CN209875094U - 一种用于油气井的锚定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种用于油气井的锚定装置，该用于油气井的锚定装置包括上中心筒；与所述上中心筒固定连接的下中心筒；套设在所述下中心筒的外壁上的卡瓦衬套；套设在所述卡瓦衬套的外壁上的桶状卡瓦；套设在所述卡瓦衬套外壁上并分别设置在所述桶状卡瓦的轴向两端的用于与所述桶状卡瓦匹配的上椎体和下椎体，所述下椎体在相对于所述卡瓦衬套轴向向上运动过程中使得所述桶状卡瓦径向向外运动以实现卡挂；用于防止在所述桶状卡瓦卡挂过程中所述下椎体相对于所述卡瓦衬套轴向向下移动的锁定组件，该锚定装置锚定可靠，尤其是在管柱收缩、压力反转的情况下，锚定也不会发生失效。

Description

一种用于油气井的锚定装置

技术领域

本实用新型涉及油气井施工技术领域，特别是涉及一种用于油气井的锚定装置。

背景技术

在油田开发过程中，水力锚装置是用于锚定管柱的工具。但是现有技术中的水力锚的锚定不稳定。

由此，需要实用新型一种用于油气井的锚定装置以保证锚定的安全。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本实用新型提出了一种用于油气井的锚定装置。该用于油气井的锚定装置锚定可靠，尤其是在管柱收缩、压力反转的情况下，锚定也不会发生失效。

根据本实用新型，提出了一种用于油气井的锚定装置，包括：

上中心筒，

与所述上中心筒固定连接的下中心筒，

套设在所述下中心筒的外壁上的卡瓦衬套，

套设在所述卡瓦衬套的外壁上的桶状卡瓦，

套设在所述卡瓦衬套外壁上并分别设置在所述桶状卡瓦的轴向两端的用于与所述桶状卡瓦匹配的上椎体和下椎体，所述下椎体在相对于所述卡瓦衬套轴向向上运动过程中使得所述桶状卡瓦径向向外运动以实现卡挂，

用于防止在所述桶状卡瓦卡挂过程中所述下椎体相对于所述卡瓦衬套轴向向下移动的锁定组件。

在一个实施例中，所述锁定组件具有：

设置在所述下椎体的内壁上的棘齿，

穿过所述卡瓦衬套并径向嵌入到设置在所述下中心筒的内壁上的第一槽内的支撑块，

套接在所述支撑块的外壁上的能与所述棘齿配合的棘齿环，

在所述下中心筒相对于所述卡瓦衬套轴向向上移动过程中，所述支撑块移出所述第一槽与所述下中心筒的外壁抵接以径向促动所述棘齿环径向向外扩张。

在一个实施例中，在所述第一槽的上端的所述下中心筒的外壁上设置第二槽，锁定块径向穿过所述卡瓦衬套并嵌入到所述第二槽内，在初始状态下，所述下椎体的内壁将所述锁定块抵接在所述第二槽内，而在所述下椎体在相对于所述卡瓦衬套轴向向上运动过程中解除对所述锁定块的抵接。

在一个实施例中，在所述下中心筒的下端套设下接头，在所述下接头的外壁上套设活塞套，所述活塞套轴向向上延伸与所述下椎体固定连接以在所述下接头的上端面、所述下椎体的下端面、所述活塞套的内壁与所述卡瓦衬套形成液压腔，所述液压腔与所述下中心筒的内腔连通。

在一个实施例中，在所述上中心筒的外壁上套设固定设置在所述上椎体的上端的弹簧套，以及固定设置在所述弹簧套的上端的上压帽，在所述上压帽上的第一内台阶面与所述上中心筒上的第一外台阶面之间设置C型弹力环。

在一个实施例中，在所述弹簧套上的第二内台阶面与所述上中心筒上的第二外台阶面之间设置第一弹簧，所述第一弹簧位于所述弹簧套与所述上中心筒之间。

在一个实施例中，所述下接头与所述活塞套通过剪切销连接，在所述活塞套的下端设置套设在所述下中心筒的外壁上的下压帽，在所述下压帽上的第三内台阶面与所述下中心筒上的第三外台阶面之间设置第二弹簧，所述第二弹簧位于所述下接头与所述活塞套之间。

在一个实施例中，在所述下接头的外壁上设置挡环，所述挡环位于所述下压帽的下端。

在一个实施例中，分别在所述上椎体和所述下椎体的椎表面上设置朝向两端的突出齿以与所述桶状卡瓦匹配式连接。

在一个实施例中，在周向上间隔式设置多个支撑块。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于，该用于油气井的锚定装置具有锁定组件，以用于在桶状卡瓦坐挂后防止其回退，从而保证桶状卡瓦的坐挂安全性。另外，该锚定装置利用了桶状卡瓦受力面积大的优点，其锚定力强，对套管的损伤小。

