一种回接压裂管柱及其尾管悬挂器回插接头
技术领域
本实用新型涉及压裂管柱回接技术领域,特别涉及一种回接压裂管柱及其尾管悬挂器回插接头。
背景技术
随着国内老油田开发的进行,油气井产能日渐枯竭,重新钻探新井耗资巨大,在已投产老井眼内进行加深或开窗侧钻、悬挂小一级套管从而挖掘临近地层产能成为一种更加经济、有效的方式。由于老井投产日期较长,套损及套管头抗压强度不足,对新产层进行压裂改造时需要在尾管悬挂器以上进行压裂管柱的回接。
目前常用的尾管悬挂器回接插头所采用的密封方式有两种:O型圈密封结构和硫化基环密封结构。O型圈密封结构是在回插头外壁上加工数道凹槽,凹槽内安装O型圈,通过O型圈外圈挤压后与回接筒内壁产生接触应力进行密封,该种密封方式下耐压能力一般不超过50MPa,并且在管柱下入、插入回接筒过程中存在脱出现象,使用可靠性较低;硫化基环密封结构通过将橡胶与回插头本体进行整体硫化,形成数道较宽的密封面,与回接筒内壁接触后过盈配合从而实现密封,采用该种结构的回接插头耐压能力较高,但加工成本高昂,且为一次性结构无法重复使用,同时因密封面与回接筒接触面积过大,易造成插入附加吨位高、解封阻力高的问题。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型提供了一种尾管悬挂器回插接头,能够提高其插入能力、及降低其解封阻力。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种尾管悬挂器回插接头,包括:插接头本体、限位锁环、上隔环、下隔环、盘根组合和导引头;
所述限位锁环至少包括:第一限位锁环;
所述上隔环至少包括:第一上隔环和第二上隔环;
所述下隔环至少包括:第一下隔环;
所述盘根组合包括:多个盘根单元;多个所述盘根单元至少具有:第一盘根和第二盘根;
所述插接头本体顶端用于连接水力锚,所述导引头固定套接在所述插接头本体底端,所述插接头本体中部外壁设有本体台阶,所述插接头本体中部外壁设有用于安装所述第一限位锁环的第一凹槽,且所述第一凹槽位于所述本体台阶与所述插接头本体底端之间;
所述第一限位锁环套装在所述第一凹槽,所述第一盘根、所述第一上隔环、所述第一下隔环、所述第二盘根和所述第二上隔环沿轴向依次套装在所述插接头本体的中部外壁,且所述第一盘根和所述第一上隔环抵接在所述本体台阶端面与所述第一限位锁环顶端之间,所述第一下隔环、所述第二盘根和所述第二上隔环抵接在所述第一限位锁环底端与所述导引头顶端之间。
优选地,所述第一限位锁环外径大于所述插接头本体中部外径;所述第一上隔环顶端与所述第一盘根底端抵接,底端与所述第一限位锁环顶端抵接;所述第一下隔环顶端与所述第一限位锁环底端抵接,底端与所述第二盘根顶端抵接;所述第二盘根底端与所述第二上隔环顶端抵接。
优选地,所述第一下隔环端设有用于同所述第一限位锁环下端抵接配合的下隔环台阶。
优选地,所述第一上隔环底端与所述第一限位锁环顶端之间沿轴线设有第一间隙;
和/或所述第二上隔环底端与所述导引头顶端之间沿轴向设有第二间隙。
优选地,所述限位锁环还包括:第二限位锁环;所述插接头本体中部外壁设有用于安装所述第二限位锁环的第二凹槽,所述第二凹槽位于所述第一凹槽与所述插接头本体底端之间;
所述上隔环还包括:第三上隔环;
所述下隔环还包括:第二下隔环;
所述盘根还包括:第三盘根;
所述第二限位锁环套装在所述第二凹槽,且所述第二限位锁环顶端与所述第二上隔环底端抵接;所述第二下隔环、所述第三盘根和所述第三上隔环沿轴向依次套装在所述插接头本体中部外壁,且抵接在所述第二限位锁环底端与所述导引头顶端之间。
