CN113803018A - 一种可回接的尾管悬挂器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种可回接的尾管悬挂器，其包括外筒，所述外筒的内壁上设置有第一凹槽；套接在所述外筒内的内筒，所述内筒包括与所述第一凹槽卡接的棘爪机构，以及可分离式在所述棘爪机构内侧的芯轴；以及回接装置，所述回接装置构造成能够插接在所述外筒的内部，对所述外筒实现回接；其中，所述芯轴连接在所述棘爪机构内侧时，上提、下压或旋转时，所述芯轴将所述棘爪机构限定在所述第一凹槽内；所述芯轴与所述棘爪机构分离后，上提时，所述棘爪机构从所述第一凹槽内弹出，并与所述外筒分离。

Description

一种可回接的尾管悬挂器

技术领域

本发明涉及一种可回接的尾管悬挂器，属于石油天然气固完井工具技术领域。

背景技术

中浅层气藏单井产能总体较低，为提高单井产能，大多采用水平井、大斜度井、大位移井开发，具有垂深浅、水平段长、位垂比大的特点。水平井尾管固井是一项风险高、技术复杂、施工难度大、质量要求高的特种固井作业，尾管下入难度大，常采取冲击下放，使用双液缸、双卡瓦结构的常规可回接的尾管悬挂器存在提前座挂风险，有可能造成套管下不到位；对于非常规气藏，埋藏深、致密程度高、开发难度大，常规的建井技术成本高，难以实现经济效益开发。固井滑套建井技术之一是在完井时采用固井滑套和尾管连接后的完井管柱进行固井，尾管固井合格后，压裂施工从井口下入滑套开启工具，逐个打开固井滑套，然后进行分层压裂施工。在上述工况下，采用常规尾管悬挂器施工工艺复杂，存在倒不开扣、无法丢手的风险，而且相对经济收益而言成本过高。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种可回接的尾管悬挂器，用于水平井、大斜度井、大位移井的固完井工具，本发明用在中浅层、非常规等气藏，可用于解决水平井等井型下尾管送放难度大、固井质量差、尾管悬挂器成本高、施工工艺复杂的问题。可回接的尾管悬挂器还能够实现回接，采用配套的封隔式回接插头，封隔尾管重叠段后将尾管回接至井口进行悬挂；或者采用配套的锚定式对接插头，在对尾管重叠段进行封隔的同时，直接对尾管串进行悬挂、锚定，解决了尾管重叠段固井质量差、油气水上窜等难题；配套的锚定式对接插头也适用于对无需回接的尾管串进行悬挂、锚定，以满足后期的压裂等施工需求，确保油气田的开发生产和措施改造顺利进行。此外，本发明还可应用于固井滑套建井技术，能够有效缩短建井周期，进一步降低建井成本。

为了实现以上发明目的，本发明提出了一种可回接的尾管悬挂器，包括：

外筒，所述外筒的内壁上设置有第一凹槽；

套接在所述外筒内的内筒，所述内筒包括与所述第一凹槽卡接的棘爪机构，以及可分离式在所述棘爪机构内侧的芯轴；以及

回接装置，所述回接装置构造成能够插接在所述外筒的内部，对所述外筒实现回接；

其中，所述芯轴连接在所述棘爪机构内侧时，上提、下压或旋转时，所述芯轴将所述棘爪机构限定在所述第一凹槽内；所述芯轴与所述棘爪机构分离后，上提时，所述棘爪机构从所述第一凹槽内弹出，并与所述外筒分离。

本发明的进一步改进在于，所述回接装置为封隔式回接插头或锚定式对接插头；

所述外筒的内壁上设置有第二凹槽，所述封隔式回接插头上设置有与所述第二凹槽卡接的封隔式回接棘爪；所述锚定式对接插头上设置有与所述第二凹槽卡接的锚定式回接棘爪。

本发明的进一步改进在于，所述第一凹槽的上端面为内斜面，所述棘爪机构包括与所述外筒套接的棘爪主体，所述棘爪主体的下端设置有第一棘爪片；所述第一棘爪片的外侧壁上设置所述第一凸齿，所述第一凸齿的上端面设置有与所述内斜面相匹配的外斜面。

本发明的进一步改进在于，所述棘爪主体的下端的内壁设置有环形槽，所述环形槽内设置有卡簧，所述芯轴的上部与所述卡簧通过齿牙相连；

所述环形槽内通过销钉连接有防退环，所述防退环设置在所述卡簧的下方，并将所述卡簧限定在所述环形槽内。

本发明的进一步改进在于，所述第二凹槽的上端面为内直角面或内倒钩面；所述外筒的内壁上设置有第三凹槽。

本发明的进一步改进在于，所述封隔式回接插头包括与所述外筒对接后滑动相连的封隔式回接插头主体，所述封隔式回接插头主体的下端设置有封隔式回接棘爪；所述封隔式回接插头主体上设置有胶筒；