附图说明

下面将结合附图来对本实用新型的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本实用新型的一个实施例用于油气井的锚定装置结构图；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，根据本实用新型的用于油气井的锚定装置100包括上中心筒2、下中心筒8、卡瓦衬套9、桶状卡瓦10、上椎体7、下椎体11和锁定组件。其中，上中心筒2为筒状，主要起连接和通流作用。下中心筒8设置在上中心筒2的下端，并与上中心筒2固定连接。卡瓦衬套9套设在下中心筒8的外壁上，用于设置桶状卡瓦10。桶状卡瓦10套设在卡瓦衬套9的外壁上，用于起锚定作用。上椎体7、下椎体11套设在卡瓦衬套9外壁上，并分别设置在桶状卡瓦10的轴向的上下两端。在上椎体7、下椎体11相对彼此运动过程中，桶状卡瓦10与两者配合，并出现爬坡运动，从而径向向外运动并坐挂。也就是，上椎体7、下椎体11起到了促动桶状卡瓦10坐挂的作用。锁定组件用于防止在桶状卡瓦10卡挂过程中下椎体11相对于卡瓦衬套9轴向向下移动，也就是，锁定装置能防止下椎体11回退而导致的锚定失败现象。

在一个实施例中，锁定组件具有棘齿111、支撑块14和棘齿环13。其中，棘齿111设置在下椎体11的内壁上。支撑块14穿过卡瓦衬套9并径向嵌入到设置在下中心筒8的内壁上的第一槽81内。棘齿环13套接在支撑块14的外壁上，并构造为能与棘齿111配合。在初始状态下，支撑块14嵌入到第一槽81内，而棘齿环13在径向上与棘齿111间隔，并不能配合。而在下中心筒8相对于卡瓦衬套9轴向向上移动过程中，支撑块14移出第一槽81与下中心筒8的外壁抵接，从而促动棘齿环13径向向外扩张。在径向扩张过程中，棘齿环13与棘齿111配合，从而产生锁定效果。优选地，在周向上，可以设置多个支撑块14，以更好的支撑棘齿环13，例如，设置四个或六个。上述机构简单，能实现对下椎体11的位置锁定。

在下中心筒8与卡瓦衬套9之间设置锁定块12。具体地，在下中心筒8的内壁上设置第二槽82，该第二槽82位于第一槽81的上端。锁定块12径向穿过卡瓦衬套9并嵌入到第二槽82内。在初始状态下，下椎体11的内壁将锁定块12抵接在第二槽82内，则锁定块12起到了锁定下中心筒8与卡瓦衬套9的作用，防止两者之间相对运动。而在下椎体11相对于卡瓦衬套9轴向向上运动过程中，锁定块12的外壁不与下椎体11的内壁抵接，可以通过在下椎体11的内壁上设置台阶面使得下椎体11的上端的内腔直径小于下端的内腔直径而实现。此时，在上提下中心筒8的过程中，锁定块12可以由第二槽82内脱出，从而解除下中心筒8与卡瓦衬套9之间的锁定。例如，锁定块12的内壁面与上下两端面之间分别构造为斜面连接，便于锁定块12容易地突出或进入第二槽82内。

在下中心筒8的下端套设下接头20。在下接头20的外壁上套设活塞套15。该活塞套15轴向向上延伸与下椎体11固定连接。在下接头20的上端面、下椎体11的下端面、活塞套15的内壁与卡瓦衬套9之间形成液压腔21。该液压腔21可以通过设在下中心筒8和卡瓦衬套9上的传压孔22与下中心筒8的内腔连通。在向上中心筒2内泵送压力液的时候，液体通过传压孔22进入到液压腔21，从而推动下椎体11相对于卡瓦衬套9向上移动。在下椎体11向上移动过程中，上椎体7不动，而桶状卡瓦10向上运动。同时，由于上椎体7和下椎体11均与桶状卡瓦10斜面配合，从而促动桶状卡瓦10径向向外运动，而坐挂到套管上。