优选地,所述盘根单元包括:密封圈、压环、支撑环;
所述密封圈包括:第一V型密封圈和第二V型密封圈;所述第一V型密封圈的材质为氢化丁晴,所述第二V型密封圈的材质为聚氟四乙烯;
所述压环包括:第一压环;
所述第一V型密封圈与所述第二V型密封圈依次交叉设置在所述第一压环与所述支撑环之间。
优选地,所述密封圈还包括:第三V密封圈;所述压环还包括:第二压环;
所述第三V密封圈设置在所述支撑环与所述第二压环之间,且所述第三 V密封圈的安装方向与所述第一压环和所述第二压环的安装方向均相反。
优选地,所述压环和/或所述支撑环的材质为聚氟四乙烯。
优选地,所述导引头底端具有用于同回接筒配合的外径渐缩结构。
一种回接压裂管柱,包括:压裂油管、水力锚和回接插头,所述回接插头为如上所述的尾管悬挂器回插接头。
从上述的技术方案可以看出,本实用新型提供的尾管悬挂器回插接头中,基于第一限位锁环的作用,以使得各组盘根单元实现了单独压缩,避免了各组盘根单元相互之间无轴向力干扰,以此降低了回插接头的插入阻力,同时也降低了压后的解封阻力,从而提高了解封的成功率。
本实用新型实施例还提供了一种回接压裂管柱,包括:压裂油管、水力锚和回接插头,所述回接插头为如上所述的尾管悬挂器回插接头,由于采用了上述的尾管悬挂器回插接头,因此其也就具有相应的有益效果,具体可以参照前面说明,在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的尾管悬挂器回插接头的结构示意图;
图2为本实用新型实施例提供的插接头本体的结构示意图;
图3为图1中标示A处的局部放大视图;
图4为本实用新型实施例提供的压裂管柱总成的结构示意图。
其中,1为回插接头本体,101为本体台阶,102为第一凹槽,102为第二凹槽;
21为第一盘根,22为第二盘根,201为第一压环,202为第一V型密封圈,203为第二V型密封圈,204为支撑环,205为第三V型密封圈,206为第二压环;
31为第一限位锁环,32为第二限位锁环;41为第一上隔环,42为第二上隔环,43为第三上隔环;51为第一下隔环,52为第二下隔环;6为导引头;
a为压裂油管;b为水力锚;c为油层套管;d为回插接头;e为回接筒; f为尾管悬挂器;g为尾管。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供的尾管悬挂器回插接头,如图1和图2所示,包括:插接头本体1、限位锁环、上隔环、下隔环、盘根组合和导引头6;
限位锁环至少包括:第一限位锁环31;
上隔环至少包括:第一上隔环41和第二上隔环42;
下隔环至少包括:第一下隔环51;
盘根组合包括:多个盘根单元;多个盘根单元至少具有:第一盘根21 和第二盘根22;不难理解的是,每个盘根单元的外径略大于回接筒e的内径,以便于实现盘根单元的周向压缩密封;
插接头本体1顶端用于连接水力锚b,导引头6固定套接在插接头本体1 底端,插接头本体1中部外壁设有本体台阶101,插接头本体1中部外壁设有用于安装第一限位锁环31的第一凹槽102,第一凹槽102位于本体台阶 101端面与插接头本体1底端之间;
第一限位锁环31套装在第一凹槽102,第一盘根21、第一上隔环41、第一下隔环51、第二盘根22和第二上隔环42沿轴向依次套装在插接头本体 1的中部外壁,且第一盘根21和第一上隔环41抵接在本体台阶101端面与第一限位锁环31顶端之间,第一下隔环51、第二盘根22和第二上隔环42 抵接在第一限位锁环31底端与导引头6顶端之间。
