CN217632345U - 一种水力锚 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水力锚，该水力锚包括锚体和锚爪，锚体上设有中心流道和径向通孔，锚爪安装在径向通孔中，在其活动行程上具有锚定位和分离位；中心流道内布置有投球套，投球套的上端用于与投球配合以封堵中心流道，下端设有复位块，复位块包括内壁面和外壁面；各锚爪的内端设有复位槽，复位槽包括内槽壁和外槽壁；锚爪处于锚定位时，投球套向下滑动，各复位块可分别插入相应的复位槽中，内槽壁和内壁面中的至少一个面为改向面，以在复位块插入复位槽的过程中，内槽壁和内壁面通过顶推配合推动锚爪移动至分离位。本实用新型提供的水力锚可以有效解决现有技术中水力锚解除锚定的效果不好以及不能封隔管柱分层的技术问题。

Description

一种水力锚

技术领域

本实用新型涉及井下作业工具技术领域，具体涉及一种水力锚。

背景技术

在油气田的开发过程中，为实现分层开发，需要向套管内下入封隔器，但在生产过程中，受上下压差及管柱竖向蠕动的影响，封隔器很容易失效，因此在实际生产中，经常将封隔器与水力锚配套使用。水力锚是一种用于固定管柱、防止管柱受力发生竖向位移的锚定装置。现有的水力锚包括锚体、锚爪、压板和弹簧。锚体上开设有竖向延伸且用于与油管连通的的中心流道，锚体的周向上均布有多个径向通孔，锚爪沿锚体的径向可往复移动地安装在径向通孔内，锚爪在其活动行程上具有锚定位和分离位，压板布置在径向通孔的外部，锚爪上开设有竖向延伸的弹簧槽，弹簧槽与压板正对布置，弹簧被压装在弹簧槽和压板之间。水力锚在锚定时，通过地面注水打压，在锚体的径向上，锚爪被液体向外推动至锚定位，与管柱锚定配合。解除锚定时，停止打压，锚爪在弹簧的弹力作用下向内移动至分离位。与管柱分离。但是在实际使用过程中，受井下高压、腐蚀等环境的影响，弹簧容易出现弹性变形失效的情况，使得锚爪无法在弹簧的作用下回到分离位，导致管柱上提时遇卡遇阻，严重时甚至会造成大修事故。

为解决上述问题，在授权公告号为CN210317217U、授权公告日为2020年04月14日的中国实用新型专利中公开了一种水力锚，该水力锚包括设有中心流道的锚体和安装在径向通孔中的锚爪，锚爪被压板和弹簧压装在径向通孔中，锚体上对应各径向通孔设有回位流道，回位流道沿竖向延伸并偏心布置在中心流道旁侧，回位流道的上端与油管连通，下端与相应的径向通孔连通。锚爪具有在径向上内粗外细的锥形段，锥形段的外部具有用于被回位流道中流出的液体冲击而驱使锚爪内移的锥面，中心流道中设有阀座，阀座的上端设有阀口。在因弹簧失效而导致无法解除锚定时，向中心流道中投入阀球，阀球与阀口配合以封堵中心流道，然后注水打压，由于中心流道被封堵，液体经回位流道冲击锥形段上的锥面，推动锚爪沿径向向内移动，实现锚爪与管柱分离。

上述专利提供的水力锚虽然可以解决因弹簧失效而导致的无法解除锚定的问题，但是该水力锚应用在实际生产中时仍存在一些问题，具体如下：1、由于回位流道的上端与油管连通，下端与相应的径向通孔连通，且径向通孔与锚爪的锥形段之间存在间隙，使得回位流道连通了油管与油套环空，导致水力锚失去了封隔管柱分层的作用；2、因为外锥段的外周面为锥面，锚爪受液体冲击沿径向向内移动很短的距离后，锚爪上外锥段的外周面与径向通孔之间的间隙会增大，从而增大了液体冲击锚爪时的压力损失，容易出现对锚爪推力不足的情况，使得锚爪不能完全与管柱的分离，导致解除锚定的效果不好。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水力锚，以解决现有技术中水力锚解除锚定的效果不好以及不能封隔管柱分层的技术问题。

本实用新型中水力锚采用如下技术方案：

该水力锚包括锚体和锚爪，所述锚体上设有中心流道和径向通孔，所述锚爪沿内外方向可往复移动地安装在径向通孔中，在其活动行程上具有用于与管柱锚定配合的锚定位和用于与管柱分离的分离位；所述中心流道内同轴布置有投球套，所述投球套布置在所述径向通孔的上方且通过剪钉固定在所述中心流道的壁面上，上端用于与投球配合以封堵所述中心流道；所述投球套的下端对应各锚爪设有复位块，所述复位块包括内壁面和外壁面，各锚爪的内端设有用于供相应复位块插入的复位槽，所述复位槽包括内槽壁和外槽壁；所述锚爪处于锚定位时，在内外方向上，相应内槽壁的上端位于相应内壁面的下端的内侧，相应外槽壁的上端位于相应外壁面的下端的外侧，以使所述投球套向下滑动时，各复位块可分别插入相应的复位槽中，所述内槽壁和所述内壁面中的至少一个面为改向面，以在所述复位块插入所述复位槽的过程中，所述内槽壁和所述内壁面通过顶推配合推动相应锚爪向内移动至分离位。

