CN115075758A - 一种液压复合丢手器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液压复合丢手器，包括：用于与上部衬管管柱连接的第一接头；固定连接在所述第一接头的下端的丢手接头；同心布置在所述丢手接头的内部的内滑套，所述内滑套与所述丢手接头之间形成固定连接；以及用于与下部衬管管柱连接的第二接头，所述第二接头设置在所述丢手接头的下端；其中，所述丢手接头的下端固定连接有限位机构，所述限位机构处于所述内滑套与所述第二接头的径向之间，所述限位机构构造成能够在初始状态下与所述第二接头固定连接，并能够与所述第二接头脱离以进行丢手，从而使所述第二接头和所述下部衬管管柱落井。
Description
技术领域
本发明属于井下工具的技术领域，具体涉及一种液压复合丢手器，尤其是适用于超高温超高压酸性油气田的液压复合丢手器。
背景技术
顺北油田奥陶系油藏具有储层易漏易涌、富含腐蚀性流体、低含H2S、中含CO2的特点，而5号断裂带破碎带储层井壁易掉块、坍塌，考虑后期侧钻及措施作业需求，需采用易钻衬管完井工艺。然而，现有的机械丢手无法保障丢手成功率，前期2口井出现丢手失败二次起、下管柱，井控风险高、施工进度缓慢，这严重制约了新井高效投产的进程。
目前，现有丢手器分为机械丢手、液压丢手和机械/液压复合丢手三种。机械丢手器通过正转管柱脱扣的方式实现丢手器与送入管柱的分离，主要用于管柱能够传递扭矩的大斜度井和水平井中，而对于直井、小斜度井，机械丢手器下部管柱与井眼之间无法产生较大的径向阻力，无法保障丢手成功率。液压丢手器通过投球打压方式实现丢手器下接头部分与上部分离，可用于直井、大斜度井和水平井中，尤其是适用于机械丢手无法传递扭矩的井。机械/液压复合丢手器虽然集机械丢手器和液压丢手器于一体，适用性更广泛，
然而，现有的丢手器均为碳钢材质，落井部分的钢体后期钻磨困难，甚至无法钻磨，无法与易钻衬管配套使用，给后期处理井眼、堵水、转层等措施作业带来了极大的难题，处理不当甚至导致整个井眼报废，而重新侧钻又面临钻井、完井等新成本的投入，无法达到新井高效投产的目的。大多现有的丢手器也无法实现全通径，工具丢手前不能在井筒环境下满足替浆或循环压井需求，无法保证易漏易涌井的井控安全，丢手后的井下管柱非全通径，无法满足大排量酸压需求，局限性大。因此，现有的丢手器无法满足顺北油气田和塔河油田易钻衬管完井工艺的要求，无法适用于高温高压酸性油气田，无法满足高温、高压、超深井易钻衬管完井工艺的需求。
发明内容
针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种液压复合丢手器，该液压复合丢手器能够满足高温、高压、超深井易钻衬管完井工艺的需求，同时具备机械和液压两种丢手方式，能够有效提高丢手成功率，并且液压复合丢手器丢手后落井部分易钻磨。
为此，根据本发明提供了一种液压复合丢手器，包括：用于与上部衬管管柱连接的第一接头；固定连接在所述第一接头的下端的丢手接头；同心布置在所述丢手接头的内部的内滑套，所述内滑套与所述丢手接头之间形成固定连接；以及用于与下部衬管管柱连接的第二接头，所述第二接头设置在所述丢手接头的下端；其中，所述丢手接头的下端固定连接有限位机构，所述限位机构处于所述内滑套与所述第二接头的径向之间，所述限位机构构造成能够在初始状态下与所述第二接头固定连接，并能够与所述第二接头脱离以进行丢手，从而使所述第二接头和所述下部衬管管柱落井。
在一个实施例中，所述限位机构构造为弹性爪，所述弹性爪的外壁面设有外螺纹，所述第二接头的内壁面设有内螺纹，所述内滑套在初始状态下对所述弹性爪形成径向支撑，从而使所述弹性爪与所述第二接头通过所述外螺纹与所述内螺纹配合而形成固定连接。
在一个实施例中，所述内滑套通过剪切座和多个剪切销钉与所述丢手接头形成固定连接，在所述丢手接头的内壁设有端面朝上的第一台肩，所述剪切座的下端坐靠在所述第一台肩上，上端抵靠所述第一接头的下端面而形成轴向限位，所述内滑套通过所述剪切销钉与所述剪切座形成连接，从而固定连接在所述丢手接头的内部。
