CN204804726U - 油田水平井油管防落装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油田水平井油管防落装置，是为满足在各种工况下对油田水平井油管的防断脱要求而设计的。本装置内设有密封机构和调节装置灵敏度的控制机构，即连接在内筒上的控制弹簧、弹簧调节环、节流皮碗和皮碗调节环等，控制机构可通过弹力调节控制装置锚定的作用力，从而控制装置锚定的灵敏度，最大限度地保护套管。本装置利用流体节流特征进行防断脱，不受制于机械结构，能提供设备良好的工作环境，提高设备的适应性，实现装置长期、无限次的动作，能在打捞断脱管柱时实现轻松解卡。本装置的密封机构能使其关键部件始终工作在良好的环境中，能增加其使用寿命，保证长期工作的可靠性。

Description

油田水平井油管防落装置

技术领域

本实用新型涉及油田水平井采油技术领域，具体而言，涉及一种油田水平井油管防落装置。

背景技术

水平井作为提高单井产量和转变开发方式的主要技术手段，其数量及产量的比重都呈较快上升趋势。目前，油田水平井采油管柱与直井或定向井保持一致，因此，开采过程中不可避免地会出现生产管柱断脱落井事故。由于水平井井身结构的特殊性，一旦生产管柱脱落并滑入水平段内，将会加大打捞难度，增加打捞提高成本和风险。

相关统计表明，一口普通水平井的成本约为直井的2倍左右，而其产量可达直井的3～5倍，甚至更多。水平井的打捞工具一般需要特殊设计，考虑到水平井身结构的特殊性，打捞管柱还需额外附加扶正器、增力器和震击器等，施工工作量大，作业成本高，约为直井或定向井打捞成本的5倍。

目前，用于采油管柱的各种配套油管防落装置或油管柱防落锚仅能实现正常采油过程中的断脱防落，却不能保证管柱在下钻、起钻过程中的断脱防落，而工具的锚定、解卡机构长期浸泡在液面以下(抽油泵以下，机械采油的所有液体均要通过该装置)，在结垢及腐蚀等因素的影响下，会极大地降低工具锚定和解卡的灵活性，不适宜在油田水平井中规模地推广应用。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种油田水平井油管防落装置，以满足在各种工况下对油田水平井油管的防断脱要求。

为了实现上述目的，本装置内设置有密封机构和调节装置灵敏度的控制机构，利用流体节流特征进行防断脱，不受制于机械结构，能提供设备良好的工作环境，提高设备的适应性，实现装置长期、无限次的动作，能在打捞断脱管柱时实现轻松解卡。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面提供一种油田水平井油管防落装置，包括：内筒；上接头，上接头固定设置在内筒的上端；卡瓦，卡瓦可移动地置在内筒的外周，并与上接头斜面配合，卡瓦在油管脱落所造成的压差的作用下受驱相对上接头运动，以撑开。

进一步的，油田水平井管防落装置还包括：节流结构，节流结构设置在内筒外，卡瓦设置在节流结构上，节流结构对流体进行节流并受流体推动而运动，并推动卡瓦沿内筒移动。

进一步的，节流结构包括：卡瓦座，卡瓦座可移动地设置在内筒上；外筒，外筒套设在内筒外，且上端与卡瓦座固定连接，卡瓦座位于内筒与外筒之间；节流皮碗，节流皮碗与外筒的下端连接。

