CN204299525U - 一种套管补贴用锥形可收缩导向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种套管补贴用锥形可收缩导向装置，该装置包括拉簧拉杆、释放套、拉簧套、下锥套、拉簧、拉簧座及引鞋构件，其中：所述的释放套同轴固定套合在拉簧拉杆的外周，拉簧套与释放套同轴卡合，拉簧与拉簧套同轴固接，拉簧座位于拉簧内且同轴套合在拉簧拉杆上，拉簧座限制拉簧的径向收缩，下锥套套合在拉簧的外周上，拉簧拉杆的下端连接引鞋构件，引鞋构件限制拉簧座的轴向运动，且引鞋构件引导拉簧拉杆的运动方向；克服笔尖导向式结构在遇到套管错断井或活性错断井时的不足。

Description

一种套管补贴用锥形可收缩导向装置

技术领域

本实用新型涉及油田修井时所用的套管加固装置，涉及一种引导补贴管通过套损井段的导向装置，具体的为一种套管补贴用锥形可收缩导向装置。

背景技术

在油田开发生产过程中，及时、有效地对破损的油、水井套管封堵和加固是保证油田持续稳产的重要措施。在进行套管补贴加固修复中，以往使用笔尖引导补贴管及锚定机构通过或进入套损井段，在遇到套管错断或活性错断套损井时，必须由地面操作人员旋转传输补贴系统的管柱使笔尖导向器的尖端避开套管下断口的外侧，贴着断口下端套管内壁表面下放才能将补贴管系统引入断口，这种工作对地面操作人员常常是一种挑战，只能凭借经验和感觉进行，在反复的上提和下放过程中容易使补贴管两端的锚定机构胀大，造成补贴管被卡，给施工造成损失，影响套损井的修复。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本实用新型的目的是通过一种锥形可收缩导向装置作导引头，利用其圆锥面的滑引作用将补贴管系统引入套管错断井的断口，在完成套损井段补贴加固作业后可自行收缩随施工管柱提出，同时还可以根据井况需要在该装置下端连接加长引鞋、特制引鞋或修井常规工艺用引导工具。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种套管补贴用锥形可收缩导向装置，该装置包括拉簧拉杆、释放套、拉簧套、下锥套、拉簧、拉簧座及引鞋构件，其中：所述的释放套同轴固定套合在拉簧拉杆的外周，拉簧套与释放套同轴卡合，拉簧与拉簧套同轴固接，拉簧座位于拉簧内且同轴套合在拉簧拉杆上，拉簧座限制拉簧的径向收缩，下锥套套合在拉簧的外周上，拉簧拉杆的下端连接引鞋构件，引鞋构件限制拉簧座的轴向运动，且引鞋构件引导拉簧拉杆的运动方向。

具体的，所述的拉簧为能进行径向缩合的管状部件，管状部件上设有多个分瓣结构，沿分瓣结构外周的轴向依次为圆柱面和向内的下锥面，且在分瓣结构内周对应外周圆柱面的位置设置凸起的内锥面；所述的拉簧座为管形构件，沿该管形构件的圆周设置圆锥台；所述的圆锥台同轴顶合拉簧的内锥面。

更具体的，所述的圆锥台包括沿拉簧座轴向依次同轴设置的第一圆锥台和第二圆锥台，第一圆锥台顶合拉簧的内锥面限制拉簧的径向收缩，第二圆锥台与拉簧下锥面的尖端顶合。

再具体的，所述的引鞋构件为锥形，引鞋构件包括沿轴向依次固接的引鞋接头、中间引鞋和尾端引鞋，引鞋接头固定套合在拉簧拉杆的端部且与拉簧座同轴顶合。

另外，该装置还包括导向锥，所述的导向锥为锥形的分瓣式构件；所述的拉簧为能进行径向缩合的管状部件，管状部件上设有多个分瓣结构，分瓣结构外周为圆柱面，且在分瓣结构内周对应外周圆柱面的位置设置凸起的内锥面；所述的拉簧座为管形构件，沿该管形构件的圆周设置圆锥台，圆锥台同轴顶合拉簧的内锥面；所述的导向锥与拉簧的分瓣结构同轴固接，导向锥与拉簧进行同步的径向缩合。

还有，所述的引鞋构件为圆锥形的尾端引鞋，尾端引鞋与导向锥同轴固接。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型的导向装置可进入套管错断井或活性错断井的断口，借助补贴管系统头部已插入断口的圆锥形导向器的锥面将轴向压力转变为套管径向校正力，使补贴管系统克服活性错断井断口套管的偏摆力，将错断口上、下端发生径向位移的活性套管头校正到一条轴线上，引导进入并通过套管活性错断井断口，完成套管断口加固的目的；

