一種連續油管下放屈曲抑制裝置的製作方法

2023-12-09 19:18:41 1

本發明涉及一種連續油管接入裝置，尤其是一種連續油管下放屈曲抑制裝置。

背景技術：

連續油管由於不需要連接單根，作業效率高，成本低，廣泛應用於鑽完井、修井和測井作業中，但由於連續油管的剛度較低，加之受到從捲軸展開後形變的影響，連續油管並不容易下入到井中預定位置處，對斜井、水平井或鑽井受地層走向影響而難以保證垂直度的井來說，上述困難會更大。工程上，一般採用增加軸向壓力的方法確保連續油管下井到位，但在很多情況下，連續油管還未下到位就已經在套管內發生了屈曲。嚴重時，受軸向壓力而屈曲的連續油管與套管內壁在多個位置接觸、擠壓、摩擦，最後導致鎖死，此時再通過捲軸下放或上提連續油管都將無法實現，極大影響作業進度。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠使連續油管在下放過程中避免發生屈曲的連續油管下放屈曲抑制裝置。

為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：一種連續油管下放屈曲抑制裝置，其特徵在於：包括上管段、下管段和襯套管；所述襯套管固定設置在所述下管段中，所述上管段的下部為用於插入到所述襯套管中的插入段；在所述插入段的下部的外壁上開設多列球槽，每一所述球槽均呈半紡錘形，所述球槽由寬口端向窄口端深度逐漸變淺，在所述球槽中容納有鋼球，所述球槽的寬口端的深度與所述鋼球的直徑相等；在所述插入段的上部設置多道呈等間隔布置的密封圈；在所述下管段的側壁上設置有剪斷銷，所述剪斷銷的內端穿過所述襯套管；所述襯套管的內壁上設置多列孔眼，所述孔眼的列數與所述球槽的列數一致，且位於同一列的所述孔眼之間的距離與位於同一列的所述球槽的距離相等。

進一步地，位於所述下管段同一圓周上的多個所述剪斷銷為一層，所述剪斷銷的層數與所述密封圈的道數相同；

進一步地，所述球槽的窄口端的深度為零。

進一步地，在所述襯套管上設置三個透槽，在所述下管段上設置三個保險銷，所述保險銷位於同一圓周上且位置高於最上層的所述剪斷銷；在所述上管段插入段上的外壁上設置與所述保險銷數量相同的u形長槽，所述u形長槽為暗槽，所述保險銷的內端穿過所述襯套管的透槽後延伸至所述u形長槽中。

進一步地，在位於最下層的所述剪斷銷的下方的所述下管段的內壁上設置不可剪斷的限位環。

本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明裝置利用剪斷銷釘的方法釋放連續油管局部管道段的軸向力，達到避免其發生屈曲的目的，具體地，本發明裝置接入連續油管後，當連續油管局部管段的軸向力接近其臨界屈曲載荷時，裝置的銷釘率先剪斷，上段連續油管得到一個預設行程的軸向力釋放，從而可以避免軸壓屈曲的發生。2、本發明剪斷髮生以後，送入軸向力將施加到下一級剪斷銷上，可繼續貢獻於連續油管的下放，每一級剪斷銷的強度和補償行程可根據連續油管的彎曲剛度、套管的內徑和井的曲率提前設計計算。3、本發明裝置的上下兩段具備銷釘剪斷後「當地上提即連」的功能，也就是剪斷銷釘後若上提連續油管，上下兩段油管之間沒有空行程，直接處於連接狀態，該功能是通過鎖球法實現的。4、本發明還設計有保險銷，能夠避免極端情況下下段連續油管掉入井中。

