CN115680531A - 防卡双向锚及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种防卡双向锚及其使用方法，涉及石油工程中井下作业工具技术领域。防卡双向锚中心管的上端设有上接头；锚定机构套设在中心管的外侧；锁定解锚机构套设在中心管的外侧，包括解封套、止回组件，解封套与中心管连接，锚定机构通过止回组件单向可移动的与解封套连接，锚定机构相对于解封套单向移动，单向移动的方向为相对于解封套从中心管的上端到下端的方向；上接头向上移动，解除锚定。本公开防卡双向锚，通过止回组件将支撑力从锚定机构传递至解封套，进而传递到中心管。解封时只需要上提上接头，就可顺利解锚，消除了措施管柱因解封剪钉难间断、解封困难的风险，提高了措施管柱的安全性和可靠性，降低施工作业成本。

Description

防卡双向锚及其使用方法

技术领域

本公开涉及石油工程中井下作业工具技术领域，特别涉及一种防卡双向锚及其使用方法。

背景技术

油田开发中分层注水、压裂等措施管柱需要配套诸如双向锚等锚定工具，使措施管柱锚定在套管内壁上，阻止措施管柱在压力、温度波动影响下受活塞效应、臌胀效应、温度效应等应力作用而反复蠕动，防止措施管柱中的封隔器蠕动失效。

相关技术中应用的双向锚工作原理是向措施管柱加液压，液压力传入双向锚液缸后，剪断坐封剪钉，推动活塞及连接的锥块移动，将锚瓦强制推出，卡在套管内壁上实现锚定，同时锁紧机构锁紧，防止措施管柱卸压后活塞及连接的锥块回移、锚瓦回缩。生产中，措施管柱所受轴向力通过中心管、解封剪钉传递到锚瓦及套管上。解封时，上提措施管柱，中心管带动外套筒随之上移，剪断解封剪钉后，带动活塞及锥块上移，使锚瓦回缩，解除锚定。

但是，在深斜井、超深井中，分层注水、压裂等措施管柱越长、生产压力越大，产生的轴向力越大，解封剪钉抗剪切能力就越大，在解封时就需要足够大的提拉力才能将解封剪钉剪断。由于提拉力有限，就导致在深斜井、超深井中管柱解封困难的问题。

发明内容

本公开提供了一种防卡双向锚及其使用方法，能够解决在深斜井、超深井中，措施管柱解封困难的问题。

所述技术方案如下：

一方面，本公开提供了一种防卡双向锚，包括：

中心管，所述中心管的上端设有上接头；

锚定机构，所述锚定机构套设在所述中心管的外侧；

锁定解锚机构，所述锁定解锚机构套设在所述中心管的外侧；所述锁定解锚机构包括解封套、止回组件，所述解封套与所述中心管连接，所述锚定机构通过所述止回组件单向可移动的与所述解封套连接，所述锚定机构相对于所述解封套单向移动，所述单向移动的方向为相对于所述解封套从所述中心管的上端到下端的方向；当所述上接头向上移动时，所述解封套通过所述止回组件将所述锚定机构解除锚定。

在一些实施例中，所述防卡双向锚还包括锁块、锁块套，所述解封套与所述锁块套连接；所述锁块套上设有第二锁槽，所述中心管上设有第一锁槽，所述锁块卡入所述第一锁槽和第二锁槽时，所述锁块套与所述中心管相对位置固定，所述锁块脱离所述第一锁槽、第二锁槽其中之一时，所述锁块套与所述中心管相对移动。

在一些实施例中，所述上接头外壁上设有第一台阶部，所述解封套内壁设有第一滑槽部，所述第一滑槽部卡合在所述第一台阶部上，所述解封套下端的内壁与所述锁块套上端的外壁螺纹连接，所述锁块套的上端面与所述第一台阶部接触。

在一些实施例中，所述第一滑槽部沿所述中心管轴向的尺寸大于所述第一台阶部沿所述中心管轴向的尺寸，所述上接头向上移动第一目标距离后，抵紧并带动所述解封套向上移动。

在一些实施例中，所述锚定机构包括卡瓦组件；所述卡瓦组件包括双向卡瓦、卡瓦壳体，所述双向卡瓦上开设有供所述双向卡瓦径向伸出的锚窗，所述锚窗下端的边缘设有第一导向斜面，当所述卡瓦壳体相对于所述双向卡瓦向上移动时，所述第一导向斜面压迫所述双向卡瓦，使所述双向卡瓦径向缩回。

