CN220539603U - 一种半程固井用分级注水泥器及工具串 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种半程固井用分级注水泥器及工具串。该分级注水泥器包括:从外至内依次设置的本体组件,内套和关闭组件,及从上至下依次设置在本体组件及内套之间的关闭滑套和打开滑套;打开滑套和关闭滑套可沿轴向滑动,以使设置在本体组件上的第一循环孔与设置在打开滑套上的第二循环孔之间相互连通或关闭;关闭组件包括关闭塞座、凡尔杆和花篮;关闭塞座与花篮相连,凡尔杆设置于关闭塞座与花篮之间,且顶部与关闭塞座抵接;凡尔杆上套设有弹簧,凡尔杆在液压作用下与关闭塞座分离以打开关闭塞座并压缩弹簧,以及在注液完成后在弹簧的回复力作用下与关闭塞座抵接以封闭关闭塞座;其中关闭组件的结构形成了单流阀芯,能够起到防倒返的作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及油田钻探技术领域,特别涉及一种半程固井用分级注水泥器及工具串。
背景技术
半程固井是指在筛管顶部注水泥,而筛管段内外均不进行注水泥作业的一种固井施工工艺;该固井工艺常常应用在油井的固井中,且该固井方式能使油井在后期开采中取得良好的开采效果。
在进行半程固井的作业时,通常会用到分级注水泥器,由于半程固井工艺中分级注水泥器位置的井往往井斜大于45°,其机械打开方式无法实施,因此现有的半程固井用的分级注井器通常为通过液压方式打开的分级注水泥器,将分级注水泥器安装在套管串结构内,通过液压开启和胶塞碰压关闭的方式来满足半程固井工艺的要求。
实用新型内容
本发明人发现,现有的半程固井用分级注水泥器,主要通过关闭滑套对工具进行关闭,在关闭滑套关闭失败后,容易造成水泥浆倒流,导致固井留塞事故的发生。
鉴于上述问题,提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种半程固井用分级注水泥器及工具串。
本实用新型实施例提供一种半程固井用分级注水泥器,包括:从外至内依次设置的本体组件,内套和关闭组件,及从上至下依次设置在本体组件及所述内套之间的关闭滑套和打开滑套;
所述打开滑套和关闭滑套可沿轴向滑动,以使设置在所述本体组件上的第一循环孔与设置在所述内套上的第二循环孔之间相互连通或关闭;
所述关闭组件包括关闭塞座、凡尔杆和花篮;
所述关闭塞座与所述花篮相连,所述凡尔杆设置于所述关闭塞座与所述花篮之间,且顶部与所述关闭塞座抵接;
所述凡尔杆上套设有弹簧,所述凡尔杆在液压作用下与所述关闭塞座分离以打开所述关闭塞座并压缩所述弹簧,以及在注液完成后在所述弹簧的回复力作用下与所述关闭塞座抵接以封闭所述关闭塞座。
在一个可选的实施例中,所述关闭塞座的下端设置有锥形孔,所述凡尔杆的顶部为锥形体;
所述锥形体与所述锥形孔配合以打开或封闭所述关闭塞座。
在一个可选的实施例中,所述本体组件包括:从上至下依次相连的上接头、壳体和下接头;
所述上接头和下接头用于连接外部套管串;
所述下接头与所述内套相连;在所述壳体上设置有所述第一循环孔。
在一个可选的实施例中,所述壳体的内壁、内套的外壁、上接头的下端面及下接头的上端面形成环形空间,所述打开滑套和关闭滑套设置于所述环形空间内;
且所述打开滑套与所述壳体通过打开销钉连接;所述关闭滑套与所述壳体通过关闭销钉连接。
在一个可选的实施例中,所述关闭滑套与所述内套之间密封连接且形成有第一环空腔,所述内套上设置有传压孔,所述传压孔连通所述内套内腔与所述第一环空腔,以使高压液体通过所述传压孔进入所述第一环空腔内并作用在所述关闭滑套上以剪断所述关闭销钉。
在一个可选的实施例中,所述打开滑套与所述内套之间密封连接且形成有第二环空腔,所述第二环空腔与所述第二循环孔连通,以使高压液体通过所述第二循环孔进入所述第二环空腔内并作用在所述打开滑套上以剪断所述打开销钉。
在一个可选的实施例中,所述半程固井用分级注水泥器还包括:关闭胶塞;
所述关闭胶塞用于与所述关闭塞座配合以座封所述关闭塞座。
在一个可选的实施例中,所述关闭胶塞的端面上设置有防转块;所述关闭塞座与所述关闭胶塞相配合的端面上设置有与所述防转块匹配的防转槽;
或,
所述关闭胶塞的端面上设置有防转槽;所述关闭塞座与所述关闭胶塞相配合的端面上设置有与所述防转槽匹配的防转块。
