多級重載旋轉尾管懸掛器的製作方法
2023-04-24 07:57:56
專利名稱：多級重載旋轉尾管懸掛器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種多級重載旋轉尾管懸掛器，屬於石油天然氣開發的油氣井固井作業的井下工具製造技術領域。
背景技術：
在進行各種深井、超深井、大斜度井、水平井和低壓漏失井等複雜井的鑽井過程中進行尾管固井時，為保證套管順利下入到設計位置，進行疏通和穩定井眼，往往要進行大量的通井、觀察和泥漿處理，需要花費大量的鑽井時間和費用，即使通過認真的井眼準備和採取細緻的下套管措施，有時依然會發生尾管管柱中途遇阻卡，不能下入到設計位置。進行固井施工時，對於深井和超深井，管柱對流體摩阻大，施工排量小，頂替效率低，固井質量差；對於大斜度井和水平井，為保證套管順利下入到位，套管居中度往往較低，也導致頂替效率低，固井質量差；低壓漏失井，施工排量較高時，很容易壓漏地層，甚至造成循環失返，為保證固井施工順利進行，施工排量也較小，也造成頂替效率低，固井質量差。因此，這些複雜井進行尾管固井時，採用普通的尾管懸掛器已不能完全滿足現場的使用，有時還會造成惡性井下事故。目前，為解決現場生產技術問題，尾管懸掛器技術得到了長足的發展，特別是研究了有利於複雜井尾管管柱下入和提高頂替效率和固井質量的旋轉尾管懸掛器，具有較大的進步意義。尾管懸掛器主要包括懸掛器本體和送入工具，懸掛器本體實現尾管的懸掛和懸掛控制，送入工具實現尾管管柱的送入及脫手。在懸掛器本體和送入工具間設置有密封盒，實現送入工具與懸掛器本體的高壓密封，從而保證尾管固井注替水泥漿施工。專利公開號CN200946473Y公開了一種膨脹式尾管懸掛器，採用液壓自上而下的方式膨脹，不能旋轉尾管。專利公開號CN201024940Y公開了一種內藏旋轉式尾管懸掛器，在管柱下入時，能旋轉尾管；當懸掛器坐掛後進行固井施工時，懸掛器不能旋轉。這兩種懸掛器均不能實現旋轉尾管固井。專利公開號CN101173601A和CN101187300A公開了一種液壓和機械雙作用的膨脹旋轉尾管懸掛器。專利公開號CN101906946A公開了一種可膨脹式旋轉尾管懸掛器，採用液壓自下而上的方式膨脹。這兩種膨脹式旋轉尾管懸掛器，在下入和施工時，均能實現全管柱的旋轉，有利於管柱的下入和提高固井質量。但是，這兩種膨脹式旋轉尾管懸掛器需要在尾管固井施工結束後，才進行尾管懸掛器的膨脹懸掛，以及送入工具與懸掛器本體的分離。由於固井是一項高風險作業，尾管固井風險更大，在尾管固井施工結束後，水泥漿已注入到井內，多餘水泥漿已返至鑽杆段。如果送入工具和鑽杆不能與懸掛器迅速有效分離並起出，鑽杆、送入工具將會和懸掛器一起被水泥固住，造成惡性事故，甚至使整口井報廢，損失巨大，因此普通尾管懸掛器進行固井施工前，就要進行坐掛和送入工具與懸掛器的有效分離，然後才能進行尾管固井注水泥施工。所以，該懸掛器現場施工風險較大。專利公開號CN201826788U公開了一種軸承承載的旋轉尾管懸掛器，採用圓錐凸度滾子，高溫潤滑脂潤滑，密封隔離保護，達到增強軸承承載能力，延長軸承使用壽命的目的。專利號為US4033640的專利提供了一種使用帶有密封結構的圓柱滾子軸承的旋轉尾管懸掛器，填充潤滑脂和潤滑油，以增強承載能力。這兩種結構的軸承承載旋轉尾管懸掛器，均由單級軸承承載，無論通過結構的如何優化，旋轉承載尾管的載荷都不夠高，不能滿足現場較長的尾管固井旋轉施工要求。另外，現有技術中普遍使用的尾管懸掛器的密封盒為一環狀結構，密封盒內部與送入工具密封，外部與懸掛器本體密封，卡在懸掛器本體內，採用易鑽材料製造。