CN213807592U - 一种套管段铣用扶正工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种套管段铣用扶正工具。包括壳体、上挡块、扶正翼、下挡块、弹簧、推板、活塞、心轴、喷嘴及下接头。壳体轴向设置阶梯状通孔，径向设置偏心通孔，壁内设置矩形沉槽和矩形孔；上挡块、扶正翼、下挡块依次设置于矩形沉槽内；活塞设置于壳体的活塞腔室内，与壳体内壁构成滑动配合；推板下端与活塞通过螺栓连接，上端通过剪钉与壳体连接；下接头的上端通过螺纹与壳体下端连接；心轴下端通过螺纹与下接头连接，上端穿过活塞内孔延伸至壳体的阶梯孔内；弹簧套于心轴之外。段铣双层套管时，该工具可随段铣器通过内层套管下入，液压驱动扶正翼伸出并支撑在外层套管内壁，保证段铣器平稳工作，扶正效果好。

Description

一种套管段铣用扶正工具

技术领域

本实用新型涉及一种扶正工具，尤其是套管段铣用扶正工具。

背景技术

随着海上油气田开采时间的延长，越来越多的油气井陆续进入非生产状态，需要对这些非生产井立即实施弃井处置，以永久消除其对环境潜在的威胁。国内海洋油气勘探开发起步较晚，但南海、东海、渤海湾均不同程度地进入了海洋永久弃井阶段。海洋永久弃井的基本要求包括4个方面：（1）封隔保护所有的淡水、近淡水层；（2）封隔保护所有具有商业开采价值的未来产层；（3）防止流体从井内泄露、流出；（4）清除海底以上所有设施，割除泥线以下管材。这就需要设计水泥塞在岩石-岩石、水泥-地层之间形成水泥胶结，封堵生产层，防止油气泄露。有些情况下，需要将设计打水泥塞位置对应的两层套管全部段铣掉，再打水泥塞。常规套管段铣技术需要由内而外逐层段铣两层套管柱。例如，段铣9-5/8”×13-3/8”两层套管时，段铣器从9-5/8”套管内下至目的深度，伸出短刀翼先段铣掉一定长度的9-5/8”套管；再起钻至井口换具有长刀翼的段铣器，然后从9-5/8”套管内下至预定深度，伸出长刀翼段铣掉一定长度的13-3/8”套管。段铣作业过程中，为了减少井下工具振动、使得段铣作业平稳进行，需要在段铣器下面安装扶正器，扶正器外径尺寸越接近套管内径尺寸扶正效果越好。段铣内层套管（9-5/8”套管）时，采用常规扶正器（外径尺寸固定）即可。但是，段铣外层套管（13-3/8”套管）时，既要使扶正器能从内层套管中下入，又要起到很好扶正效果，常规扶正器就不能满足要求。

中国专利CN207944901U公开了《一种带自调节扶正器的段铣工具》，包括上本体、切割刀片和上活塞；其中，上本体筒壁上间隔设有两个以上切割刀片槽，切割刀片通过设切割刀片定位块、切割刀片销轴连接在切割刀片槽内，上活塞上部与上本体上部内壁构成滑动密封配合，上活塞下部设有与切割刀片轴向滑动、径向支撑配合的凸块，上活塞与上本体之间设有弹簧腔，上活塞弹簧设置在弹簧腔内并对上活塞形成轴向支撑；所述上本体下部延伸有下本体，下本体筒壁上设有两个以上间隔分布的扶正块槽，扶正块通过扶正块定位块、扶正块销轴连接在扶正块槽内；在下本体内设置下活塞，下活塞上部与下本体上部内壁构成滑动密封配合，下活塞下部设有与扶正块轴向滑动、径向支撑配合的凸块，下活塞与下本体之间设有弹簧腔，下活塞弹簧设置在弹簧腔内并对下活塞形成轴向支撑。该实用新型为了减少段铣工具的外径尺寸，在段铣工具下部设计了一套自调节外径以适应不同壁厚套管内径的扶正器，该自调节扶正装置是通过与段铣工具加工成一体的外张式扶正块实现的。扶正块本身不带有切削刃，不具有切割套管的能力，它能够在钻井液压差的驱动下在段铣块打开并开始磨铣套管之前打开，并通过保持段铣工具在段铣套管内居中来减轻工具工作期间的径向振动，提高段铣工具稳定性及段铣效率。但是实际使用过程中由于扶正块采用支点铰链方式，扶正块与套管接触面积小，扶正稳定性差。

