可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管懸掛器的製作方法

2023-05-14 07:46:01 2

專利名稱：可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管懸掛器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油固井技術領域，特別涉及一種用於尾管固井的 尾管懸掛器，是一種可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管懸掛器。
技術背景尾管懸掛固井技術可以減少固井套管重疊，節約套管；減少注水泥 壓力；簡化井身結構，解決深井、複雜井的固井問題。目前，尾管懸掛器的種類很多，根據懸掛尾管的操作方法不同，現 有尾管懸掛器分為機械式和液壓式兩種。機械式尾管懸掛器的操作方法 一般是上提下放或者旋轉懸掛器將尾管懸掛在外層套管上。其特點是， 操作簡單，節省時間，但其結構對井下條件要求較高。液壓式尾管懸掛 器是依靠液壓的作用使尾管懸掛在上層套管上。其特點是適用範圍大， 不受井斜和尾管長度的限制，但其操作複雜，費時間。單一操作方法的 尾管懸掛器，施工中一旦出現意外不能座掛或座掛失敗，必須將整個井 內管柱提出，更換尾管懸掛器後，再下入井底進行施工，尤其在斜井、 水平井、大位移水平井、多底分支井這樣複雜的情況時，從井內提出管 柱的操作複雜，浪費時間。中國專利公告號CN2159452Y提供了一種隨位自動懸掛尾管裝置，是 一種典型的卡瓦式隨位自動脫掛尾管懸掛器，其採用卡瓦與套管內壁進 行懸掛。該尾管懸掛器座掛後，尾管內部的通徑小，不利於後續作業， 並且在下入尾管懸掛器和注水泥的過程中尾管不能旋轉，固井質量不好。現有膨脹式尾管懸掛器結構較複雜。US7225880B2是一種膨脹式尾 管懸掛器，其利用液壓力脹開膨脹管，使膨脹管與套管進行懸掛。該尾 管懸掛器採用從上向下脹開膨脹管的方式，結構複雜。本實用新型的目的是提供一種可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管懸 掛器，完成尾管懸掛固井，當時用液壓方法操作失效，不能脹開膨脹管 時，可依靠機械方法進行膨脹管膨脹作業。並克服卡瓦式尾管懸掛器採 用卡瓦座掛，座掛不可靠，座掛後通徑變小；克服膨脹式尾管懸掛器採 用從上向下脹開膨脹管的方式，結構複雜的不足。另外，在管柱下放和 注水泥的過程中能旋轉尾管，減少水泥漿內的氣泡，提高水泥凝固質量。本實用新型的技術解決方案可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管懸 掛器，主要由送入接頭、水泥膠塞、中心管、膨脹管、脹塞、剪釘、密 封膠塞、膠塞導管、阻擋環和下連接管組成。其特徵是送入接頭上端 有螺紋，能與送入管柱連接。送入接頭下端外壁與膨脹管之間採用花鍵 連接；送入接頭下端內壁與中心管螺紋連接。中心管下端通過剪釘固定 有一個密封膠塞。密封膠塞的內徑比中心管的內徑小8—20毫米。脹塞 在中心管和膨脹管之間的環形空間內的下端，施工時脹塞自下向上脹開 膨脹管。脹塞與中心管之間動密封配合，脹塞能在中心管上面滑動；膠 塞導管連接在膨脹管的下端；膠塞導管下端螺紋連接下連接管，下連接 管的下端有螺紋，能與套管串連接； 一個阻擋環固定於下連接管的內部 臺肩上。阻擋環上部中心孔的直徑與密封膠塞下端外徑相同，阻擋環下 部中心孔的直徑小於密封膠塞下端外徑。在下連接管的下端外壁上均勻 分布固定有至少兩個鎖簧機構，下連接管的下端有外螺紋，下連接管下 端能連接需要在井下懸掛的尾管串。所述的鎖簧機構包括擋板、鎖塊和彈簧，擋板焊接在下連接管上； 鎖塊形狀為"L"形的鋼板，鎖塊的下平面為一斜面；彈簧為圓柱螺旋壓 縮彈簧，鎖簧機構嵌入下連接管外壁上。為了使膨脹管與套管懸掛更牢固，膨脹管的外側至少有一個環形凸 起，環形凸起的截面為梯形，環形凸起外徑與膨脹管的端部直徑相同。膨脹管外壁直接與套管內壁密封；也可以採用橡膠密封，即在膨脹 管外壁上套有橡膠圈；或者在膨脹管外壁上套有金屬與橡膠組合密封圈， 採用金屬與橡膠組合密封。脹塞的兩個端為錐面。