从上述的技术方案可以看出,本实用新型实施例提供的尾管悬挂器回插接头中,基于第一限位锁环的作用,以使得各组盘根单元实现了单独压缩,避免了各组盘根单元相互之间无轴向力干扰,以此降低了回插接头的插入阻力,同时也降低了压后的解封阻力,从而提高了解封的成功率。
在本方案中,如图1所示,第一限位锁环31外径大于插接头本体1中部外径,以便于第一限位锁环31与第一上隔环41和第一下隔环51形成抵接配合;第一上隔环41顶端与第一盘根21底端抵接,底端与第一限位锁环31顶端抵接;第一下隔环51顶端与第一限位锁环31底端抵接,底端与第二盘根 22顶端抵接;第二盘根22底端与第二上隔环42顶端抵接,即为实现了第一盘根21和第二盘根22的轴向限位,使得回插接头在插入时,可避免各组盘根单元发生相对轴向滑动,从而确保了回插接头密封的可靠性。
具体地,如图1所示,第一下隔环51上端设有用于同第一限位锁环31 下端抵接配合的下隔环台阶,以实现了对第二盘根22顶端的限位,使得回插接头在插入回接筒e时,可避免第二盘根22发生向上窜动。当然,第一盘根21基于其与本体台阶101端面的抵接配合,可实现了对第一盘根21顶端的限位。
在本方案中,考虑到各组盘根单元在进入回接筒e后会被筒壁压缩,使其在轴向上所有伸长,且由上文可知,盘根单元顶端已被限位,如果其底端再被完全限位,会造成插入摩擦力较大不利于现场施工。相应地,盘根单元应预留轴向安装间隙,以缓解盘根单元的插入摩擦力。具体地,第一上隔环 41底端与第一限位锁环31顶端之间沿轴向设有第一间隙,以保证第一盘根 21能够发生轴向活动;和/或第二上隔环42底端与导引头6顶端之间沿轴向设有第二间隙,相应地,以保证了第二盘根22能够发生轴向活动。
为了进一步优化上述的技术方案,如图1所示,限位锁环还包括:第二限位锁环32;插接头本体1中部外壁设有用于安装第二限位锁环32的第二凹槽(103),第二凹槽103位于第一凹槽102与插接头本体1底端之间,即为通过第二凹槽103实现了第二限位锁环32的固定套装;
上隔环还包括:第三上隔环43;
下隔环还包括:第二下隔环52;
盘根还包括:第三盘根23;
第二限位锁环32套装在第二凹槽103,且第二限位锁环32顶端与第二上隔环42底端抵接;第二下隔环52、第三盘根23和第三上隔环43沿轴向依次套装在插接头本体1中部外壁,且抵接在第二限位锁环32底端与导引头 6顶端之间,即为实现了第三盘根23的间隔设置,以便于确保了第三盘根23 能够进行单独压缩,以此降低了回插接头的插入阻力和解封阻力。当然,通过引入第三盘根23,还可进一步增强了回插接头的密封性。
作为优选,如图3所示,盘根单元包括:密封圈、压环201、支撑环 204;
密封圈包括:第一V型密封圈202和第二V型密封圈203;第一V型密封圈202的材质为氢化丁晴,且具有耐油性较好的特点,第二V型密封圈 203的材质为聚氟四乙烯,且具有耐高温及密封能力较好等特点;
压环包括:第一压环201;
第一V型密封圈202与第二V型密封圈203依次交叉设置在第一压环 201与支撑环204之间,以便于实现了回接插头的多层密封,有助于提升回接插头的密封能力;而且,通过第一V型密封圈202与第二V型密封圈203 依次交错设置,可实现了多种密封性能的复合,从而提高了回接插头的井况适应能力。进一步地,本方案中的盘根单元的各V型密封圈通过凹面与凸面压合,使得各V型密封圈配合紧密,可有效避免回接插头在插入后回接筒e 后发生脱离现象。
具体地,如图3所示,密封圈还包括:第三V密封圈205;压环还包括:第二压环206;
第三V密封圈205设置在支撑环204与第二压环206之间,且第三V密封圈205的安装方向与第一压环201和第二压环206的安装方向均相反,从而保证了盘根组合的反向密封能力,以此进一步提升了回接插头的密封能力。