固井施工後，送入工具起出，密封盒留在懸掛器本體內，形成局部小內徑，為保證下步作業和施工，需要下鑽鑽除密封盒，既要增加一趟起下鑽時間，在鑽密封盒時，由于震動、撞擊，還會破壞環空水泥環，影響水泥環的封隔性能。為解決現有技術的不足，設計了多種可取出的尾管懸掛器密封盒結構，主要有三種形式封隔器膠筒式密封盒、碗狀膠筒式密封盒和卡塊式密封盒。封隔器膠筒式密封盒設置在送入工具上，其外沿與懸掛器本體內徑的活動密封，施工後隨送入工具起出，實現不鑽密封盒。該結構在施工時，送入管柱下端處於自由狀態，管柱受施工流體密度、施工壓力、井下溫度、密封盒環面活塞等複雜因素的影響，造成管柱長度不斷變化，封隔器膠筒來回蠕動，損傷膠筒，容易發生密封失效。碗狀膠筒式密封盒也設置送入工具上，其外沿與懸掛器本體內徑接觸，可實現正向高壓密封，反向低壓密封，施工後隨送入工具起出，實現不鑽密封盒。該結構反向密封壓力低，管柱下入時，管內掏空較多時，易發生密封盒滲漏，刺傷密封盒，影響施工時的密封性能。該密封盒在施工承受正壓力時與封隔器膠筒式密封盒特點相似，也容易發生密封失效。卡塊式密封盒通過設計特殊卡塊結構，該密封盒在施工時嵌卡在懸掛器本體內徑上的凹槽內，施工結束時，上起送入工具，在送入工具的末端外徑縮小，卡塊可收回，密封盒與懸掛器本體內徑的凹槽脫開實現起出。目前使用的該結構，卡塊直接作用在送入工具的送入工具密封管上，密封高壓時，卡塊易在送入工具密封管上壓出凹坑，影響密封性能。在進行懸掛器脫手判斷時，上提送入工具高度過大，易使卡塊回收密封盒脫手密封失效，造成不能施工。
發明內容
本發明的目的在於克服現有普通尾管懸掛器、膨脹式旋轉尾管懸掛器和軸承承載旋轉尾管懸掛器存在的上述不足，提供一種多級重載旋轉尾管懸掛器，本發明具有在管柱下入時能實現尾管旋轉，在懸掛器坐掛和丟手分離後，有多級軸承承載，能實現重載尾管旋轉固井的功能。為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下
一種多級重載旋轉尾管懸掛器，包括鑽杆、上接頭、丟手機構、密封管、密封盒、雙公接頭、公母接頭和下接頭，鑽杆、上接頭、雙公接頭和下接頭依次螺紋連接，其特徵在於還包括至少二級相互連接的承載機構，所述承載機構包括坐掛液缸、連體雙卡瓦、連體雙錐體、重載軸承和中心管，坐掛液缸、連體雙卡瓦、連體雙錐體、重載軸承依次設置在中心管上；與公母接頭相鄰的承載機構的中心管與公母接頭下端連接，與公母接頭相鄰的承載機構的重載軸承位於公母接頭與連體雙錐體之間。所述連體雙卡瓦和連體雙錐體通過嵌入結構嵌合連接，連體雙錐體上設置有過流槽。所述承載機構為二級，第一級承載機構包括第一坐掛液缸、第一連體雙卡瓦、第一連體雙錐體、第一重載軸承和第一中心管，第一中心管與公母接頭下端連接，第一重載軸承位於公母接頭與第一連體雙錐體之間；第二級承載機構包括第二坐掛液缸、第二連體雙卡瓦、第二連體雙錐體、第二重載軸承和第二中心管，第二重載軸承位於第二雙錐體與第一中心管之間；第一中心管與第二中心管連接。所述第一坐掛液缸和第二坐掛液缸分別控制第一連體雙卡瓦和第二連體雙卡瓦的坐掛。所述第一中心管與第二中心管通過螺紋固定連接。本發明還包括扭矩筒，所述上接頭與扭矩筒上端嵌合，扭矩筒下端與公母接頭上端嵌合。所述丟手機構包括丟手液缸、丟手控制銷釘和彈爪，丟手液缸設置在雙公接頭上，彈爪通過連接機構和丟手控制銷釘連接在丟手液缸上，彈爪卡塊通過下接頭支撐且卡在公母接頭內的凹槽中。所述上接頭通過花鍵軸與扭矩筒上端的嚙合齒嵌合。所述扭矩筒下端通過花鍵軸與公母接頭上端的嚙合齒嵌合。