CN204402358U - 一种套管旋转循环下入装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的套管旋转循环下入装置。包括上接头、本体上接头、上轴承、下轴承、弹性抓、本体、上推环、外筒、滑块、卡瓦座、卡瓦、下推环、下接头、下旋转套、下锁紧帽、心轴。上接头装在本体上接头内，上下分别装有轴承，弹性抓套在上接头下端，上接头下端通过螺纹与心轴连接，上推环套在心轴上部，与上接头的下端面接触，卡瓦座装在本体花键槽内，卡瓦装在卡瓦座的梯形槽内，滑块装在本体侧面槽内，下推环装在本体下端孔内，下接头与本体通过螺纹连接，下旋转套装在下推环下端，下锁紧帽与下旋转套通过螺纹连接。本实用新型应用于下套管过程可以随时建立循环、转动套管，采用抓取接箍的方式，不对套管本体造成伤害，结构简单、工作可靠。

Description

一种套管旋转循环下入装置

技术领域

本实用新型涉及油气勘探开发中下套管装置领域内的套管旋转循环下入装置，适用于完井时下套管施工作业，能够提高套管下入作业的速度、安全性、可靠性。

背景技术

目前国内完井下套管多采用套管吊卡下入，下套管过程遇阻时套管无法旋转，也无法开泵建立循环，只能上提、下放，因此无法快速有效解决施工中遇到的遇阻问题，特别是在大位移井、长水平段井内下入套管时，及时建立循环、旋转套管能够大大提高套管下入的速度、降低套管下入的施工风险。

目前已有的专利，申请号为CN200910078565.0的《一种用顶驱驱动钻井装置下套管作业方法》实现了下套管时旋转、循环下入，但是实用新型中提到的工具需要采用专用液压源驱动，无法在现场简单快速与不同型号的顶驱配套使用，同时该工具采用抓取套管内孔的方式，悬挂力较小，并容易在套管本体内孔产生压痕，从而影响套管本体的强度和耐腐蚀性；申请号为CN200920266049.6的《下套管循环工具》实现了下套管时循环下入，但是该实用新型中提到的工具在使用时必须开泵建立循环才能实现套管的抓取，不具备旋转下套管的功能，同时也是采用抓取套管内孔的方式，也与CN200910078565.0专利涉及的工具一样，存在相同的不足之处。再如美国专利US 8042626 的《抓取工具》（《Griping Tool》）实现了下套管时旋转、循环下入，无需液压源，但是专利中涉及的工具是采用抓取套管本体外部的方式，同样会对套管本体产生压痕，从而影响套管本体的强度和在耐腐蚀性。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述技术问题，提供一种套管旋转循环下入装置，采用抓取套管接箍的方式，避免了对套管本体的伤害，下入过程能够随时旋转套管，为清洗井眼建立循环，实现套管快速可靠的下入。

为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种套管旋转循环下入装置，包括上接头1、本体上接头3、上轴承4、下轴承5、弹性抓6、本体7、上推环8、外筒9、滑块10、卡瓦座11、卡瓦13、下推环15、下接头16、下旋转套17、下锁紧帽18和心轴19；其中：上接头1装在本体上接头3上，上接头1下部有环形凸起，并通过环形凸起上下设置的上轴承4和下轴承5与本体上接头3构成旋转配合；弹性抓6为下端锥形，锥形面有割缝，弹性抓6套在上接头1下端；心轴19连接在上接头1下端；上推环8套在心轴19上部，上推环8上端面有1-3组沿圆周均布的螺旋面，并与上接头1下端的螺旋面相配合，凹槽与突出的螺旋面构成轴向插接配合，上推环8外圆轴向设有3-5个花键；本体7上端与本体上接头3固连，本体7内轴向设有3-5个花键槽，上部的花键槽与上推环8的花键构成配合；卡瓦座11和滑块10装在本体7下部的花键槽内，其结合面构成轴向锥面配合；卡瓦13装在卡瓦座11的梯形槽内；外筒9套装在本体7中下部，并与滑块10固连；下推环15装在本体7下端部，下推环15下端有1-3组螺旋面和凹槽，外圆设有3-5个花键，花键与本体7下端部的花键槽配合；下旋转套17装在下推环15下端，下旋转套17上端与下推环15下端设有旋转配合的螺旋面和插件配合的凹槽配合；下接头16与本体7下端固连，下接头16内设凸起与下旋转套17的外凸起构成轴向限位配合；下锁紧帽18与下旋转套17连接。

