向下运动，并通过胶筒座161对胶筒160进行压缩以使胶筒160胀封，从而使悬挂封装置100完成坐封。

如图1所示，在卡瓦锥体120的下端固定连接有第二棘齿套170。在一个实施例中，第二棘齿套170的上端与卡瓦锥体120的下端通过螺纹连接方式形成固定连接。第二棘齿套170的下端通过第二剪切销钉172与胶筒座161形成固定连接。同时，在液缸140的外壁面上对应设有径向向内的第二凹槽，在第二凹槽内固定安装有第二棘齿171。第二棘齿171能够随液缸140下行，并与第二棘齿套170啮合，从而对液缸140形成上行锁定。由此，在胶筒160胀封而使悬挂封装置100完成坐封时，第二棘齿171和第二棘齿套170能够对液缸140轴向向上形成锁定，从而保证胶筒压缩不解封。

下面简述根据本发明的悬挂封装置100的工作过程。首先，将悬挂封装置100随管柱下入到井筒中的设定位置。此时，悬挂封装置100处于初始状态，卡瓦130在弹簧133的作用下处于回缩状态，且胶筒160处于未压缩状态。图1显示了悬挂封装置100处于初始状态下的结构。

悬挂封装置100下放到设定位置后，通过管柱憋压使钻井液压力不断增大，进而使环形腔体150中的钻井液压力同时作用于液缸140的上端面和卡瓦锥体120。当钻井液压力增大到使液缸140推动胶筒座161而剪断第二剪切销钉172后，液缸140在钻井液压力的作用下推动胶筒座161下行，从而轴向压缩胶筒160而使胶筒160胀封。并且，在第二棘齿套170与第二棘齿171的作用下，对液缸140轴向向上形成锁定，从而保证胶筒压缩不解封。第二剪切销钉172被剪断后，环形腔体150中的钻井液随着压力的不断增大而推动卡瓦锥体120上行，并通过卡瓦套筒131剪断第一剪切销钉132，进而在第一锥面与第二锥面、第三锥面的作用下推动卡瓦130向外挤压，从而使卡瓦130与悬挂封装置100的外侧的套筒形成锚定。并且，在第一棘齿151与第二棘齿套152的作用下，对卡瓦锥体120轴向向下形成锁定，从而保证卡瓦锚定不松动。由此，实现胶筒坐封和卡瓦锚定。此时，悬挂封装置100处于坐封状态。图3显示了悬挂封装置100处于坐封状态下的结构。

在实际工作过程中，悬挂封装置100通过卡瓦锚定和胶筒坐封能够实现双向锚定。

根据本发明的悬挂封装置100可以作为悬挂封隔器使用，也可作为永久封隔器使用。

根据本发明的悬挂封装置100能够有效避免卡瓦130与井筒内壁摩擦，从而避免管柱遇卡，显著增强了管柱下放的成功率。卡瓦锥体120和液缸140相对运动，实现卡瓦锚定和胶筒坐封，从而使悬挂封装置100实现双向锚定，这缩短了整个井下工具的长度，非常有利于下放管柱，并且增强了悬挂封装置100的可靠性。此外，悬挂封装置100采用双棘齿结构分别对卡瓦锥体120和液缸140进行锁定，增强了对卡瓦锥体120和液缸140轴向锁定的可靠性，从而有效保证了卡瓦锚定不松动及胶筒压缩不解封，显著增强了悬挂封装置100的悬挂坐封性能。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种悬挂封装置，包括：

设有中心流道的中心杆(110)，所述中心杆的两端分别固定连接有上接头(101)和下接头(102)；

套设在所述中心杆上的卡瓦锥体(120)；

多个设置在所述上接头和所述卡瓦锥体之间的卡瓦(130)，多个所述卡瓦初始处于回缩状态，所述卡瓦锥体构造成能够轴向向上运动并使所述卡瓦径向向外伸出；

套设在所述中心杆上且处于所述卡瓦锥体和所述下接头之间的胶筒(160)；以及

套装在所述中心杆与所述卡瓦锥体之间的液缸(140)；

其中，在所述中心杆、所述卡瓦锥体和所述液缸之间形成有密闭的环形腔体(150)，且在所述中心杆对应于所述环形腔体的侧壁上设有贯穿所述中心杆的侧壁的传压孔(111)，所述中心流道内的钻井液能够通过所述传压孔进入所述环形腔体，

所述悬挂封装置构造成能够在管柱憋压时使所述环形腔体内的钻井液推动所述液缸下行以压缩所述胶筒，从而使所述胶筒胀封，同时，使所述环形腔体内的钻井液推动所述卡瓦锥体上行，从而使所述卡瓦与所述悬挂封装置外的套筒锚固，

在所述环形腔体内设有第一棘齿(151)和与所述第一棘齿相适配的第一棘齿套(152)，所述第一棘齿与所述中心杆的外壁面固定连接，所述第一棘齿套与所述卡瓦锥体的内壁面固定连接，

所述第一棘齿套能够随所述卡瓦锥体上行，并能够与所述第一棘齿啮合，从而对所述卡瓦锥体轴向向下形成锁定。

2.根据权利要求1所述的悬挂封装置，其特征在于，所述卡瓦的内壁两端均设置成第一锥面，所述上接头的下端设置成第二锥面，所述卡瓦锥体的上端设置成第三锥面，所述第二锥面和所述第三锥面分别与所述卡瓦两端的第一锥面形成适配安装，

所述卡瓦锥体上行能够在所述第一锥面与所述第二锥面和所述第三锥面的配合作用下推动所述卡瓦径向向外伸出。

3.根据权利要求2所述的悬挂封装置，其特征在于，多个所述卡瓦通过卡瓦套筒(131)套设在所述上接头和所述卡瓦锥体的轴向之间，且多个所述卡瓦沿所述卡瓦套筒的周向均匀分布。

4.根据权利要求3所述的悬挂封装置，其特征在于，所述卡瓦套筒与所述上接头之间通过第一剪切销钉(132)固定连接，所述卡瓦锥体上行推动所述卡瓦能够使所述卡瓦套筒剪断所述第一剪切销钉，并在所述第二锥面和所述第三锥面的作用下推动所述卡瓦径向向外伸出。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的悬挂封装置，其特征在于，所述卡瓦设有安装孔，在所述安装孔中设有弹簧(133)，所述卡瓦在所述弹簧的作用下初始处于回缩状态。

6.根据权利要求1到4中任一项所述的悬挂封装置，其特征在于，在所述卡瓦锥体的下端固定连接有第二棘齿套(170)，在所述液缸的对应的外壁面上固定有与所述第二棘齿套相适配的第二棘齿(171)，

所述第二棘齿能够随所述液缸下行，并能够与所述第二棘齿套啮合，从而对所述液缸轴向向上形成锁定。

7.根据权利要求6所述的悬挂封装置，其特征在于，在所述卡瓦锥体与所述胶筒之间设有胶筒座(161)，所述胶筒座通过第二剪切销钉(172)与所述卡瓦锥体固定连接，所述液缸能够推动所述胶筒座剪断所述第二剪切销钉并下行，从而使所述胶筒座压缩所述胶筒，以使所述胶筒胀封。

8.根据权利要求1所述的悬挂封装置，其特征在于，在所述卡瓦锥体与所述中心杆之间，以及在所述液缸与所述卡瓦锥体和所述中心杆之间分别设有第一密封件，以使所述环形腔体形成密封。

9.根据权利要求1所述的悬挂封装置，其特征在于，在所述中心杆与所述上接头和所述下接头之间分别设有第二密封件。