在一些实施例中，所述双向卡瓦下端的边缘设有第二导向斜面，所述第二导向斜面与所述第一导向斜面位置对应，倾斜方向相同。

在一些实施例中，所述锚定机构包括活塞套、第一外套筒，所述活塞套滑动设置在所述第一外套筒与所述中心管之间，所述第一外套筒的上端与所述锁块套连接，所述止回组件设置在所述第一外套筒的下端。

在一些实施例中，所述第一外套筒、所述锁块套与所述中心管围成供所述活塞套轴向滑动的活塞腔，所述第一锁槽、第二锁槽连通至所述活塞腔的上端，当所述活塞套向下移动后，所述锁块移动至所述活塞腔内，以解锁所述锁块套与所述中心管。

在一些实施例中，所述活塞套的下端连接有联接轴套，所述止回组件包括锁齿、锁环、锁环套，所述锁齿沿轴向设置在所述联接轴套的外壁上，所述锁环通过所述锁环套固定在所述第一外套筒的下端。

在一些实施例中，所述防卡双向锚还包括辅助锚定组件，所述辅助锚定组件包括第二进液孔、压筒组件、弹性爪、第二外套筒，所述中心管的下端设有下接头，当所述中心管内压力达到第一目标值时，所述压筒组件沿轴向移动，推动所述弹性爪变形，限制所述中心管相对于所述锚定机构向上移动。

另一方面，提供了一种采用上述的防卡双向锚的使用方法，包括：

当需要锚定时，管柱下落至目标位置，上提防卡双向锚第二目标距离，中心管内升压，直至锚定机构锚紧在套管的内壁上，下放第二目标距离；

当需要解除锚定时，中心管内泄压，上接头向上移动，移动第二目标距离后推动解封套上移，解封套通过止回组件带动锚定机构动作，直至锚定机构与套管的内壁脱离。

本公开提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本公开提供的防卡双向锚，省略解封剪钉结构，锁定解锚机构能够同时实现锁定和解封，锚定时，通过止回组件将支撑力从锚定机构传递至解封套，再由解封套传递到上接头、中心管，执行止回动作，解封时，只需要上提上接头，解封套就可以带动锚定机构上移，顺利解锚，消除了措施管柱因解封剪钉难间断、解封困难的风险，提高了措施管柱的安全性和可靠性，降低施工作业成本。

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防卡双向锚整体结构及锚定前的状态示意图；

图2是本公开实施例提供的防卡双向锚的局部结构示意图一；

图3是本公开实施例提供的防卡双向锚的局部结构示意图二；

图4是本公开实施例提供的防卡双向锚的局部结构示意图三；

图5是本公开实施例提供的防卡双向锚整体结构及锚定中的状态示意图。

图中的附图标记分别表示为：

1、上接头；1-1、第一台阶部；2、解封套；2-1、第一滑槽部；3、锁块套；3-1、第二锁槽；4、中心管；4-1、第一锁槽；5、第一进液孔；6、锁块；7、坐封剪钉；8、活塞套；9、第一外套筒；9-1、活塞腔；10、联接轴套；11、锁齿；12、锁环套；13、锁环；14、上支撑锥体；15、卡瓦壳体；16、上限位销钉；18、双向卡瓦；19、第一导向斜面；20、压簧；21、第二导向斜面；23、下限位销钉；24、下限位槽；26、弹性爪；27、下支撑锥体；28、锥体台阶；29、限位部；30、第二进液孔；31、液压锥筒；32、平衡筒；33、复位弹簧；34、弹簧座；35、第二外套筒；36、下接头。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置的例子。

应当理解的是，在本文中提及的“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

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。

结合本公开图1所示，本实施例公开了一种防卡双向锚，包括：中心管4，中心管4的上端设有上接头1，上接头1与中心管4螺纹连接；锚定机构，锚定机构套设在中心管4的外侧；锁定解锚机构，锁定解锚机构套设在中心管4的外侧；锁定解锚机构包括解封套2、止回组件，解封套2与中心管4连接，锚定机构通过止回组件与解封套2连接，锚定机构能够相对于解封套单向移动，单向移动的方向为相对于解封套2从中心管4的上端到下端的方向；锁定解锚机构限制锚定机构只能相对于解封套2向下移动，及当上接头1向上移动时，解封套2能够通过止回组件将锚定机构解除锚定。