进一步的，节流结构还包括：弹簧调节环，弹簧调节环固定设置在外筒的下端，且位于外筒与内筒之间，节流皮碗通过弹簧调节环与外筒连接。

进一步的，节流结构还包括：控制弹簧，控制弹簧位于外筒与内筒之间，且处于卡瓦座与弹簧调节环之间，并沿内筒的长度方向可伸缩。

进一步的，节流结构还包括：承压环，承压环设置在控制弹簧的上端与卡瓦座之间。

进一步的，节流结构还包括：皮碗调节环，皮碗调节环可移动地与弹簧调节环连接，且可调节节流皮碗的张开面积。

进一步的，油田水平井油管防落装置还包括下接头，下接头固定连接在内筒的下端，下接头的外圆设置有凸起的扶正肩。

进一步的，卡瓦座内设置有与内筒的外壁配合的刮垢环。

进一步的，卡瓦座所对应的内筒的筒壁上设有导压孔。

本装置的控制机构可通过弹力调节控制装置锚定的作用力，从而控制装置锚定(或解卡，装置本身解卡力介于5KN～10KN)的灵敏度，最大限度地保护套管。本装置的锚定采用流体节流压力推动原理，不受制于机械零部件，可保证装置具有广泛的适应性。本装置通过压缩节流皮碗(可变范围100mm～114mm)改变装置产生的节流压力，装置最大刚体外径较小(仅为100mm)，在起下钻过程中的遇卡机率较小，工具适应井筒的能力较强。本装置的密封机构能使其关键部件始终工作在良好的环境中，能增加其使用寿命，保证长期工作的可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的实施例的油田水平井油管防落装置结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、上接头；2、内筒；3、卡瓦；4、刮垢环；5、卡瓦座；6、承压环；7、外筒；8、控制弹簧；9、弹簧调节环；10、皮碗调节环；11、节流皮碗；12、下接头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

以下结合图1以及实施例对本实用新型进一步说明：

本装置主要包括上接头1、内筒2、卡瓦3、刮垢环4、卡瓦座5、承压环6、外筒7、控制弹簧8、弹簧调节环9、皮碗调节环10、节流皮碗11和下接头12；

内筒2上、下端分别螺纹连接上接头1和下接头12，下接头12外圆设有四个突起的扶正肩；承压环6内圆螺纹连接内筒2；卡瓦座5位于承压环6上方，其内圆周面设有刮垢环4，外圆螺纹连接外筒7上端口，卡瓦座5所对应的内筒2筒壁上设有径向的导压孔；上接头1外圆上的四个燕尾槽内均设有由卡瓦座5支撑的卡瓦3。承压环6下方为套装内筒2的控制弹簧8和弹簧调节环9，弹簧调节环9外圆螺纹连接外筒7下端口，内圆螺纹连接固定节流皮碗11的皮碗调节环10。

装配本装置时，将各卡瓦3沿着上接头1各燕尾槽卡入卡瓦座5内；在承压环6内、外圆装上密封圈后螺纹连接内筒2，将内筒2从卡瓦座5下端穿入后螺纹连接上接头1；从内筒2下端套装控制弹簧8，将外筒7螺纹连接卡瓦座5；在弹簧调节环9内、外圆装上密封圈后螺纹连接外筒7下端口，在弹簧调节环9下端套上节流皮碗11后螺纹连接皮碗调节环10；将下接头12螺纹连接内筒2，即可实现该装置的正常工作。

本装置的工作机理如下：

1、防落机理

如果采油管柱突然断脱，会加速向下运动，使该装置下部液体相对上移，此时，液体仅能从节流皮碗11与套管内环空部分通过，使流体遭遇压力损失而产生压差，该压差会推动弹簧调节环9、外筒7和卡瓦座5上行，同时，该压差从内筒2导压孔传递至卡瓦座5内部环空，推动卡瓦座5上行。卡瓦座5在双重压力的作用下(此上推力会随着断脱管柱下落的速度急速增大)推动卡瓦3沿上接头1槽内锥面上移(同时压缩控制弹簧8)，最终锚定在套管内壁。

由于采油管柱断脱下落时流体的节流压力较大(此力仅和装置与套管的环空间隙有关，并只要在液体内该力就会存在)，需要调节装置的灵敏度(太灵敏将会导致下钻困难，具体表现为装置频繁锚定、解卡或蹭着套管壁下行，最终损伤套管)，同时考虑到最大限度的保护套管，因此，调整弹簧调节环9，将装置从管柱断脱至锚定的距离设在0.5m～1m之间，这样能很好地保护套管，减小断脱管柱及本装置本身承受的冲击力，保证其不产生变形及损坏。

2、后期的打捞及解卡

当后期需要打捞断脱管柱时，捞住断脱管柱鱼头上提，上接头1、内筒2、承压环6和下接头12同时上行，其中上接头1卡槽强制卡瓦3与套管内壁分离，与此同时，控制弹簧8自由伸长，推动弹簧调节环9、皮碗调节环10、节流皮碗11、外筒7和卡瓦座5下行，最终卡瓦3回位，顺利捞出断脱管柱。在调节本装置灵敏度的同时，装置本身的解卡力也在5KN～10KN间发生变化。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种油田水平井油管防落装置，其特征在于：