其中，所述封隔式回接棘爪包括若干第二棘爪片，所述第二棘爪片的外壁上设置有若干所述第二凸齿，所述第二凸齿能够卡接在所述第二凹槽内。

本发明的进一步改进在于，所述胶筒的下方设置有限位块，所述胶筒的上方和下方分别安装有护肩，在下压吨位的作用下胶筒完全涨封于上层套管上，护肩会随之展开。

本发明的进一步改进在于，所述第二棘爪片上设置有第一引导凸齿，所述第二凸齿卡接在所述第二凹槽内时，所述第一引导凸齿卡接在所述第三凹槽内；

并且，所述第二凸齿的上端面设置有与所述第二凹槽的上端面相配合的直齿或倒钩齿。

本发明的进一步改进在于，所述锚定式对接插头包括与所述外筒对接后滑动相连的锚定式对接插头主体，所述锚定式对接插头主体的下端设置有锚定式回接棘爪；

所述锚定式棘爪主体上安装有锚齿，所述锚齿上设置有弹簧，所述锚齿在井筒内压力的作用下伸出并卡在套管的内壁上，并在卸掉井筒内压力后，在弹簧的弹力作用下收回；

其中，所述锚定式回接棘爪包括若干第三棘爪片，所述第三棘爪片的外壁上设置有若干所述第三凸齿，所述第三凸齿能够卡接在所述第二凹槽内。

本发明的进一步改进在于，所述第三棘爪片上设置有第二引导凸齿，所述第三凸齿卡接在所述第二凹槽内时，所述第二引导凸齿卡接在所述第三凹槽内；

并且，所述第三凸齿的上端面设置有与所述第二凹槽的上端面相配合的直齿或倒钩齿。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的一种可回接的尾管悬挂器及其使用方法，是一种用于水平井、大斜度井、大位移井的固完井工具，本发明用在中浅层、非常规等气藏，可用于解决水平井等井型下尾管送放难度大，固井质量差，而尾管悬挂器成本高，施工工艺复杂的问题。

本发明所述的可回接的尾管悬挂器还能够实现回接，针对尾管重叠段固井质量差、油气水上窜的油气井，采用配套的回接插头、对接插头能够确保整个完井管柱的密封性、悬挂性和锚定性；针对回接无需回接的油气井，采用配套的对接插头也能进行悬挂、锚定，同时均能够实现完井管柱全通径，满足了后期的压裂等施工需求。

本发明还可应用于固井滑套建井技术，能够有效缩短建井周期，进一步降低建井成本。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的一个实施例的可回接的尾管悬挂器的结构示意图，显示了送放工况时的状态；

图2为图1的A-A剖视图，显示了花键的结构；

图3所示为本发明的一个实施例的可回接的尾管悬挂器丢手时的结构示意图。

图4所示为本发明的一个实施例的封隔式回接插头的结构示意图；

图5所示为本发明的一个实施例的封隔式回接插头实现封隔后与外筒配合示意图；

图6所示为本发明的一个实施例的锚定式对接插头的结构示意图；

图7所示为本发明的一个实施例的锚定式对接插头实现锚定后与外筒配合示意图；

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、外筒，2、棘爪机构，3、芯轴，4、封隔式回接插头，5、锚定式对接插头，6、上接头，11、第一凹槽，12、第二凹槽，13、第三凹槽，14、内斜面，15、直角面，16、外花键，21、棘爪主体，22、第一棘爪片，23、第一凸齿，24、环形槽，25、防退环，26、外斜面，27、销钉，31、卡簧，32、第一密封圈，33、第二密封圈，34、卡接座，41、封隔式回接插头主体，42、第二棘爪片，43、第二凸齿，44、直齿，45、回接销钉，46、第一引导凸齿，47、限位块，48、第一胶筒，49、第一护肩，51、锚定式对接插头主体，52、第三棘爪片，53、第三凸齿，54、直齿，55、对接销钉，56、第二引导凸齿，57、锚齿，58、弹簧，59、压板，60、第二胶筒，61、第二护肩，62、丢手销钉，63、传压孔。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的可回接的尾管悬挂器，所述可回接的尾管悬挂器，是一种用于水平井、大斜度井、大位移井的固完井工具，本发明用在中浅层、非常规等气藏，可用于解决水平井等井型下尾管送放难度大，固井质量差，而可回接的尾管悬挂器成本高，施工工艺复杂的问题。此外，本发明还可应用于固井滑套建井技术，能够有效缩短建井周期，进一步降低建井成本。

如图1所示的一个实施例的一种可回接的尾管悬挂器，包括外筒1，所述外筒1的内壁上设置有第一凹槽11，第一凹槽11沿周向上设置一圈。外筒1内设置有内筒，内筒包括棘爪机构2和芯轴3。棘爪机构2和芯轴3可分离。本实施例所述回接的尾管悬挂器还包括回接装置，所述回接装置构造成能够插接在所述外筒1的内部，对所述外筒1实现回接。所述棘爪机构2卡接在第一凹槽11内，并且具有一定的弹性，当芯轴3与棘爪机构2相连时，芯轴3位于所述棘爪机构2的内部，阻挡所述棘爪机构2弯曲，从而阻挡棘爪机构2与第一凹槽11分离。

