油氣井液壓尾管釋放器及釋放方法
2023-05-14 07:45:06 3
專利名稱：油氣井液壓尾管釋放器及釋放方法
技術領域：
本發明涉及一種油氣井液壓尾管釋放器及釋放方法，用於油氣井固井尾管的釋放 控制。
背景技術：
在現有技術中，油氣井深井、超深井、斜井、水平井採用500米以內的短尾管懸掛 固井方式越來越多。例如，中國專利號「200620138318. 7」公開了一種單球式液壓脫開尾管 懸掛器，其申請日為2006年9月22日，授權公告日為2007年11月28日。該懸掛器的中 心管與本體之間開有進液孔，外筒與本體之間形成活動膠塞的通道，進液孔與活動膠塞的 通道相聯，坐封機構與中心管通過滑動螺釘和固定螺釘連接，循環機構通過固定螺釘與坐 封機構連接。採用現有的尾管懸掛器及尾管釋放方式主要存在以下不足一、由於懸掛器液缸 進液孔與內部循環通道聯通，易發生漿體雜物堵塞液缸或循環壓力使液缸提前工作而導致 懸掛失效，二、有的井施工後期起鑽時出現攜帶尾管未能脫離的現象，而且實施懸重判別法 的操作難度大，附加成本高，為獲取送尾管鑽柱的重量和相關數據需提前專門起下鑽一次 進行試測，花費時間，耗費資源，施工質量也難以保證。三、由於尾管柱短，重量輕，採用現有 的尾管懸掛器只能依靠尾管懸掛重量變化和旋轉圈數或扭矩變化來判別尾管釋放是否成 功，經常會出現失誤的情況，尤其在定向斜井、水平井及高難度複雜井中尾管的釋放和判別 十分困難。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種油氣井液壓尾管釋放器及釋放 方法，本發明適宜深井、超深井、斜井、水平井尾管懸掛固井施工的液壓尾管釋放器，先採取 尾管柱與鑽杆柱的復位鎖掛連接控制和液缸傳壓孔封鎖控制下入井內，然後用液壓解除液 缸傳壓孔封鎖控制進行懸掛作業和用液壓解除復位鎖掛的連接控制使復位鎖掛復位脫離 的方式釋放尾管，再根據控制液壓上提鑽柱的壓力變化判斷尾管釋放是否脫離，操作簡便， 安全可靠，增強了尾管懸掛器的使用效果。為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下一種油氣井液壓尾管釋放器，包括殼體、插入管、鎖掛機構和解鎖機構，其特徵在 於所述殼體一端與懸掛器雙公短接密封連接，另一端與尾管短接密封連接；所述插入管 一端與鑽杆短接密封連接，另一端與設置在殼體內的鎖掛機構連接，插入管上開有通向液 缸的傳壓孔；所述鎖掛機構包括鎖套、復位鎖掛、支承座、鎖帽和鎖筒，鎖套一端密封設置在 插入管與懸掛器雙公短接之間另一端位於支承座上，復位鎖掛上端與插入管連接下端與鎖 套配合鎖定，鎖帽鎖定在復位鎖掛上方的插入管內，鎖筒上端與鎖帽連接，下端與復位鎖掛 配合鎖定；所述解鎖機構包括解鎖球、球座和滑套，解鎖球位於球座上，球座鎖定在滑套內， 帶動鎖帽和鎖筒運動的滑套鎖定在鎖帽上方的插入管內並封閉傳壓孔。