实用新型内容

本实用新型为了解决双层套管段铣作业过程中，段铣外层套管时段铣器扶正稳定性差的问题，提供一种套管段铣用扶正工具。

一种套管段铣用扶正工具，包括壳体、上挡块、扶正翼、下挡块、弹簧、活塞、心轴、下接头及推板、喷嘴；其中：

所述壳体的上、下两端设置螺纹，下端与下接头密封连接后组成中通的筒状体结构，壳体下段设置为扩径的活塞腔，上段周向偏心设置-个矩形沉槽，中段设有与上段矩形沉槽沿轴向对应的矩形孔；

所述心轴设置在壳体下段扩径活塞腔内，上端与壳体中段密封连接，下端通过缩径的喷嘴与下接头密封连接，其内部轴向设置阶梯状通孔结构，外周设有下凸台，下凸台下方与下接头阻挡配合，且径向分布有若干个液压通孔；

所述活塞套装在心轴下凸台上方，其内壁与心轴构成轴向滑动密封配合，外壁与壳体活塞腔构成轴向滑动密封配合，在活塞上部周向设有与矩形孔一一对应的连接面；

所述弹簧套装在活塞上方心轴上；

所述上挡块、扶正翼、下挡块依次设置于矩形沉槽内，且扶正翼与上挡块、下挡块之间按照同一倾斜角度构成滑动限位配合；

所述推板滑动贯穿壳体中段矩形孔后，其上端外斜面与扶正翼内斜面滑动限位配合，下端与活塞连接面固定。

上述技术方案进一步包括：

在壳体上端部径向设置偏心通孔，在上挡块设置水平圆孔d、圆孔e和垂直流道a、水平流道b，偏心通孔与上挡块的圆孔e交叉，圆孔d中设置节流嘴A，偏心通孔中设置节流嘴B，节流嘴B一端与壳体连接，另一端穿过上挡块的圆孔e与壳体上径向设置的导流孔连通，节流嘴B通过流道b与节流嘴A连通，节流嘴A通过流道a与矩形沉槽连通。

所述推板上端与壳体结合部通过剪钉连接；所述壳体径向偏心通孔沿壳体周向均匀设置3个，沉槽整体偏离壳体轴线且沿壳体周向均匀设置3个，矩形孔沿轴向连通矩形沉槽和阶梯状通孔且沿壳体周向均匀设置3个。

所述上挡块下端有“T”型槽，“T”型槽与水平方向夹角为30°-45°，圆孔d、e的轴线相互垂直，流道a、b的轴线相互垂直；下挡块上端有“T”型槽，“T”型槽与水平方向夹角为30°-45°，中部设有矩形通孔。

所述活塞上部沿周向设有三个相互之间夹角为60°的连接面，每个外接面上设有若干个螺纹孔。

所述推板上端斜面与水平方向夹角为30°-45°，侧面设置2-3个盲孔，下端设有若干沉孔。

所述心轴下凸台呈正六方体状，六方面上设有若干个沿径向的液压通孔。

所述节流嘴B与上挡块和壳体结合部分别设置密封圈、；所述的剪钉连接于推板和壳体结合部。

所述下档块通过定位块与壳体连接。

所述下接头的上端设置螺纹，中心设置沿轴向的阶梯状通孔，下接头的上端通过螺纹与壳体下端连接；心轴的下端通过螺纹与下接头连接，上端穿过活塞内孔延伸至壳体的阶梯孔内。

本实用新型的有益效果为：段铣双层套管中的外层套管时，该工具可随段铣器通过内层套管下入，液压驱动扶正翼伸出并支撑在外层套管内壁，保证段铣器平稳工作；段铣外层套管作业完成后，扶正翼又可收回至工具壳体内，通过内层套管起钻至井口。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种套管段铣用扶正工具的结构示意图；