本装置内设置有密封机构和调节装置灵敏度的控制机构，利用流体节流特征进行防断脱，不受制于机械结构，能提供设备良好的工作环境，提高设备的适应性，实现装置长期、无限次的动作，能在打捞断脱管柱时实现轻松解卡。

2.根据权利要求1所述的油田水平井油管防落装置，其特征在于，

本装置内筒(2)上、下端分别连接上接头(1)和下接头(12)，下接头(12)外圆设有突起的扶正肩，承压环(6)内圆连接内筒(2)；卡瓦座(5)位于承压环(6)上方，其内圆周面设有刮垢环(4)，外圆连接外筒(7)上端口，卡瓦座(5)所对应的内筒(2)筒壁上设有导压孔；上接头(1)外圆上的锥槽内均设有由卡瓦座(5)支撑的卡瓦(3)；承压环(6)下方为套装内筒(2)的控制弹簧(8)和弹簧调节环(9)，弹簧调节环(9)外圆连接外筒(7)下端口，内圆连接固定节流皮碗(11)的皮碗调节环(10)。

3.一种油田水平井油管防落装置，其特征在于，所述油田水平井油管防落装置包括：

内筒(2)；

上接头(1)，所述上接头(1)固定设置在所述内筒(2)的上端；

卡瓦(3)，所述卡瓦(3)可移动地置在所述内筒(2)的外周，并与所述上接头(1)斜面配合，所述卡瓦(3)在油管脱落所造成的压差的作用下受驱相对所述上接头(1)运动，以撑开。

4.根据权利要求3所述的油田水平井油管防落装置，其特征在于，所述油田水平井管防落装置还包括：

节流结构，所述节流结构设置在所述内筒(2)外，所述卡瓦(3)设置在所述节流结构上，所述节流结构对流体进行节流并受流体推动而运动，并推动所述卡瓦(3)沿所述内筒(2)移动。

5.根据权利要求4所述的油田水平井油管防落装置，其特征在于，所述节流结构包括：

卡瓦座(5)，所述卡瓦座(5)可移动地设置在所述内筒(2)上；

外筒(7)，所述外筒(7)套设在所述内筒(2)外，且上端与所述卡瓦座(5)固定连接，所述卡瓦座(5)位于所述内筒(2)与所述外筒(7)之间；

节流皮碗(11)，所述节流皮碗(11)与所述外筒(7)的下端连接。

6.根据权利要求5所述的油田水平井油管防落装置，其特征在于，所述节流结构还包括：

弹簧调节环(9)，所述弹簧调节环(9)固定设置在所述外筒(7)的下端，且位于所述外筒(7)与所述内筒(2)之间，所述节流皮碗(11)通过所述弹簧调节环(9)与所述外筒(7)连接。

7.根据权利要求6所述的油田水平井油管防落装置，其特征在于，所述节流结构还包括：

控制弹簧(8)，所述控制弹簧(8)位于所述外筒(7)与所述内筒(2)之间，且处于所述卡瓦座(5)与所述弹簧调节环(9)之间，并沿所述内筒(2)的长度方向可伸缩。

8.根据权利要求7所述的油田水平井油管防落装置，其特征在于，所述节流结构还包括：

承压环(6)，所述承压环(6)设置在所述控制弹簧(8)的上端与所述卡瓦座(5)之间。

9.根据权利要求6所述的油田水平井油管防落装置，其特征在于，所述节流结构还包括：

皮碗调节环(10)，所述皮碗调节环(10)可移动地与所述弹簧调节环(9)连接，且可调节所述节流皮碗(11)的张开面积。

10.根据权利要求3所述的油田水平井油管防落装置，其特征在于，所述油田水平井油管防落装置还包括下接头(12)，所述下接头(12)固定连接在所述内筒(2)的下端，所述下接头(12)的外圆设置有凸起的扶正肩。

11.根据权利要求5所述的油田水平井油管防落装置，其特征在于，所述卡瓦座(5)内设置有与所述内筒(2)的外壁配合的刮垢环(4)。

12.根据权利要求5所述的油田水平井油管防落装置，其特征在于，所述卡瓦座(5)所对应的所述内筒(2)的筒壁上设有导压孔。