在使用时，所述芯轴3连接在所述棘爪机构2内侧时，上提、下压或旋转时，所述芯轴3将所述棘爪机构2限定在所述第一凹槽11内；所述芯轴3与所述棘爪机构2分离后，上提时，所述棘爪机构2从所述第一凹槽11内弹出，或在上提力的作用下使所述第一棘爪片22产生收口，从而退出所述第一凹槽11，从而使棘爪机构2与所述外筒1分离。

在一个实施例中，所述回接装置为封隔式回接插头或锚定式对接插头。所述外筒1的内壁上设置有第二凹槽12，所述封隔式回接插头4上设置有与所述第二凹槽12卡接的封隔式回接棘爪；所述锚定式对接插头5上设置有与所述第二凹槽12卡接的锚定式回接棘爪。

在根据本实施例所述的可回接的尾管悬挂器中，封隔式回接插头4配合外筒1使用，将尾管回接至井口进行悬挂，不改变现有回接工艺，使得回接管柱具备密封完整性；或者采用配套的锚定式对接插头，在对尾管重叠段进行封隔的同时，也对尾管串进行悬挂、锚定，解决了尾管重叠段固井质量差、油气水上窜等难题，满足后期的压裂等施工需求。当固井质量合格无需对尾管进行回接时，对于压裂施工时井口压力较高，有一定难度的施工井，视情况可以采用锚定式对接插头5与外筒1对接后进行悬挂、锚定。

在一个实施例中，如图1所示，所述第一凹槽11的上端面为内斜面14，所述棘爪机构2上设置有与所述第一凹槽11卡接的第一凸齿23，所述第一凸齿23的上端面设置有与所述内斜面14相匹配的外斜面26。

在根据本实施例所述的可回接的尾管悬挂器中，第一凹槽11的上端面为内斜面14，配合第一凸齿23的外斜面26，能够相对滑动。在棘爪机构2连接芯轴3时，芯轴3能够卡在棘爪机构2的内部，阻挡棘爪机构2向内弯曲。如图1所示，当进行上提、下压、旋转等操作时，由于芯轴3的阻挡，能够使第一凸齿23始终在第一凹槽11内。如图3所示，当芯轴3与棘爪机构2分离后，棘爪机构2失去支撑，在对棘爪机构2施加拉力时，第一凸齿23的外斜面26相对于第一凹槽11的内斜面14产生滑动，从而使棘爪机构2与第一凹槽11分离。

在一个实施例中，如图1所示，所述棘爪机构2包括与所述外筒1套接的棘爪主体21，所述棘爪主体21的下端设置有第一棘爪片22；所述第一棘爪片22的外侧壁上设置所述第一凸齿23。在本实施例中，所述第一棘爪片22具有一定的弹性，能够发生变形和弯曲。

本实施例中，棘爪采用单齿或多齿承载的结构，棘爪采用双齿承载的结构，有效降低单齿承载时的分配吨位，尤其是当管柱遇阻上提解卡时，可以确保在更高的解卡吨位下承载齿部位不会提前出现破坏。通过对第一棘爪片22、凸齿、凹槽的个数、尺寸等参数优化，对多齿承载时的轴向尺寸公差的优化，使每个凸齿的齿面、齿根等关键部位得到保护，可以大幅度提高悬挂器在受拉工况下的安全系数。通过设置卡簧31的结构方便了芯轴3的装配。

在一个实施例中，所述棘爪主体21的下端的内壁上设置有环形槽24，环形槽24的变换设置有防退环25。芯轴3设置在棘爪主体21的内侧，环形槽24的外侧边缘设置防退环25，内侧设置芯轴3，中部形成环形的腔体。所述环形槽24内设置有卡簧31，其设置在所述的腔体内，通过防退环25和芯轴3将卡簧31限定在环形槽24内。卡簧31为环形或弧形的结构，其内侧通过齿牙连接芯轴3。防退环25的上部的内侧设置有斜边或直角面15，所述卡簧31的下部设置有与斜边相配合的凸边。防退环25通过销钉27与棘爪主体21相连，销钉27优选为配钻铜销。

在本实施例中，销钉27为内藏式剪销，丢手后被剪断的剪销小头随连接芯轴3被泵送至井底，带有剪切断面的螺丝随棘爪被提出井口，带剪切断面的两截剪销都不会滞留在悬挂器上，不影响封隔器等完井工具的下入。采用棘齿挂合的结构，使得内藏式剪销得以顺利安装，方便了整套工具的装配，尤其是在旋转管柱时，销钉27不会传递扭矩以带动芯轴3、尾管胶塞组件克服液体摩阻等阻力一起旋转，防止销钉27意外出现破坏。

在一个实施例中，所述第二凹槽12的上端面为内直角面15或内倒钩面；所述外筒1的内壁上设置有第三凹槽13。

在一个实施例中，如图4所示，所述封隔式回接插头4包括封隔式回接插头主体41，封隔式回接插头主体41为圆筒形的结构，其与外筒1对接后滑动相连。封隔式回接插头主体41的下端设置有封隔式回接棘爪，所述封隔式回接插头主体41上设置有第一胶筒48。封隔式回接棘爪包括若干第二棘爪片42，所述第二棘爪片42的外壁上设置有若干所述第二凸齿43，所述第二凸齿43能够卡接在所述第二凹槽12内。