所述復位鎖掛呈環形分布狀，上端與插入管內壁螺紋連接，螺紋連接處位於插入 管和鎖筒之間，下端為與鎖筒配合的鎖定端。所述復位鎖掛端部為環形分布彈性帶錐面的掛鈎式臺階，鎖套端部為與掛鈎式臺 階配合的錐面臺階。所述鎖筒端部設置有與復位鎖掛內壁配合的環形凸臺，環形凸臺與復位鎖掛內壁 配合的面為斜面。所述鎖筒上端與鎖帽內壁螺紋連接，下端的環形凸臺上設置有加力孔。所述支承座位於尾管短接上端的殼體內，支承座與尾管短接的連接端經鎖銷連接 有洩流自鎖膠塞。所述插入管與鑽杆短接的連接端由懸掛器密封套形成密封結構，懸掛器密封套位 於插入管與懸掛器中心管之間。所述殼體與懸掛器雙公短接之間、殼體與尾管短接之間、殼體與支承座之間、鎖套 與懸掛器雙公短接之間、鎖套與插入管之間、插入管與鑽杆短接之間、插入管與懸掛器密封 套之間、插入管與滑套之間、插入管與鎖帽之間、滑套與球座之間分別設置有密封環。所述插入管與滑套之間、插入管與鎖帽之間、滑套與球座之間、支承座與洩流自鎖 膠塞之間分別設置有鎖銷。所述殼體一端與懸掛器雙公短接螺紋連接，另一端與尾管短接螺紋連接。一種油氣井液壓尾管釋放器的釋放方法，其特徵在於，包括a、控制液壓將鑽柱內、鑽杆短接內和插入管內外的液壓分別控制在9 12Mpa ；b、上提鑽柱在井口上提鑽柱，使鑽柱離開井口轉盤面；c、判斷根據送尾管鑽柱內的壓力變化判斷尾管釋放是否成功。所述送尾管鑽柱內、鑽杆短接內和插入管內外為密封控制狀態，送尾管鑽柱外與 上層套管之間的環形空間為開通狀態。所述b步驟中，鑽柱上提的高度等於插入管的傳壓孔至鑽杆短接下端面的距離。所述插入管的傳壓孔隨鑽柱上移至懸掛器密封套之上，使鑽柱內外連通並洩流。採用本發明的優點在於一、本發明設置的鎖掛機構和解鎖機構操作簡便、安全可靠，同時解決了深井、超 深井、斜井、水平井尾管懸掛固井施工懸掛失效和旋轉釋放尾管的技術難題，避免了螺紋連 接送入尾管容易粘卡掛帶和釋放困難的狀況，增強了尾管懸掛器的使用效果，可防止事故， 降低成本，保證質量，避免了現有技術中的螺紋連接的粘卡掛帶和倒扣困難的問題。二、本發明中，復位鎖掛呈環形分布狀，上端與插入管內壁左旋螺紋連接，螺紋連 接處位於插入管和鎖筒之間，下端為與鎖筒配合的鎖定端，採用此結構即能保證鎖定可靠， 又使復位鎖掛在液壓解鎖後易於復位，在液壓釋放發生異常時也可採用旋轉方式補救。三、本發明中，復位鎖掛端部為環形分布彈性帶錐面的掛鈎式臺階，鎖套端部為與 掛鈎式臺階配合的錐面臺階，採用環形分布彈性帶錐面的掛鈎式臺階易於擴張鎖定和收縮 復位。四、本發明中，鎖筒端部設置有與復位鎖掛內壁配合的環形凸臺，環形凸臺與復位 鎖掛內壁配合的面為斜面，採用斜面的環形凸臺，便於鎖筒運動時進行鎖定和解鎖。五、本發明中，鎖筒上端與鎖帽內壁螺紋連接，下端的環形凸臺上設置有加力孔，鎖筒的螺紋連接便於安裝和密封，環形凸臺上設置的加力孔增加鎖定的可靠性。六、本發明中，支承座位於尾管短接上端的殼體內，支承座與尾管短接的連接端經 鎖銷連接有洩流自鎖膠塞，即支撐了鎖套，又便於循環注水泥。七、本發明中，插入管與鑽杆短接的連接端由懸掛器密封套形成密封結構，懸掛器 密封套位於插入管與懸掛器中心管之間，保證了插入管上部與懸掛器之間的密封效果，以 便液壓懸掛和液壓釋放尾管的實施。 八、本發明中，殼體與懸掛器雙公短接之間、殼體與尾管短接之間、殼體與支承座 之間、鎖套與懸掛器雙公短接之間、鎖套與插入管之間、插入管與鑽杆短接之間、插入管與 懸掛器密封套之間、插入管與滑套之間、插入管與鎖帽之間、滑套與球座之間分別設置有密 封環，通過密封環保證液壓系統的密封效果和便於安裝。