CN210738505U - 一种井下卡定装置和管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种井下卡定装置和管柱，该井下卡定装置包括送入头、设置在所述送入头下端的第一卡挂件和设置在所述送入头与所述第一卡挂件之间的弹性组件，其中，送入头与弹性组件构造为可选择性连接，该井下卡定装置通过第一卡挂件与提前下入的管柱的第二卡挂件一一对应配合，从而将井下卡定装置设置在预定位置，功能可靠，并且，通过第一卡挂件与第二卡挂件卡接配合能够有效避免现有技术中常规卡定器损伤油管的问题。

Description

一种井下卡定装置和管柱

技术领域

本实用新型涉及油气井施工技术领域，特别是涉及一种井下卡定装置和管柱。

背景技术

柱塞气举工艺是一种常见的排水采气工艺，因为其纯物理、无需外部能量的作业模式，受到业界的广泛好评。而井下卡定器作为柱塞气举必备的一个井下工具，起到了限制柱塞下落深度，缓冲柱塞下落速度的作用。

目前，现有技术中，卡定器常常采用类似水力锚的锚定结构作用于油管壁面，达到卡定的效果。但是这种方式对油管有一定的损伤。

由此，需要发明一种井下卡定装置以保证油管安全。

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井下卡定装置和管柱。该井下卡定装置能与提前下入的管柱的第二卡挂件配合，从而坐封在预定位置；同时，该井下卡定装置的第一卡挂件与第二卡挂件卡接配合，能够有效避免现有技术中常规卡定器损伤油管的问题。

根据本实用新型的一方面，提出了一种井下卡定装置，包括：

送入头，

设置在送入头下端的第一卡挂件，

设置在送入头与第一卡挂件之间的弹性组件，

其中，送入头与弹性组件构造为可选择性连接。

在一个实施例中，第一卡挂件包括第一卡挂件本体、由第一卡挂件本体轴向向下延伸的周向间隔的弹性爪和设置在弹性爪的外周壁上的第一卡挂部。

在一个实施例中，第一卡挂部构造为设置在弹性爪上的凸起。

在一个实施例中，在弹性爪的下端面与外壁面之间设置朝向下端的第一引导斜面。

在一个实施例中，还包括设置在弹性组件与送入头之间的打捞头，打捞头具有打捞头主体和设置在打捞头主体上端的径向凸出式延伸的打捞部。

在一个实施例中，打捞部的上端面与外壁面之间设置朝向上的第二引导斜面。

在一个实施例中，弹性组件包括：

开口端彼此套接的第一限定槽件和第二限定槽件，

设置在由第一限定槽件和第二限定槽件所形成的内腔中的弹性件，

设置在第一限定槽件和第二限定槽件之间的用于限定两者轴向位移的轴向限位机构，

其中，第一限定槽件与第一卡挂件固定连接，而第二限定槽件与送入头连接。

在一个实施例中，轴向限位机构具有设置在第一限定槽件的内壁上的径向向内延伸的第一限位环，以及设置在第二限定槽件的外壁上的能与第一限位环卡接配合的第二限位环。

在一个实施例中，第一限定槽件的底壁与侧壁上均设置有导流孔。

根据本实用新型的另一方面，提供一种管柱，包括一个或多个第二卡挂件，并且至少一个所述第二卡挂件能与上述的井下卡定装置的第一卡挂件配合。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于，该井下卡定装置通过第一卡挂件与提前下入的管柱的第二卡挂件一一对应配合，从而将井下卡定装置设置在预定位置，功能可靠。同时，该井下卡定装置的第一卡挂件与第二卡挂件卡接配合，能够有效避免现有技术中常规卡定器损伤油管的问题，通过施工安全性。另外，该井下卡定装置后下入，并不影响前序油气井施工。

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井下卡定装置；

图2显示了根据本实用新型的一个实施例井下卡定装置的第一工作状态图；

图3显示了根据本实用新型的一个实施例井下卡定装置的第二工作状态图。

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，根据本实用新型的井下卡定装置100包括送入头1、第一卡挂件4和弹性组件3。其中，送入头1主要起连接作用，以将井下卡定装置100送入到井下预定位置。第一卡挂件4设置在送入头1的下端，用于与管柱(图2中只是画出了管柱的第二卡挂件200部分)的第二卡挂件200配合，从而实现卡接以限定井下卡定装置100的位置。弹性组件3设置在送入头1与第一卡挂件4之间，用于在投入柱塞的时候起缓冲作用。并且，送入头1与弹性组件3构造为可选择性连接，以在将井下卡定装置100送入到指定位置后，提出上送入头1。

本发明还涉及管柱。如图2所示，管柱包括第二卡挂件200。该第二卡挂件200为筒状结构，并在其内壁上构造有第二卡挂部201。在施工过程中，第二卡挂件200跟随管柱先被下入到井筒中。根据施工需要，可以在管柱上设置一个或者多个第二卡挂件200，以在采油气过程中，下入例如井下卡定装置100类似的工具与第二卡挂件200实现卡接配合。这种方式还能保证在不同时期下入不同的工具以与井下的合适位置的第二卡挂件200匹配。该方式还能保证在同一时期下入多个不同或相同的工具以与位于不同位置的第二卡挂件200匹配。