本公开实施例提供的防卡双向锚，不需要解封剪钉结构，锁定解锚机构能够同时实现锁定和解封，锚定时，通过止回组件将支撑力从锚定机构传递至解封套2，再由解封套2传递到上接头1、中心管4，执行止回动作，解封时，只需要上提上接头1，解封套2就可以带动锚定机构上移，顺利解锚，消除了措施管柱因解封剪钉难间断、解封困难的风险，提高了措施管柱的安全性和可靠性，降低施工作业成本。

在一些实施例中，结合图2所示，防卡双向锚还包括锁块6、锁块套3，解封套2与锁块套3螺纹连接；锁块套3上设有沿径向的第二锁槽3-1，中心管4上设有第一锁槽4-1，锁块6同时卡入第一锁槽4-1、第二锁槽3-1时，锁块套3与中心管4相对位置固定，锁块6脱离第一锁槽4-1、第二锁槽3-1其中之一时，锁块套3与中心管4能够相对移动，锁块套3与中心管4之间设有密封圈。

从而，本实施例的防卡双向锚，首先通过锁块6是否同时卡入第一锁槽4-1、第二锁槽3-1，实现了锁块套3与中心管4的可控连接，进而，当解封套2与锁块套3螺纹连接后，实现了解封套2与中心管4的可控连接，即锚定机构向下到达锚定位置前，解封套2与中心管4相对固定，锚定机构向下移动到锚定位置后，锁块6脱离，解封套2与中心管4解除锁定，从而在后续解封过程中，解封套2可以相对于中心管4轴向上移，不需要剪断解封剪钉，解封的难度大大降低。

可选的，第一锁槽4-1与中心管4内连通，从而锁块6置于第一锁槽4-1、第二锁槽3-1内时，可以借助中心管4内的压力流体冲击或压迫的沿中心管4的径向向外脱离。

在一些实施例中，结合图2所示，上接头1外壁上设有第一台阶部1-1，解封套2内壁上设有第一滑槽部2-1，第一滑槽部2-1卡合在第一台阶部1-1上，解封套2下端的内壁与锁块套3上端的外壁螺纹连接，锁块套3的上端面与第一台阶部1-1接触。

本实施例中的上接头1作为中心管4的主要承力结构，通过第一台阶部1-1与锁定及解封机构轴向接触，进而将锚定机构的支撑力传递给中心管4，替代传统剪钉承力结构，本实施例的防卡双向锚的承托结构更加简单可靠，解封难度更小，解封更容易。

在一些实施例中，结合图2所示，第一滑槽部2-1沿中心管轴向的尺寸大于第一台阶部1-1沿中心管4轴向的尺寸，上接头1向上移动第一目标距离后，第一台阶部1-1的上端面与第一滑槽部2-1的上端面抵紧，从而上接头1带动解封套2向上移动。本实施例中上接头1向上移动第一目标距离后才会可以带动解封套2移动，能够防止管柱因温度变化蠕动时，上接头1因为蠕动直接带动解封套2上移会造成防卡双向锚直接解封，而锚定失效，本实施例的防卡双向锚具有安全距离，缓冲管柱向上的蠕动。

在一些实施例中，结合图1、3所示，锚定机构包括上支撑锥体14、卡瓦组件、下支撑锥体27；卡瓦组件包括双向卡瓦18、卡瓦壳体15，上支撑锥体14、下支撑锥体27分别设置在双向卡瓦18的上下两端，并分别通过斜面配合在双向卡瓦18的端部。双向卡瓦18设置在卡瓦壳体15内，双向卡瓦18上开设有供双向卡瓦18径向伸出的锚窗，双向卡瓦18与卡瓦壳体15之间设有压簧20，压簧20沿径向设置，能够对双向卡瓦18径向向内施力，使双向卡瓦18径向收缩，双向卡瓦18与套管内壁脱离解除，解除锚定。