上述方案进一步包括：

在心轴19下端连接引鞋22，在上接头1上固连有显示盘2。

在心轴19和引鞋22之间设有密封橡胶碗21和挡环20。

上推环8与上接头1的螺旋面均为两组，每组螺旋面由两段不同螺旋升角的螺旋面组成，与之对应的凹槽也为两组；下旋转套17与下推环15的螺旋面均为两组，与之对应的凹槽也为两组，每个凹槽直角一侧有一个突起的直台阶。

卡瓦座11外侧有2个锥面，与滑块10的锥面相配合。

本实用新型的套管旋转循环下入装置使用时，上接头与顶驱通过螺纹连接，通过顶驱下放，在引鞋导引下密封橡胶碗进入套管内孔形成密封，继续下放顶驱，卡瓦相对套管接箍向下运动，同时向外扩张，内径变大，套管接箍完全进入沿圆周均布的卡瓦形成的内孔后上提上接头，然后顺时针旋转上接头，使卡瓦卡紧套管接箍，此时可以进行套管之间的螺纹连接，完成后套管紧扣后就可以下入此根套管，下入的同时可以开泵建立循环，也可以旋转套管。套管下放到钻台面，座到井口的套管卡瓦内，通过下压上接头，顺时针旋转下锁紧帽后可以完全释放套管。使用该套管旋转循环下入装置下入套管时，下入过程中能够随时旋转套管，为清洗井眼建立循环，该装置采用抓取套管接箍的方式，避免了对套管本体的伤害，能够实现套管快速、可靠的下入。

本实用新型的优点在于：下套管过程可以随时建立循环、转动套管，采用抓取接箍的方式，不对套管本体造成伤害，结构简单、工作可靠。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是图1在B-B剖视图；

图3是图1在C-C剖视图；

图4是图1在D-D剖视图；

图5是套管进入本实用新型装置时的结构示意图；

图6是本实用新型的装置在执行套管抓取动作时的结构示意图；

图7是本实用新型的装置在释放套管时的结构示意图。

图中1.上接头，2.显示盘，3.本体上接头，4.上轴承，5.下轴承，6.弹性抓，7.本体，8.上推环，9.外筒，10.滑块，11.卡瓦座，12.套管接箍，13.卡瓦，14.套管本体，15.下推环，16.下接头，17.下旋转套，18.下锁紧帽，19.心轴，20.挡环，21.密封橡胶碗，22.引鞋。

具体实施方方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

一种套管旋转循环下入装置，包括上接头1、本体上接头3、上轴承4、下轴承5、弹性抓6、本体7、上推环8、外筒9、滑块10、卡瓦座11、卡瓦13、下推环15、下接头16、下旋转套17、下锁紧帽18和心轴19；其中：上接头1装在本体上接头3上，上接头1下部有环形凸起，并通过环形凸起上下设置的上轴承4和下轴承5与本体上接头3构成旋转配合；弹性抓6为下端锥形，锥形面有割缝，弹性抓6套在上接头1下端；心轴19连接在上接头1下端；上推环8套在心轴19上部，上推环8上端面有1-3组沿圆周均布的螺旋面，并与上接头1下端的螺旋面相配合，凹槽与突出的螺旋面构成轴向插接配合，上推环8外圆轴向设有3-5个花键；本体7上端与本体上接头3固连，本体7内轴向设有3-5个花键槽，上部的花键槽与上推环8的花键构成配合；卡瓦座11和滑块10装在本体7下部的花键槽内，其结合面构成轴向锥面配合；卡瓦13装在卡瓦座11的梯形槽内；外筒9套装在本体7中下部，并与滑块10固连；下推环15装在本体7下端部，下推环15下端有1-3组螺旋面和凹槽，外圆设有3-5个花键，花键与本体7下端部的花键槽配合；下旋转套17装在下推环15下端，下旋转套17上端与下推环15下端设有旋转配合的螺旋面和插件配合的凹槽配合；下接头16与本体7下端固连，下接头16内设凸起与下旋转套17的外凸起构成轴向限位配合；下锁紧帽18与下旋转套17连接。

