CN204571914U - 机械液压双作用预应力固井装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及固井工具技术领域，是一种机械液压双作用预应力固井装置；其包括地锚套筒、上滑套、浮箍套筒和球阀杆；地锚套筒的下部外侧和浮箍套筒的上部内侧固定安装在一起，上滑套通过地锚剪钉固定连接在地锚套筒的上部内侧，上滑套的中部内侧面为上大下小的锥面，在上滑套的下部外侧沿圆周间隔分布有至少两个的连杆槽，在连杆槽内铰接有连杆。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过地锚套筒、上滑套、连杆、锚爪、浮箍套筒和球阀杆的配合使用，实现自动同步灌浆，且下完套管洗井建立循环后即可投球蹩压实现坐挂，第一次预应力施加不成功可再通过替浆胶塞实现二次坐挂，具有安全可靠的特点，方便了操作，提高了地锚的座挂率。

Description

机械液压双作用预应力固井装置

技术领域

本实用新型涉及固井工具技术领域，是一种机械液压双作用预应力固井装置。

背景技术

注汽热采是常见的稠油开采方式，地锚是注汽热采井固完井中常用的一种工具附件，现常用的地锚为固井时注灰后替浆胶塞推动地锚内部机构，打开锚爪实现坐挂，地锚下部管串须接入强制浮箍，下套管过程中必须及时灌浆。在此过程中，存在无法同步灌浆，打开锚爪实现坐挂时需先施加预紧力然后再投入替浆胶塞,从而导致耗时费力的问题。

发明内容

本实用新型提供了一种机械液压双作用预应力固井装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有地锚总成存在的无法同步灌浆，需接入强制浮箍，固井后实现坐挂，导致耗时长的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种机械液压双作用预应力固井装置，包括地锚套筒、上滑套、浮箍套筒和球阀杆；地锚套筒的下部外侧和浮箍套筒的上部内侧固定安装在一起，上滑套通过地锚剪钉固定连接在地锚套筒的上部内侧，上滑套的中部内侧面为上大下小的锥面，在上滑套的下部外侧沿圆周间隔分布有至少两个的连杆槽，在连杆槽内铰接有连杆，在上滑套的下端固定有内径小于上滑套外径的中心套管，在地锚套筒的中部内侧固定有固定块，中心套管的下部套装在固定块的内侧，在地锚套筒的中部和固定块上有与连杆槽相对应的锚爪凹槽，在锚爪凹槽内铰接有锚爪，连杆的下端和锚爪的中部内侧铰接在一起；在浮箍套筒的中部内侧固定安装有阀座，在阀座内设置有至少一个的弧形孔，弧形孔的进液端和出液端分别与阀座的内腔上部和内腔下部相连通，在阀座的内侧通过剪切销钉固定连接有能堵住弧形孔的下滑套，位于弧形孔的进液端和出液端之间的下滑套上沿径向设置有与下滑套的内腔相通的流通孔，在浮箍套筒的下部内侧固定安装有支撑桶，在支撑桶的上部内侧固定有能挡住下滑套的挡环，挡环和下滑套有间距；在支撑桶的底部有中心孔，位于中心孔外侧的支撑桶的底部有至少一个的传液孔，在球阀杆的上端固定有外径大于球阀杆外径的球阀头，球阀杆的下部套装在支撑桶的中心孔内，在支撑桶的底部和球阀头之间的球阀杆上套装有压缩弹簧。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述在阀座和支撑桶之间的浮箍套筒内侧固定连接有环形限位块，环形限位块的内径等于下滑套的外径，下滑套和挡环之间的距离等于流通孔和弧形孔出液端之间的距离。

上述在球阀杆的上部外侧固定有环形凸台，对应中心孔位置的支撑桶的底部上端面上固定有环形立柱，球阀杆的下部套装在环形立柱和支撑桶的中心孔内，压缩弹簧的上部套装在环形凸台外侧，压缩弹簧的下部套装在环形立柱外侧，位于支撑桶下方的球阀杆下端外侧固定安装有限位环。

上述球阀头为半球形，在球阀头的顶部固定安装能包裹半球的橡胶密封层；下滑套的上部内侧面为上大下小的锥面，下滑套的下部内侧面为上小下大的锥面。

上述在地锚套筒的上部内侧有定位环安装槽，在定位环安装槽内安装有定位环，定位环和上滑套通过地锚剪钉固定连接在一起；或/和，在下滑套的下部内侧设置有上宽下窄的止退钢球槽，在止退钢球槽内安装有止退钢球。