图2是图1中P处的局部放大视图；

图3是图1中A-A处的剖视图；

图4是图1中B-B处的剖视图；

图5是图1中C-C处的剖视图；

图6是图1中D-D处的剖视图；

图7是图1中E-E处的剖视图；

图8是图1中F-F处的剖视图；

图9是图1中G-G处的剖视图；

图10是图1中H-H处的剖视图；

图11是图1中上挡块（4）的主视图；

图12是图1中上挡块（4）右视图；

图13是图1中上挡块（4）I-I处的剖视图；

图14是本实用新型所述的一种套管段铣用扶正工具扶正翼伸出时的结构示意图；

图15是本实用新型所述的一种套管段铣用扶正工具井下工作时的示意图；

图1-15中,1.壳体，2.下挡块，3.扶正翼，4.上挡块，5.节流嘴A，6.节流嘴B，7.活塞，8.推板，9、14.螺钉，10.下接头，11.心轴，12.喷嘴，13.定位块,16.弹簧，17.剪钉， 27.活塞加压腔，101.径向偏心通孔，102.矩形沉槽，103.矩形孔，104.活塞腔，401.圆形截面流道a，402.圆形截面流道b，403.圆孔d，404.圆孔e，801.盲孔，802.沉孔,19-26.密封圈，1101.液压通孔,27.腔室B；51.钻杆；52.外层套管；53.水泥环；54.内层套管；55.段铣器；52.一种套管段铣用扶正工具。

具体实施方式

下面将结合附图做进一步详细说明。

实施例1

参照附图1和3，一种套管段铣用扶正工具，包括壳体1、上挡块4、扶正翼3、下挡块2、弹簧16、活塞7、心轴11、下接头10及推板8、喷嘴12；其中：

所述壳体1的上、下两端设置螺纹，下端与下接头10密封连接后组成中通的筒状体结构，壳体1下段设置为扩径的活塞腔104，上段周向偏心设置3-5个矩形沉槽102，中段设有与上段矩形沉槽102沿轴向对应的矩形孔103；

所述心轴11设置在壳体1下段扩径活塞腔内，上端与壳体1中段密封连接，下端通过缩径的喷嘴12与下接头密封连接，其内部轴向设置阶梯状通孔结构，外周设有下凸台，下凸台下方与下接头10阻挡配合，且径向分布有若干个液压通孔1101；

所述活塞7套装在心轴11下凸台上方，其内壁与心轴11构成轴向滑动密封配合，外壁与壳体1活塞腔104构成轴向滑动密封配合，在活塞7上部周向设有与矩形孔103一一对应的连接面；

所述弹簧16套装在活塞7上方心轴11上；

所述上挡块4、扶正翼3、下挡块2依次设置于矩形沉槽102内，且扶正翼3与上挡块4、下挡块2之间按照同一倾斜角度构成滑动限位配合；

所述推板8滑动贯穿壳体1中段矩形孔103后，其上端外斜面与扶正翼3内斜面滑动限位配合，下端与活塞7连接面固定。

该实施例1中，上挡块与扶正翼之间直接滑动配合，无喷液助力作用，但其结构简单，实用性较强。

实施例2，在实施例1的基础上，进一步包括：

参照附图4和11，在壳体1上端部径向设置偏心通孔101，在上挡块4设置水平圆孔d403、圆孔e404和垂直流道a401、水平流道b402，偏心通孔101与上挡块4的圆孔e404交叉，圆孔d403中设置节流嘴A5，偏心通孔101中设置节流嘴B6，节流嘴B6一端与壳体1连接，另一端穿过上挡块4的圆孔e404与壳体1上径向设置的导流孔连通，节流嘴B6通过流道b402与节流嘴A5连通，节流嘴A5通过流道a401与矩形沉槽102连通。