在一个实施例中，所述第一胶筒48的下方设置有限位块47，限位块47通过销钉与封隔式回接插头主体41相连。所述胶筒的上方和下方分别安装有第一护肩49，在下压吨位的作用下，限位块47与封隔式回接插头主体41之间的销钉被剪断，限位块47在外筒的作用下向上移动，从而挤压第一胶筒48，使其完全涨封于上层套管上，第一护肩49会随之展开。

在一个实施例中，如图6所示，所述锚定式对接插头5包括锚定式对接插头主体51，锚定式对接插头主体51为圆筒形的结构，其与外筒1对接后滑动相连。锚定式对接插头主体51的下端设置有锚定式回接棘爪，锚定式回接棘爪包括若干第三棘爪片52，所述第三棘爪片52的外壁上设置有若干所述第三凸齿53，所述第三凸齿53能够卡接在所述第二凹槽12内。

在一个优选的实施例中，在所述锚定式棘爪主体51上安装有锚齿57，所述锚齿57上设置有弹簧58，管内压力的作用下，锚齿伸出并卡在上层套管内壁上；卸掉井筒内压力，锚齿57在弹簧力作用下收回，实现锚齿57的解卡。优选地，所述锚定式棘爪主体51上设置有多个槽孔，所述锚齿57设置槽孔内，在槽孔的出口处设置有压板，压板与锚齿57之间设置有弹簧58。在正常状态时，弹簧58处于伸长的状态，当井筒内的压力增大后，在压力的作用下锚齿57沿径向向外伸出，弹簧58压缩，锚齿伸出后锚定在套管上。当卸掉井筒内的压力后，锚齿57在弹簧58的作用下收回，实现锚齿57的解卡。

在本实施例中，对接插头主体51包括套设的内外两个管体，内管体为支撑管，其下端连接所述第三棘爪片52，也可以是与第三棘爪片52连接成一个整体；外管体为锚定主体，锚定主体上设置所述锚齿57。支撑管和锚定主体之间通过对接销钉55相连，并且支撑管上还设置有传压孔63。所述锚定主体上设置台阶结构，并通过销钉与对接插头主体51相连。对插接头主体51上还设置有第二胶筒60，第二胶筒60的两侧分别安装有第二护肩61。

在下压吨位的作用下，锚定主体和支撑管之间的连接销钉55被剪断，锚定主体在外筒1的作用下向上移动，从而挤压第二胶筒60，使其完全涨封于上层套管上，第二护肩61会随之展开。同时，接插头主体51上的槽孔和锚齿57对准所述传压孔63。

在本实施例中，上安装有一组丢手销钉62，其螺纹孔经配钻而成，使得连接销钉剪断后不会形成井下落物，其中对接销钉55通过下压管柱一定吨位实现销钉的剪切，丢手销钉62则通过上提管柱一定吨位实现销钉的剪切，均设计其具备一定的剪切吨位，确保性能可靠。

在一个优选的实施例中，如图5和图7所示，所述第二凹槽12的上端面为内直角面15或内倒钩面，所述第二凸齿43或者第三凸齿53的上端面设置有与所述第二凹槽12的上端面相配合的直齿44或倒钩齿；所述封隔式回接棘爪或者锚定式回接棘爪与所述第二凹槽12啮合后，所述外筒1与所述封隔式回接插头4或者锚定式对接插头5锁定。通过直角面15或倒钩面配合的方式，能够使封隔式回接插头4与外筒1相连后，第二凸齿43或者第三凸齿53始终卡接在第二凹槽12内，有效起到了管柱锚定的作用，在机械及液压上顶力的作用下，第二凸齿43或者第三凸齿53不会从第二凹槽12内脱出。

优选地，第二凸齿43或者第三凸齿53均为环状凸齿，其截面形状为矩形、直角梯形等。通过采用环状凸齿与环形的第二凹槽12一一匹配、啮合的方式，带直角面15或倒钩面的凹槽与直齿44或倒钩齿相啮合，或者带直角面15或倒钩面的凹槽与直齿54或倒钩齿相啮合，以实现自锁等功能。

在使用根据本实施例所述的可回接的尾管悬挂器时，当整个回接管柱与外筒1对接并完成相应的固井作业后，如图7所示，在后期的压裂等施工过程中，对于憋压坐封封隔器时产生的上顶力、一定施工压力下液压压力对回接管柱下截面的上顶力等，使得回接尾管柱受到上顶力，通过回接棘爪下部的多个第二棘爪片42上的直齿44或倒钩齿与回接筒上的内直角面15或内倒钩面形成承载面接触，无需支撑件，在设计强度范围内，第二棘爪片42可以可靠承受额定拉力载荷，有效防止回接管柱上窜，避免密封失效，造成油套连通的现象出现，确保了压裂等施工的顺利进行。包括回接尾管在内的整个尾管串内实现全通径，避免了后期完井工具在回接的尾管悬挂器位置因水泥塞未能完全钻除引起的起下钻阻卡、封隔器胶筒损坏、水泥掉块卡钻等一系列问题；所述完井管柱能够可靠应用固井滑套建井技术，压裂施工时从井口下入滑套开启工具，逐个打开固井滑套，然后进行分层压裂施工，基于完井管柱的全通径特性，在外筒1的环状齿槽不与滑套开启工具产生干涉的前提下，依次下入的滑套开启工具不会在回接的尾管悬挂器位置出现阻卡等现象，确保了固井滑套分层压裂施工的顺利进行。