上支撑锥体14、和/或下支撑锥体27沿轴向靠近双向卡瓦18，能够挤压双向卡瓦18，使双向卡瓦18克服压簧20的压力径向向外扩张，直至双向卡瓦18最外径的锚爪锚紧在套管内壁上，反之，上支撑锥体14、和/或下支撑锥体27沿轴向远离双向卡瓦18，双向卡瓦18失去支撑力，会在压簧20的压力作用下径向收缩，双向卡瓦18与套管内壁脱离接触，以解除锚定。

考虑到压簧20长期使用可能失效，导致双向卡瓦18无法收回的问题，在一些实施例中，本实施例中，锚窗下端的边缘设有第一导向斜面19，第一导向斜面19被构造为当卡瓦壳体15相对于双向卡瓦18向上移动时，第一导向斜面19压迫双向卡瓦18，使双向卡瓦18径向缩回。可选的，双向卡瓦18下端的边缘设有第二导向斜面21，第二导向斜面21与第一导向斜面19位置对应，且形状相符。

因此，本实施例的防卡双向锚，解锚过程中，卡瓦壳体15会相对双向卡瓦18向上移动一定距离，因此能够同时借住压簧20及导向斜面实现双向卡瓦18的强制收回，防止解封后双向卡瓦18无法收回等遇卡问题，提高了措施管柱的安全性和可靠性，降低施工作业成本。

可选的，双向卡瓦18具有沿轴向设置的两个锚爪，相应的卡瓦壳体15上设有两个锚窗，在两个锚窗下端的边缘分别设有第一导向斜面19，两个锚爪下端的边缘分别设有第二导向斜面21。从而两个第一导向斜面19与两个第二导向斜面21配合，遇卡时有效强制解除锚定。

在一些实施例中，结合图1、3所示，卡瓦组件与上支撑锥体14之间设有上限位结构，上限位结构包括第一限位销钉，当锚定机构处于初始状态，即双向卡瓦18处于卡瓦壳体15内部，上支撑锥体14位于轴向位置的上止点，也即活塞套8未向下移动的状态，第一限位销钉沿径向连接卡瓦壳体15与上支撑锥体14，上限位销钉16将卡瓦壳体15悬挂在上支撑锥体14上，上支撑锥体14与联接轴套10、活塞套8等连接，活塞套8通过坐封剪钉7连接在锁块套3，锁块套3通过锁块6固定在中心管4上，因此实现了初始状态时，或措施套管下入锚定之前的锚定机构的位置保持。

卡瓦组件与下支撑锥体27之间设有下限位结构，下限位结构包括设置在卡瓦壳体15内壁的下限位销钉23，及沿轴向开设在下支撑锥体27外壁的下限位槽24，下限位销钉23的末端伸入下限位槽24，下限位销钉23与下限位槽24的配合，当下限位销钉23处于下限位槽24的上端时，下支撑锥体27能够悬挂在卡瓦壳体15下方，此时上限位销钉16将卡瓦壳体15悬挂在上支撑锥体14下方。从而，上支撑锥体14处于到双向卡瓦18轴向最远的位置，双向卡瓦18的上端的斜面不受上支撑锥体14的支撑作用力，下支撑锥体27也处于到双向卡瓦18轴向最远的位置，双向卡瓦18下端的斜面不受下支撑锥体27的支撑作用力，压簧20将双向卡瓦18限制在卡瓦壳体15内，确保措施管柱能够安全下入。

在一些实施例中，结合图1所示，锚定机构包括活塞套8、第一外套筒9，活塞套8滑动设置在第一外套筒9与中心管4之间，活塞套8与第一外套筒9之间、活塞套8与中心管4之间均设有密封圈，活塞套8通过坐封剪钉7临时固定，与中心管4相对固定，活塞套8的上端面通过第一进液孔5与中心管4内连通，第一外套筒9的上端与锁块套3连接，止回组件设置在第一外套筒9的下端。当中心管4内流体压力增大到第二目标值后，活塞套8在压力作用下剪断坐封剪钉7，活塞套8沿轴向向下移动，作用在锚定机构上，使锚定机构执行锚定动作。