所述密封盒固定設置在密封管外公母接頭和中心管的連接處。本發明還包括空心膠塞，所述空心膠塞通過銷釘和螺紋連接在送入工具的下端。所述密封盒包括密封盒本體、卡塊、支撐內套、脫手控制銷釘，所述支撐內套設置在密封盒本體內，脫手控制銷釘穿過密封盒本體與支撐內套連接，且密封盒本體內設置有在脫手控制銷釘斷開後用於支撐內套向上滑動的滑動腔，所述密封盒本體上設置有貫通密封盒本體壁的卡塊槽，所述卡塊嵌入式設置在卡塊槽中，卡塊外側上的凸臺卡接在公母接頭和第一中心管的連接處，支撐內套向上滑動後密封盒本體內具有用於使卡塊向密封盒本體內回縮的空間。所述支撐內套上設置有臺階，所述回縮的空間為支撐內套向上滑動後臺階處與密封盒本體內壁之間的空隙。所述滑動腔內設置有徑向溢流孔。所述密封盒本體的下端設置有保護接頭，保護接頭與密封盒本體通過螺紋連接，在螺紋連接處設置有固定銷釘。所述徑向溢流孔上方的密封盒本體外壁和內壁上均設置有多個密封槽，密封槽內設置有密封圈。採用本發明的優點在於
一、本發明包括至少二級相互連接的承載機構，所述承載機構包括坐掛液缸、連體雙卡瓦、連體雙錐體、重載軸承和中心管，坐掛液缸、連體雙卡瓦、連體雙錐體、重載軸承依次設置在中心管上；與公母接頭相鄰的承載機構的中心管與公母接頭下端連接，與公母接頭相鄰的承載機構的重載軸承位於公母接頭與連體雙錐體之間，具有在管柱下入時能實現尾管旋轉，使尾管管柱旋轉下入，在懸掛器坐掛和丟手分離後，有多級軸承承載，能實現重載尾管旋轉固井施工的功能，能有效解決普通懸掛器不能旋轉，膨脹式旋轉尾管懸掛器在固井施工後才能進行坐掛脫手和軸承承載旋轉尾管懸掛器承載尾管重量不足的技術問題，對於深井、超深井和複雜井尾管固井，有利於管柱下入到設計位置，有利於提高頂替效率和固井質量，解決了現有尾管懸掛器在現場使用中存在的技術問題。二、本發明中，所述承載機構為二級，第一級承載機構包括第一坐掛液缸、第一連體雙卡瓦、第一連體雙錐體、第一重載軸承和第一中心管，第一中心管與公母接頭下端連接，第一重載軸承位於公母接頭與第一連體雙錐體之間；第二級承載機構包括第二坐掛液缸、第二連體雙卡瓦、第二連體雙錐體、第二重載軸承和第二中心管，第二重載軸承位於第二雙錐體與第一中心管之間；第一中心管與第二中心管連接，第一連體雙卡瓦和第二連體雙卡瓦共同實現尾管重量在外層套管上的懸掛器，保護外層套管，增加懸掛重量；第一重載軸承和第二重載軸承在懸掛器坐掛後共同承載尾管重量，保護軸承，增加承載能力，實現重載尾管旋轉固井。三、本發明中，採用第一連體雙卡瓦、第一連體雙錐體與第二連體雙卡瓦、第二連體雙錐體坐掛後共同承載尾管，大幅增加外層套管承載面積，保護外層套管，同時，也增加尾管懸掛能力。四、本發明中，採用第一重載軸承和第二重載軸承同承載尾管重量，成倍增加旋轉尾管懸掛器的旋轉承載能力，保護軸承，增加軸承使用壽命，保證重載尾管在坐掛後實現尾管旋轉及旋轉固井。五、本發明中，所述第一坐掛液缸和第二坐掛液缸分別控制第一連體雙卡瓦和第二連體雙卡瓦的坐掛，採用兩組或兩組以上相互獨立的坐掛系統，增加坐掛的可靠性，保證旋轉懸掛器成功坐掛，坐掛可靠，成功率高。六、本發明中，所述第一中心管與第二中心管通過螺紋固定連接，實現了旋轉尾管大扭矩傳遞。七、本發明還包括扭矩筒和彈爪卡塊，所述上接頭與扭矩筒上端嵌合，扭矩筒下端與公母接頭上端嵌合，用於尾管承載和脫手的彈爪卡塊通過下接頭支撐且卡在公母接頭內的凹槽中，採用彈爪卡塊實現送入工具與懸掛器的連接承載和脫手，可靠性高。八、本發明中，所述上接頭通過花鍵軸與扭矩筒上端的嚙合齒嵌合，所述扭矩筒下端通過花鍵軸與公母接頭上端的嚙合齒嵌合，此方式傳遞旋轉扭矩，實現了尾管旋轉。