参照图8，所述推板8下端与活塞7通过螺栓9连接；参照图4，所述壳体1径向偏心通孔101沿壳体1周向均匀设置3个，沉槽整体偏离壳体1轴线且沿壳体1周向均匀设置3个，参照图5-7，矩形孔103沿轴向连通矩形沉槽102和阶梯状通孔且沿壳体1周向均匀设置3个。

参照图10，所述上挡块4下端有“T”型槽，“T”型槽与水平方向夹角为30°-45°，圆孔d403、e404的轴线相互垂直，流道a401、b402的轴线相互垂直；下挡块2上端有“T”型槽，“T”型槽与水平方向夹角为30°-45°，中部设有矩形通孔。

参照图8，活塞7上部沿周向设有三个相互之间夹角为60°的连接面，每个外接面上设有若干个螺纹孔。

参照图3，推板8上端斜面与水平方向夹角为30°-45°，侧面设置2-3个盲孔，下端设有若干沉孔802。

参照图1和图9，心轴11下凸台呈正六方体状，六方面上设有若干个沿径向的液压通孔1101。

参照附图4，所述节流嘴B6与上挡块4和壳体1结合部分别设置密封圈19、20；所述的剪钉17连接于推板8和壳体1结合部。

参照附图6，下档块通过定位块13与壳体1连接。

参照附图1，下接头10的上端设置螺纹，中心设置沿轴向的阶梯状通孔，下接头10的上端通过螺纹与壳体1下端连接；心轴11的下端通过螺纹与下接头10连接，上端穿过活塞7内孔延伸至壳体1的阶梯孔内。

实施例2较实施例1最突出的特点是在扶正翼和上挡块滑动结合部增加了钻井液冲击作用力，使得扶正翼更易突出作用在套管壁上。

典型实施例3

图1和图2所示一种套管段铣用扶正工具，其中，壳体1的上、下两端设置螺纹，轴向设置阶梯状通孔，阶梯状通孔连通壳体1上、下两端，壳体1壁内设置矩形沉槽102；上挡块4、扶正翼3、下挡块2依次设置于矩形沉槽102内；活塞7设置于壳体1下端的腔室A104内，与壳体1内壁构成滑动配合；活塞7中心设有阶梯状通孔，下部为圆柱体；下接头10的上端设置螺纹，中心设置沿轴向的阶梯状通孔；下接头10的上端通过螺纹与壳体1下端连接，并设置密封圈25；心轴11为中空结构，下端设有螺纹，其下端通过螺纹与下接头10连接，并设置密封圈24，其上端穿过活塞7内孔延伸至壳体1的阶梯孔内；心轴11与活塞7之间设置密封圈21，与壳体1的阶梯孔内之间设置密封圈26；弹簧16套于心轴11之外；喷嘴12设置于心轴11下端，且两者之间设置密封圈23。

图3所示壳体1壁内的矩形孔103沿轴向连通矩形沉槽102和阶梯状通孔；推板8上端延伸至壳体1的矩形孔103内，并通过剪钉17与壳体1连接；推板8上端设有斜面，斜面与水平方向夹角为30°-45°，侧面设置2-3个盲孔；节流嘴A5设置于上挡块4圆孔d403中；

图4所示壳体1沿周向均匀设置3个径向偏心通孔101；节流嘴B6设置于壳体1的径向偏心通孔101中，一端设有螺纹，另一端沿轴向设有一定深度的中心孔，中部缩颈处设有沿径向的通孔；节流嘴B6一端通过螺纹与壳体1连接，另一端穿过上挡块4的圆孔e404；节流嘴B6与上挡块4之间设置密封圈19，与壳体1之间设置密封圈20。