附圖說明

圖1是本發明上管段的結構示意圖；

圖2是本發明下管段的結構示意圖；

圖3是本發明襯套管的結構示意圖；

圖4是本發明上管段插入段的主視結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

如圖1～3所示，本發明提出了一種連續油管下放屈曲抑制裝置，它包括上管段1、下管段2和襯套管3。其中，襯套管3固定設置在下管段2中，上管段1的下部為使用時需要插入到襯套管3中的插入段。在插入段的下部的外壁上開設多列球槽4，每一球槽4均呈半紡錘形(如圖4所示)，球槽4由寬口端向窄口端深度逐漸變淺，至窄口端尖點處深度為零。在球槽4中容納有鋼球5，球槽4的寬口端的深度與鋼球5的直徑相等。在插入段的上部設置多道呈等間隔布置的密封圈6，其用於密封插入段與襯套管3內表面之間的安裝間隙，密封圈6的道數與本發明裝置的補償級數相同。在下管段2的側壁上設置有剪斷銷7，剪斷銷7的內端通過襯套管3上的孔眼(圖中未示出)穿過襯套管3，用於支撐上管段1的下緣。位於下管段2同一圓周上的多個剪斷銷7為一層，本發明剪斷銷7的層數與本發明裝置的補償級數相同。兩層剪斷銷7之間的距離為補償行程。襯套管3的內壁上設置多列孔眼8，孔眼8的列數與球槽4的列數一致，且位於同一列的孔眼8之間的距離與位於同一列的球槽4之間的距離相等。

上述實施例中，在襯套管3上設置有三個透槽9，在下管段2上設置有三個保險銷10，保險銷10位於同一圓周上且位置高於最上層的剪斷銷7。在上管段1插入段上的外壁上設置與保險銷10數量相同的u形長槽11，u形長槽11為暗槽，保險銷10的內端穿過襯套管3的透槽9後延伸至u形長槽11中。在襯套管3上設置透槽9的目的之一是在透槽9頂部穿過保險銷10，起到在多次實施剪斷、補償行程達到最大後的限位作用，目的之二是在初次安裝襯套管3時，配合保險銷10起到限位作用，確保襯套管3上的孔眼與各個鋼球5對位。

上述實施例中，在位於最下層的剪斷銷7的下方的下管段2的內壁上設置不可剪斷的限位環(圖中未示出)。限位環的作用是在初始安裝襯套管3時氣道軸向定位的作用，軸向安裝好襯套管3後，利用保險銷10環向定位後，將襯套管3的管口與下管段2的管口焊接。

本發明的工作原理如下：首先利用本發明接入連續油管，具體地，先將連續油管截斷，將上管段1的上端與油管上部截斷末端連接，將下管段2的下端與油管下部截斷末端連接。當連續油管下放受阻(此時主要是油管和套管壁面接觸，產生很大的摩擦阻力)，加大送入壓力發生剪斷後，在軸向壓力的驅動下，上管段1末端到達下一級補償剪斷銷7位置，上管段1的第二道密封圈6也到達下管段2埠，發揮密封功能，這樣就確保上、下管段之間始終密封。每剪斷一級剪斷銷7時，上管段1在下管段2內向下走一個補償行程，而襯套管3孔眼的軸向間距則與補償行程一致，始終保持有襯套管3孔眼8和鋼球5對位。此時若上提連續油管或者是下管段2以下的連續油管下落，都會導致鋼球5在襯套管3孔眼8的阻力下向球槽4淺端滾動，並發生一定的徑向位移，透過襯套管3孔眼8與下管段2內壁接觸，最終在擠壓和摩擦作用下，上管段1和下管段2緊密連接。因此，本發明裝置的上、下兩段具備銷釘剪斷後「當地上提即連」的功能。

為避免上述功能失效，而導致下管段以下的連續油管墜井，在下管段埠增加了保險銷10，保險銷10的內端延伸至u型長槽11中，在逐級剪斷補償過程中，保險銷10始終在u型長槽11內，因此，鎖球失效不會導致下管段2以下的連續油管無法上提，也不會導致下管段2以下的連續油管墜井。

本發明中補償級數、各級的補償行程、各級的剪斷銷強度，都可以改變，根據具體需要設定，其中最重要的設定依據是連續油管下放的臨界屈曲載荷(導致其屈曲的臨界軸向壓力)。

本發明僅以上述實施例進行說明，各部件的結構、設置位置及其連接都是可以有所變化的，在本發明技術方案的基礎上，凡根據本發明原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應排除在本發明的保護範圍之外。