施工过程中，筒状的第二卡挂件200设置在管柱上，并随着管柱被先下入到井筒内。在需要进行井下排水采气时，才将井下卡定装置100送入到井筒内。这种方式使得井下卡定装置100不会影响其它气井作业。由于井下卡定装置100后下入，则不影响管柱的全通径。另外，由于井下卡定装置100与第二卡挂件200通过卡挂连接，有助于保证连接稳定性，能够有效避免现有技术中常规卡定器损伤油管的问题，保证施工安全。

在一个实施例中，第一卡挂件4包括第一卡挂件本体41、弹性爪42和第一卡挂部43。其中，第一卡挂件本体41为筒状。弹性爪42由第一卡挂件本体41轴向向下延伸。在周向上，间隔式设置多个弹性爪42。第一卡挂部43设置在弹性爪42的外周壁上，并构造为径向突出的凸起。优选地，为了增加卡挂稳定性，在轴向上，间隔式设置多个，例如两个第一卡挂部43。相对应地，第二卡挂部201构造为凹槽，用于与第一卡挂部43配合。在井下卡定装置100下入过程中，第一卡挂部43受力使得弹性爪42径向收缩，以保证井下卡定装置100顺利下入。当第一卡挂部43到达匹配的第二卡挂部201位置处，在自身弹力作用下，弹性爪42径向扩张，使得第一卡挂部43进入到第二卡挂部201内并配合完成卡挂，以将井下卡定装置固定。上述卡挂结构简单，非常易于实现。另外，由于上述结构特征，改变第一卡挂部43和相应的第二卡挂部201的数量、位置和大小等结构，可以实现第一卡挂件4和第二卡挂件200的卡接配合唯一对应性。可以将具有不同设置的第二卡挂部201的多个第二卡挂件200下入井筒，在后期施工过程中，可以下入井下卡定装置100以与合适位置的第二卡挂件200匹配。在下入过程中，第一卡挂件4可以通过非匹配的第二卡挂件200，在到达匹配的第二卡挂件200时，可以与其形成卡接。

优选地，在弹性爪42的下端面与外壁面之间设置朝向下端的第一引导斜面44。该第一引导斜面44方便井下卡定装置100地顺利下入。

送入头1构造为筒状。在具有打捞头2的结构中，送入头1套接在打捞头2的上端外壁上，并通过剪切销6连接。在将井下卡定装置100送入到预定位置后，上提送入头1，在力作用下，剪切销6被剪断，则可以将送入头1提出。而未设置打捞头2的结构中，送入头1可以与弹性组件3通过剪切销连接，该结构是本领域技术人员可以预见的，在此不再赘述。

在送入头1与弹性组件3之间设置打捞头2，以将部分井下卡定装置提出井筒。在这种结构中，打捞头2的下端与弹性组件3固定连接，而上端与送入头1可选择性连接(例如通过剪切销6连接)。具体地，打捞头2具有打捞头主体21和打捞部22。打捞头主体21为柱状，主要起连接作用。而打捞部22固定设置在打捞头主体21的上端，构造为相对打捞头主体21的直径径向突出的圆盘状。在下入打捞工具300后，打捞工具300的打捞齿301通过打捞部22的外侧面并与打捞部22的下端面卡接，如图3所示。从而，上提打捞工具300可以给打捞头2施加向上的力。优选地，为了保证打捞工具300的顺利下入，打捞部22的上端面与外壁面之间设置朝向上的第二引导斜面23。上述设置能保证打捞工具300与打捞头2的顺利配合，将井下卡定装置100提出。

优选地，第一卡挂部43的上端面与侧壁面之间设置朝向上端的第三引导斜面45。通过设置该第三引导斜面45可以保证第一卡挂件4在受到上提力的时候，能顺利由第二卡挂部201内脱出。

在一个实施例中，弹性组件3包括第一限定槽件31、第二限定槽件32、弹性件33和轴向限位机构。其中，第一限定槽件31的底壁与第一卡挂件4固定连接，开口端槽壁向上延伸。第二限定槽件32的底壁与打捞头2固定连接。同时，第二限定槽件32的开口端向下延伸与第一限定槽件31套接。弹性件33设置在由第一限定槽件31与第二限定槽件32所形成的内腔中。轴向限位机构设置在第一限定槽件31与第二限定槽件32之间，用于限定两者之间的轴向位移。例如，轴向限位机构具有第一限位环35和与第一限位环35卡接配合的第二限位环36。第一限位环35设置在第一限定槽件31的内壁上并径向向内延伸。而第二限位环36设置在第二限定槽件32的外壁上并径向向外延伸。优选地，弹性件33为弹簧。在投入柱塞过程中，打捞头2受力下行，并促动第二限定槽件32相对于第一限定槽件31下行，且弹簧受压变形，以起到缓冲作用。在井下卡定装置100下行过程中，第一限位环35与第二限位环36卡接配合，第二限定槽件32提拉第一限定槽件31，以保证井下卡定装置100顺利下入。上述结构简单，同时能将弹簧设置在由第一限定槽件31与第二限定槽件32所形成的内腔中，以避免弹簧处堆积杂物而影响其使用性能。需要说明的是，第二限定槽件32的底壁面可以为打捞头2的下端面，以简化结构。