在一个实施例中，所述内滑套的外壁面设有环形凹槽，所述环形凹槽的轴向长度大于所述弹性爪的轴向长度，
通过投球憋压，所述内滑套能够在液压力作用下剪断所述剪切销钉并下行，直至所述环形凹槽的下侧壁面通过所述弹性爪下端，使所述弹性爪脱离所述内滑套的径向支撑，从而解除与所述第二接头之间的限位连接。
在一个实施例中，所述内滑套的外壁还设有环形凸起，所述丢手接头的内壁设有端面朝上的第二台肩，所述第二台肩处于所述环形凸起的下方，所述第二台肩能够在所述内滑套剪断所述剪切销钉后对所述环形凸起形成支撑，从而对所述内滑套形成轴向限位。
在一个实施例中，所述环形凸起的下端面设置成第一锥面，所述第二台肩的端面设置成与所述第一锥面相适配的第二锥面。
在一个实施例中，所述内滑套的内壁上端设有锥面球座，在投球憋压时所述憋压球坐封在所述锥面球座上而对管柱进行憋压。
在一个实施例中，所述第一接头、所述丢手接头、所述内滑套和所述剪销座均为碳钢材质，所述第二接头为可钻除材质。
在一个实施例中，在所述第一接头与所述丢手接头之间设有第一密封件，在所述第一接头与所述内滑套之间设有第二密封件，在所述内滑套与所述第二接头之间设有第三密封件。
在一个实施例中，所述液压复合丢手器还能够通过正转送入管柱，而带动所述第一接头和所述丢手接头正转，以使所述丢手接头相对于所述第二接头倒扣直至完全释放所述第二接头，从而使所述第二接头与所述丢手接头脱落。
与现有技术相比，本申请的优点之处在于：
根据本发明的液压复合丢手器能够适用于超高温超高压酸性油气田，并且能够满足高温、高压、超深井易钻衬管完井工艺的需求。并且，液压复合丢手器同时具备机械和液压两种丢手方式，这能够显著提高液压复合丢手器的适用性，便于液压复合丢手器下部低悬重情况下成功丢手，能够有效解决机械丢手器在井筒环境下由于磨阻低而难以丢手的问题，有效保证了液压复合丢手器丢手的可靠性，大大提高了丢手的成功率。在实际应用过程中，机械丢手和液压丢手方式两者之间互不影响，任选其一，使液压复合丢手器的使用范围广泛、不受井斜限制。第二接头采用可钻除材质制成，其能够在丢手后实现落井管柱全通径，实现丢手器落井部分易钻磨，非常便于后期钻磨。
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液压复合丢手器的结构。
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。
需要说明的是，在本申请中，将根据本发明的液压复合丢手器下放到井筒中靠近井口的一端定义为上端或相似用语，而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液压复合丢手器100的结构。如图1所示，液压复合丢手器100包括第一接头1、丢手接头3、内滑套4和第二接头5。第一接头1用于与上部衬管管柱(未示出)连接，丢手接头3固定连接在第一接头1的下端，内滑套4同心布置在丢手接头3的内部，第二接头5用于与下部衬管管柱(未示出)连接。在丢手接头3的下端固定连接有限位机构6，限位机构6处于内滑套4与第二接头5的径向之间，限位机构6构造成能够在初始状态下与第二接头5固定连接，并能够在需要丢手时与第二接头5脱离以进行丢手，从而使第二接头5和下部衬管管柱落井。由此，完成丢手。根据本发明的液压复合丢手器100适用于高温高压酸性油气田，其能够满足高温、高压、超深井易钻衬管完井工艺的需求。
如图1所示，第一接头1构造成大致圆筒状，第一接头1的上端设置成负锥形连接扣，用于与上部衬管管柱适配连接。第一接头1的外壁设有端面朝下的外台阶，且在第一接头1的外壁设有外螺纹。丢手接头3构造成圆筒状，且丢手接头3的上端内部设有内螺纹。丢手接头3通过内螺纹与第一接头1的外螺纹适配，从而将丢手接头3固定连接在第一接头1的下端。并且，丢手接头3的上端面与第一接头1的外台阶面接触。