有益效果：本实用新型提供一种改进后的水力锚，正常使用锚定时，液体经过中心流道顶推锚爪的内端，使锚爪向外移动至锚定位，与管柱锚定配合。解除锚定时，先向中心流道内投入投球，再向中心流道内打压，通过投球推动投球套，使投球套剪断剪钉后向下滑动，投球套在下滑的过程中，其下端的复位块逐渐插入复位槽中，通过复位槽的内槽壁和复位块的内壁面顶推配合，使锚爪向内移动至分离位，与管柱分离。相较于现有技术提供的水力锚利用液体推动锚爪解除锚定的方式来说，本实用新型提供的水力锚是通过复位槽的内槽壁和复位块的内壁面直接顶推配合来推动锚爪回退至分离位，由于复位块和复位槽之间为刚性接触，在推动锚爪移动时更加稳定，而且推动锚爪回退的力是通过向中心流道内打压来提供，在投球和投球套的配合下，压力的损失较小，可以根据需要随时增大对锚爪的推动力，确保锚爪与管柱能够完全分离，从而提高了水力锚解除锚定时的效果。另外，本实用新型中的锚体上不需要开设回位流道，防止了油管与油套环空的连通，保证了水力锚封隔管柱分层的作用。

进一步地，所述改向面为斜面。

有益效果：这样设置是为了使复位槽的内槽壁和复位块的内壁面顶推配合时可以更加平顺，避免复位块在插入复位槽中的过程中出现卡住的情况。

进一步地，所述复位槽为楔形槽，所述楔形槽和所述楔形块形状吻合，所述楔形块的内壁面和所述楔形槽的内槽壁分别形成所述改向面。

有益效果：复位块和复位槽上均设置改向面可以增大顶推配合时的接触面积，以向锚爪提供更加平稳的推动力，且在复位块插入复位槽后，因为楔形槽和楔形块吻合适配，还可以对锚爪起到较好的定位效果。

进一步地，所述投球套的外周面上设有止转面，以使所述投球套止转装配在所述中心流道中。

有益效果：这样设置可以防止投球套在下滑的过程中相对中心流道发生转动，出现复位块与复位槽无法对齐的情况，使得复位块无法插入复位槽中，导致解除锚定失败。

进一步地，所述复位槽的长度大于所述复位块的宽度，且所述复位块沿上下方向的投影位于所述复位槽的两端之间。

有益效果：这样设置的好处在于，投球套在下滑过程中相对中心流道发生小幅度的转动后，复位块依旧可与复位槽对齐，使得复位块可以正常插入复位槽中，确保对锚定状态的正常解除。

进一步地，所述复位槽为两端开口的通槽。

有益效果：由于井下的环境较为复杂，水力锚在井下时，会有一些杂物落到复位槽中，导致复位块无法正常插入复位槽中，将复位槽设置为通槽后，在向中心流道注水打压的过程中，液体可以将杂物从复位槽的两端冲出，保证了复位槽的正常使用。

进一步地，所述投球套上端的端口为锥形敞口，所述锥形敞口用于与投球配合以封堵所述中心流道。

有益效果：锥形敞口对投球具有引导和定位的作用，保证投球能够准确的落到投球套上端，从而确保对中心流道的密封效果。

进一步地，所述锚爪的外周面上设有密封圈安装槽，所述密封圈安装槽位于所述复位槽的外侧。

有益效果：在密封圈安装槽中安装密封圈可以增加锚爪与径向通孔之间的密封性，进一步改善水力锚封隔管柱分层的效果。

附图说明

图1是本实用新型提供的水力锚的结构示意图；

图2是图1中沿A-A线处的剖视图；

图3是图1中锚爪的局部剖视图；

图4是图3中锚爪上弹簧槽的结构示意图。

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：

1、锚体；11、中心流道；12、径向通孔；13、环形台阶；14、压板；15、压帽；2、锚爪；21、弹簧槽；22、弹簧；23、锚牙；24、密封圈安装槽；25、密封圈；26、复位槽；27、内槽壁；28、外槽壁；3、投球套；31、锥形敞口；32、复位块；33、内壁面；34、外壁面；4、剪钉；5、投球。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，本实用新型的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合实施例对本实用新型作进一步地详细描述。