基于同一种发明构思,本实用新型实施例还提供一种半程固井用工具串,包括:套管串、外封隔器、盲板短节及上述的半程固井用分级注水泥器;
所述套管串包括第一套管串和第二套管串,所述第一套管串、所述分级注水泥器、所述第二套管串、所述管外封隔器及所述盲板短节依次相连。
在一个可选的实施例中,所述半程固井用工具串还包括:尾管悬挂器;
所述尾管悬挂器与所述第一套管串相连。
本实用新型实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括:
本实用新型实施例提供的半程固井用分级注水泥器,在半程固井施工中进行憋压,且压力作用于打开滑套时,可使打开滑套沿轴向向下滑动,进而使第一循环孔与第二循环孔处于连通状态,以进行固井注液操作;当注液完成后,投入关闭胶塞碰压使压力作用于关闭滑套以使第一循环孔与第二循环孔关闭,以防止液体倒返;同时该分级注水泥器的关闭组件包括关闭塞座、凡尔杆和花篮,且在凡尔杆上套设有弹簧;该结构形成了单流阀芯结构,即注入该分级注水泥器的液体只能由关闭塞座流向花篮,无法进行返流,能够进一步起到防止液体倒返的作用,提高装置使用时的安全性;同时该结构还设置有内套,在后期进行钻塞时,钻具在内套内进行钻除作业,与传统的结构相比,能够避免钻具与打开滑套和关闭滑套接触造成打开滑套和关闭滑套损坏的情况,即减少钻除后试不住压的情况发生。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的限制,且在附图中的点画线为辅助线。在附图中:
图1为本实用新型实施例中半程固井用分级注水泥器的结构示意图;
图2为本实用新型实施例中半程固井用分级注水泥器第一循环孔与第二循环孔处于连通状态的结构示意图;
图3为本实用新型实施例中半程固井用分级注水泥器第一循环孔与第二循环孔处于关闭状态的结构示意图;
图4为本实用新型实施例中半程固井用分级注水泥器钻塞完成后的结构示意图;
图5为本实用新型实施例中关闭胶塞的结构示意图;
图6为本实用新型实施例中图5中A-A方向的结构示意图;
图7为本实用新型实施例中关闭塞座的结构示意图;
图8为本实用新型实施例中关闭塞座另一角度结构示意图。
附图标记说明:
1-上接头;2-壳体;3-关闭滑套;4-打开滑套;5-内套;6-下接头;7-关闭塞座;8-凡尔杆;9-花篮;10-密封圈;11-打开销钉;12-关闭销钉;13-关闭胶塞;14-第一环空腔,15-弹簧;
21-第一循环孔;51-第二循环孔;71-锥形孔,72-防转槽;131-防转块。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本发明人发现,现有的分级注水泥器,主要通过关闭滑套对工具进行关闭,在关闭滑套关闭失败后,容易造成水泥浆倒流,导致固井留塞事故的发生;同时,现有的半程固井用分级注水泥器结构复杂,后期需钻除结构多,且在后期钻完塞后,时有试不住压力的情况,后期需采用挤水泥作业进行补救;且现有的半程固井用分级注水泥器关闭胶塞与工具内部的关闭塞座没有设置防转机构,在大斜度井和水平井中容易造成钻塞钻头与关闭胶塞在关闭塞座位置打滑跟转的情况,导致钻塞困难,大大增加了钻塞时间。
为了解决现有技术中存在的问题,本实用新型实施例提供一种半程固井用分级注水泥器及工具串。
本实用新型实施例提供的半程固井用分级注水泥器,参照图1至图3所示,包括:从外至内依次设置的本体组件,内套5和关闭组件,及从上至下依次设置在本体组件及内套5之间的关闭滑套3和打开滑套4;
打开滑套4和关闭滑套3可沿轴向滑动,以使设置在本体组件上的第一循环孔21与设置在内套5上的第二循环孔51之间相互连通或关闭;
关闭组件包括关闭塞座7、凡尔杆8和花篮9;
关闭塞座7与花篮9相连,凡尔杆8设置于关闭塞座7与花篮9之间,且其顶部与关闭塞座7抵接;
凡尔杆8上套设有弹簧15,凡尔杆8在液压作用下与关闭塞座7分离以打开关闭塞座7并压缩弹簧15,以及在注液完成后在弹簧15的回复力作用下与关闭塞座7抵接以封闭关闭塞座7。