在一个实施例中，为了保证丢手接头3与第一接头1之间的连接稳定性，在丢手接头3与第一接头1的连接处还设有径向安装的紧固螺钉。紧固螺钉能够有效避免丢手接头3与第一接头1之间的连接螺纹松动，从而有效保证丢手接头3与第一接头1之间紧固连接。
为了保证液压复合丢手器100的密封性能，在丢手接头3与第一接头1的连接面之间设计组合密封。在一个实施例中，在第一接头1的外表面设有径向向内凹的环形密封槽，在密封槽内安装第一密封件71。第一密封件71为“O”型密封圈和支撑环形成的组合密封组件，从而形成“O”型密封圈和支撑环的组合密封形式。这样的密封结构能够提高丢手接头3与第一接头1连接面之间的密封性能，从而增强液压复合丢手器100在高温高压下的密封性能，有利于保持液压复合丢手器100内的各部件正常工作。
根据本发明，如图1所示，第二接头5也构造成大致圆筒形。第二接头5的下端设置成正锥形连接扣，用于与下部衬管管柱适配连接。第二接头5的上端部分的内径设置成大于下端部分的内径，从而在第二接头5的内壁形成有端面朝上的内台肩。并且，在第二接头5的上端部分的内壁与内滑套4的径向之间形成环形空间。在第二接头5的上端部分的内壁设有内螺纹。内螺纹的作用将在下文介绍。
根据本发明的一个实施例，限位机构6构造成弹性爪，且固定连接在丢手接头3的下端面而与丢手接头3形成为一体。弹性爪包括多个轴向延伸且在周向上均匀分布的弹性爪齿。限位机构6处于形成于第二接头5与内滑套4的径向之间的环形空间内。在弹性爪的外壁面设有外螺纹。在初始状态下，内滑套4能够对弹性爪形成径向支撑，从而使弹性爪的外螺纹与第二接头5的内螺纹配合而形成固定连接。并且，在初始状态下，第二接头5的上端面与丢手接头3的下端面接触。由此，使得第二接头5通过限位机构6与丢手接头3形成连接。
根据本发明，在一个实施例中，内滑套4通过剪切座2和多个剪切销钉21与丢手接头3形成固定连接。如图1所示，在丢手接头3的内壁设有端面朝上的第一台肩31。剪切座2构造成环形结构，剪切座3的下端坐靠在第一台肩31上，剪切座3的上端抵靠第一接头1的下端面，从而形成轴向限位。内滑套4通过剪切销钉21与剪切座2形成连接，从而固定连接在丢手接头3的内部。
在一个优选的实施例中，在剪切座2上设有多个沿径向延伸的第一安装孔，多个第一安装孔在周向上均匀分布。同时，在内滑套4的外壁面上设有多个能够与第一安装孔对应的第二安装孔，多个剪切销钉21的两端分别对应安装在第一安装孔和第二安装孔中，从而使内滑套4与丢手接头3形成轴向固定连接。
如图1所示，第一接头1的靠近下端的内壁设有端面朝下的内台阶。在初始状态下，内滑套4的上端面抵靠第一接头1的内台阶的端面。为了保证内滑套4与第一接头1之间的密封性，在内滑套4与第一接头1的连接面之间设有第二密封件72。例如，在第一接头1的内表面设有径向向外凹的环形密封槽，在密封槽内安装第二密封件72。第二密封件72例如可以为“O”型密封圈和支撑环形成的组合密封组件，从而形成“O”型密封圈和支撑环的组合密封形式。这种密封结构能够有效保证内滑套4与第一接头1的连接面之间的密封性能，从而增强液压复合丢手器100在高温高压下的密封性能，有利于保持液压复合丢手器100内的各部件正常工作。
根据本发明，在内滑套4的外壁面设有沿径向向内延伸的环形凹槽41，环形凹槽41的轴向长度大于弹性爪的轴向长度。在初始状态下，环形凹槽41的下侧壁面处于弹性爪的轴向上端与轴向下端之间，这样内滑套4的处于环形凹槽41的下端的外壁面能够对弹性爪形成径向支撑而径向撑开弹性爪，从而使弹性爪的外螺纹能与第二接头5的内螺纹适配连接，由此，使第二接头5连接在丢手接头3的下端。这种连接方式既能够承受下部衬管重量，又能够有效避免衬管管柱在下入过程中由于震动而提前丢手，从而能够保证液压复合丢手器100的可靠性。