九、本發明中，所述密封盒固定設置在密封管外公母接頭和中心管的連接處，與承載機構的密封更可靠。十、本發明還包括空心膠塞，所述空心膠塞通過銷釘和螺紋連接在送入工具的下端，此方式可清潔套管內壁，隔離水泥漿，控制下水泥塞更加方便快捷。十一、本發明中，採用所述密封盒本體上設置有貫通密封盒本體壁的卡塊槽，所述卡塊嵌入式設置在卡塊槽中，卡塊外側上的凸臺卡接在公母接頭和第一中心管的連接處的內部凹槽內，實現密封盒在懸掛器本體內的固定。十二、本發明中，所述支撐內套設置在密封盒本體內，所述支撐內套上設置有臺階，所述回縮的空間為支撐內套向上滑動後臺階處與密封盒本體內壁之間的空隙，避免卡塊與密封管直接接觸，起到減小送入工具密封管在密封盒本體內滑動時的摩擦力，保護送入工具密封管，從而保護送入工具密封管的密封性能，並且卡塊回縮後，實現了密封盒起出免鑽。 十三、本發明中，脫手控制銷釘穿過密封盒本體與支撐內套連接，實現支撐內套軸向的暫時固定和相對滑動控制，從而實現卡塊和整個密封盒的可靠固定和脫手。十四、本發明中，所述滑動腔內設置有徑向溢流孔，便於支撐內套能向上滑動。十五、本發明中，所述徑向溢流孔上方的密封盒本體外壁和內壁上均設置有多個密封槽，密封槽內設置有密封圈，可實現高壓密封，密封更可靠。綜上所述，本發明與現有技術相比，具有既能實現尾管下入時的旋轉和坐掛後旋轉尾管施工，同時，大幅增加了旋轉尾管懸掛器的尾管懸掛能力，該多級重載旋轉懸掛器承載能力強，性能可靠，對現場施工井普遍適用，很好地解決了現場施工的安全和技術問題。本發明中的密封盒與現有技術相比，具有密封盒免鑽，防止密封盒誤脫手，保護送入工具密封管，密封可靠等優點，很好地解決了現有密封盒技術不足的問題。
圖1為本發明結構示意圖
圖2為圖1中的A— A剖面結構示意圖 圖3為圖1中的B— B剖面結構示意圖 圖4為本發明密封盒設置處的結構示意圖 圖5為圖4的A—A劑面結構不意圖 圖6為本發明丟手機構處的結構示意圖 圖7為圖6的A—A劑視結構不意圖 圖8為圖1的C一C剖視結構示意圖 圖9為本發明連體雙錐體和連體雙卡瓦連接的示意圖
圖中標記為1、鑽杆，2、上接頭，3、扭矩筒，4、雙公接頭，5、彈爪卡塊，6、下接頭，7、公母接頭,8、第一重載軸承,9、第一連體雙錐體,10、第一連體雙卡瓦，11、第一坐掛液缸，12、第一中心管，13、第二重載軸承，14、第二連體雙錐體，15、第二連體雙卡瓦，16、第二坐掛液缸，17、第二中心管，18、空心膠塞，19、密封盒本體，20、卡塊，21、支撐內套，22、脫手控制銷釘，23、滑動腔，24、徑向溢流孔，25、保護接頭，26、密封圈，27、密封管，28、第二下接頭，29、丟手液缸，30、丟手控制銷釘，31、彈爪。
具體實施例方式本發明中的承載機構可以為二級，也可以為二級以上，下面以二級為例結合說明書附圖對本發明作進一步的詳細說明。實施例1
作為本發明的一較佳實施方式，本發明主要包括鑽杆I (此處可為短鑽杆)、上接頭2、扭矩筒3、雙公接頭4、彈爪卡塊5、密封盒、下接頭6、公母接頭7、丟手機構、空心膠塞18和二個承載機構。其中，密封盒和丟手機構可以採用現有技術中的密封盒和丟手機構。第一承載機構包括第一重載軸承8、第一連體雙錐體9、第一連體雙卡瓦10、第一坐掛液缸11和第一中心管12。第二承載機構包括第二重載軸承13、第二連體雙錐體14、第二連體雙卡瓦15、第二坐掛液缸16和第二中心管17和。所述上接頭2通過花鍵軸與扭矩筒3上端的嚙合齒嵌合，扭矩筒3通過花鍵軸與公母接頭7上端的哨合齒嵌合,所述彈爪卡塊5通過下接頭6的支撐卡在公母接頭7的內部凹槽內，所述第一坐掛液缸11、第一連體雙卡瓦10、第一連體雙錐體9、第一重載軸承8依次安裝在第一中心管12上.