本实用新型中水力锚的实施例1：

如图1所示，本实施例提供的水力锚包括锚体1，锚体1上设有中心流道11和径向通孔12，径向通孔12内部安装有锚爪2，中心流道11内布置有投球套3。正常使用锚定时，液体经过中心流道11顶推锚爪2的内端，使锚爪2向外移动至锚定位，与管柱锚定配合。解除锚定时，先向中心流道11内投入投球5，再向中心流道11内打压，通过压力推动投球套3下滑，投球套3推动顶推锚爪2移动至分离位，与管柱分离。

本实施例中，如图1所示，锚体1为套状结构。为方便表述，定义锚体1的轴线方向为上下方向，锚体1的径向方向为内外方向，在内外方向上，朝向锚体1中心轴线的方向为内。中心流道11布置在锚体1的中间并沿上下方向延伸。在锚体1上沿周向布置有三个与中心流道11连通的径向通孔12，三个径向通孔12均布置在同一高度且沿锚体1的径向延伸，锚爪2沿径向通孔12的轴线方向活动装配在径向通孔12中，锚爪2可在径向通孔12中往复移动，锚爪2在其活动行程上具有与管柱锚定配合的锚定位和与管柱分离的分离位。如图2所示，径向通孔12的内端设有环形台阶13，以对锚爪2进行限位，防止锚爪2进入中心流道11。锚爪2的外侧设有弹簧槽21，弹簧槽21为U形槽，弹簧槽21中安装有弹簧22，弹簧22的外端处设有压板14，压板14的上下两端分别被压帽15压紧固定在锚体1上，压板14通过弹簧22将锚爪2压装在径向通孔12中。如图4所示，在内外方向上，压板14与弹簧槽21正对布置，且弹簧槽21的宽度大于压板14的宽度，使得锚爪2向外移动至锚定位与管柱锚定配合时，可通过弹簧槽21对压板14进行避让。

本实施例中，锚爪2的外周面上还设有密封圈安装槽24，密封圈安装槽24中安装有密封圈25，通过密封圈25实现锚爪2与径向通孔12壁面之间的密封，密封圈25的设置可以使水力锚更好地起到封隔管柱分层的效果。锚爪2的外端面处设有锚牙23，锚牙23为锯齿结构，锚爪2通过锚牙23可锚定在管柱上，防止管柱上下蠕动。

本实施例中，如图1所示，中心流道11内布置有投球套3，投球套3布置在径向通孔12的上方且通过剪钉4固定在中心流道11的壁面上。投球套3上端的端口为锥形敞口31，锥形敞口31用于和投球5配合以封堵中心流道11。投球套3的下端设有复位块32，复位块32包括内壁面33和外壁面34，复位块32的数量为三个，分别与三个锚爪2对应。各锚爪2内端均设有复位槽26，复位槽26包括内槽壁27和外槽壁28，复位槽26的槽口向上，以供相应的复位块32插入。如图1所示，复位块32为楔形块，复位槽26为楔形槽，楔形块的尺寸与楔形槽的尺寸吻合适配，内槽壁27和内壁面33均成为改向面，改向面为斜面且自上向下、由内向外倾斜延伸。在复位块32向下插入复位槽26的过程中，内壁面33和内槽壁27顶推接触，推动相应锚爪2向内移动至分离位。为使投球套3在下滑时复位块32能插入复位槽26中，锚爪2处于锚定位时，在内外方向上，内槽壁27的下端位于相应内壁面33下端的内侧，外槽壁28的下端位于相应外壁面34下端的外侧。

本实施例中，如图3所示，为确保锚爪2与径向通孔12壁面之间的密封，锚爪2位于复位槽26的外侧。另外，为防止投球套3与中心流道11之间发生相对转动，投球套3的外周面上设有止转面，投球套3通过止转面与中心流道11止转配合。

本实施例中，为防止杂物落到复位槽26中，导致复位块32无法正常插入复位槽26，如图所示，复位槽26为两端开口的通槽，在向中心流道11注水打压的过程中，液体可以将杂物从复位槽26的两端冲出，避免杂物在复位槽26中停留。

本实施例提供的水力锚在使用时，将锚体1的上端、下端分别与油管丝扣连接，将水力锚入井到设定位置后，正常使用锚定时，向中心流道11注水打压，液体经过中心流道11顶推锚爪2的内端，推动锚爪2向外移动至锚定位，此时弹簧22处于压缩状态，锚爪2与管柱锚定配合。需要解除锚定时，停止地面打压，锚爪2在弹簧22的弹力作用下，锚爪2向内移动至分离位，与管柱分离，实现水力锚的解封。当弹簧22失效回弹时，向中心流道11内投入投球5，投球5与投球套3配合封堵中心流道11，接着向中心流道11注水打压，投球套3在液体压力作用下会剪断剪钉4向下移滑动，投球套3下端的复位块32分别插入相应锚爪2上的楔形槽中，并推动各相应锚爪2向内移动至分离位，实现水力锚的解封。