上述方案进一步包括：

在心轴19下端连接引鞋22，在上接头1上固连有显示盘2。

在心轴19和引鞋22之间设有密封橡胶碗21和挡环20。

上推环8与上接头1的螺旋面均为两组，每组螺旋面由两段不同螺旋升角的螺旋面组成，与之对应的凹槽也为两组；下旋转套17与下推环15的螺旋面均为两组，与之对应的凹槽也为两组，每个凹槽直角一侧有一个突起的直台阶。

卡瓦座11外侧有2个锥面，与滑块10的锥面相配合。

在图1所示中，使用时上接头1上端母螺纹与顶驱公螺纹相连接，显示盘2通过螺纹与上接头1上部相连接，能够随上接头1一起旋转，上接头1装在本体上接头3内。上接头1下部一段外圆直径较大，形成一个台阶，台阶上部装有上轴承4，台阶下部装有下轴承5，上轴承1承受整个工具及下入套管时的悬挂力，使上接头1相对本体上接头3能够灵活转动。下轴承5承受顶驱下压时的力，使此种受力状态时上接头1相对本体上接头3能够灵活转动。上接头1下端有两个对称的左旋螺旋面，每个螺旋面有两段左旋螺旋，能够与安装在下端心轴19上的上推环8的两个左旋螺旋面相配合。弹性抓6装在本体上接头3与上接头1的环形空间内。卡瓦座11装在本体7内孔的花键套槽内，可以上下沿槽做直线移动。卡瓦13装在卡瓦座11的梯形槽内，随卡瓦座11一起移动。滑块10装在本体7侧面的槽内，滑块10的斜面与卡瓦座11的斜面相配合。外筒9套在本体7的外圆上，能够固定滑块10。下推环15下端有两个对称的左旋螺旋面，与下旋转套17的螺旋面相配合。下接头16与本体7下端通过螺纹连接后挡住下旋转套17的外圆上台阶，使其安装在本体7内无法脱出。下锁紧帽18与下旋转套17螺纹连接后使下旋转套17无法向上运动，只能相对本体旋转。心轴19通过上端螺纹与上接头1连接，下端装有密封橡胶碗21，密封橡胶碗21上部装有挡环20，引鞋22通过螺纹与心轴19下端连接后将密封橡胶碗21固定。

在图2所示中，5个卡瓦座11装在本体7的5个花键套槽内，与滑块10相配合，能够沿槽做直线运动。

在图3所示中，上推环8外圆为花键结构，能够与本体7内孔的花键套结构配合，上接头1产生的扭矩能够通过上推环8传递给本体7。

在图4所示中，下推环15装在本体7下端内孔，下推环15外圆有花键结构，与本体7内孔的花键槽相配合，能够上下移动。

在图5所示中，此时是套管接箍12开始进入本实用新型装置的初始状态，上推环8的螺旋面与上接头的螺旋面错开不接触。下压上接头1，将引鞋22插入套管接箍12内，在其导引下密封橡胶碗21随之插入。当套管接箍12向上运动，与卡瓦座11的下部接触时，由于套管接箍12的外圆大于5个圆周分布的卡瓦座11形成的内通径，因此卡瓦座11也向上运动，由于卡瓦座11上部弹性抓6为斜面配合，因此卡瓦座11上行的同时内通径逐渐变大。最终套管接箍12能够通过5个均布的卡瓦座11形成的圆周内孔，然后套管接箍12外圆能够与卡瓦13接触。

在图6所示中，套管接箍12到达卡瓦13的位置后，上提上接头1，在重力作用下，卡瓦座11相对本体7沿花键套槽向下运动，在卡瓦座11与滑块10相配合的斜面作用下，5个卡瓦座形成的内孔逐渐缩小，径向挤压套管接箍12，直至将套管接箍12完全卡住，然后顺时针转动上接头1，上接头1下端的螺旋面与上推环8的螺旋面接触后相互挤压，产生的下推力推动上推环8向下运动，下推环8对卡瓦座11产生下推力，在卡瓦座11与滑块10相配合的斜面作用下，最终转换为径向挤压力，使套管接箍12被卡瓦13产生的更大的力卡住。继续顺时针转动上接头1可以完成套管管柱之间的对扣连接。