(2)在补贴管锚定后利用补贴动力工具输出的拉力将释放套拉断，解除拉簧座对拉簧分瓣结构径向收缩的限制，使由拉簧、中间引鞋和尾端引鞋组成的锥形导向装置径向收缩后随传输管柱从补贴管中提出，井下无落物，同时还可以根据井况需要在引鞋接头上连接加长引鞋、特制引鞋和修井常规导向工具，以克服笔尖导向式结构在遇到套管错断井或活性错断井时的不足。

附图说明

图1为实施例一锥形可收缩导向装置结构示意图；

图2为实施例一中拉簧结构示意图；

图3为实施例一中拉簧座结构示意图；

图4为实施例二锥形可收缩导向装置结构示意图；

图5为实施例三锥形可收缩导向装置结构示意图；

图6为实施例三拉簧结构示意图；

图7为实施例三导向锥结构示意图；

图中各标号表示为：1-中心杆、2-拉杆扶正套、3-拉杆套、4-拉杆扶正套端盖、5-拉簧拉杆、6-释放套、7-拉簧套、8-补贴管、9-下锥套、10-拉簧、101-分瓣结构、1010-内锥面、1011-圆柱面、1012-下锥面、11-拉簧座、110-第一圆锥台、111-第二圆锥台、12-引鞋接头、13-中间引鞋、14-尾端引鞋、15-待修复管、16-安装螺钉、17-导向锥、170-导向锥分瓣体、18-拉簧座锁紧螺母；

以下结合附图及具体实施方式对本实用新型做具体说明。

具体实施方式

本实用新型的锥形可收缩导向装置，释放套通过螺纹连接在拉簧拉杆的中部，释放套的下端沿圆周设有凸起的棱边，拉簧套同轴卡合在释放套的凸起的棱边上，拉簧上端的内周设有内螺纹与拉簧套通过螺纹同轴套接，拉簧座位于拉簧内且同轴套合在拉簧拉杆上，限制拉簧的径向缩合，调整拉簧在拉簧拉杆上的位置，通过拉簧座上第一圆锥台与拉簧的内锥面挤压将拉簧的分瓣结构撑开，使套装在拉簧外周上的下锥套固定牢固，拉簧座在拉簧拉杆上的位置确定后，将引鞋接头与拉簧座反向旋紧，锁定拉簧座不松扣，然后通过螺纹在引鞋接头上连接中间引鞋和尾端引鞋，组装成锥形可收缩导向装置，将组装好的锥形可收缩导向装置穿入带锚定机构的补贴管中，使下锥套的刃口插入补贴管上锚定机构的口中；

释放套外表面加工有环形断裂槽，释放套凸起的棱边卡在拉簧套的端面上的凹坑内，补贴管补贴加固时，依靠补贴动力工具提供的拉力，拉动锥形可收缩导向装置向上运动，通过安装在拉簧外的下锥套将补贴管端口的锚定机构胀大，与待修复管形成过赢配合，完成补贴管的锚定密封，之后作用在释放套上的轴向拉力从断裂槽处将释放套拉断，在补贴动力工具拉动下，拉簧拉杆带动拉簧座向上运动并退入拉簧的空腔内，解除拉簧座上的锥面对拉簧的分瓣结构径向收缩的限制，完成锥形可收缩导向装置的解卡，在与下锥套的分离后，实现锥形可收缩导向装置的收缩功能。

拉簧座在释放套拉断后的瞬间随拉簧拉杆一起快速向上移动进入拉簧的空腔内，拉动拉簧套和拉簧上移，使拉簧的分瓣结构在下锥套内壁锥面的反作用力下快速收缩，由于有拉簧座第二圆锥面支撑拉簧的分瓣结构的内锥面1010，可以防止拉簧上分瓣结构在快速收缩时其尖端撞击在拉簧座的表面上而发生弯曲变形，保护拉簧上分瓣结构不受损坏；

引鞋接头的外表面加工有标准油管外螺纹，用于连接中间引鞋、加长引鞋、特制引鞋或修井常规工艺用引导工具，中间引鞋外表面为圆锥形，锥形表面的最大直径大于拉簧上分瓣结构的尖端的直径，而小于补贴管和下锥套的内径，以能够顺利引导套管错断井的下断口延着中间引鞋锥形外表面滑引到拉簧的锥形外表面上，并在补贴管锚定后随收缩的拉簧一起从补贴管中提出。