为了进一步优化上述的技术方案,压环201和/或支撑环204的材质为聚氟四乙烯,可保证了压环201和/或支撑环204的较小形变率,以阻碍了压环 201和/或支撑环204所受到轴向力的传递,有助于降低了回插接头的插入阻力和解封阻力。
在本方案中,为防止回接插头本体1下端因井斜因素被回接筒e上沿阻挡而发生的插入不协调;相应地,如图1所示,导引头6底端具有用于同回接筒e配合的外径渐缩结构。比如,通过将导引头6的底端加工为“马蹄形”结构,可使得回接插头本体1通过导引头6顺利插入回接筒e内,从而增强了接插头本体1插接的便捷性。
本实用新型实施例还提供了一种回接压裂管柱,如图4所示,包括:压裂油管a、水力锚b和回接插头d,回接插头d为如上所述的尾管悬挂器回插接头,由于采用了上述的尾管悬挂器回插接头,因此其也就具有相应的有益效果,具体可以参照前面说明,在此不再赘述。
当然,本实用新型实施例还提供了一种压裂管柱总成,如图4所示,包括:原油层套管c和设置于原油层套管c内的回接压裂管柱、回接筒e、悬挂器f和尾管g,所述回接压裂管柱为如上所述的回接压裂管柱,由于采用了上述的回接压裂管柱,因此其也就具有相应的有益效果,具体可以参照前面说明,在此不再赘述。
下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍:
本实用新型的第一个目的是提供一种可取式尾管悬挂器回接插头,以提高其密封能力、降低解封阻力及使用成本。
本实用新型的第二个目的是提供一种回接压裂管柱。
为了达到上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种可取式尾管悬挂器回接插头,包括:
回插头本体,所述回插头本体为空心管状体,上端为母扣,下端为公扣,外壁有一本体台阶,本体台阶下部管壁加工有凹槽;
V型盘根(即为盘根单元,下同),所述V型盘根套接于所述回插头本体的本体台阶下部管壁,其外径略大于回接筒e的内径;
限位锁环,所述限位锁环为开口圆环结构,安装于所述回插头本体凹槽内,所述限位锁环外径大于所述回插头下部管壁外径;
上隔环,所述上隔环为管状,一端与所述V型盘根抵接,另一端与所述限位锁环抵接;
下隔环,所述下隔环为管状,一端加工有下隔环台阶,与所述限位锁环抵接,另一端与所述V型盘根抵接;
导引头,所述导引头上端为母扣,与所述回插头本体下端公扣通过螺纹连接;
其中,所述V型盘根包括V型密封圈、支撑环、压环;
其中,所述V型密封圈包括:氢化丁晴V型圈(即为第一V型密封圈,下同)和聚氟四乙烯V型圈(即为第二V型密封圈,下同),V型盘根上部此两种密封圈依次交错排布,V型盘根下部采用第三V型密封圈反向安装;
其中,所述支撑环与压环材质均为聚氟四乙烯;
其中,所述限位锁环与上隔环安装后有一定的间隙;
其中,所述导引头与所述回插头本体连接后,其顶端与所述上隔环有一定的间隙;
在使用时,上端连接水力锚及压裂油管送入井内,下至尾管悬挂器位置,在导引头的作用下进入尾管悬挂器上部的回接筒内,V型盘根被周向压缩与回接筒内壁紧密贴合,使压裂油管、水力锚、回接插头、悬挂器及尾管形成密闭环境。聚氟四乙烯V型圈耐高温及密封能力较好,氢化丁晴V型圈耐油性较好,复合密封下具有较高的井况适应能力,同时支撑环与压环的材质均为聚氟四乙烯,可保证较小形变率下轴向力的传递。在插入过程中,由于限位锁环的作用,各组V型盘根实现了单独压缩,可有效降低插入阻力,便于压后解封。另一方面,由V型密封圈、支撑环及压环组成的V型盘根,在管柱下入、插入回接筒过程中无法脱出,可靠性较高并且使用后可统一拆卸更换,降低了加工成本和使用成本。