本实用新型实施例提供的半程固井用分级注水泥器,在半程固井施工中进行憋压,且压力作用于打开滑套4时,可使打开滑套4沿轴向向下滑动,进而使第一循环孔21与第二循环孔51处于连通状态,以进行固井注液操作;当注液完成后,投入关闭胶塞13碰压使压力作用于关闭滑套3上以使第一循环孔21与第二循环孔51关闭,以防止液体倒返;同时该分级注水泥器的关闭组件包括关闭塞座7、凡尔杆8和花篮9,且在凡尔杆8上套设有弹簧15,该结构形成了单流阀芯结构,即注入该分级注水泥器的液体只能由关闭塞座7流向花篮9,无法进行返流,能够进一步起到防止液体倒返的作用,提高装置使用时的安全性,同时该结构还设置有内套5,在后期进行钻塞时,钻具在内套5内进行钻除作业,与传统的结构相比,能够避免钻具与打开滑套4和关闭滑套3接触造成打开滑套3和关闭滑套4损坏的情况,即可减少钻除后试不住压的情况发生。
需要说明的是,本实用新型实施例的花篮9为镂空结构,从关闭塞座7流入花篮9的液体可经由花篮9的镂空结构流出;且本实用新型实施例所说的液体可为前置液、水泥浆等在半程固井中需用到的流体。
进一步,关闭塞座7的下端设置有锥形孔71(参照图7所示),凡尔杆8的顶部为锥形体;
锥形体与锥形孔71配合以打开或封闭关闭塞座7;具体的,当锥形体与锥形孔71处于分离状态时,关闭塞座7处于打开状态,锥形体与锥形孔71密封配合时,关闭塞座7处于关闭状态。
在一个可选的实施例中,本体组件包括:从上至下依次相连的上接头1、壳体2和下接头6,且上接头1与壳体2之间设置有密封圈10;
上接头1和下接头6用于连接外部套管串;
下接头6与内套5相连;在壳体2上设置有第一循环孔21。
进一步的,壳体2的内壁、内套5的外壁、上接头1的下端面及下接头6的上端面形成环形空间,打开滑套4和关闭滑套3设置于环形空间内;
且打开滑套4与壳体2通过打开销钉11连接;关闭滑套3与壳体2通过关闭销钉12连接。
在一个可选的实施例中,参照图1所示,关闭滑套3与内套5之间密封连接且形成有第一环空腔14,内套5上设置有传压孔(图中未示出),传压孔连通内套5的内腔与第一环空腔14,以使高压液体通过传压孔进入第一环空腔14内并作用在关闭滑套3上以剪断关闭销钉12。
其中,对于传压孔可以是开设在内套5上的与第一环空腔14连通的通孔,也可是上接头1下端面与内套5上端面形成的间隙,该间隙连通内套5的内腔与第一环空腔,对此本实用新型实施不作具体限定。
进一步的,打开滑套4与内套5之间密封连接且形成有第二环空腔(图中未示出),第二环空腔与第二循环孔51连通,以使高压液体通过第二循环孔51进入第二环空腔内并作用在打开滑套4上以剪断打开销钉11。
在一个可选的实施例中,该半程固井用分级注水泥器,还包括:关闭胶塞13,其结构参照图5所示;
关闭胶塞13用于与关闭塞座7配合以座封关闭塞座7。
进一步的,参照图5-图8所示,关闭胶塞13的端面上设置有防转块131;关闭塞座7与关闭胶塞13相配合的端面上设置有与防转块131匹配的防转槽72。
或,
关闭胶塞13的端面上设置有防转槽(图中未示出);关闭塞座7与关闭胶塞13相配合的端面上设置有与防转槽匹配的防转块(图中未示出)。
本实用新型实施例的半程固井用分级注水泥器,在关闭塞座7与关闭胶塞13之间设计防转结构,在注液完成后,进行钻塞作业时,能够减少关闭胶塞13在关闭塞座7位置打滑跟转的情况,缩短了钻塞所需的工时,提高钻塞的效率。
其中,对于设置在关闭塞座7上的防转槽或防转块的具体结构,本实用新型实施例对此不作具体限定,如可为圆形、方形等,同理,对于设置在关闭胶塞13上的防转块或防钻槽,只需与设置在关闭塞座7上的防转槽或防转块的结构匹配对应即可,如:关闭塞座7与关闭胶塞13相配合的端面上设置有防转槽,且防钻槽位圆形结构,相应的,关闭胶塞13的端面上设置有防转块,且防转块的结构设置为圆形;即只要能实现关闭塞座7与关闭胶塞13的防转功能,对其具体结构本实用新型实施例不作具体限定。
本实施例的半程固井用分级注水泥器的安装步骤可如下所述:
(1)关闭滑套3(提前装上密封件)和打开滑套4(提前装上密封件),分别用关闭销12钉和打开销钉11固定在壳体2上;
(2)上接头1(提前安装密封圈10)与壳体2通过螺纹连接在一起;
(3)关闭塞座7、凡尔杆8、花篮9组装一起形成单流阀芯并安装在内套5内部;
(4)下接头6与内套5通过螺纹连接在一起;
(5)上接头1、壳体2、关闭滑套3、打开滑套4、打开销钉11、关闭销钉12、密封圈10组合体与关闭塞座7、凡尔杆8、花篮9、内套5、下接头6组合体通过螺纹连接最终形成分级注水泥器。