利用分瓣结构的导向锥将拉簧、拉簧座和拉簧座锁紧螺母都包裹起来，通过安装螺钉的连接使导向锥的分瓣结构随拉簧的分瓣结构一起连动实现导向和收缩功能，该结构主要用在小直径的套管补贴施工中，有效的保护了拉簧、拉簧座和拉簧座锁紧螺母，避免在通过套管错断断口时遇阻。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一：

结合图1、2和3，本实施例的锥形可伸缩导向装置包括拉簧拉杆5、释放套6、拉簧套7、下锥套9、拉簧10、拉簧座11、引鞋接头12、中间引鞋13和尾端引鞋14；

释放套6通过螺纹连接在拉簧拉杆5的中部，释放套6的下端沿圆周设有凸起的棱边，拉簧套7同轴卡合在释放套6的凸起的棱边上，拉簧10上端的内周设有内螺纹与拉簧套7通过螺纹同轴套接，拉簧座11位于拉簧10内且同轴套合在拉簧拉杆5上，限制拉簧10的径向缩合，下锥套套合在拉簧的外周上，拉簧座11的下端同轴顶合引鞋接头12，引鞋接头12通过螺纹与拉簧拉杆5同轴固接，中间引鞋13和尾端引鞋14同轴固接在引鞋接头12上；

拉簧10为管型构件，其下端为分瓣结构101，分瓣结构101有三组工作面，分别为下锥面1012、圆柱面1011和内锥面1010，拉簧座11为带有圆锥凸台的管形构件，包括第一圆锥台110和第二圆锥台111，拉簧10套在拉簧座11外，调整拉簧座11在拉簧拉杆5上的位置，通过拉簧座11上第一圆锥台110与拉簧10内锥面1010接触挤压将拉簧10的分瓣结构101撑开，使套装在拉簧10分瓣结构101圆柱面1011上的下锥套9固定牢固，下锥面1012向内收缩，且收口的位置对应拉簧座11上的第二圆锥台；

中间引鞋13外表面为圆锥形，中间引鞋13锥形表面的最大直径大于拉簧10上分瓣结构101的尖端直径且小于补贴管8和下锥套9的内径，以能够顺利引导套管错断井的下断口延着中间引鞋13锥形外表面滑引到拉簧10的锥形外表面上，并在补贴管8锚定后随收缩的拉簧10一起从补贴管8中提出。

实施例二：

结合图4，本实施例与实施例一不同的是，本实施例中的锥形可收缩导向装置主要用在大直径的套管施工中，由于套管空间增大了，拉簧10的收缩更加自如，拉簧座11的第二圆锥台111与拉簧10下锥面1012的尖端顶合，且末端的引鞋构件不需要复杂的结构，引鞋构件的形状可以为与拉簧座11相同直径的圆柱体，在圆柱体的端部放置锥形的尾端引鞋14即可，简化了加工工艺，可以节约成本。

实施例三：

结合图5、6和7，本实施例与实施例一不同的是，利用分瓣结构的导向锥17将拉簧10、拉簧座11和拉簧座锁紧螺母18都包裹起来，通过安装螺钉16的连接使导向锥17的分瓣结构随拉簧10的分瓣结构一起连动实现导向和收缩功能，该结构主要用在小直径的套管补贴施工中，有效的保护了拉簧10、拉簧座11和拉簧座锁紧螺母18，避免在通过套管错断断口时遇阻。

本实用新型所述的锥形可收缩导向装置安装和工作过程为：

本实用新型的锥形可收缩导向装置与补贴管8、安装在补贴管8两端的锚定机构、中心杆1、拉杆套3、拉杆扶正套2和拉杆扶正套端盖4与待修复管15配套使用；

当补贴动力工具和补贴管系统被成功传输至待补贴段后，根据测井校深数据精确调整补贴管8的位置，以满足对套管损坏井段的密封补贴要求，经校核计算确认无误后启动补贴动力工具工作，在补贴动力工具的作用下由活塞杆、中心杆1和锥形可收缩导向装置组成的体系与由活塞缸、座封筒和上锥套组成的体系做轴向相对运动，通过上锥套和下锥套9将轴向作用力转变为对补贴管8两端金属锚和金属密封环径向扩胀力，挤压金属锚和金属密封环使它们胀大，与待修复管15形成过盈配合，实现补贴管8的锚定、密封功能。