在图7所示中，当完成了套管管柱之间的对扣连接后，可以下入连接好的套管，下入时可以开泵建立循环，同时可以顺时针旋转所有套管。当套管下放至接近钻台面时，用套管专用卡瓦将套管座在井口。然后，逆时针旋转上接头1，使上接头1下端的螺旋面与上推坏8的螺旋面完全脱开，此时，上接头1下端的螺旋面与上推坏8的凹槽充齐，同时上推坏8的螺旋面与上接头1的凹槽充齐。然后，通过顶驱下压上接头1，套管接箍12上端顶住卡瓦座11上端，卡瓦座11上行，在弹性抓6的作用下向外径向扩张，卡瓦13释放套管接箍12，卡瓦座11上行至最大行程后，5个沿圆周均布卡瓦座11形成的圆的内通径逐渐增大至大于套管接箍12外径，逆时针旋转下锁紧帽18，下旋转套17随之旋转，在下旋转套17螺旋面作用下，下推环15上升至最大行程并顶住卡瓦座11，使其无法落下。此时可以上提上接头1，使套管接箍12脱离工具，完成套管的完全释放。然后逆时针旋转下锁紧帽18，下旋转套17随之旋转，下推环15下落，使卡瓦座11也下落至回复最初始位置。

Claims (5)

1.一种套管旋转循环下入装置，包括上接头（1）、本体上接头（3）、上轴承（4）、下轴承（5）、弹性抓（6）、本体（7）、上推环（8）、外筒（9）、滑块（10）、卡瓦座（11）、卡瓦（13）、下推环（15）、下接头（16）、下旋转套（17）、下锁紧帽（18）和心轴（19）；其特征是：上接头（1）装在本体上接头（3）上，上接头（1）下部有环形凸起，并通过环形凸起上下设置的上轴承（4）和下轴承（5）与本体上接头（3）构成旋转配合；弹性抓（6）为下端锥形，锥形面有割缝，弹性抓（6）套在上接头（1）下端；心轴（19）连接在上接头1下端；上推环（8）套在心轴（19）上部，上推环（8）上端面有1-3组沿圆周均布的螺旋面，并与上接头（1）下端的螺旋面相配合，凹槽与突出的螺旋面构成轴向插接配合，上推环（8）外圆轴向设有3-5个花键；本体（7）上端与本体上接头（3）固连，本体（7）内轴向设有3-5个花键槽，上部的花键槽与上推环（8）的花键构成配合；卡瓦座（11）和滑块（10）装在本体（7）下部的花键槽内，其结合面构成轴向锥面配合；卡瓦（13）装在卡瓦座（11）的梯形槽内；外筒（9）套装在本体（7）中下部，并与滑块（10）固连；下推环（15）装在本体（7）下端部，下推环（15）下端有1-3组螺旋面和凹槽，外圆设有3-5个花键，花键与本体（7）下端部的花键槽配合；下旋转套（17）装在下推环（15）下端，下旋转套（17）上端与下推环（15）下端设有旋转配合的螺旋面和插件配合的凹槽配合；下接头（16）与本体（7）下端固连，下接头（16）内设凸起与下旋转套（17）的外凸起构成轴向限位配合；下锁紧帽（18）与下旋转套（17）连接。

2.根据权利要求1所述的套管旋转循环下入装置，其特征是：在心轴（19）下端连接引鞋（22），在上接头（1）上固连有显示盘（2）。

3.根据权利要求2所述的套管旋转循环下入装置，其特征是：在心轴（19）和引鞋（22）之间设有密封橡胶碗（21）和挡环（20）。

4.根据权利要求1或2、3所述的套管旋转循环下入装置，其特征是：上推环（8）与上接头（1）的螺旋面均为两组，每组螺旋面由两段不同螺旋升角的螺旋面组成，与之对应的凹槽也为两组；下旋转套（17）与下推环（15）的螺旋面均为两组，与之对应的凹槽也为两组，每个凹槽直角一侧有一个突起的直台阶。

5.根据权利要求1或2、3所述的套管旋转循环下入装置，其特征是：卡瓦座（11）外侧有2个锥面，与滑块（10）的锥面相配合。