图5所示壳体1的矩形沉槽102整体偏离壳体1轴线且沿壳体1周向均匀设置3个。

图6所示下挡块2通过定位块13与壳体1连接，定位块13与壳体1通过螺钉14连接。

图7所示沿壳体1周向均匀设置3个矩形孔103，3个推板8分别穿过3个矩形孔103。

图8所示活塞7上部沿周向设有三个相互之间夹角为60°的平面，每个平面上设有若干个螺纹孔；推板8厚度小于壳体1矩形孔103的宽度，推板8侧面设置2-3个盲孔，下端设有若干沉孔802，且下端与活塞7通过螺钉9连接在一起。

图9所示心轴11设有正六方体状凸起，六方面上设有3个沿径向的通孔1101。

图10所示和图2所示下挡块2上端有“T”型槽，“T”型槽与水平方向夹角为30°-45°，中部设有矩形通孔。

图11至图13所示上挡块4设置圆孔d、e403、404和圆形截面流道a、b401、402，其下端有“T”型槽，“T”型槽与水平方向夹角为30°-45°，圆孔d403和e404的轴线相互垂直，圆形截面流道a401和b402的轴线相互垂直。

图14所示一种套管段铣用扶正工具扶正翼3伸出的结构示意图，扶正翼3沿上挡块4和下挡块2的“T”型槽伸出，扶正翼3的上端面与节流嘴B6的下端面接触。

图15所示，内层套管54及两层套管之间的水泥环53磨铣完成后，下一步下段铣器55段铣外层套管52。一种套管段铣用扶正工具56在段铣外层套管52过程中使用，该工具串联在段铣器55的下面，段铣器55和该扶正工具由钻杆51送入预定位置。井口开泵，钻井液经过钻杆内部到达该扶正工具，一部分钻井液由喷嘴12排到井筒里；另一部分钻井液经过壳体1内部的阶梯状通孔、节流嘴B6后，再通过节流嘴A5进入上挡块4的圆形截面流道a401，而后排入壳体1的矩形沉槽102中；再有一部分钻井液由通孔1101进入腔室B27中，使得活塞7下端压力大于上端压力；当排量达到设定值时，活塞7在液压力的作用下沿心轴11向上运动，推板8推动扶正翼3沿上挡块4和下挡块2的“T”型槽向外伸出，直至扶正翼3的上端面与节流嘴B6的下端面接触，扶正翼3完全伸出，从而使段铣器55居中，此时弹簧16处于压缩状态。可进行段铣外层套管52作业；当段铣作业完成后，减小地面泥浆泵排量，当排量小于设置排量时，在弹簧16恢复力作用下活塞7复位；上提管柱回收工具过程中，当该扶正工具的扶正翼3遇到内层套管54时，扶正翼3被推回壳体1的矩形沉槽102内，进而可通过内层套管54回收至地面。

Claims (10)

1.一种套管段铣用扶正工具，包括壳体（1）、上挡块（4）、扶正翼（3）、下挡块（2）、弹簧（16）、活塞（7）、心轴（11）及下接头（10）；其特征是：还包括推板（8）、喷嘴（12）；

所述壳体（1）的上、下两端设置螺纹，下端与下接头（10）密封连接后组成中通的筒状体结构，壳体（1）下段设置为扩径的活塞腔（104），上段周向偏心设置3-5个矩形沉槽（102），中段设有与上段矩形沉槽（102）沿轴向对应的矩形孔（103）；

所述心轴（11）设置在壳体（1）下段扩径活塞腔内，上端与壳体（1）中段密封连接，下端通过缩径的喷嘴（12）与下接头密封连接，其内部轴向设置阶梯状通孔结构，外周设有下凸台，下凸台下方与下接头（10）阻挡配合，且径向分布有若干个液压通孔（1101）；