补贴动力工具继续工作，随着上锥套和下锥套9被推顶入补贴管8两端的锚定机构内，补贴动力工具输出的轴向作用力也不断增大，当上、下锥套作用在锚定机构上的径向扩胀力与锚定机构、套管和地层对它们的约束力相平衡时，锚定机构停止涨大，此时，由活塞杆、中心杆1和锥形可收缩导向装置组成的体系与由活塞缸、座封筒和上锥套组成的体系停止做轴向相对运动，中心杆1上的全部作用力作用在释放套6最薄弱的断裂槽上，当中心杆1的拉力达到断裂槽的断裂拉力值时，释放套6从断裂槽处断裂，断裂后的释放套6解除了拉簧10对拉簧拉杆5的轴向运动限制，失去平衡的拉簧拉杆5在中心杆1的拉动下带动拉簧座11一起运动并退入拉簧10的空腔内，解除拉簧座11对拉簧10分瓣结构101径向收缩的限制，失去拉簧座11支撑的拉簧10的分瓣结构101在拉簧拉杆5的拉动下和拉簧套7一起沿下锥套9的喇叭口滑动并径向收缩进入补贴管8内，完成锥形可收缩导向装置的解卡，在与下锥套9分离后，实现锥形可收缩导向装置的收缩功能；最后用修井机将补贴动力工具、中心杆1和锥形可收缩导向装置一起提出施工井，完成补贴管8安装。

Claims (6)

1.一种套管补贴用锥形可收缩导向装置，其特征在于，该装置包括拉簧拉杆(5)、释放套(6)、拉簧套(7)、下锥套(9)、拉簧(10)、拉簧座(11)及引鞋构件，其中：

所述的释放套(6)同轴固定套合在拉簧拉杆(5)的外周，拉簧套(7)与释放套(6)同轴卡合，拉簧(10)与拉簧套(7)同轴固接，拉簧座(11)位于拉簧(10)内且同轴套合在拉簧拉杆(5)上，拉簧座(11)限制拉簧(10)的径向收缩，下锥套(9)套合在拉簧(10)的外周上，拉簧拉杆(5)的下端连接引鞋构件，引鞋构件限制拉簧座(11)的轴向运动，且引鞋构件引导锥形可收缩导向装置的走向。

2.如权利要求1所述的套管补贴用锥形可收缩导向装置，其特征在于，所述的拉簧(10)为能进行径向缩合的管状部件，管状部件上设有多个分瓣结构(101)，沿分瓣结构(101)外周的轴向依次为圆柱面(1011)和向内的下锥面(1012)，且在分瓣结构(101)内周对应外周圆柱面(1011)的位置设置凸起的内锥面(1010)；

所述的拉簧座(11)为管形构件，沿该管形构件的圆周设置圆锥台；

所述的圆锥台同轴顶合拉簧(10)的内锥面(1010)。

3.如权利要求2所述的套管补贴用锥形可收缩导向装置，其特征在于，所述的圆锥台包括沿拉簧座(11)轴向依次同轴设置的第一圆锥台(110)和第二圆锥台(111)，第一圆锥台(110)顶合拉簧(10)的内锥面(1010)限制拉簧(10)的径向收缩，第二圆锥台(111)与拉簧(10)下锥面(1012)的尖端顶合。

4.如权利要求1、2或3所述的套管补贴用锥形可收缩导向装置，其特征在于，所述的引鞋构件为锥形，引鞋构件包括沿轴向依次固接的引鞋接头(12)、中间引鞋(13)和尾端引鞋(14)，引鞋接头(12)固定套合在拉簧拉杆(5)的端部且与拉簧座(11)同轴顶合。

5.如权利要求1所述的套管补贴用锥形可收缩导向装置，其特征在于，该装置还包括导向锥(17)，所述的导向锥(17)为锥形的分瓣式构件；

所述的拉簧为能进行径向缩合的管状部件，管状部件上设有多个分瓣结构，分瓣结构外周为圆柱面，且在分瓣结构内周对应外周圆柱面的位置设置凸起的内锥面；

所述的拉簧座为管形构件，沿该管形构件的圆周设置圆锥台，圆锥台同轴顶合拉簧的内锥面；

所述的导向锥(17)与拉簧的分瓣结构同轴固接，导向锥(17)与拉簧进行同步的径向缩合。

6.如权利要求5所述的套管补贴用锥形可收缩导向装置，其特征在于，所述的引鞋构件为圆锥形的尾端引鞋，尾端引鞋与导向锥同轴固接。