九、本發明中，插入管與滑套之間、插入管與鎖帽之間、滑套與球座之間、支承座與 洩流自鎖膠塞之間分別設置有鎖銷，通過鎖銷的方式連接，便於相對運動實現解鎖。十、本發明中，殼體一端與懸掛器雙公短接螺紋連接，另一端與尾管短接螺紋連 接，便於結構組合形成控制系統。十一、本發明採用尾管釋放液壓判別法，依靠控制液壓上提鑽柱和根據上提高度 使鑽柱內的壓力變化來判別尾管釋放是否成功，改變了現有技術中懸重判別法容易失誤的 困難情況，同時避免了單獨下鑽稱重所增加的成本。十二、本發明釋放方法操作簡便、適用可靠，解決了定向斜井、水平井及高難度復 雜井中尾管釋放判別的技術難題，增強了尾管懸掛固井工藝的實施效果。
圖1為本實用新型復位鎖掛連接控制和液缸傳壓孔封鎖控制狀態結構示意2為本發明完成復位鎖掛解鎖後鑽柱和插入管內外密封狀態示意3為本發明上提鑽柱使傳壓孔至密封套之上插入管外連通洩流狀態示意圖
具體實施例方式實施例1一種油氣井液壓尾管釋放器，包括殼體18、插入管1、鎖掛機構和解鎖機構，殼體 18 —端與懸掛器雙公短接6密封連接，另一端與尾管短接19密封連接；所述插入管1 一端 與鑽杆短接30密封連接，另一端與設置在殼體18內的鎖掛機構連接，插入管1上開有通向 液缸的傳壓孔3 ；所述鎖掛機構包括鎖套11、復位鎖掛12、支承座13、鎖帽24和鎖筒26，鎖 套11 一端密封設置在插入管1與懸掛器雙公短接6之間另一端位於支承座13上，復位鎖 掛12上端與插入管1連接下端與鎖套11配合鎖定，鎖帽24鎖定在復位鎖掛12上方的插 入管1內，鎖筒26上端與鎖帽24連接，下端與復位鎖掛12配合鎖定；所述解鎖機構包括解 鎖球20、球座23和滑套22，解鎖球20位於球座23上，球座23鎖定在滑套22內，帶動鎖帽 24和鎖筒26運動的滑套22鎖定在鎖帽24上方的插入管1內並封閉傳壓孔3以控制液缸 堵塞或提前工作。本發明中，復位鎖掛12呈環形分布狀，上端與插入管內壁左旋螺紋連接，螺紋連 接處位於插入管1和鎖筒26之間，下端為與鎖筒26配合的鎖定端。
復位鎖掛12端部為環形分布彈性帶錐面的掛鈎式臺階，鎖套11端部為與掛鈎式 臺階配合的錐面臺階。鎖筒26端部設置有與復位鎖掛12內壁配合的環形凸臺，環形凸臺與復位鎖掛12 內壁配合的面為斜面。鎖筒26上端與鎖帽24內壁螺紋連接，下端的環形凸臺上設置有加力孔27。支承座13位於尾管短接19上端的殼體內，支承座13與尾管短接19的連接端經 鎖銷連接有洩流自鎖膠塞17。插入管1與鑽杆短接30的連接端由懸掛器密封套28形成密封結構，懸掛器密封 套28位於插入管4與懸掛器中心管之間。殼體18與懸掛器雙公短接6之間、殼體18與尾管短接19之間、殼體18與支承座 13之間、鎖套11與懸掛器雙公短接6之間、鎖套11與插入管1之間、插入管1與鑽杆短接 30之間、插入管1與懸掛器密封套28之間、插入管1與滑套22之間、插入管1與鎖帽24之 間、滑套22與球座23之間分別設置有密封環。插入管1與滑套22之間、插入管1與鎖帽24之間、滑套22與球座23之間、支承 座13與洩流自鎖膠塞17之間分別設置有鎖銷。殼體18 —端與懸掛器雙公短接6螺紋連接，另一端與尾管短接19螺紋連接。