本实用新型中水力锚的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，复位块的内壁面和复位槽的内槽壁分别形成改向面。而本实施例中，复位块为楔形块，其内壁面为改向面，复位槽为U形槽，复位槽的内槽壁为竖直平面，此时，复位块在插入复位槽的过程中，仅内槽壁的上端与改向面顶推配合。在其他实施例中，复位块为矩形块，其内壁面为竖直平面，复位槽为楔形槽，复位槽的内槽壁为倾斜改向面，此时，复位块在插入复位槽的过程中，仅内壁面的下端与改向面顶推配合。

本实用新型中水力锚的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，改向面为斜面。而本实施例中，改向面为朝内凸出的弧形面，也可以推动锚爪向内移动至分离位。

本实用新型中水力锚的实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，复位槽为两端开口的通孔。而本实施例中，复位槽的两端为封闭结构，复位槽的内槽壁上开设有通孔，在向中心流道注水打压的过程中，液体也可以将杂物从通孔处冲出。

本实用新型中水力锚的实施例5：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，投球套上端的端口为锥形敞口。而本实施例中，投球套上端的端口为圆形端口，圆形端口处布置有密封环，也可以配合投球完成对中心流道的封堵。

本实用新型中水力锚的实施例6：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，投球套的外周面上设有止转面，投球套通过止转面与中心流道止转配合。而本实施例中，投球套的外周面上没有止转面，而在复位槽的长度方向上，复位槽的长度大于复位块的宽度，且在上下方向上，复位块的投影落在复位槽的两端之间，在投球套相对于中心流道发生小幅度转动时，复位块依旧可以与复位槽对齐，使得复位块能够正常插入复位槽中，从而实现水力锚的解封。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种水力锚，包括锚体(1)和锚爪(2)，所述锚体(1)上设有中心流道(11)和径向通孔(12)，所述锚爪(2)沿内外方向可往复移动地安装在径向通孔(12)中，在其活动行程上具有用于与管柱锚定配合的锚定位和用于与管柱分离的分离位；其特征在于，所述中心流道(11)内同轴布置有投球套(3)，所述投球套(3)布置在所述径向通孔(12)的上方且通过剪钉(4)固定在所述中心流道(11)的壁面上，上端用于与投球(5)配合以封堵所述中心流道(11)；所述投球套(3)的下端对应各锚爪(2)设有复位块(32)，所述复位块(32)包括内壁面(33)和外壁面(34)，各锚爪(2)的内端设有用于供相应复位块(32)插入的复位槽(26)，所述复位槽(26)包括内槽壁(27)和外槽壁(28)；所述锚爪(2)处于锚定位时，在内外方向上，相应内槽壁(27)的上端位于相应内壁面(33)的下端的内侧，相应外槽壁(28)的上端位于相应外壁面(34)的下端的外侧，以使所述投球套(3)向下滑动时，各复位块(32)可分别插入相应的复位槽(26)中，所述内槽壁(27)和所述内壁面(33)中的至少一个面为改向面，以在所述复位块(32)插入所述复位槽(26)的过程中，所述内槽壁(27)和所述内壁面(33)通过顶推配合推动相应锚爪(2)向内移动至分离位。

2.根据权利要求1所述的水力锚，其特征在于，所述改向面为斜面。

3.根据权利要求1或2所述的水力锚，其特征在于，所述复位块(32)为楔形块，所述复位槽(26)为楔形槽，所述楔形槽和所述楔形块形状吻合，所述楔形块的内壁面(33)和所述楔形槽的内槽壁(27)分别形成所述改向面。

4.根据权利要求1或2所述的水力锚，其特征在于，所述投球套(3)的外周面上设有止转面，以使所述投球套(3)止转装配在所述中心流道(11)中。

5.根据权利要求1或2所述的水力锚，其特征在于，在所述复位槽(26)的长度方向上，所述复位槽(26)的长度大于所述复位块(32)的宽度，且所述复位块(32)沿上下方向的投影位于所述复位槽(26)的两端之间。

6.根据权利要求5所述的水力锚，其特征在于，所述复位槽(26)为两端开口的通槽。

7.根据权利要求1或2所述的水力锚，其特征在于，所述投球套(3)上端的端口为锥形敞口(31)，所述锥形敞口(31)用于与投球(5)配合以封堵所述中心流道(11)。

8.根据权利要求1或2所述的水力锚，其特征在于，所述锚爪(2)的外周面上设有密封圈安装槽(24)，所述密封圈安装槽(24)位于所述复位槽(26)的外侧。

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