所述第二坐掛液缸16、第二連體雙卡瓦15、第二連體雙錐體14、第二重載軸承13依次安裝在第二中心管17上，所述短鑽杆、上接頭2、雙公接頭4、下接頭6通過螺紋依次連接固定在一起，所述公母接頭7、第一中心管12和第二中心管17通過螺紋依次連接固定在一起，所述空心膠塞18通過銷釘和螺紋連接在送入工具的下端。所述密封盒固定安裝在密封管外公母接頭7和第一中心管12的連接處。 本發明中，連體雙錐體是由兩個大致上呈錐體狀的筒首尾相接形成。連體雙卡瓦是由兩個卡瓦首尾相接形成。連體雙錐體和連體雙卡瓦通過嵌合結構連接在一起。這樣的結構形式，採用第一坐掛液缸11和第二坐掛液缸16為兩組相互獨立的坐掛控制系統，提高坐掛可靠性；採用第一連體雙卡瓦10與第二連體雙卡瓦15，保護外層套管，增加懸掛能力；採用第一重載軸承8和第二重載軸承13在懸掛器坐掛後，共同承載尾管重量，保護軸承，保證旋轉尾管固井施工，增加懸掛能力；採用上接頭2的花鍵軸與扭矩筒3上端的嚙合齒嵌合，扭矩筒的花鍵軸與公母接頭7上端的嚙合齒嵌合，短鑽杆、上接頭2、雙公接頭4、下接頭6螺紋連接固定，公母接頭7、第一中心管12和第二中心管17螺紋連接，實現旋轉尾管大扭矩傳遞；採用彈爪卡塊5實現送入工具與懸掛器的連接承載和脫手；採用空心膠塞18，清潔套管內壁，隔離水泥漿，控制下水泥塞。實施例2
作為本發明的最佳實施方式為本發明主要包括鑽杆I (短鑽杆)、上接頭2、扭矩筒3、雙公接頭4、彈爪卡塊5、下接頭6、公母接頭7、第一重載軸承8、第一連體雙錐體9、第一連體雙卡瓦10、第一坐掛液缸11、第一中心管12、第二重載軸承13、第二連體雙錐體14、第二連體雙卡瓦15、第二坐掛液缸16、第二中心管17和空心膠塞18。短鑽杆I上端設有鑽杆母螺紋，實現與鑽杆的連接，懸掛器的下端設有套管公螺紋，實現與尾管的連接。彈爪卡塊5通過下接頭6上端的錐面支撐卡在公母接頭7的內部凹槽內，實現承載尾管。上接頭2上設置花鍵軸與扭矩筒3上端設置的嚙合齒嵌合，扭矩筒3上設置花鍵軸與公母接頭7上端設置的嚙合齒嵌合，短鑽杆1、上接頭2、雙公接頭4、下接頭6螺紋連接固定，公母接頭7、第一中心管12、第二中心管17螺紋連接固定，傳遞大扭矩，旋轉重載尾管。第一坐掛液缸11、第一連體雙卡瓦10、第一連體雙錐體9、第一重載軸承8等依次安裝在第一中心管12上,第二坐掛液缸16、第二連體雙卡瓦15、第二連體雙錐體14、第二重載軸承13等依次安裝在第二中心管17上，兩組坐掛控制、卡瓦懸掛、重載軸承承載，提高坐掛可靠性，保護外層套管，保護軸承，增加承載能力，實現中重載尾管旋轉固井。空心膠塞18通過銷釘和螺紋連接在密封管10的下端，實現清潔套管內壁，隔離水泥漿，控制水泥塞。本發明的主要工作原理如下
將本發明連接在尾管管柱套管串和鑽杆串之間，下入遇阻時，井口旋轉鑽杆，實現尾管旋轉，有利於管柱順利下入到設計位置。管柱下入到位後，投球、憋壓，第一坐掛液缸11推動第一連體雙卡瓦10上行坐掛，第二坐掛液缸16推動第二連體雙卡瓦15上行坐掛，實現懸掛器坐掛。坐掛後，尾管重量分別通過第一重載軸承8傳遞給第一連體雙錐體9、第一連體雙卡瓦10、外層套管，第二重載軸承13傳遞給第二連體雙錐體14、第二連體雙卡瓦15、夕卜層套管，第一重載軸承8和第二重載軸承13共同承載尾管，外層套管通過第一連體雙卡瓦10和第二連體雙卡瓦15共同承載尾管重量。