膨脹管和脹塞的結構採用的是固井用膨脹管和脹塞的結構，使用方 法與膨脹管固井方法相同，本領域技術人員熟悉，不詳細介紹。本實用新型的有益效果是本實用新型與現有的技術相比的優點在 於1、膨脹式尾管懸掛器一 一結構簡單，座掛、座封可靠。2、機械液 壓雙作用，為尾管懸掛器的成功座掛、座封提供了雙保險，能提高座掛、 座封成功率；當液壓系統失靈，懸掛失效不能脹開膨脹管時，可以改換為機械拉拔固井管柱的方法，推動脹塞自下向上脹開膨脹管，進行膨脹管膨脹作業。3、送入接頭和膨脹管採用花鍵連接，能在下放管柱和注水 泥的過程中旋轉尾管，達到減少水泥漿內的氣泡，使尾管串可以順利下 入預定位置和提高固水泥質量。本實用新型的上述結構設計有較大的改 進，打破傳統固井尾管懸掛方式，採用液壓或/和機械方法，推動脹塞自 下向上脹開膨脹管，膨脹管膨脹後，使尾管串牢固懸掛在井下套管內壁。 提高尾管固井成功率，保障井下安全，提高固井質量。


圖1是本實用新型可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管懸掛器結構剖 面示意圖。是實施例l的結構示意圖。 圖2是鎖簧機構的結構剖面示意圖。圖中，l.送入接頭，2.水泥膠塞，3.中心管，4.膨脹管，5.脹塞， 6.剪釘，7.密封膠塞，8.膠塞導管，9.阻擋環，IO.下連接管，ll.套管， 12.套管接箍，13.鎖簧機構，14.擋板，15.鎖塊，16.彈簧，17.環形凸起。
具體實施方式
實施例l:參閱附圖l。以一個規格為95/8"—7"的機械液壓雙作用 膨脹式尾管懸掛器為例，進行具體說明。送入接頭1最大外徑為210毫米。中心管3長度為1355毫米，內徑 為82毫米，外徑為120毫米。膨脹管4長度為1400毫米。膨脹管4的 外側有兩道環形凸起17。環形凸起17的截面為梯形，厚度為5毫米。 環形凸起17外部邊沿的直徑與膨脹管4的最大直徑相同。送入接頭1上部有螺紋，能使機械液壓雙作用膨脹式尾管懸掛器連 接在送入管柱的下端，將機械液壓雙作用膨脹式尾管懸掛器送入井下懸 掛的位置。送入接頭l下端外壁與膨脹管4之間採用花鍵連接；在膨脹 管4外壁上套有金屬與橡膠組合密封圈。送入接頭l下端內壁與中心管 3螺紋連接。中心管3下端通過剪釘6固定有一個密封膠塞7。密封膠塞 7的內徑比中心管3的內徑小12毫米。脹塞5的厚度為300毫米，最大外徑為192毫米，脹塞5兩端有錐 面。脹塞5套在中心管3上，脹塞5在中心管3和膨脹管4之間的環形 空間內的下端，脹塞5與中心管3之間動密封配合，脹塞5能在中心管 3上面滑動；膠塞導管8連接在膨脹管4的下端；膠塞導管8下端螺紋 連接下連接管10，下連接管10的下端有螺紋； 一個阻擋環9固定於下 連接管10的內部臺肩上。阻擋環9上部中心孔的直徑與密封膠塞7下端 外徑相同，阻擋環9下部中心孔的直徑小於密封膠塞7下端外徑。在下連接管10的下端外壁上均勻分布固定有4個鎖簧機構13。擋 板14、鎖塊15和彈簧16組成一個鎖簧機構13。上下擋板14焊接在下 連接管10外壁上；兩塊擋板14之間有一個鎖塊15，鎖塊15形狀為"L" 形的鋼板，鎖塊15的下平面為一個斜面；彈簧16為圓柱螺旋壓縮彈簧， 鎖簧機構13嵌入下連接管10外壁上。下連接管10的下端有外螺紋。膨脹管4的外側有2道環形凸起17，環形凸起17的截面為梯形， 凸起高度為5毫米。環形凸起17外徑與膨脹管4的端部直徑相同。簡述本實用新型的工作過程，有利於理解本實用新型。當本實用新 型隨著尾管串下到設計位置時，連接管10上的鎖簧機構13卡到特製套 管12的卡槽內，這時當上提整個送入管柱的時候，下連接管10與特製 套管12無相對運動。當尾管串下到設計位置的時候，將設計好一定量的 水泥注入到送入管柱後，馬上投入水泥膠塞2。繼續泵入完井液，完井 液推動水泥膠塞2向下運動，在密封膠塞7處碰壓，剪斷剪釘6，水泥 膠塞2和密封膠塞7組成的複合膠塞在完井液的推動下繼續下行，同時 刮去尾管內壁上殘留的水泥，至阻擋環9處二次碰壓，完成水泥固井工 序。在水泥固井工序中我們可以旋轉送入管柱，並通過送入接頭l與膨 脹管4之間的花鍵帶動尾管串旋轉，從而實現在尾管注水泥固井施工中， 全過程旋轉尾管。再次憋壓，在管柱內增加完井液壓力的同時，上提送 入管柱。在完井液液壓力和上提管柱機械力共同作用下推動脹塞5、中 心管3和送入接頭1 一起向上運動，脹開膨脹管4，上層套管11內壁接 觸和脹合，形成了金屬與金屬的堅固而可靠的密封，實現尾管串的座掛， 同時丟手。丟手後，提出脹塞5、中心管3和送入接頭1，下鑽，鑽通與 水泥凝結在一起的兩個膠塞和尾管串內的水泥即可。