所述活塞（7）套装在心轴（11）下凸台上方，其内壁与心轴（11）构成轴向滑动密封配合，外壁与壳体（1）活塞腔（104）构成轴向滑动密封配合，在活塞（7）上部周向设有与矩形孔（103）一一对应的连接面；

所述弹簧（16）套装在活塞（7）上方心轴（11）上；

所述上挡块（4）、扶正翼（3）、下挡块（2）依次设置于矩形沉槽（102）内，且扶正翼（3）与上挡块（4）、下挡块（2）之间按照同一倾斜角度构成滑动限位配合；

所述推板（8）滑动贯穿壳体（1）中段矩形孔（103）后，其上端外斜面与扶正翼（3）内斜面滑动限位配合，下端与活塞（7）连接面固定。

2.根据权利要求1所述的套管段铣用扶正工具，其特征是：在壳体（1）上端部径向设置偏心通孔（101），在上挡块（4）设置水平圆孔d（403）、圆孔e（404）和垂直流道a（401）、水平流道b（402），偏心通孔（101）与上挡块（4）的圆孔e（404）交叉，圆孔d（403）中设置节流嘴A（5），偏心通孔（101）中设置节流嘴B（6），节流嘴B（6）一端与壳体（1）连接，另一端穿过上挡块（4）的圆孔e（404）与壳体（1）上径向设置的导流孔连通，节流嘴B（6）通过流道b（402）与节流嘴A（5）连通，节流嘴A（5）通过流道a（401）与矩形沉槽（102）连通。

3.根据权利要求2所述的套管段铣用扶正工具，其特征是：所述推板（8）上端与壳体（1）结合部通过剪钉（17）连接；所述壳体（1）径向偏心通孔（101）沿壳体（1）周向均匀设置3个，矩形沉槽（102）整体偏离壳体（1）轴线且沿壳体（1）周向均匀设置3个，矩形孔（103）沿轴向连通矩形沉槽（102）和阶梯状通孔且沿壳体（1）周向均匀设置3个。

4.根据权利要求3所述的套管段铣用扶正工具，其特征是：所述上挡块（4）下端有“T”型槽，“T”型槽与水平方向夹角为30°-45°，圆孔d（403）、圆孔e（404）的轴线相互垂直，流道a（401）、流道b（402）的轴线相互垂直；下挡块（2）上端有“T”型槽，“T”型槽与水平方向夹角为30°-45°，中部设有矩形通孔。

5.根据权利要求4所述的套管段铣用扶正工具，其特征是：活塞（7）上部沿周向设有三个相互之间夹角为60°的连接面，每个外接面上设有若干个螺纹孔。

6.根据权利要求5所述的套管段铣用扶正工具，其特征是：推板（8）上端斜面与水平方向夹角为30°-45°，侧面设置2-3个盲孔，下端设有若干沉孔（802）。

7.根据权利要求6所述的套管段铣用扶正工具，其特征是：心轴（11）下凸台呈正六方体状，六方面上设有若干个沿径向的液压通孔（1101）。

8.根据权利要求3所述的套管段铣用扶正工具，其特征是：所述节流嘴B（6）与上挡块（4）和壳体（1）结合部分别设置密封圈（19、20）；所述的剪钉（17）连接于推板（8）和壳体（1）结合部。

9.根据权利要求1或2所述的套管段铣用扶正工具，其特征是：所述下挡块（2）通过定位块（13）与壳体（1）连接。

10.根据权利要求1或2所述的套管段铣用扶正工具，其特征是：下接头（10）的上端设置螺纹，中心设置沿轴向的阶梯状通孔，下接头（10）的上端通过螺纹与壳体（1）下端连接；心轴（11）的下端通过螺纹与下接头（10）连接，上端穿过活塞（7）内孔延伸至壳体（1）的阶梯孔内，所述推板（8）下端与活塞（7）通过螺栓（9）连接。

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