在上中心筒2的外壁上套设弹簧套5。该弹簧套5固定设置在上椎体7的上端。在弹簧套的上端设置上压帽3。在上压帽3上设置第一内台阶面31。同时，在上中心筒2上设置第一外台阶面23，该第一外台阶面23位于第一内台阶面31的下端。在第一内台阶面31和第一外台阶面23之间设置C型弹力环4。初始状态下，该C型弹力环4的上下端面分别与第一内台阶面31和第一外台阶面23抵接，以限定上压帽3和上中心筒2之间的位置。而在管柱收缩，或者酸压生产过程中遇到压力反转，上中心筒2相对于上压帽3上移，而C型弹力环4径向扩张进入到第一内台阶面31和弹簧套5的上端面之间。相反地，在上中心筒2相对于上压帽3下移过程中，待第一内台阶面31和第一外台阶面23形成能够容纳C型弹力环4的空间后，C型弹力环4回缩进入到该空间内，从而起到了限定上压帽3和上中心筒2之间位置的作用。

在弹簧套5的内壁上设置第二内台阶面51。同时，在上中心筒2的外壁上设置第二外台阶面24。且第二外台阶面24位于第二内台阶面51的下端。并在第二内台阶面51和第二外台阶面24之间设置第一弹簧6。径向上，第一弹簧6位于弹簧套6与上中心筒2之间。在管柱收缩，或者酸压生产过程中遇到压力反转，上中心筒2相对于上压帽3上移，则上中心筒2相对于弹簧套5上移，从而压缩第一弹簧6。被压缩的第一弹簧6起到了缓冲作用。另外，被压缩的第一弹簧6在解除桶状卡瓦10做卡过程中，起到了推动上中心筒2和下中心筒8相对于卡瓦衬套9下行的目的。

下接头20的上端延伸到活塞套15与下中心筒8之间，并且与活塞套15通过剪切销16连接。在活塞套15的下端设置套设在下中心筒8的外壁上的下压帽18。在下压帽18的内壁上设置第三内台阶面181，同时，在下中心筒8的外壁上设置第三外台阶面83，且第三外台阶面83位于第三内台阶面181的上端。在第三外台阶面83和第三内台阶面181之间设置第二弹簧7。同时，径向上，第二弹簧7位于下接头20与活塞套15之间。在泵送压力液催动下椎体11移动过程中，压力液也作用到下接头20的上端面上。在压力作用下，剪切销16被剪断，并催动下接头20相对于活塞套15下移，以压缩第二弹簧17。而在解卡过程中，解除了锁定装置的锁定后，在第二弹簧17的作用下，活塞套15带动下椎体11相对于下中心筒8向下移动，并使得桶状卡瓦10径向回退以解卡。则根据本实用新型的锚定装置100不仅能实现稳定的坐挂，还能实现解封，完成多次锚定。

在下接头20的外壁上设置挡环19。该挡环19位于下压帽18的下端，该挡环19在锚定装置100下入过程中能起到清理井筒的作用，保护桶状卡瓦10防止提前坐挂。并且，该挡环19还起到使得锚定装置100居中的作用。

分别在上椎体7和下椎体11的椎表面上设置朝向两端的突出齿71以与桶状卡瓦10匹配式连接。在下入过程中，这种结构有助于保证桶状卡瓦10与上椎体7和下椎体11的相对位置。

下面根据图1详细描述该锚定装置100的工作过程。

首先，将该锚定装置100下入到井筒内。在下入过程中，桶状卡瓦10处于收缩状态。上芯轴2与下芯轴8固定连接且两者同上接头1处于固定连接状态。而在锁定块12的作用下，卡瓦衬套9与下芯轴8处于固定状态。由于C型弹力环4对上压帽3的卡接状态，使得与上压帽3固定连接的弹簧套5、上椎体7相对于上中心筒2不动。在突出齿71处的作用下，下椎体11与桶状卡瓦10相对于上椎体7处于固定状态。由于活塞套15、下压帽18与下椎体11固定连接，则相对于下中心筒8不动。而又由于剪切销16的作用，使得下接头20相对于活塞套15不动。

在锚定装置100下入到位后，向其内腔中泵送压力液。压力液通过传压孔22进入到液压腔21内，当油套压差产生的压力大于剪切销16的剪切力后，剪切销16被剪断，促动下接头20相对下中心筒8下移，并促动第二弹簧17收缩。另外，高压液体推动下椎体11相对于卡瓦衬套9上行。在下椎体11上行过程中释放锁定块12，并撑开桶状卡瓦10，使桶状卡瓦10锚定在套管内璧上。随着节流压差增大，桶状卡瓦10的锚定力也随之增大。

在酸压或生产过程中遇到压力反转或者管柱收缩时，当管柱产生的拉力大于C型弹力环4的锁紧力时，上中心筒2和下中心筒8相对于卡瓦衬套9等上行。在下中心筒8上行过程中，支撑块14移除第一槽81并径向向外移动，从而推动棘齿环13与下椎体11内侧的棘齿111啮合，保持锁定状态。棘齿111与棘齿环13的啮合防止了下椎体11回退，从而确保桶状卡瓦10稳定的锚定。