坐掛後，彈爪卡塊5回收，脫開雙母接頭7的內部凹槽，實現丟手。進行循環及注水泥施工時，送入工具壓在懸掛器上，扭矩筒3的花鍵軸與公母接頭7上端嚙合齒嵌合，井口旋轉鑽杆可實現尾管旋轉和旋轉尾管固井，有利於提高頂替效率和固井質量。實施例3
作為本發明密封盒的一較佳實施方式，包括密封盒本體19，卡塊20，支撐內套21、脫手控制銷22和保護接頭25。所述卡塊20嵌入設置在密封盒本體19的下部，支撐內套21設置在卡塊20和密封盒本體19的內部，密封盒本體19與支撐內套間設置有脫手控制銷釘22，保護接頭25設置在密封盒本體19下端。所述卡塊20周向凸臺外緣卡在公母接頭7和第一中心管12的連接處的內部凹槽內。所述送入工具的密封管27穿過密封盒本體19的內部，送入工具密封管27下端設置有第二下接頭28。這樣的結構形式，採用在卡塊和送入工具密封管之間的設置支撐內套的方式，減小送入工具密封管軸向活動摩擦力，保護送入工具密封管，增強密封性；採用在支撐內套和密封盒本體間安裝脫手控制銷釘，避免正常提放送入工具密封管操作時密封盒誤脫手；起鑽時，加大上提噸位，剪斷脫手控制銷釘，支撐內套上行，卡塊內收，密封盒隨送入工具密封管起出，實現密封盒免鑽。實施例4
作為本發明密封盒的最佳實施方式為所述密封盒包括密封盒本體19、卡塊20、支撐內套21、脫手控制銷釘22，所述支撐內套21設置在密封盒本體19內，脫手控制銷釘22穿過密封盒本體19與支撐內套21連接，且密封盒本體19內設置有在脫手控制銷釘22斷開後用於支撐內套21向上滑動的滑動腔23，所述密封盒本體19上設置有貫通密封盒本體19壁的卡塊槽，所述卡塊20嵌入式設置在卡塊槽中，卡塊20外側上的凸臺卡接在公母接頭7和第一中心管12的連接處，支撐內套21向上滑動後密封盒本體19內具有用於使卡塊20向密封盒本體19內回縮的空間。進一步地，所述支撐內套21上設置有臺階，所述回縮的空間為支撐內套21向上滑動後臺階處與密封盒本體19內壁之間的空隙。另外，所述滑動腔23內設置有徑向溢流孔24。所述密封盒本體19的下端設置有保護接頭25，保護接頭25與密封盒本體19通過螺紋連接，在螺紋連接處設置有固定銷釘。所述徑向溢流孔24上方的密封盒本體外壁和內壁上均設置有多個密封槽，密封槽內設置有密封圈26，密封圈26優選為O形密封圈。進一步說明如下所述卡塊20嵌入設置在密封盒本體19的下部，支撐內套21設置在密封盒本體19和卡塊20的內部，密封盒本體19與支撐內套21上設置有脫手控制銷釘22，保護接頭25設置在密封盒本體19下端部。所述卡塊20周向凸臺外緣卡在公母接頭7和第一中心管12的連接處的內部凹槽內，實現密封盒在懸掛器本體內的固定。所述送入工具密封管27位於密封盒本體19和支撐內套21的內部，第二下接頭28位於送入工具密封管27的下端部。所述密封盒本體19與懸掛器本體上部和送入工具密封管處設置有O型密封圈。密封盒的主要用途在循環和施工時，實現懸掛器本體上部與送入工具密封管的高壓密封；施工結束起鑽，上提送入工具密封管，帶動第二下接頭向上推動支撐內套，上提載荷足夠時，剪斷脫手控制銷釘，支撐內套上行，讓開卡塊，卡塊內收，卡塊外部凸起脫開公母接頭和第一中心管的連接處的內部凹槽，密封盒從懸掛器本體內脫手，隨送入工具密封管一起起出，實現密封盒本體隨送入工具密封管從懸掛器內起出，實現密封盒免鑽。實施例5