在一个优选的实施例中，如图6和图7所示，第二棘爪片42的外壁上还设置有第一引导凸齿46，位于第二凸齿43的上方，在下入所述回接插头的过程中，第二棘爪片42呈自由撑开状态；所述回接插头在回接等变径井段上下活动时，在第一引导凸齿46的支撑下，使得第二凸齿43产生收口而处于内藏状态，有效避免了直齿44或倒钩齿部位在变径井段上下活动时产生卡挂现象，以满足尾管回接固井前后反复对接的需求。第一引导凸齿46和第二凸齿43的组合结构，以及类似的第二引导凸齿56和第三凸齿53的组合结构，有效增加了下入尾管柱在变径井段的下入可行性，一旦出现下入管柱意外无法通过遇阻井段、下入管柱对接后意外出现无法起压等现象时，就可以顺利将下入管柱起出井口，采取措施后重新下入。

在一个实施例中，所述外筒1的内壁上设置有第三凹槽13，所述第二凸齿43卡接在所述第二凹槽12内时，所述第一引导凸齿46卡接在所述第三凹槽13内；所述第三凸齿53卡接在所述第二凹槽12内时，所述第二引导凸齿56卡接在所述第三凹槽13内。

在一个优选的实施例中，封隔式回接插头主体41安装有密封总成，可以采用若干个O型密封圈、V型密封组件、硫化橡胶环，以及它们之间的组合密封件等多种密封方式，与外筒1上设置的密封面相配合，用于实现与封隔式回接插头4的密封性能，类似的，锚定式对接插头主体51安装有密封总成，具备较强的承压密封能力。限位块47上安装有一组回接销钉45，其螺纹孔经限位块47和回接插头主体41进行配钻而成，使得连接销钉45剪断后不会形成井下落物，设计其具备较高的剪切吨位，确保尾管回接时不会提前实现自锁；类似的，锚定式对接插头主体51通过剪断配钻的对接销钉55实现丢手。

在一个实施例中，如图1和图2所示，所述外筒1的上部设置有上接头6，外筒1的上部的外壁上设置有外花键16，外花键16沿外筒1的外壁均匀设置一周，上接头6的内壁上设置有内花键，所述外花键16和内花键相配合，使棘爪主体21能够沿轴向移动，而不能沿周向相对转动。采用花键配合传递扭矩、端面配合传递压力载荷的组合结构，使得所述棘爪无需芯轴3的支撑，在尾管悬挂器丢手后，在注水泥浆、顶替水泥浆的整个过程中，悬挂器仍然能够下压一定悬重、实现尾管旋转；所述外筒1带有外花键16，在传递足够大的扭矩时，确保了外筒1的内壁上不带内花键槽，其内锥面具有导向作用，在采用封隔式回接插头4或者锚定式对接插头5进行连接的情况下，防止了若干第二棘爪片42或者第三棘爪片52在内花键槽处出现阻卡等现象，有利于固井后回接插头均能顺利插入。

在使用根据本实施例所述的可回接的尾管悬挂器时，在尾管固井质量差、油气水上窜时，采用所述的锚定式对接插头5能够进行短回接，不进行固井施工，也能对尾管重叠段进行封隔，同时对尾管串进行悬挂、锚定，锚定式对接插头5还能够用于对尾管固井质量合格、无需回接的尾管串进行悬挂、锚定，针对低渗透油气藏压裂、大规模体积压裂等施工压力高、施工难度大的工况，视情况可以采用锚定式对接插头主体51与外筒1进行对接，通过回接棘爪下部的多个第三棘爪片52上的直齿54或倒钩齿与回接筒上的内直角面15或内倒钩面形成承载面接触，无需支撑件，在设计强度范围内，第二棘爪片52可以可靠承受额定拉力载荷，从而实现对尾管的悬挂作用。在所述锚定式棘爪主体上安装有锚齿，在井筒内压力的作用下，随压力逐步增加促使锚齿伸出本体外，从而卡在上层套管内壁上，使尾管串得以锚定，在压裂等施工过程中，对于憋压坐封封隔器时产生的下压力、一定施工压力下液压压力对尾管串上截面的下压力等，由于锚齿的锚定作用，有效防止管柱压缩变形或管柱下窜而发生位移，从而起到锚定尾管串的作用，确保了压裂等施工的顺利进行。停泵后，卸掉井筒内压力，锚齿在高弹力弹簧的弹力作用下收回，即可实现水力锚的解封。