上述在地锚套筒的上部有内螺纹或外螺纹，在浮箍套筒的下部有内螺纹或外螺纹；或/和，在连杆槽内通过上销轴铰接有连杆，在锚爪凹槽内通过下销轴铰接有锚爪。

上述地锚套筒和浮箍套筒通过螺纹固定安装在一起，阀座和浮箍套筒通过螺纹固定安装在一起，支撑桶和浮箍套筒通过螺纹固定安装在一起，球阀杆和限位环通过螺纹固定安装在一起；或/和，在地锚套筒和上滑套之间安装有至少一道的密封圈，在中心套管和固定块之间安装有至少一道的密封圈，在阀座和浮箍套筒之间安装有密封圈，位于弧形孔进液端上方的阀座和下滑套之间安装有密封圈，位于弧形孔出液端下方的阀座和下滑套之间安装有密封圈。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过地锚套筒、上滑套、连杆、锚爪、浮箍套筒和球阀杆的配合使用，实现自动同步灌浆，且下完套管洗井建立循环后即可投球蹩压实现坐挂，第一次预应力施加不成功可再通过替浆胶塞实现二次坐挂，具有安全可靠的特点，方便了操作，提高了地锚的座挂率。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的主视半剖视结构示意图。

附图2为本实用新型地锚剪钉剪断后的主视半剖视结构示意图。

附图3为本实用新型剪切销钉剪断后主视半剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为地锚套筒，2为上滑套，3为浮箍套筒，4为球阀杆，5为地锚剪钉，6为连杆槽，7为连杆，8为中心套管，9为固定块，10为锚爪凹槽，11为锚爪，12为阀座，13为弧形孔，14为剪切销钉，15为下滑套，16为流通孔，17为支撑桶，18为挡环，19为传液孔，20为球阀头，21为压缩弹簧，22为环形限位块，23为环形凸台，24为环形立柱，25为限位环，26为橡胶密封层，27为定位环，28为止退钢球，29为上销轴，30为下销轴，31为密封圈。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1、2、3所示，该机械液压双作用预应力固井装置包括地锚套筒1、上滑套2、浮箍套筒3和球阀杆4；地锚套筒1的下部外侧和浮箍套筒3的上部内侧固定安装在一起，上滑套2通过地锚剪钉5固定连接在地锚套筒1的上部内侧，上滑套2的中部内侧面为上大下小的锥面，在上滑套2的下部外侧沿圆周间隔分布有至少两个的连杆槽6，在连杆槽6内铰接有连杆7，在上滑套2的下端固定有内径小于上滑套2外径的中心套管8，在地锚套筒1的中部内侧固定有固定块9，中心套管8的下部套装在固定块9的内侧，在地锚套筒1的中部和固定块9上有与连杆槽6相对应的锚爪凹槽10，在锚爪凹槽10内铰接有锚爪11，连杆7的下端和锚爪11的中部内侧铰接在一起；在浮箍套筒3的中部内侧固定安装有阀座12，在阀座12内设置有至少一个的弧形孔13，弧形孔13的进液端和出液端分别与阀座12的内腔上部和内腔下部相连通，在阀座12的内侧通过剪切销钉14固定连接有能堵住弧形孔13的下滑套15，位于弧形孔13的进液端和出液端之间的下滑套15上沿径向设置有与下滑套15的内腔相通的流通孔16，在浮箍套筒3的下部内侧固定安装有支撑桶17，在支撑桶17的上部内侧固定有能挡住下滑套15的挡环18，挡环18和下滑套15有间距；在支撑桶17的底部有中心孔，位于中心孔外侧的支撑桶17的底部有至少一个的传液孔19，在球阀杆4的上端固定有外径大于球阀杆4外径的球阀头20，球阀杆4的下部套装在支撑桶17的中心孔内，在支撑桶17的底部和球阀头20之间的球阀杆4上套装有压缩弹簧21。这样，通过地锚套筒1、上滑套2、连杆7、锚爪11、浮箍套筒3和球阀杆4，能够自动同步灌浆，且下完套管洗井建立循环后即可投球蹩压实现坐挂，第一次预应力施加不成功可再通过替浆胶塞实现二次坐挂，固完井后可实现井口零回压，方便了操作，提高了地锚的座挂率；剪切销钉14比地锚剪钉5的剪切压力高3MPa 至5MPa。