在本实施例中，初始状态下，内滑套4的下端部分的外壁对应处于第二接头5的下端部分径向内侧。为了保证内滑套4与第二接头5之间的密封性，在内滑套4的下端部分与第二接头5的下端部分的连接面之间设有第三密封件73。例如，在内滑套4的下端部分的外表面设有径向向内凹的环形密封槽，在密封槽内安装第三密封件73。第三密封件72例如可以为“O”型密封圈和支撑环形成的组合密封组件，从而形成“O”型密封圈和支撑环的组合密封形式。这种密封结构能够有效保证内滑套4与第二接头5的连接面之间的密封性能，从而增强液压复合丢手器100在高温高压下的密封性能，者非常有利于保持液压复合丢手器100内的各部件正常工作。
如图1所示，在内滑套4的内壁上端设有锥面球座43，用于坐封憋压球，以对管柱进行憋压。内滑套4的下端也设置成锥面，这样有利于产剖等仪器通过，能够有效避免直角面挂卡仪器。
在实际作业过程中，当需要丢手时，通过从井口投憋压球，并使憋压球下落运动至内滑套4内的锥面球座43上，进而进行憋压。通过逐级打压至压力达到剪切销钉21的剪切值时剪断剪切销钉21，内滑套4在液压力的作用下相对丢手接头3向下运动，当内滑套4外壁的环形凹槽41的下端通过弹性爪下端时，弹性爪进入环形凹槽内而释放径向支撑，从而使弹性爪脱离内滑套4的限位而恢复自由状态，弹性爪解除与第二接头5之间的限位。当内滑套4继续相对丢手接头3向下运动至丢手接头3内壁的环形凸起42(见下文)位置停止运动。进而通过上提第一接头1，第一接头1带动丢手接头3、剪切座2和内滑套4与第二接头5脱离，实现成功丢手。由此，通过液压力作用完成丢手，实现第二接头5和下部衬管管柱落井。
根据本发明，如图1所示，在内滑套4的外壁还设有环形凸起42，同时在丢手接头3的内壁设有端面朝上的第二台肩32，第二台肩32处于环形凸起42的下方。第二台肩32能够在内滑套4剪断剪切销钉21后对环形凸起42形成轴向支撑，从而对内滑套4的轴向下行形成轴向限位。由此，防止内滑套4在丢手后落井。在一个实施例中，环形凸起42的下端面形成为环形凹槽41的上侧壁面，且环形凸起42的下端面设置成第一锥面，第二台肩32的端面设置成与第一锥面相适配的第二锥面。
根据本发明，液压复合丢手器100还能够通过机械丢手方式完成丢手。例如，在需要丢手时，可以通过正转送入管柱，进而带动第一接头1、丢手接头3和内滑套4正转，当施加于丢手接头3上的正向扭矩大于丢手接头3与第二接头5之间的反向螺纹的卸扣扭矩时，丢手接头3相对于第二接头5开始倒扣，至完全倒扣后，释放第二接头5，从而使丢手接头3的弹性爪与第二接头5脱离，实现第二接头5连同下部衬管管柱落井。由此，通过机械丢手方式完成丢手。这使得根据本发明的液压复合丢手器100同时具备机械丢手和液压丢手两种丢手方式，显著提高液压复合丢手器100的适用性，便于液压复合丢手器100下部低悬重情况下成功丢手，能够有效解决机械丢手器在井筒环境下由于磨阻低而难以丢手的问题，大大提高了丢手的成功率。并且，在实际应用过程中，机械丢手和液压丢手方式两者之间互不影响，任选其一，使液压复合丢手器100的使用范围广泛、不受井斜限制。
根据本发明，第一接头1、丢手接头3、内滑套4和剪销座2均采用碳钢材质制成。第二接头5采用可钻除材质制成，例如第二接头5采用铝合金材质制成。由此，能够在丢手后实现落井管柱全通径，且实现丢手器落井部分易钻磨，从而能够避免对后期作业造成影响。
根据本发明的液压复合丢手器100能够适用于超高温超高压酸性油气田，并且能够满足高温、高压、超深井易钻衬管完井工艺的需求。并且，液压复合丢手器100同时具备机械和液压两种丢手方式，这能够显著提高液压复合丢手器100的适用性，便于液压复合丢手器100下部低悬重情况下成功丢手，能够有效解决机械丢手器在井筒环境下由于磨阻低而难以丢手的问题，有效保证了液压复合丢手器100丢手的可靠性，大大提高了丢手的成功率。在实际应用过程中，机械丢手和液压丢手方式两者之间互不影响，任选其一，使液压复合丢手器100的使用范围广泛、不受井斜限制。第二接头5采用可钻除材质制成，其能够在丢手后实现落井管柱全通径，实现丢手器落井部分易钻磨，非常便于后期钻磨。