其中,本实施例的半程固井用分级注水泥器的使用过程可如下:首先,将分级注水泥器连接在固井管串上,按设计要求下至预定位置,对管串进行憋压,高压液体流经分级注水泥器的中心孔,并通过第二循环孔51进入第二环空腔内,在打开滑套4上形成压力差并将打开销钉11剪断,使打开滑套4向下移动至下接头6上端面处,进而使第一循环孔21与第二循环孔51连通,此时该分级注水泥器的结构参照图2所示,进行循环洗井作业;当循环洗井作业完成后,向固井管串内注入前置液、水泥浆进行固井作业,注入的流体流经单流阀芯结构,并通过第二循环孔51和第一循环孔21流入井壁和固井管串之间的环空流道;当注水泥作业结束后,为了防止水泥浆倒返,需进行关孔作业,此时在地面向固井管串内释放关闭胶塞13,当关闭胶塞13运行至关闭塞座7碰压,此时高压液体通过传压孔进入第一环空腔14内并作用在关闭销钉12上,当高压液体的压力超过关闭销钉12的预设压力时,关闭销钉12被剪断,关闭滑套3下行至打开滑套4上端面,将第一循环孔21与第二循环孔51关闭,防止环空水泥浆倒返,此时该分级注水泥器的结构参照图3所示;同时由于由关闭塞座7、凡尔杆8和花篮9形成的单流阀芯结构的存在,即使关闭滑套3关闭失败,该单流阀芯结构也可以防止水泥浆倒返,形成了双保险;在注水泥施工完成后,放回水,观察断流情况;固井施工完毕。
待水泥凝固后,选用与套管内径配套的钻头进行钻塞作业,将关闭胶塞13、关闭塞座7、凡尔杆8、花篮9全部钻除;在钻塞完成后,本实施例的分级注水泥器的结构参照图4所示,其内径光滑无台肩,利于后期采油管柱下入。
本实用新型实施例提供的半程固井用分级注水泥器,采用纯液压打开模式,简化了内部结构专门配套半程固井工艺用;该分级注水泥器设计三层钢套结构,内部钻除后光滑通径,减少钻塞后密封失效,试不住压的情况发生;其中,三层钢套结构即从外至内依次设置在外层的壳体、设置在中间层的打开滑套和关闭滑套、及设置在内层的内套结构。
同时,本实施例的分级注水泥器的关闭组件形成了单流阀芯的结构,能够防止水泥浆倒返,与关闭滑套一起形成了双保险,有效解决了分级注水泥器循环孔关闭失效问题,规避固井施工风险。
进一步的,该分级注水泥器关闭塞座与关闭胶塞之间设计防转结构,便于后期钻塞,节约了钻塞所需工时,提高了钻塞施工的效率。
基于同一实用新型构思,本实用新型实施例还提供一种半程固井用工具串,包括:套管串、外封隔器、盲板短节及上述的半程固井用分级注水泥器;
套管串包括第一套管串和第二套管串,第一套管串、分级注水泥器、第二套管串、管外封隔器及盲板短节依次相连。
还包括:尾管悬挂器;
尾管悬挂器与第一套管串相连。
其中,半程固井分为尾管半程固井和油层半程固井,在半程固井用工具串的尾管悬挂器只用在尾管半程固井的施工作业中。
利用本实用新型实施例的固井工具串进行固井作业时,将该固井工具串下入预定位置;进行憋压以使打开滑套打开进行注液作业,在注液完成后,投入关闭胶塞与关闭塞座碰压,当压力超过预设关闭压力时,关闭销钉被剪断,关闭滑套下行至打开滑套上端面,将循环孔关闭,放回水,观察断流情况,完成固井施工;待水泥浆凝固后,选用与套管内径配套的钻头进行钻塞作业。
其中,关于本实施例中利用半程固井用工具串进行半程固井的具体过程,已在关于半程固井用分级注水泥器的阐述中进行详细描述,此处将不做详细阐述说明。
应该明白,公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好,应该理解,过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素,并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中,各种特征一起组合在单个的实施方案中,以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图,即,所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反,如所附的权利要求书所反映的那样,本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此,