可根据实际需要，对上述机械液压双作用预应力固井装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3所示，在阀座12和支撑桶17之间的浮箍套筒3内侧固定连接有环形限位块22，环形限位块22的内径等于下滑套15的外径，下滑套15和挡环18之间的距离等于流通孔16和弧形孔13出液端之间的距离。这样，环形限位块22对阀座12和支撑桶17起到限位的作用。

如附图1、2、3所示，在球阀杆4的上部外侧固定有环形凸台23，对应中心孔位置的支撑桶17的底部上端面上固定有环形立柱24，球阀杆4的下部套装在环形立柱24和支撑桶17的中心孔内，压缩弹簧21的上部套装在环形凸台23外侧，压缩弹簧21的下部套装在环形立柱24外侧，位于支撑桶17下方的球阀杆4下端外侧固定安装有限位环25。这样，环形立柱24对环形凸台23起到限位的作用；限位环25对球阀杆4起到限位的作用。

如附图1、2、3所示，球阀头20为半球形，在球阀头20的顶部固定安装能包裹半球的橡胶密封层26；下滑套15的上部内侧面为上大下小的锥面，下滑套15的下部内侧面为上小下大的锥面。这样，橡胶密封层26可以与下滑套15的下部内侧面形成良好的紧密接触。

如附图1、2、3所示，在地锚套筒1的上部内侧有定位环安装槽，在定位环安装槽内安装有定位环27，定位环27和上滑套2通过地锚剪钉5固定连接在一起；或/和，在下滑套15的下部内侧设置有上宽下窄的止退钢球槽，在止退钢球槽内安装有止退钢球28。这样，通过定位环27，可将其与上滑套2固定连接实现上滑套2与地锚套筒1的相互定位，从而简化地锚套筒1的加工工艺，同时还通过维修可单独更换定位环27提高了地锚套筒1的使用寿命；止退钢球28防止下滑套15上行。

如附图1、2、3所示，在地锚套筒1的上部有内螺纹或外螺纹，在浮箍套筒3的下部有内螺纹或外螺纹；或/和，在连杆槽6内通过上销轴29铰接有连杆7，在锚爪凹槽10内通过下销轴30铰接有锚爪11。这样，便于地锚套筒1和浮箍套筒3的安装和拆卸。

如附图1、2、3所示，地锚套筒1和浮箍套筒3通过螺纹固定安装在一起，阀座12和浮箍套筒3通过螺纹固定安装在一起，支撑桶17和浮箍套筒3通过螺纹固定安装在一起，球阀杆4和限位环25通过螺纹固定安装在一起；或/和，在地锚套筒1和上滑套2之间安装有至少一道的密封圈31，在中心套管8和固定块9之间安装有至少一道的密封圈31，在阀座12和浮箍套筒3之间安装有密封圈31，位于弧形孔13进液端上方的阀座12和下滑套15之间安装有密封圈31，位于弧形孔13出液端下方的阀座12和下滑套15之间安装有密封圈31。这样，通过螺纹便于安装和拆卸；密封圈31起到更好的密封效果。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本实用新型最佳实施例的使用过程：将本实用新型按设计接入完井管串中，并下管串入预定位置，下套管过程中不用灌浆，管串入井后洗井调整泥浆泥能至固井要求，投入憋压球，并将其泵送至下滑套15上，形成蹩压，压力逐渐增大；在该过程中，将先剪断地锚剪钉5，其状态如图2所示，此时上滑套2下行并推动连杆7将锚爪11撑开，锚爪11嵌入地层，司钻上提并施加预应力至设计吨位；继续蹩压至剪断剪切销钉14，其状态如图3所示，此时下滑套15下行并被挡在挡环18上，止退钢球28防止下滑套15上行，阀座12上的弧形孔13的进液端露出，阀座12上的弧形孔13的出液端和下滑套15上的流通孔16对齐相连通，挤压球阀杆4和球阀头20下行，建立新的循环通道；然后按常规流程注前置液，水泥浆，替浆，在一次预应力施加不成功的情况下，可在替浆时二次施加预应力。

Claims (10)