在应用于水平井、大斜度井、大位移井的工况下时，通过采用简易尾管悬挂器的设计理念，减少功能要求，不考虑尾管串施加到悬挂器上的重量载荷，无需悬挂，避免了出现尾管串悬挂后无法进行旋转固井作业等难题，大幅度简化了结构、降低了尾管送放、固井作业的成本，而且能够实现通过上提管柱、下压管柱或旋转管柱进行作业。采用配套的封隔式回接插头，将尾管回接至井口进行悬挂；或者采用配套的锚定式对接插头，在对尾管重叠段进行封隔的同时，也对尾管串进行悬挂、锚定，解决了尾管重叠段固井质量差、油气水上窜等难题；采用配套的锚定式对接插头，对无需回接管柱进行悬挂、锚定。通过采用所述的锚定式对接插头能够与可回接的尾管悬挂器实现对接，对尾管串进行悬挂、锚定，使得施工时在一定的管柱内、胶筒封隔的环空之间的压差下，将尾管串锚定至上层套管上，并实现全通径，解决了尾管串压缩变形或管柱下窜而发生位移等难题，确保了完井管柱的悬挂性和锚定性，满足了压裂等施工需求。本发明还可应用于固井滑套建井技术，能够有效缩短建井周期，进一步降低建井成本。

在一个实施例中，如图1所示，外筒1的下部连接尾管柱，所述芯轴3的下部的内壁上设置有卡接座34，投入钻杆胶塞后，所述钻杆胶塞卡接在所述卡接座34上，钻杆胶塞的上部的流道内憋压。当压力增大到一定值时，外筒1与棘爪机构2之间的销钉27会被压力剪断，芯轴3在压力的推动作用下向下移动，当芯轴3移出外筒1外之后，第一棘爪片22失去支撑。当上提棘爪机构2时，第一的第一凸齿23上的外斜面26沿第一凹槽11的内斜面14，从而从第一凹槽11内滑出，外壳与棘爪机构2分离。

在一个实施例中，所述棘爪机构2的上部设置有第一密封槽，第一密封槽位于外花键16的下方，其设置在外筒1与上接头6的内表面相接触的位置。第一密封槽内设置有第一密封圈32，第一密封圈32能够密封所述棘爪机构2所述外筒1之间的缝隙。芯轴3的上端的外壁上设置有第二密封槽，第二密封槽设置在芯轴3与棘爪主体21接触的位置，并且第二密封槽上设置有第二密封圈33。第一密封圈32和第二密封圈33具备防砂功能，在尾管悬挂器下入的过程中具备防砂功能，防止砂子等井内杂质进入花键内或卡簧31内，传递大扭矩等载荷可靠，防止砂子等井内杂质进入花键内或环形槽24内，确保芯轴3也不会受到水平井段管柱剧烈抖动的影响而导致意外丢手，具有足够的可靠性。

在一个实施例中，所述第一密封槽内安装第一密封圈32后涂覆蜡基黄油，第二密封槽内安装第二密封圈33后同样涂覆蜡基黄油，通过增加蜡基黄油能够提高第一密封槽和第二密封槽的密封性。

使用根据本实施例所述的可回接的尾管悬挂器的方法，包括以下步骤：

组装所述可回接的尾管悬挂器，在棘爪机构2上依次安装第一密封圈32、卡簧31、防退环25，并拧入若干销钉27；通过螺纹连接棘爪机构2和上接头6；在液压推力架上利用推头将棘爪安装到外筒1之中，先从外筒1的上端送入棘爪，转动棘爪机构2调整花键位置，推动棘爪机构2使第一棘爪片22在引导面的作用下产生一定对称、均匀的收口后缓慢下移，直到上接头6的下端面接触外筒1的相应端面，此时第一棘爪片22的单齿或多齿分别与外筒1的齿槽一一匹配并啮合，其中第一凸齿23放置在第一凹槽11中并与之啮合；在芯轴3上安装第二密封圈33，并在芯轴3的下方连接尾管胶塞组件，然后将芯轴3插接在棘爪机构2的下部，完成组装。组装可回接的尾管悬挂器下放到井下预设的位置，在下放的过程中，通过上提管柱、下压管柱或旋转管柱进行作业。

在按固井施工程序中，投放钻杆胶塞挂于芯轴3的卡接座34，从而剪断连接棘爪机构2与防退环25的销钉27，所述钻杆胶塞连接芯轴3以及尾管胶塞整体向下移动。

继续注顶替液增加压力，上提管柱，棘爪机构2和外筒1分离。

将管柱提出井口。

如图1所述，上提尾管柱时，通过棘爪机构2下部的多个第一棘爪片22上的第一凸齿23与外筒1上的第一凹槽11相互作用，第一凹槽11的内斜面14和第一凸齿23的外斜面26形成锥面配合。在芯轴3的支撑作用下，第一棘爪片22在承受压力时也不会发生收口等问题而退出外筒1的第一凹槽11，这样可以承受一定的拉力。在本实施例中，棘爪机构2采用多齿承载的结构，主要考虑单齿承载时的分配吨位高，尤其是当管柱遇阻上提解卡时，可以确保在管柱的最大解卡吨位下承载齿部位不会提前出现破坏。通过设置卡簧31的结构方便了内藏式剪销的安装，也方便了整套工具的装配，在上提、下放、旋转管柱时，均有效防止了销钉27意外出现破坏。