所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中,其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然,为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的,但是本领域普通技术人员应该认识到,各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此,本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外,就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”,该词的涵盖方式类似于术语“包括”,就如同“包括,”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外,使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
Claims (10)
1.一种半程固井用分级注水泥器,其特征在于,包括:从外至内依次设置的本体组件,内套和关闭组件,及从上至下依次设置在本体组件及所述内套之间的关闭滑套和打开滑套;
所述打开滑套和关闭滑套可沿轴向滑动,以使设置在所述本体组件上的第一循环孔与设置在所述内套上的第二循环孔之间相互连通或关闭;
所述关闭组件包括关闭塞座、凡尔杆和花篮;
所述关闭塞座与所述花篮相连,所述凡尔杆设置于所述关闭塞座与所述花篮之间,且其顶部与所述关闭塞座抵接;
所述凡尔杆上套设有弹簧,所述凡尔杆在液压作用下与所述关闭塞座分离以打开所述关闭塞座并压缩所述弹簧,以及在注液完成后在所述弹簧的回复力作用下与所述关闭塞座抵接以封闭所述关闭塞座。
2.如权利要求1所述的半程固井用分级注水泥器,其特征在于,所述关闭塞座的下端设置有锥形孔,所述凡尔杆的顶部为锥形体;
所述锥形体与所述锥形孔配合以打开或封闭所述关闭塞座。
3.如权利要求1所述的分级注水泥器,其特征在于,所述本体组件包括:从上至下依次相连的上接头、壳体和下接头;
所述上接头和下接头用于连接外部套管串;
所述下接头与所述内套相连;在所述壳体上设置有所述第一循环孔。
4.如权利要求3所述的分级注水泥器,其特征在于,所述壳体的内壁、内套的外壁、上接头的下端面及下接头的上端面形成环形空间,所述打开滑套和关闭滑套设置于所述环形空间内;
且所述打开滑套与所述壳体通过打开销钉连接;所述关闭滑套与所述壳体通过关闭销钉连接。
5.如权利要求4所述的半程固井用分级注水泥器,其特征在于,所述关闭滑套与所述内套之间密封连接且形成有第一环空腔,所述内套上设置有传压孔,所述传压孔连通所述内套内腔与所述第一环空腔,以使高压液体通过所述传压孔进入所述第一环空腔内并作用在所述关闭滑套上以剪断所述关闭销钉。
6.如权利要求4所述的半程固井用分级注水泥器,其特征在于,所述打开滑套与所述内套之间密封连接且形成有第二环空腔,所述第二环空腔与所述第二循环孔连通,以使高压液体通过所述第二循环孔进入所述第二环空腔内并作用在所述打开滑套上以剪断所述打开销钉。
7.如权利要求1-6任一所述的半程固井用分级注水泥器,其特征在于,还包括:关闭胶塞;
所述关闭胶塞用于与所述关闭塞座配合以座封所述关闭塞座。
8.如权利要求7所述的半程固井用分级注水泥器,其特征在于,所述关闭胶塞的端面上设置有防转块;所述关闭塞座与所述关闭胶塞相配合的端面上设置有与所述防转块匹配的防转槽;
或,
所述关闭胶塞的端面上设置有防转槽;所述关闭塞座与所述关闭胶塞相配合的端面上设置有与所述防转槽匹配的防转块。
9.一种半程固井用工具串,其特征在于,包括:套管串、外封隔器、盲板短节及如权利要1-8任一所述的半程固井用分级注水泥器;
所述套管串包括第一套管串和第二套管串,所述第一套管串、所述分级注水泥器、所述第二套管串、所述外封隔器及所述盲板短节依次相连。
10.如权利要求9所述的半程固井用工具串,其特征在于,还包括:尾管悬挂器;
所述尾管悬挂器与所述第一套管串相连。
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