1.一种机械液压双作用预应力固井装置，其特征在于包括地锚套筒、上滑套、浮箍套筒和球阀杆；地锚套筒的下部外侧和浮箍套筒的上部内侧固定安装在一起，上滑套通过地锚剪钉固定连接在地锚套筒的上部内侧，上滑套的中部内侧面为上大下小的锥面，在上滑套的下部外侧沿圆周间隔分布有至少两个的连杆槽，在连杆槽内铰接有连杆，在上滑套的下端固定有内径小于上滑套外径的中心套管，在地锚套筒的中部内侧固定有固定块，中心套管的下部套装在固定块的内侧，在地锚套筒的中部和固定块上有与连杆槽相对应的锚爪凹槽，在锚爪凹槽内铰接有锚爪，连杆的下端和锚爪的中部内侧铰接在一起；在浮箍套筒的中部内侧固定安装有阀座，在阀座内设置有至少一个的弧形孔，弧形孔的进液端和出液端分别与阀座的内腔上部和内腔下部相连通，在阀座的内侧通过剪切销钉固定连接有能堵住弧形孔的下滑套，位于弧形孔的进液端和出液端之间的下滑套上沿径向设置有与下滑套的内腔相通的流通孔，在浮箍套筒的下部内侧固定安装有支撑桶，在支撑桶的上部内侧固定有能挡住下滑套的挡环，挡环和下滑套有间距；在支撑桶的底部有中心孔，位于中心孔外侧的支撑桶的底部有至少一个的传液孔，在球阀杆的上端固定有外径大于球阀杆外径的球阀头，球阀杆的下部套装在支撑桶的中心孔内，在支撑桶的底部和球阀头之间的球阀杆上套装有压缩弹簧。

2.根据权利要求1所述的机械液压双作用预应力固井装置，其特征在于阀座和支撑桶之间的浮箍套筒内侧固定连接有环形限位块，环形限位块的内径等于下滑套的外径，下滑套和挡环之间的距离等于流通孔和弧形孔出液端之间的距离。

3.根据权利要求1或2所述的机械液压双作用预应力固井装置，其特征在于球阀杆的上部外侧固定有环形凸台，对应中心孔位置的支撑桶的底部上端面上固定有环形立柱，球阀杆的下部套装在环形立柱和支撑桶的中心孔内，压缩弹簧的上部套装在环形凸台外侧，压缩弹簧的下部套装在环形立柱外侧，位于支撑桶下方的球阀杆下端外侧固定安装有限位环。

4.根据权利要求1或2所述的机械液压双作用预应力固井装置，其特征在于球阀头为半球形，在球阀头的顶部固定安装能包裹半球的橡胶密封层；下滑套的上部内侧面为上大下小的锥面，下滑套的下部内侧面为上小下大的锥面。

5.根据权利要求3所述的机械液压双作用预应力固井装置，其特征在于球阀头为半球形，在球阀头的顶部固定安装能包裹半球的橡胶密封层；下滑套的上部内侧面为上大下小的锥面，下滑套的下部内侧面为上小下大的锥面。

6.根据权利要求1或2或5所述的机械液压双作用预应力固井装置，其特征在于地锚套筒的上部内侧有定位环安装槽，在定位环安装槽内安装有定位环，定位环和上滑套通过地锚剪钉固定连接在一起；或/和，在下滑套的下部内侧设置有上宽下窄的止退钢球槽，在止退钢球槽内安装有止退钢球。

7.根据权利要求4所述的机械液压双作用预应力固井装置，其特征在于地锚套筒的上部内侧有定位环安装槽，在定位环安装槽内安装有定位环，定位环和上滑套通过地锚剪钉固定连接在一起；或/和，在下滑套的下部内侧设置有上宽下窄的止退钢球槽，在止退钢球槽内安装有止退钢球。

8.根据权利要求1或2或5或7所述的机械液压双作用预应力固井装置，其特征在于地锚套筒的上部有内螺纹或外螺纹，在浮箍套筒的下部有内螺纹或外螺纹；或/和，在连杆槽内通过上销轴铰接有连杆，在锚爪凹槽内通过下销轴铰接有锚爪。

9.根据权利要求6所述的机械液压双作用预应力固井装置，其特征在于地锚套筒的上部有内螺纹或外螺纹，在浮箍套筒的下部有内螺纹或外螺纹；或/和，在连杆槽内通过上销轴铰接有连杆，在锚爪凹槽内通过下销轴铰接有锚爪。

10.根据权利要求9所述的机械液压双作用预应力固井装置，其特征在于地锚套筒和浮箍套筒通过螺纹固定安装在一起，阀座和浮箍套筒通过螺纹固定安装在一起，支撑桶和浮箍套筒通过螺纹固定安装在一起，球阀杆和限位环通过螺纹固定安装在一起；或/和，在地锚套筒和上滑套之间安装有至少一道的密封圈，在中心套管和固定块之间安装有至少一道的密封圈，在阀座和浮箍套筒之间安装有密封圈，位于弧形孔进液端上方的阀座和下滑套之间安装有密封圈，位于弧形孔出液端下方的阀座和下滑套之间安装有密封圈。