鎖掛機構和解鎖機構的結構並不局限於上述結構，本領域的技術人員根據上述內 容還可以作出若干變形，比如凸臺的形狀結構、加力孔的開設位置等等。實施例2本發明包括殼體、插入管、鎖掛機構和解鎖機構。殼體18上端由螺紋連接在懸掛 器雙公短接6的下端，殼體18下端由螺紋連接尾管短接19，殼體18之內由鎖掛機構連接插 入管1。插入管1由螺紋連接在鑽杆短接30的下端，插入管1插入懸掛器內其上部與懸掛 器密封套28構成密封結構，插入管1下部設置有通往懸掛器液缸的傳壓孔3並與解鎖機構 和鎖掛機構相連。鎖掛機構由鎖套11、復位鎖掛12、支承座13、鎖帽24、鎖筒26構成，鎖套11上端 位於插入管1與懸掛器雙公短接6之間的下端，鎖套11下端位於殼體18內，復位鎖掛12 上端由左旋螺紋連接在插入管1的下端，復位鎖掛12下端位於鎖套11內，鎖帽24由鎖銷 7鎖定在插入管1內位於復位鎖掛12上，鎖筒26上端由螺紋連接在鎖帽24內，鎖筒26下 端位於復位鎖掛12內，支承座13位於殼體18內及鎖套11的下端和尾管短接19的上端， 支承座13下端由鎖銷15連接洩流自鎖膠塞17。解鎖機構由解鎖球20、球座23、滑套22構成，解鎖球20位於球座23上、球座23 由鎖銷5鎖定在滑套22內，滑套22由鎖銷4鎖定在插入管1內位於鎖帽24上並封鎖傳壓 孔3以控制液缸堵塞或提前工作。在殼體18與懸掛器雙公短接6之間、殼體18與尾管短接19之間和殼體18與支 承座13之間分別設置有密封環10、密封環16和密封環14 ；在鎖套11與懸掛器的雙公短接 6之間和鎖套11與插入管1之間分別設置有密封環9和密封環8 ；在插入管1與鑽杆短接 30之間、插入管1與懸掛器密封套28之間、插入管1與滑套22之間和插入管1與鎖帽24 之間分別設置有密封環31、密封環29、密封環2和密封環25 ；在滑套22與球座23之間設 置有密封環21。
在鎖筒26下部設置有錐面臺階及加力孔27，在復位鎖掛12下部設置有環形分布 彈性帶錐面的掛鈎式臺階，在鎖套11下端設置有錐面臺階和外部設置有矩形臺階。在進行尾管懸掛固井施工時將插入管1上端由螺紋連接在鑽杆短接30的下端並 裝好密封環31，將插入管1插入懸掛器密封套28內並裝好密封環29 ；在插入管1內安裝滑 套22和球座23並分別裝好密封環2和密封環21及鎖銷4和鎖銷5並封鎖傳壓孔3 ；在插 入管1之內滑套22之下安裝鎖帽24並裝好密封環25和鎖銷7 ；在插入管1與懸掛器雙公 短接6之間的下端安裝鎖套11並裝好密封環8和密封環9，使鎖套11的外部臺階與懸掛器 雙公短接6的下端吻合；復位鎖掛12上端由左旋螺紋連接在插入管1下端，將鎖筒26上端 從復位鎖掛12內由下往上螺紋連接在鎖帽24內，使鎖筒26下部臺階推動環形分布的復位 鎖掛12向外擴張與鎖套11下端的錐面吻合併通過加力孔27鎖緊，以構成尾管的鎖掛連接 和釋放控制。再將殼體18上端由螺紋連接在懸掛器雙公短接6的下端並裝好密封環10，在殼體 18內和鎖套11的下端安裝支承座13並裝好密封環14，在支承座13下端由鎖銷15連接洩 流自鎖膠塞17，在殼體18下端由螺紋連接尾管短接19並裝好密封環16。在尾管短接19 的下端和鑽杆短接30的上端分別由螺紋連接尾管柱和鑽杆柱。由此，鑽杆柱、鑽杆短接、插 入管、鎖掛機構、懸掛器、殼體、尾管短接及尾管柱一起連成尾管懸掛固井管柱下到井下設 定位置。