生产过程中，温度效应使得管柱伸长，或者强制下压管柱，可以解除锚定。在这过程中，由于桶状卡瓦10的锚定，则上椎体7以及弹簧套5和上压帽3等不动，同时，在第一弹簧6的弹簧力作用下，上中心筒2和下中心筒8相对于上椎体7等下行。在下行过程中，C型弹力环4回位重新处于锁紧状态，并且锁定块14和支撑块14回位，则对下椎体11的锁紧解除。在第二弹簧17作用下，活塞套15带动下椎体11相对于卡瓦衬套9下行。从而桶状卡瓦10径向收缩，解除锚定状态。

在油压再次升高，桶状卡瓦10可再次有效地锚定在套管内壁上面。由此，根据本实用新型的锚定装置100不仅具有锚定力强、对套管损伤小等优点。还可以多次锚定、重复使用。

本申请中，方位用语“上”、“下”均以用于油气井的锚定装置100的实际工作方位为参照。

以上仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于油气井的锚定装置，其特征在于，包括：

上中心筒，

与所述上中心筒固定连接的下中心筒，

套设在所述下中心筒的外壁上的卡瓦衬套，

套设在所述卡瓦衬套的外壁上的桶状卡瓦，

套设在所述卡瓦衬套外壁上并分别设置在所述桶状卡瓦的轴向两端的用于与所述桶状卡瓦匹配的上椎体和下椎体，所述下椎体在相对于所述卡瓦衬套轴向向上运动过程中使得所述桶状卡瓦径向向外运动以实现卡挂，

用于防止在所述桶状卡瓦卡挂过程中所述下椎体相对于所述卡瓦衬套轴向向下移动的锁定组件。

2.根据权利要求1所述的用于油气井的锚定装置，其特征在于，所述锁定组件具有：

设置在所述下椎体的内壁上的棘齿，

穿过所述卡瓦衬套并径向嵌入到设置在所述下中心筒的内壁上的第一槽内的支撑块，

套接在所述支撑块的外壁上的能与所述棘齿配合的棘齿环，

在所述下中心筒相对于所述卡瓦衬套轴向向上移动过程中，所述支撑块移出所述第一槽与所述下中心筒的外壁抵接以径向促动所述棘齿环径向向外扩张。

3.根据权利要求2所述的用于油气井的锚定装置，其特征在于，在所述第一槽的上端的所述下中心筒的外壁上设置第二槽，锁定块径向穿过所述卡瓦衬套并嵌入到所述第二槽内，在初始状态下，所述下椎体的内壁将所述锁定块抵接在所述第二槽内，而在所述下椎体在相对于所述卡瓦衬套轴向向上运动过程中解除对所述锁定块的抵接。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的用于油气井的锚定装置，其特征在于，在所述下中心筒的下端套设下接头，在所述下接头的外壁上套设活塞套，所述活塞套轴向向上延伸与所述下椎体固定连接以在所述下接头的上端面、所述下椎体的下端面、所述活塞套的内壁与所述卡瓦衬套形成液压腔，所述液压腔与所述下中心筒的内腔连通。

5.根据权利要求4所述的用于油气井的锚定装置，其特征在于，在所述上中心筒的外壁上套设固定设置在所述上椎体的上端的弹簧套，以及固定设置在所述弹簧套的上端的上压帽，在所述上压帽上的第一内台阶面与所述上中心筒上的第一外台阶面之间设置C型弹力环。

6.根据权利要求5所述的用于油气井的锚定装置，其特征在于，在所述弹簧套上的第二内台阶面与所述上中心筒上的第二外台阶面之间设置第一弹簧，所述第一弹簧位于所述弹簧套与所述上中心筒之间。

7.根据权利要求6所述的用于油气井的锚定装置，其特征在于，所述下接头与所述活塞套通过剪切销连接，在所述活塞套的下端设置套设在所述下中心筒的外壁上的下压帽，在所述下压帽上的第三内台阶面与所述下中心筒上的第三外台阶面之间设置第二弹簧，所述第二弹簧位于所述下接头与所述活塞套之间。

8.根据权利要求7所述的用于油气井的锚定装置，其特征在于，在所述下接头的外壁上设置挡环，所述挡环位于所述下压帽的下端。

9.根据权利要求1到3中任一项所述的用于油气井的锚定装置，其特征在于，分别在所述上椎体和所述下椎体的椎表面上设置朝向两端的突出齿以与所述桶状卡瓦匹配式连接。

10.根据权利要求2所述的用于油气井的锚定装置，其特征在于，在周向上间隔式设置多个支撑块。