下压尾管柱时，棘爪机构2在接头的部位的下端面与外筒1上端面接触，承受一定的压力载荷。由于所述可回接的尾管悬挂器对压力载荷的传递不依赖于芯轴3的支撑，那么，不仅在尾管柱送放遇阻的过程中，能够下压一定悬重以解阻，而且在固井过程中，投放钻杆胶塞憋压后，芯轴3丢手后，悬挂器仍然能够下压一定悬重，以进一步配合实现尾管旋转。

在一个实施例中，需旋转尾管柱时，利用棘爪机构2的外花键16与外筒1的内花键啮合承载传递扭矩，具有旋转尾管的功能。采用花键配合传递扭矩、端面配合传递压力载荷的组合结构，使得所述棘爪无需芯轴3的支撑，不仅在尾管送放遇阻的过程中，能够旋转尾管以“钻进”解阻，而且尾管悬挂器丢手后，在注水泥浆、顶替水泥浆的整个过程中，悬挂器仍然能够下压一定悬重，能够旋转尾管对水泥浆产生拖拽力，使水泥浆螺旋上升，以达到提高水泥浆顶替效率，进而提高固井质量的目的。

如图4所示，显示了根据本发明的一个实施例的封隔式回接插头4的结构，采用所述的封隔式回接插头4能够与可回接的尾管悬挂器实现回接，将回接管柱悬挂至井口，确保了完井管柱的密封性和完整性，并实现全通径，解决了尾管重叠段固井质量差、油气水上窜等难题，满足了后期的压裂等施工需求。本发明还可应用于固井滑套建井技术，能够有效缩短建井周期，进一步降低建井成本。

组装所述封隔式回接插头4，并按照从下至上依次为“封隔式回接插头4+套管+节流浮箍+套管柱”的管柱结构连接下入回接尾管柱，并下放到预设位置，优化扶正器组合，保证封隔式回接插头4和套管居中，不改变常规尾管回接装置的现场操作规程。

首先磨铣回接筒，并将磨铣下的铁屑和水泥块大排量循环出井；

下入回接尾管柱，当回接插头4接近外筒1时，缓慢下放管柱，进行小排量试插，通过泵压、悬重等参数判断封隔式回接插头4与外筒1实现对接，下压吨位不得超过剪销45剪切值的80％，第二棘爪片尚未实现卡挂，此时，开泵憋压检查回接插头的密封情况。

根据试插情况连接短节调整井口悬挂器以下回接尾管柱的长度，上提管柱使封隔式回接插头4位于外筒1之上，按固井设计程序循环泥浆固井，待水泥浆全部顶替到环空后，缓慢下放管柱，再次使回接插头4插入外筒1内，下压一定吨位剪断限位块47上安装的连接销钉45，第一胶筒48开始涨封，逐渐变形与上层套管内壁接触，第一胶筒48第一护肩49可优选为软金属支撑护肩，随之会展开罩住第一胶筒48与上层套管之间的环隙，防止了胶筒肩部突出导致密封失效，持续增加下压吨位，直到第一胶筒48完全涨封后有效封隔环空，同时封隔式回接插头4下行到位，第二棘爪片实现卡挂，见图5所示，第二凸齿43具有双向承载性能，一方面防止第一胶筒48退回，确保第一胶筒48处于完全涨封状态，另外一方面，一旦出现下压吨位过大的情况，第二凸齿43承担了一部分载荷，防止了下压吨位过大导致第一胶筒48密封失效，确保了第一胶筒48的压缩距始终处于设计范围内。胶筒坐封后将井口悬挂器坐在套管头上，承受上部回接尾管柱足够的悬重，在井口装置处形成有效的密封。

卸压检查回流，如果无回流，说明回接插头密封良好，若有回流，应憋压侯凝；最后钻除管柱内附件及水泥环后，可实现包括回接尾管在内的整个尾管串内全通径。

如图6所示，显示了根据本发明的一个实施例的锚定式对接插头5的结构，采用所述的锚定式对接插头5能够与可回接的尾管悬挂器实现对接，在尾管固井质量差、油气水上窜时，通过不进行固井施工的短回接实现尾管重叠段的封隔，同时也对尾管串进行悬挂、锚定；在尾管固井质量合格，无需对尾管串进行回接时，也能对其进行悬挂、锚定，使得施工时在一定的管柱内、胶筒封隔的环空之间的压差下，锚齿伸出并将尾管串锚定至上层套管上，确保了完井管柱的密封性、悬挂性和锚定性，并实现全通径，解决了低渗透油气藏压裂、大规模体积压裂等施工压力高、施工难度大的工况下，完井管柱压缩变形或管柱下窜而发生位移等难题，满足了压裂等施工需求。本发明还可应用于固井滑套建井技术，能够有效缩短建井周期，进一步降低建井成本。

组装所述锚定式对接插头5，并按照从下至上依次为“锚定式对接插头5+送放管柱”的管柱结构连接下入井内，并下放到预设位置，不改变常规井下工具对接的现场操作规程。

下入送放管柱，当锚定式对接插头5接近外筒1时，缓慢下放管柱，使对接插头插入外筒1内，下压一定吨位剪断对接销钉55，持续增加下压吨位，直到第一胶筒48完全涨封、第一护肩49随之展开，有效封隔环空，此时锚定式对接插头5下行到位，第三棘爪片52实现卡挂，开泵憋压检查对接插头的密封情况后，上提一定吨位剪断丢手销钉62后，从井内起出送放管柱。