需要说明的是，如这里所使用的，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“有”、“含有”和“包含有”以及其语言或语法变体、派生体和/或同源词中的每一个均意味着“包括但不限于”。
应理解的是，在本公开全文中使用的所有技术和科学词汇、术语和/或表述均具有与本领域的技术人员通常理解的那样相同或相似的含义，除非这里另有特定限定或说明。在本公开全文中使用的用语、术语和符号用以描述的目的，并且不应认为是限定性的。
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 (10)
1.一种液压复合丢手器，包括：
用于与上部衬管管柱连接的第一接头(1)；
固定连接在所述第一接头的下端的丢手接头(3)；
同心布置在所述丢手接头的内部的内滑套(4)，所述内滑套与所述丢手接头之间形成固定连接；以及
用于与下部衬管管柱连接的第二接头(5)，所述第二接头设置在所述丢手接头的下端；
其中，所述丢手接头的下端固定连接有限位机构(6)，所述限位机构处于所述内滑套与所述第二接头的径向之间，所述限位机构构造成能够在初始状态下与所述第二接头固定连接，并能够与所述第二接头脱离以进行丢手，从而使所述第二接头和所述下部衬管管柱落井。
2.根据权利要求1所述的液压复合丢手器，其特征在于，所述限位机构构造为弹性爪，所述弹性爪的外壁面设有外螺纹，所述第二接头的内壁面设有内螺纹，
所述内滑套在初始状态下对所述弹性爪形成径向支撑，从而使所述弹性爪与所述第二接头通过所述外螺纹与所述内螺纹配合而形成固定连接。
3.根据权利要求2所述的液压复合丢手器，其特征在于，所述内滑套通过剪切座(2)和多个剪切销钉(21)与所述丢手接头形成固定连接，
在所述丢手接头的内壁设有端面朝上的第一台肩(31)，所述剪切座的下端坐靠在所述第一台肩上，上端抵靠所述第一接头的下端面而形成轴向限位，所述内滑套通过所述剪切销钉与所述剪切座形成连接，从而固定连接在所述丢手接头的内部。
4.根据权利要求3所述的液压复合丢手器，其特征在于，所述内滑套的外壁面设有环形凹槽(41)，所述环形凹槽的轴向长度大于所述弹性爪的轴向长度，
通过投球憋压，所述内滑套能够在液压力作用下剪断所述剪切销钉并下行，直至所述环形凹槽的下侧壁面通过所述弹性爪下端，使所述弹性爪脱离所述内滑套的径向支撑，从而解除与所述第二接头之间的限位连接。
5.根据权利要求3所述的液压复合丢手器，其特征在于，所述内滑套的外壁还设有环形凸起(42)，所述丢手接头的内壁设有端面朝上的第二台肩(32)，所述第二台肩处于所述环形凸起的下方，
所述第二台肩能够在所述内滑套剪断所述剪切销钉后对所述环形凸起形成支撑，从而对所述内滑套形成轴向限位。
6.根据权利要求5所述的液压复合丢手器，其特征在于，所述环形凸起的下端面设置成第一锥面，所述第二台肩的端面设置成与所述第一锥面相适配的第二锥面。
7.根据权利要求4所述的液压复合丢手器，其特征在于，所述内滑套的内壁上端设有锥面球座(43)，在投球憋压时所述憋压球坐封在所述锥面球座上而对管柱进行憋压。
8.根据权利要求3到7中任一项所述的液压复合丢手器，其特征在于，所述第一接头、所述丢手接头、所述内滑套和所述剪销座均为碳钢材质，所述第二接头为可钻除材质。
9.根据权利要求1到7中任一项所述的液压复合丢手器，其特征在于，在所述第一接头与所述丢手接头之间设有第一密封件(71)，在所述第一接头与所述内滑套之间设有第二密封件(72)，在所述内滑套与所述第二接头之间设有第三密封件(73)。
10.根据权利要求2或3所述的液压复合丢手器，其特征在于，所述液压复合丢手器还能够通过正转送入管柱，而带动所述第一接头和所述丢手接头正转，以使所述丢手接头相对于所述第二接头倒扣直至完全释放所述第二接头，从而使所述第二接头与所述丢手接头脱落。
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