当锚定机构包括上支撑锥体14、双向卡瓦18时，活塞套8的下端与上支撑锥体14连接，活塞套8向下移动，能够推动上支撑锥体14靠近双向卡瓦18移动，上支撑锥体14将挤压双向卡瓦18的向外扩张，实施锚定。反之，当活塞套8向上移动，将带动上支撑锥体14远离双向卡瓦18，双向卡瓦18失去内部的支撑作用力，可以在压簧20和导向斜面的作用下缩回。

可选的，第一外套筒9、锁块套3与中心管4围成供活塞套8轴向滑动的活塞腔9-1，第一锁槽4-1、第二锁槽3-1连通至活塞腔9-1的上端，当活塞套8向下移动后，锁块6能够移动至活塞腔9-1内，以解锁锁块套3与中心管4。本实施例中，活塞套8向下移动前，锁块6的外壁面被活塞套8的内壁面抵紧，防止在实现锚定前，锁块6从锁槽脱出，锁块套3与中心管4相对移动。

活塞腔9-1通过第一进液孔5与中心管4内部连通，可选的将第一锁槽4-1、第二锁槽3-1设置在第一进液孔5的通路上，当中心管4内的压力流体通过第一进液孔5冲入活塞腔9-1的同时，会冲击锁块6沿径向向外运动，一旦活塞套8向下移动，让开足够的空间后，锁块6就能够直接落入活塞腔9-1，解除锁块套3与中心管4的轴向限制，使得后续的解封过程能够顺利进行。

在一些实施例中，结合1、4所示，活塞套8的下端连接有联接轴套10，联接轴套10的作用是轴向连接活塞套8和上支撑锥体14，止回组件包括锁齿11、锁环13、锁环套12，锁齿11沿轴向设置在联接轴套10的外壁上，锁环13通过锁环套12固定在第一外套筒9的下端。本实施例中止回组件依靠锁环13与锁齿11的配合，实现了锚定机构与锁定解锚机构的单向移动，锚定机构的联接轴套10，只能相对于锁定解锚机构的锁环13向下移动，联接轴套10向上的移动被锁环13与锁齿11的配合锁止，一旦联接轴套10向下移动后，只有解锚时，随锁环13被一并上提，从而将联接轴套10下端连接的上支撑锥体14拉动上移，双向卡瓦18的上端的斜面不受上支撑锥体14的支撑作用力，压簧20将双向卡瓦18压回到卡瓦壳体15内。

在一些实施例中，结合图1、5所示，还包括辅助锚定组件，辅助锚定组件的作用是中心管4加压，但压力未达到第二目标值前，限制下支撑锥体27下移，防止升压过程中上支撑锥体14下移，开始对双向卡瓦18施力前，由于下支撑锥体27下端没有支承限位，下支撑锥体27沿中心管4向下移动，上下锥体无法可选的支撑双向卡瓦18，导致锚定失败。辅助锚定组件包括第二进液孔30、压筒组件、弹性爪26、第二外套筒35，中心管4的下端设有下接头36，第二外套筒35连接下接头36，并将压筒组件夹在第二外套筒35与中心管4之间，压筒组件包括液压锥筒31、平衡筒32、复位弹簧33，平衡筒32与中心管4螺纹连接，液压锥筒31套设在平衡筒32外，复位弹簧33设置在液压锥筒31与平衡筒32之间，复位弹簧33的上端与平衡筒32抵接或固定，复位弹簧33的下端与液压锥筒31抵接或固定，液压锥筒31与中心管4之间，平衡筒32与液压锥筒31之间，平衡筒32与液压锥筒31之间均设有密封圈。

液压锥筒31的上端设有锥形头，弹性爪26设置在中心管4的外壁上，弹性爪26的下端设有沿径向向外凸起的限位部29，弹性爪26自然状态下，限位部29靠近中心管4的外壁，液压锥筒31上移时，锥形头能够插入限位部29与中心管4之间，将限位部29压迫向外翘起，此时，限位部29抵住下支撑锥体27的下端，从而限制下支撑锥体27的下移。

辅助锚定组件被构造为当中心管4内压力达到第一目标值时，液压力推动压筒组件沿轴向移动，液压锥筒31压迫弹性爪26变形，使得下支撑锥体27无法相对于中心管4向下移动，也即限制中心管4不能相对于锚定机构向上移动。