在實施懸掛作業時，從井口投入解鎖球20，解鎖球20通過插入管1運動到球座23 上封堵向下的通道，然後泥漿泵注液壓5 8MPa使滑套22向下剪斷鎖銷4打開通向液缸 的傳壓孔3進行懸掛作業。在釋放尾管時，加注液壓9 12MPa使滑套22向下帶動鎖帽24 和鎖筒26剪斷鎖銷7下行至復位鎖掛12上端，使鎖筒26下部的臺階脫離復位鎖掛12解 除鎖緊控制，復位鎖掛12自動回彈離開鎖套11，使鎖套11外部臺階連接的懸掛器雙公短接 6、殼體18、尾管短接19及下部尾管柱一起脫離復位鎖掛連接而得以釋放。通過井口上提鑽 柱觀察懸重變化或液壓變化判斷尾管釋放成功後，再加注液壓13 15MPa使球座23剪斷 鎖銷5下行至洩流自鎖膠塞17的底部開通循環進行注水泥，注水泥完成後可取出鑽杆柱和 插入管1，使插入管1之下連接的懸掛尾管柱安全釋放於井下懸掛位置。實施例3本發明的釋放方法中，控制液壓包括控制送尾管鑽柱內、鑽杆短接內和插入管內 外的液壓，上提鑽柱包括在井口上提鑽柱離開井口轉盤面。測量上提高度包括測量上提鑽 柱距離井口轉盤面的高度，使插入管下部的傳壓孔隨鑽柱上移至懸掛器密封套之上，達到 鑽柱內外溝通並洩流，在鑽柱上提至一定高度時觀察壓力表的變化顯示能夠判別插入管是 否脫離尾管連接即尾管釋放是否成功。在實施時要求鑽柱和鑽杆短接內及插入管內外保持密封控制狀態，要求鑽柱和鑽 杆短接外與上層套管之間的環形空間保持開通狀態。在實施過程中控制壓力為9 12MPa， 上提高度等於插入管下部傳壓孔至鑽杆短接下端面的距離。在進行尾管釋放液壓判別時在液壓尾管釋放作業後，將送尾管鑽柱和鑽杆短接 內及插入管內外的液壓控制在9 12MPa，具體如何控制是本領域的技術人員根據本專利 技術方案都可以直接得出的，然後緩慢上提鑽柱離開鑽盤面，使鑽柱帶動鑽杆短接和插入 管一起向上運動，在井口測量上提高度等於插入管下部傳壓孔至鑽杆短接下端面的距離，使插入管下部的傳壓孔上移至懸掛器密封套之上解除密封后向送尾管鑽柱和鑽杆短接及 插入管外洩流，此時觀察鑽柱內壓力若有明顯下降，顯示插入管已脫離尾管連接即尾管釋 放成功。如果確認上提高度足夠而未見壓力明顯下降，顯示插入管未脫離尾管連接，需重複 實施尾管釋放作業至判別尾管釋放成功。通過井口上提鑽柱觀察液壓變化判斷尾管釋放成 功後，繼續加注液壓使解鎖球和球座下行至洩流自鎖膠塞下部打開向下的循環通道進行注 水泥施工。
權利要求
一種油氣井液壓尾管釋放器，包括殼體(18)、插入管(1)、鎖掛機構和解鎖機構，其特徵在於所述殼體(18)一端與懸掛器雙公短接(6)密封連接，另一端與尾管短接(19)密封連接；所述插入管(1)一端與鑽杆短接(30)密封連接，另一端與設置在殼體(18)內的鎖掛機構連接，插入管(1)上開有通向液缸的傳壓孔(3)；所述鎖掛機構包括鎖套(11)、復位鎖掛(12)、支承座(13)、鎖帽(24)和鎖筒(26)，鎖套(11)一端密封設置在插入管(1)與懸掛器雙公短接(6)之間另一端位於支承座(13)上，復位鎖掛(12)上端與插入管(1)連接下端與鎖套(11)配合鎖定，鎖帽(24)鎖定在復位鎖掛(12)上方的插入管(1)內，鎖筒(26)上端與鎖帽(24)連接，下端與復位鎖掛(12)配合鎖定；所述解鎖機構包括解鎖球(20)、球座(23)和滑套(22)，解鎖球(20)位於球座(23)上，球座(23)鎖定在滑套(22)內，帶動鎖帽(24)和鎖筒(26)運動的滑套(22)鎖定在鎖帽(24)上方的插入管(1)內並封閉傳壓孔(3)。