權利要求1、一種可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管懸掛器，主要由送入接頭(1)、水泥膠塞(2)、中心管(3)、膨脹管(4)、脹塞(5)、剪釘(6)、密封膠塞(7)、膠塞導管(8)、阻擋環(9)和下連接管(10)組成，其特徵是送入接頭(1)上端有螺紋，送入接頭(1)下端外壁與膨脹管(4)之間採用花鍵連接；送入接頭(1)下端內壁與中心管(3)螺紋連接，中心管(3)下端通過剪釘(6)固定有一個密封膠塞(7)，密封膠塞(7)的內徑比中心管(3)的內徑小8-20毫米，脹塞(5)在中心管(3)和膨脹管(4)之間的環形空間內的下端，脹塞(5)與中心管(3)之間動密封配合，脹塞(5)能在中心管(3)上面滑動；膠塞導管(8)連接在膨脹管(4)的下端；膠塞導管(8)下端螺紋連接下連接管(10)，下連接管(10)的下端有螺紋；一個阻擋環(9)固定於下連接管(10)的內部臺肩上，阻擋環(9)上部中心孔的直徑與密封膠塞(7)下端外徑相同，阻擋環(9)下部中心孔的直徑小於密封膠塞(7)下端外徑，在下連接管(10)的下端外壁上均勻分布固定有至少兩個鎖簧機構(13)，下連接管(10)的下端有外螺紋。
2、 如權利要求1所述的可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管懸掛器， 其特徵在於所述的鎖簧機構(13)包括擋板(14)、鎖塊(15)和彈簧(16)， 擋板(14)焊接在下連接管(10)上；鎖塊(15)形狀為"L"形的鋼板，鎖塊 (15)的下平面為一斜面；彈簧(16)為圓柱螺旋壓縮彈簧，鎖簧機構(13) 嵌入下連接管(10)外壁上。
3、 如權利要求1所述的可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管懸掛器， 其特徵在於膨脹管(4)的外側至少有一個環形凸起(17)，環形凸起(17) 的截面為梯形，環形凸起(17)外徑與膨脹管(4)的端部直徑相同。
4、 如權利要求1、 2或3所述的可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管 懸掛器，其特徵在於在膨脹管(4)外壁上套有橡膠圈。
5、 如權利要求1、 2或3所述的可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管懸掛器，其特徵在於在膨脹管(4)外壁上套有金屬與橡膠組合密封圈。
6、 如權利要求1、 2或3所述的可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管懸掛器，其特徵在於脹塞(5)的兩個端為錐面。
專利摘要可旋轉液壓機械雙作用膨脹式尾管懸掛器，應用於石油固井施工中。特徵是送入接頭下端外壁與膨脹管左旋螺紋連接；送入接頭下端內壁與中心管螺紋連接。中心管下端採用剪釘固定有密封膠塞。密封膠塞的內徑比中心管的內徑小8-20毫米。脹塞在中心管和膨脹管之間的環形空間內；膠塞導管連接在膨脹管的下端；膠塞導管下端螺紋連接下連接管；阻擋環坐放於下連接管的內部臺肩上。阻擋環下部中心孔的直徑小於密封膠塞下端外徑。在下連接管的下端外壁上均勻分布固定有至少兩個鎖簧機構。效果是採用液壓或機械方法，使尾管串牢固懸掛在井下套管內壁。提高尾管固井成功率，保障井下安全，提高固井質量。適用於深井和大位移水平井。
文檔編號E21B23/00GK201106426SQ20072019044
公開日2008年8月27日 申請日期2007年11月29日 優先權日2007年11月29日
發明者任榮權, 張燕萍, 軍 王, 輝 王 申請人:中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鑽井工程技術研究院