在本实施例中，“上方”指的是靠近井口的一方，“下方”指的是远离井口的一方。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可回接的尾管悬挂器，其特征在于，包括：

外筒(1)，所述外筒(1)的内壁上设置有第一凹槽(11)；

套接在所述外筒(1)内的内筒，所述内筒包括与所述第一凹槽(11)卡接的棘爪机构(2)，以及可分离式在所述棘爪机构(2)内侧的芯轴(3)；以及

回接装置，所述回接装置构造成能够插接在所述外筒(1)的内部，对所述外筒(1)实现回接；

其中，所述芯轴(3)连接在所述棘爪机构(2)内侧时，上提、下压或旋转时，所述芯轴(3)将所述棘爪机构(2)限定在所述第一凹槽(11)内；所述芯轴(3)与所述棘爪机构(2)分离后，上提时，所述棘爪机构(2)从所述第一凹槽(11)内弹出，并与所述外筒(1)分离。

2.根据权利要求1所述的可回接的尾管悬挂器，其特征在于，所述回接装置为封隔式回接插头或锚定式对接插头；

所述外筒(1)的内壁上设置有第二凹槽(12)，所述封隔式回接插头(4)上设置有与所述第二凹槽(12)卡接的封隔式回接棘爪；所述锚定式对接插头(5)上设置有与所述第二凹槽(12)卡接的锚定式回接棘爪。

3.根据权利要求2所述的可回接的尾管悬挂器，其特征在于，所述第一凹槽(11)的上端面为内斜面(14)，所述棘爪机构(2)包括与所述外筒(1)套接的棘爪主体(21)，所述棘爪主体(21)的下端设置有第一棘爪片(22)；所述第一棘爪片(22)的外侧壁上设置所述第一凸齿(23)，所述第一凸齿(23)的上端面设置有与所述内斜面(14)相匹配的外斜面(26)。

4.根据权利要求3所述的可回接的尾管悬挂器，其特征在于，所述棘爪主体(21)的下端的内壁设置有环形槽(24)，所述环形槽(24)内设置有卡簧(31)，所述芯轴(3)的上部与所述卡簧(31)通过齿牙相连；

所述环形槽(24)内通过销钉(27)连接有防退环(25)，所述防退环(25)设置在所述卡簧(31)的下方，并将所述卡簧(31)限定在所述环形槽(24)内。

5.根据权利要求4所述的可回接的尾管悬挂器，其特征在于，所述第二凹槽(12)的上端面为内直角面(15)或内倒钩面；所述外筒(1)的内壁上设置有第三凹槽(13)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的可回接的尾管悬挂器，其特征在于，所述封隔式回接插头(4)包括与所述外筒(1)对接后滑动相连的封隔式回接插头主体(41)，所述封隔式回接插头主体(41)的下端设置有封隔式回接棘爪；所述封隔式回接插头主体(41)上设置有第一胶筒(48)；

其中，所述封隔式回接棘爪包括若干第二棘爪片(42)，所述第二棘爪片(42)的外壁上设置有若干所述第二凸齿(43)，所述第二凸齿(43)能够卡接在所述第二凹槽(12)内。

7.根据权利要求5所述的可回接的尾管悬挂器，其特征在于，所述第一胶筒(48)的下方设置有限位块(47)，所述胶筒的上方和下方分别安装有第一护肩(49)，在下压吨位的作用下第一胶筒(48)完全涨封于上层套管上，第一护肩(49)会随之展开。

8.根据权利要求5所述的可回接的尾管悬挂器，其特征在于，所述第二棘爪片(42)上设置有第一引导凸齿(46)，所述第二凸齿(43)卡接在所述第二凹槽(12)内时，所述第一引导凸齿(46)卡接在所述第三凹槽(13)内；

并且，所述第二凸齿(43)的上端面设置有与所述第二凹槽(12)的上端面相配合的直齿(44)或倒钩齿。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的可回接的尾管悬挂器，其特征在于，所述锚定式对接插头(5)包括与所述外筒(1)对接后滑动相连的锚定式对接插头主体(51)，所述锚定式对接插头主体(51)的下端设置有锚定式回接棘爪；

所述锚定式棘爪主体(51)上安装有锚齿(57)，所述锚齿(57)上设置有弹簧，所述锚齿(57)在井筒内压力的作用下伸出并卡在套管的内壁上，并在卸掉井筒内压力后，在弹簧(58)的弹力作用下收回；

其中，所述锚定式回接棘爪包括若干第三棘爪片(52)，所述第三棘爪片(52)的外壁上设置有若干所述第三凸齿(53)，所述第三凸齿(53)能够卡接在所述第二凹槽(12)内。

10.根据权利要求9所述的可回接的尾管悬挂器，其特征在于，所述第三棘爪片(52)上设置有第二引导凸齿(56)，所述第三凸齿(53)卡接在所述第二凹槽(12)内时，所述第二引导凸齿(56)卡接在所述第三凹槽(13)内；

并且，所述第三凸齿(53)的上端面设置有与所述第二凹槽(12)的上端面相配合的直齿(54)或倒钩齿。

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