2.根據權利要求1所述的油氣井液壓尾管釋放器，其特徵在於所述復位鎖掛(12)下 部為環形分布彈性帶錐面的掛鈎式臺階，鎖套(11)下部為與掛鈎式臺階配合的錐面臺階。
3.根據權利要求2所述的油氣井液壓尾管釋放器，其特徵在於所述鎖筒(26)端部設 置有與復位鎖掛(12)內壁配合的環形凸臺，環形凸臺與復位鎖掛(12)內壁配合的面為斜面。
4.根據權利要求1、2或3所述的油氣井液壓尾管釋放器，其特徵在於所述支承座 (13)位於尾管短接(19)上端的殼體(18)內，支承座(13)與尾管短接(19)的連接端經鎖 銷連接有洩流自鎖膠塞(17)。
5.根據權利要求1、2或3所述的油氣井液壓尾管釋放器，其特徵在於所述插入管(1) 與鑽杆短接(30)的連接端由懸掛器密封套(28)形成密封結構，懸掛器密封套(28)位於插 入管(1)與懸掛器中心管之間。
6.根據權利要求1、2或3所述的油氣井液壓尾管釋放器，其特徵在於所述殼體(18) 一端與懸掛器雙公短接(6)螺紋連接，另一端與尾管短接(19)螺紋連接。
7.根據權利要求1所述的一種油氣井液壓尾管釋放器的釋放方法，其特徵在於，包括a、控制液壓將鑽柱內、鑽杆短接內和插入管內外的液壓控制在9 12Mpa；b、上提鑽柱在井口上提鑽柱，使鑽柱離開井口轉盤面；C、判斷根據送尾管鑽柱內的壓力變化判斷尾管是否釋放。
8.根據權利要求7所述的一種油氣井液壓尾管釋放器的釋放方法，其特徵在於所述 送尾管鑽柱內、鑽杆短接內和插入管內外為密封控制狀態，送尾管鑽柱和鑽杆短接外與上 層套管之間的環形空間為開通狀態。
9.根據權利要求7或8所述的一種油氣井液壓尾管釋放器的釋放方法，其特徵在於 所述b步驟中，鑽柱上提的高度等於插入管的傳壓孔至鑽杆短接下端面的距離。
10.根據權利要求7或8所述的一種油氣井液壓尾管釋放器的釋放方法，其特徵在於 所述插入管的傳壓孔隨鑽柱上移至懸掛器密封套之上，使鑽柱內外連通並洩流。
全文摘要
本發明公開了一種油氣井液壓尾管釋放器及釋放方法，本發明釋放器的殼體一端與懸掛器雙公短接密封連接，另一端與尾管短接密封連接；所述插入管一端與鑽杆短接密封連接，另一端與設置在殼體內的鎖掛機構連接，插入管上開有通向液缸的傳壓孔，插入管內設置有解鎖機構。本發明先採取尾管柱與鑽杆柱的復位鎖掛連接控制和傳壓孔的封鎖控制下入井內，然後用液壓使解鎖機構解除封鎖進行懸掛作業和解除復位鎖掛的方式釋放尾管，再用控制壓力上提鑽柱觀察壓力變化的方法判別尾管脫離。適宜深井、超深井、斜井、水平井尾管懸掛固井施工的液壓尾管釋放器及釋放方法，操作簡便，安全可靠，增強了尾管懸掛器的使用效果。
文檔編號E21B23/01GK101871333SQ20101019565
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月9日 優先權日2010年6月9日
發明者陳玉書 申請人:中國石油集團川慶鑽探工程有限公司井下作業公司