在第一限定槽件31的底壁与侧壁上均设置有导流孔34。例如，导流孔34的总过流面积与油管的总过流面积的比可以为0.8-1.2。这种设置能保证井下卡定装置100的内腔中的流体的顺畅流动。

下面根据图1-3详细论述井下卡定装置100的工作过程。

首先，将第二卡挂件200设置在管柱上，然后将管柱下入到井筒内。在下入到位后，由于第二卡挂件200呈筒状，其并不影响其它气井操作。

在需要投入柱塞前，通过连续油管将井下卡定装置100下入到管柱内。在井下卡定装置100下入过程中，弹性爪42径向收缩，并不妨碍井下卡定装置100下入。而当第一卡挂部43到达所匹配的第二卡挂部201位置处，在自身弹力作用下，弹性爪42径向扩张，使得第一卡挂部43与第二卡挂部201配合完成卡挂，以将井下卡定装置100卡定在预定位置。如图2所示。

接着，上提送入头1，剪切销钉6被剪断，从而送入头1被提出管柱。

至此，可以向井下卡定装置100内投入柱塞。柱塞在下行过程中，遇到打捞头2，则打捞头2受力下移并促动第二限定槽件32下移，弹簧受到向下的力。而第一限定槽件31与第一卡挂件4一起由第二卡挂件200固定位置。从而弹簧变形为柱塞起到缓冲作用。另外，第一卡挂件4与第二卡挂件201匹配，固定了井下卡定装置100的位置，则为柱塞起到了定位作用。

在井下不需要该井下卡定装置100时，可以下入打捞工具300，将该井下卡定装置100打捞出管柱，以实现全通径。具体地，如图3所示，下入打捞工具300，并下压打捞工具300。在力的作用下，打捞工具300的打捞齿301与打捞部22形成卡接配合。上提打捞工具300，则打捞工具300带动打捞头2和第二限定槽件32上移，由于，第二限定槽件32与第一限定槽件31卡接，则第一限定槽件31受到向上的力。上提力传递到第一引导斜面44和第三引导斜面45，弹性爪42径向收缩，第一卡挂部43由第二卡挂部201内脱出。由此，通过打捞工具300可以将井下卡定装置100提出管柱，从而实现全通径。

本申请中，方位用语“上”、“下”均以井下卡定装置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)

1.一种井下卡定装置，其特征在于，包括：

送入头，

设置在所述送入头下端的第一卡挂件，

设置在所述送入头与所述第一卡挂件之间的弹性组件，

其中，所述送入头与所述弹性组件构造为可选择性连接。

2.根据权利要求1所述的井下卡定装置，其特征在于，所述第一卡挂件包括第一卡挂件本体、由所述第一卡挂件本体轴向向下延伸的周向间隔的弹性爪和设置在所述弹性爪的外周壁上的第一卡挂部。

3.根据权利要求2所述的井下卡定装置，其特征在于，所述第一卡挂部构造为设置在所述弹性爪上的凸起。

4.根据权利要求2或3所述的井下卡定装置，其特征在于，在所述弹性爪的下端面与外壁面之间设置朝向下端的第一引导斜面。

5.根据权利要求2或3所述的井下卡定装置，其特征在于，还包括设置在所述弹性组件与所述送入头之间的打捞头，所述打捞头具有打捞头主体和设置在所述打捞头主体上端的径向凸出式延伸的打捞部。

6.根据权利要求5所述的井下卡定装置，其特征在于，所述打捞部的上端面与外壁面之间设置朝向上的第二引导斜面。

7.根据权利要求1到3中任一项所述的井下卡定装置，其特征在于，所述弹性组件包括：

开口端彼此套接的第一限定槽件和第二限定槽件，

设置在由所述第一限定槽件和所述第二限定槽件所形成的内腔中的弹性件，

设置在所述第一限定槽件和所述第二限定槽件之间的用于限定两者轴向位移的轴向限位机构，

其中，所述第一限定槽件与所述第一卡挂件固定连接，而第二限定槽件与所述送入头连接。

8.根据权利要求7所述的井下卡定装置，其特征在于，所述轴向限位机构具有设置在所述第一限定槽件的内壁上的径向向内延伸的第一限位环，以及设置在所述第二限定槽件的外壁上的能与所述第一限位环卡接配合的第二限位环。

9.根据权利要求7所述的井下卡定装置，其特征在于，所述第一限定槽件的底壁与侧壁上均设置有导流孔。

10.一种管柱，其特征在于，包括一个或多个第二卡挂件，并且至少一个所述第二卡挂件能与根据权利要求1到9中任一项所述的井下卡定装置的第一卡挂件配合。

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