本發明的又一實施方式，所述丟手液缸設置在雙公接頭上，上部留有空腔，所述彈爪通過連接機構和丟手控制銷釘連接在丟手液缸的下部，所述彈爪下端設有向外彈爪卡爪，彈爪卡爪通過下接頭上端的錐面支撐卡在公母接頭凹槽內，所述上接頭通過花鍵軸與公母接頭上端的嚙合齒嵌合，所述連體雙錐體和連體雙卡瓦通過嵌入結構嵌合在一起，所述坐掛液缸、輕載軸承、連體雙錐體、連體雙卡瓦、重載軸承等依次安裝在中心管上，所述密封盒固定安裝在密封管外公母接頭和中心管的連接處，所述短鑽杆、上接頭、雙公接頭、下接頭與密封管連接在一起，所述空心膠塞通過銷釘和螺紋連接在密封管下端，所述短鑽杆上端加工鑽杆螺紋，中心管下端加工套管螺紋，分別與鑽杆串和套管串連接，所述連體雙錐體上設置有過流槽，所述密封盒與密封管和公母接頭之間設置有O型密封圈。這樣的結構形式，採用連體雙卡瓦，保護外層套管，增加懸掛載荷；採用嵌入式卡瓦，避免提前坐掛，避免坐掛後旋轉時卡瓦與錐體錯位造成坐掛失效；採用上接頭的花鍵軸與公母接頭的嚙合齒嵌合，實現尾管旋轉；採用連體雙錐體和連體雙卡瓦上下端分別安裝重載軸承，實現旋轉尾管懸掛器坐掛後承載尾管和小扭矩實現尾管旋轉固井；採用丟手液缸、丟手控制銷釘和彈爪，實現承載尾管重量和懸掛器丟手；採用連體雙錐體上設置有過流槽，增加過流面積；採用密封盒，實現高壓密封施工；採用空心膠塞，清潔套管內壁，隔離水泥漿，控制下水泥塞。實施例6
本發明的又一實施方式為所述丟手機構包括丟手液缸29、丟手控制銷釘30和彈爪31，丟手液缸29設置在雙公接頭上，彈爪31通過連接機構和丟手控制銷釘30連接在丟手液缸29上,彈爪卡塊5通過下接頭6支撐且卡在公母接頭7內的凹槽中。短鑽杆上端設有鑽杆母螺紋，實現與鑽杆的連接，中心管的下端設有套管公螺紋，實現與尾管的連接。丟手液缸安裝在雙公接頭上，上部留有空腔，所述坐掛液缸的上部留有的空腔，便於坐掛液缸充分上行，實現脫手。彈爪連接在丟手液缸的下部，彈爪的下端設有向外彈爪卡爪，彈爪卡爪通過下接頭上端的錐面支撐卡在公母接頭內部凹槽內，實現承載尾管。丟手控制銷釘實現丟手液缸和彈爪的動作控制。上接頭上設置花鍵軸與公母接頭上端設置的嚙合齒嵌合，短鑽杆、上接頭、雙公接頭、下接頭螺紋連接，公母接頭和中心管套管連接，實現扭矩傳遞，旋轉尾管。連體雙卡瓦保護外層套管，增加懸掛能力。連體雙卡瓦嵌入連體雙錐體，避免提前坐掛，使坐掛可靠。坐掛液缸設置在中心管上，中心管開有過流孔，實現坐掛控制。空心膠塞通過銷釘和螺紋連接在密封管的下端，實現清潔套管內壁，隔離水泥漿，控制水泥塞。連體雙錐體外部設置有過流槽，增加過流面積。本發明的主要用途連接在尾管管柱套管串和鑽杆串之間，下入遇阻時，井口旋轉鑽杆，實現尾管旋轉，有利於管柱順利下入到設計位置。管柱下入到位後，投入憋壓球，憋壓，推動坐掛液缸和連體雙卡瓦上行，實現懸掛器坐掛，外層套管通過連體雙卡瓦承載尾管重量。坐掛後，繼續憋更高的壓力，剪斷丟手控制銷釘，丟手液缸帶動彈爪上行，實現丟手。進行循環及注水泥施工時，保持上接頭的花鍵軸與公母接頭上端嚙合齒嵌合，通過井口旋轉鑽杆實現旋轉尾管固井，可極大地提高頂替效率和提高固井質量。
權利要求
1.一種多級重載旋轉尾管懸掛器，包括鑽杆(I)、上接頭(2)、密封管、密封盒、雙公接頭(4)、丟手機構、公母接頭(7)和下接頭(6)，鑽杆(I)、上接頭(2)、雙公接頭(4)和下接頭(6)依次連接，其特徵在於還包括至少二級相互連接的承載機構，所述承載機構包括坐掛液缸、連體雙卡瓦、連體雙錐體、重載軸承和中心管，坐掛液缸、連體雙卡瓦、連體雙錐體、重載軸承依次設置在中心管上；與公母接頭(7)相鄰的承載機構的中心管與公母接頭(7)下端連接，與公母接頭(7)相鄰的承載機構的重載軸承位於公母接頭(7)與連體雙錐體之間。