本公开实施例提供的防卡双向锚，无解封剪钉结构，无需上提大负荷解封，可用于深井、超深井、大斜度井中，遇卡时可有效强制解除锚定，消除了措施管柱因上提负荷大解封困难、井斜大解封剪钉难剪断、遇卡等而转大修的风险，保证了措施管柱锚定安全性及可靠性。可广泛用于注水、压裂等措施管柱中，提高措施管柱安全性，降低施工作业成本。

另一方面，本公开实施例提供了一种采用上述的防卡双向锚的使用方法，包括：

本实施例的防卡双向锚配套在油田开发中分层注水、压裂等措施管柱中，设置于封隔器等井下工具上部。

结合图1-5所示，措施管柱在下入过程中，锁块6卡在中心管4的第一锁槽4-1和锁块套3的第二锁槽3-1内，使锁块套3固定在中心管4上。同时，由于解封套2和第一外套筒9分别与锁块套3螺纹固定连接，坐封剪钉7固定锁块套3和活塞套8，联接轴套10与活塞套8和上支撑锥体14分别螺纹固定连接，所以解封套2、第一外套筒9、活塞套8、联接轴套10及上支撑锥体14的位置均保持固定，而卡瓦壳体15悬挂在上支撑锥体14下端，下支撑锥体27通过下限位销钉23悬挂在卡瓦壳体15下端，使双向卡瓦18上下端斜面不受上支撑锥体14和下支撑锥体27支撑作用力，将双向卡瓦18限制在卡瓦壳体15内，确保措施管柱安全下入。

措施管柱下至设计位置后，根据下深位置上提一定高度，使防卡双向锚向上移动第二目标距离。然后从油管逐渐升压，即中心管4内升压，液压从中心管4上的第一进液孔5和第二进液孔30进入，作用到活塞套8和液压锥筒31上；由于初始液压低，达到第一目标值，但小于第二目标值，在活塞套8上端面上作用力小，不足以剪断坐封剪钉7，使活塞套8被坐封剪钉7固定在锁块套3上而不能移动；液压锥筒31在液压活塞力作用下带动弹簧座34，并压缩复位弹簧33向上端移动，当移动到液压锥筒31上端锥形头与弹性爪26下端限位部29接触时，限位部29在液压锥筒31锥进作用下向外扩张，扣住下支撑锥体27的下端，限制下支撑锥体27向下端移动。

继续升压，直至达到第二目标值，作用在活塞套8上端面上的液压力增大，剪断坐封剪钉7后推动活塞套8、联接轴套10及上支撑锥体14向下端移动，同时通过上限位销钉16推动卡瓦壳体15及双向卡瓦18向下端移动，而下支撑锥体27被限位部29限制不能向下端移动，由此卡瓦壳体15推动双向卡瓦18移动至与下支撑锥体27接触后，双向卡瓦18下端斜面受下支撑锥体27反作用力后径向压缩压簧20向卡瓦壳体15外扩张，卡在套管内壁上，实现措施管柱下锚定；而活塞套8及联接轴套10推动上支撑锥体14剪断上限位销钉16后继续向下端移动，使双向卡瓦18上端斜面受力后径向压缩压簧20向卡瓦壳体15外扩张，卡在套管内壁上，实现措施管柱上锚定；锁块6在活塞套8下移后脱离，落入到活塞腔9-1，使锁块套3解除与中心管4固定；锁齿11移动到与锁环13接触后锁紧，使联接轴套10只能在活塞套8推动下向下端移动，而不能在措施管柱泄压后向上端回移，实现措施管柱可靠锚定；将措施管柱上提部分压回，使防卡双向锚向下移动第二目标距离，由于措施管柱已锚定，措施管柱不能向下移动，使措施管柱压缩第二目标距离，释放部分管柱负荷，释放的管柱负荷压载在上接头1上，又通过锁块套3、第一外套筒9、锁环套12、锁环13、联接轴套10、上支撑锥体14，最终压载到双向卡瓦18及套管内壁上，防止措施管柱在泄压后因臌胀效应收缩、拉动上接头1向上端移动、造成防卡双向锚解封失效。