为了便于理解,下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
参见图1、图4,油气井在换井底或侧钻施工作业结束后,尾管悬挂器f 底部连接尾管g下入原油层套管c,在预定位置完成座挂及固井作业,之后下入由压裂油管a、水力锚b、可取式尾管悬挂器回插接头d组成的压裂管柱,下至尾管悬挂器f位置,在导引头8的作用下进入回接筒e内,V型盘根被周向压缩与回接筒e内壁紧密贴合,使压裂油管a、水力锚b、回接插头 d、悬挂器f及尾管g形成密闭环境,完成压裂回接作业;当进行压裂作业时,管内压力大于环空压力,此时水力锚b锚爪伸出与油层套管c咬合,克服施工中的活塞效应、温度效应等引起的使管柱上行的作用力,对压裂管柱实现锚定,防止因回接插头d蠕动而造成的密封失效;压裂施工结束后,水力锚b锚爪复位,解除锚定,上提起出压裂油管a、水力锚b及回插接头d 投产。
参见图1、图2,本实用新型实施例提供的可取式尾管悬挂器回插接头d 包括:回插头本体1、V型盘根、限位锁环、上隔环、下隔环、导引头6。回插头本体1设有本体台阶101和第一凹槽102,上端为母扣,可连接水力锚,下端为公扣,用于与导引头6通过螺纹连接。
参见图1和图4,本实用新型实施例提供的可取式尾管悬挂器回接插头 d的工作原理为:
在导引头6的作用下,回插接头头本体1进入回接筒e内,在插入过程中,由限位锁环建立基准位置,两端抵接的上隔环、下隔环互不接触,各组 V型盘根单独进行压缩密封,相互之间无轴向力干扰,解决了插入摩擦力过大的问题,防止V型盘根出现翻转破坏,同时在压后解封时,其解封阻力也相应降低,提高了解封成功率;另一方面,V型盘根中的各密封圈通过凹面与凸面压合,配合紧密,在管柱下入、插入回接筒e过程中无法脱出,可靠性较高并且使用后可统一拆卸更换,降低了加工成本和使用成本。
参见图3,在本实施例中,V型盘根包括V型圈、支撑环204、压环 201。V型圈分为氢化丁晴V型圈及聚氟四乙烯V型圈,在V型盘根上部此两种密封圈依次交错排布,聚氟四乙烯V型圈耐高温及密封能力较好,氢化丁晴V型圈耐油性较好,复合密封下具有较高的井况适应能力;为保证反向密封能力,V型盘根下部安装一道反向V型密封圈;同时支撑环204与压环 201的材质均为聚氟四乙烯,可保证较小形变率下轴向力的传递。
V型盘根在进入回接筒e后被筒壁压缩,在轴向上有一定的伸长,如果上下端被完全固定,会造成插入摩擦力较大不利于现场施工,在本实施例中,如图1所示,第一限位锁环31与第一上隔环41之间、导引头6与第二上隔环42之间,在安装后有一定的轴向间隙。
为防止回接插头本体1下端因井斜因素被回接筒e上沿阻挡从而无法顺利插入,本实施例中,导引头6的下端加工为“马蹄形”结构。
综上所述,本实用新型提供了一种可取式尾管悬挂器回接插头及回接压裂管柱,该可取式尾管悬挂器回插接头的特点在于,回插头本体1上端为母扣,可连接水力锚,下端为公扣,用于与导引头6通过螺纹连接;盘根组合套接于回插头本体1下部管壁;限位锁环为开口圆环结构,安装于回插头本体1下部管壁凹槽内;上隔环为管状,一端与盘根单元抵接,另一端与限位锁环抵接;下隔环一端加工有下隔环台阶,与限位锁环抵接,另一端与盘根单元抵接。由于限位锁环作用,各组盘根单元实现了单独压缩,可有效降低插入阻力,便于压后解封。另一方面,盘根单元在管柱下入、插入回接筒过程中无法脱出,可靠性较高并且使用后可统一拆卸更换,降低了加工成本和使用成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。