2.根據權利要求1所述的多級重載旋轉尾管懸掛器，其特徵在於所述承載機構為二級，第一級承載機構包括第一坐掛液缸(11)、第一連體雙卡瓦(10)、第一連體雙錐體(9)、 第一重載軸承(8)和第一中心管(12)，第一中心管(12)與公母接頭下端連接，第一重載軸承(8)位於公母接頭與第一連體雙錐體(9)之間；第二級承載機構包括第二坐掛液缸(16)、 第二連體雙卡瓦(15)、第二連體雙錐體(14)、第二重載軸承(13)和第二中心管(17)，第二重載軸承(13)位於第二雙錐體與第一中心管(12)之間；第一中心管(12)與第二中心管 (17)連接。
3.根據權利要求2所述的多級重載旋轉尾管懸掛器，其特徵在於所述第一坐掛液缸(11)和第二坐掛液缸(16)分別控制第一連體雙卡瓦(10)和第二連體雙卡瓦(15)的坐掛。
4.根據權利要求2或3所述的多級重載旋轉尾管懸掛器，其特徵在於所述第一中心管(12)與第二中心管(17)通過螺紋固定連接。
5.根據權利要求1、2或3所述的多級重載旋轉尾管懸掛器，其特徵在於所述密封盒包括密封盒本體(19 )、卡塊(20 )、支撐內套(21)、脫手控制銷釘(22 )，所述支撐內套(21)設置在密封盒本體(19)內，脫手控制銷釘(22)穿過密封盒本體(19)與支撐內套(21)連接， 且密封盒本體(19 )內設置有在脫手控制銷釘(22 )斷開後用於支撐內套(21)向上滑動的滑動腔(23 )，所述密封盒本體(19 )上設置有貫通密封盒本體壁的卡塊槽，所述卡塊(20 )嵌入式設置在卡塊槽中，卡塊(20)外側上的凸臺卡接在公母接頭和第一中心管的連接處，支撐內套(21)向上滑動後密封盒本體(19)內具有用於使卡塊向密封盒本體內回縮的空間。
6.根據權利要求5所述的多級重載旋轉尾管懸掛器，其特徵在於所述支撐內套(21) 上設置有臺階，所述回縮的空間為支撐內套(21)向上滑動後臺階處與密封盒本體(19)內壁之間的空隙。
7.根據權利要求1所述的多級重載旋轉尾管懸掛器，其特徵在於還包括扭矩筒(3)所述上接頭(2)與扭矩筒(3)上端嵌合，扭矩筒(3)下端與公母接頭(7)上端嵌合，所述上接頭(2)通過花鍵軸與扭矩筒(3)上端的嚙合齒嵌合。
8.根據權利要求1所述的多級重載旋轉尾管懸掛器，其特徵在於所述扭矩筒(3)下端通過花鍵軸與公母接頭(7)上端的嚙合齒嵌合。
9.根據權利要求1所述的多級重載旋轉尾管懸掛器，其特徵在於所述密封盒固定設置在密封管外公母接頭(7)和中心管的連接處。
10.根據權利要求5所述的多級重載旋轉尾管懸掛器，其特徵在於所述丟手機構包括丟手液缸(29)、丟手控制銷釘(30)和彈爪(31)，丟手液缸(29)設置在雙公接頭上，彈爪 (31)通過連接機構和丟手控制銷釘(30)連接在丟手液缸(29)上，彈爪卡塊(5)通過下接頭支撐且卡在公母接頭內的凹槽中。
全文摘要
本發明公開了一種多級重載旋轉尾管懸掛器，包括鑽杆、上接頭、密封管、密封盒、雙公接頭、公母接頭和下接頭，鑽杆、上接頭、雙公接頭和下接頭依次螺紋連接，還包括至少二級相互連接的承載機構，所述承載機構包括坐掛液缸、連體雙卡瓦、連體雙錐體、重載軸承和中心管，坐掛液缸、連體雙卡瓦、連體雙錐體、重載軸承依次設置在中心管上；與公母接頭相鄰的承載機構的中心管與公母接頭下端連接，與公母接頭相鄰的承載機構的重載軸承位於公母接頭與連體雙錐體之間。本發明具有在管柱下入時能實現尾管旋轉，在懸掛器坐掛和丟手分離後，有多級軸承承載，能實現重載尾管旋轉固井的功能。
文檔編號E21B23/01GK103015930SQ201210531068
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者唐欣, 劉運樓, 周正, 李斌, 葉登勝 申請人:中國石油集團川慶鑽探工程有限公司