分层注水、压裂等措施生产时，措施管柱内压力高于措施管柱外压力，由于防卡双向锚将措施管柱锚定在套管内壁上、限制措施管柱蠕动，防卡双向锚锚定部位以上管柱在内外压差作用下产生使管柱缩短的臌胀效应、使措施管柱受向上的拉力作用，而防卡双向锚锚定部位以下管柱在上下压差作用下产生活塞效应、使措施管柱受向上的推力作用；臌胀效应的拉力和活塞效应的推力通过措施管柱、上接头1、下接头36作用在中心管4上，再通过弹性爪26、限位部29、锥体台阶28、下支撑锥体27将作用力传递到双向卡瓦18及套管内壁上，防止措施管柱向上端移动。

当措施管柱停止生产等泄压时，液压作用力消失，在复位弹簧33推动下，带动液压锥筒31脱离限位部29向下端移动复位，限位部29失去液压锥筒31上端锥形头支撑作用径向收缩，与下支撑锥体27的下端脱离接触，使中心管4向上端移动不再受双向卡瓦18限制；如果限位部29与下支撑锥体27不脱离接触，下支撑锥体27一直支撑在双向卡瓦18的下端，双向卡瓦18的下端收不回去，就无法完成防卡双向锚解封，能够使防卡双向锚既能承受高压注水时的轴向应力。解封时，只需要克服管柱自重，从而实现小负荷解封，尤其是在深井、超深井优势特别明显，可防止解封力不足、管柱提不动、工具遇卡无法提出的现象发生，同时降低了管柱断脱等安全风险。

同时，由于锁齿11与锁环13接触后锁紧，活塞套8与联接轴套10不能向上端回移，使上支撑锥体14和下支撑锥体27不能与双向卡瓦18上下端斜面脱离接触，确保措施管柱保持锚定；此时由于措施管柱部分负荷压载在双向卡瓦18及套管内壁上，深斜井用防卡水力防卡双向锚锚定部位以上管柱处压缩状态，可有效防止措施管柱向上端蠕动而锚定失效。

当修井作业等需解除措施管柱锚定时，先将措施管柱泄压，使中心管4脱离双向卡瓦18限制，再上提措施管柱，移动第二目标距离，使上接头1带动中心管4、下接头36上移第二目标距离后推动解封套2上移，解封套2带动锁块套3、活塞套8、第一外套筒9、联接轴套10、锁环套12、上支撑锥体14整体上移，上支撑锥体14脱离与双向卡瓦18接触后带动卡瓦壳体15上移，继而带动双向卡瓦18上移与下支撑锥体27脱离接触；双向卡瓦18上下端与上支撑锥体14、下支撑锥体27脱离接触失去其支撑力后，在压簧20推力下向卡瓦壳体15内收缩，脱离套管内壁，解除措施管柱锚定；若压簧20失效等原因使双向卡瓦18不能径向收缩时，卡瓦壳体15上第一导向斜面19与双向卡瓦18的第二导向斜面21将强制推动双向卡瓦18径向收缩，脱离套管内壁，解除措施管柱锚定，避免措施管柱遇卡。

需要说明的是，本公开实施例中“上移”、“上端”等，是指防卡双向锚使用过程中，朝向或靠近井口的方向，“下移”、“下端”等，是指防卡双向锚使用过程中，朝向或靠近井底的方向，所以本公开实施例中的“上移”、“上端”、“下移”、“下端”包括但不限于竖直方向的上下。

以上所述仅为本公开的实施例，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 (11)

1.一种防卡双向锚，其特征在于，包括：

中心管(4)，所述中心管(4)的上端设有上接头(1)；

锚定机构，所述锚定机构套设在所述中心管(4)的外侧；

锁定解锚机构，所述锁定解锚机构套设在所述中心管(4)的外侧；所述锁定解锚机构包括解封套(2)、止回组件，所述解封套(2)与所述中心管(4)连接，所述锚定机构通过所述止回组件与所述解封套(2)连接，所述锚定机构相对于所述解封套(2)单向移动，所述单向移动的方向为相对于所述解封套(2)从所述中心管(4)的上端到下端的方向；

当所述上接头(1)向上移动时，所述解封套(2)通过所述止回组件将所述锚定机构解除锚定。

2.根据权利要求1所述的防卡双向锚，其特征在于，所述防卡双向锚还包括锁块(6)、锁块套(3)，所述解封套(2)与所述锁块套(3)连接；所述锁块套(3)上设有第二锁槽(3-1)，所述中心管(4)上设有第一锁槽(4-1)，所述锁块(6)卡入所述第一锁槽(4-1)和第二锁槽(3-1)时，所述锁块套(3)与所述中心管(4)相对位置固定，所述锁块(6)脱离所述第一锁槽(4-1)、第二锁槽(3-1)其中之一时，所述锁块套(3)与所述中心管(4)相对移动。

3.根据权利要求2所述的防卡双向锚，其特征在于，所述上接头(1)外壁上设有第一台阶部(1-1)，所述解封套(2)内壁上设有第一滑槽部(2-1)，所述第一滑槽部(2-1)卡合在所述第一台阶部(1-1)上，所述解封套(2)下端的内壁与所述锁块套(3)上端的外壁螺纹连接，所述锁块套(3)的上端面与所述第一台阶部(1-1)接触。

4.根据权利要求3所述的防卡双向锚，其特征在于，所述第一滑槽部(2-1)沿所述中心管(4)轴向的尺寸大于所述第一台阶部(1-1)沿所述中心管(4)轴向的尺寸，所述上接头(1)向上移动第一目标距离后，抵紧并带动所述解封套(2)向上移动。

5.根据权利要求3所述的防卡双向锚，其特征在于，所述锚定机构包括卡瓦组件；所述卡瓦组件包括双向卡瓦(18)、卡瓦壳体(15)，所述双向卡瓦(18)上开设有供所述双向卡瓦(18)径向伸出的锚窗，所述锚窗下端的边缘设有第一导向斜面(19)，当所述卡瓦壳体(15)相对于所述双向卡瓦(18)向上移动时，所述第一导向斜面(19)压迫所述双向卡瓦(18)，使所述双向卡瓦(18)径向缩回。

6.根据权利要求5所述的防卡双向锚，其特征在于，所述双向卡瓦(18)下端的边缘设有第二导向斜面(21)，所述第二导向斜面(21)与所述第一导向斜面(19)位置对应，且形状相符。

7.根据权利要求2所述的防卡双向锚，其特征在于，所述锚定机构包括活塞套(8)、第一外套筒(9)，所述活塞套(8)滑动设置在所述第一外套筒(9)与所述中心管(4)之间，所述第一外套筒(9)的上端与所述锁块套(3)连接，所述止回组件设置在所述第一外套筒(9)的下端。

8.根据权利要求7所述的防卡双向锚，其特征在于，所述第一外套筒(9)、所述锁块套(3)与所述中心管(4)围成供所述活塞套(8)轴向滑动的活塞腔(9-1)，所述第一锁槽(4-1)、第二锁槽(3-1)连通至所述活塞腔(9-1)的上端，当所述活塞套(8)向下移动后，所述锁块(6)移动至所述活塞腔(9-1)内，以解锁所述锁块套(3)与所述中心管(4)。

9.根据权利要求7所述的防卡双向锚，其特征在于，所述活塞套(8)的下端连接有联接轴套(10)，所述止回组件包括锁齿(11)、锁环(13)、锁环套(12)，所述锁齿(11)沿轴向设置在所述联接轴套(10)的外壁上，所述锁环(13)通过所述锁环套(12)固定在所述第一外套筒(9)的下端。

10.根据权利要求1-9任一项所述的防卡双向锚，其特征在于，所述防卡双向锚还包括辅助锚定组件，所述辅助锚定组件包括第二进液孔(30)、压筒组件、弹性爪(26)、第二外套筒(35)，所述中心管(4)的下端设有下接头(36)，当所述中心管(4)内压力达到第一目标值时，所述压筒组件沿轴向移动，推动所述弹性爪(26)变形，限制所述中心管(4)相对于所述锚定机构向上移动。

11.一种采用权利要求1-10任一项所述的防卡双向锚的使用方法，其特征在于，包括：

当需要锚定时，管柱下落至目标位置，上提防卡双向锚第二目标距离，中心管(4)内升压，直至锚定机构锚紧在套管的内壁上，下放第二目标距离；

当需要解除锚定时，中心管(4)内泄压，上接头(1)向上移动，移动第二目标距离后推动解封套(2)上移，解封套(2)通过止回组件带动锚定机构动作，直至锚定机构与套管的内壁脱离。

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