專利名稱：旋轉(zhuǎn)式尾管懸掛器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用于石油鉆井工程固井作業(yè)中。是一種在數(shù)千米的井下外層套管端部懸掛小直徑套管的懸掛器，屬于機(jī)械尾管懸掛器中的一種。
背景技術(shù)：
目前，在固井作業(yè)中所使用的尾管懸掛器可分為三種類型，液壓尾管懸掛器，機(jī)械尾管懸掛器和液壓-機(jī)械雙作用尾管懸掛器。如中國專利87205516.7就屬于其中的一種類型。在這三種尾管懸掛器中，機(jī)械尾管懸掛器工作原理是靠弓形板彈簧與外層套管內(nèi)壁摩擦，推動(dòng)卡瓦滑動(dòng)到尾管懸掛器錐體大端，使卡瓦懸掛在外層套管壁上。一般機(jī)械尾管懸掛器由三部分組成倒扣機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)、卡瓦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
倒扣機(jī)構(gòu)由上接頭、反扣接頭、花鍵軸、反扣螺套、密封套、回接筒、中心管及推力軸承等組成。上接頭上部有內(nèi)螺紋，與送入尾管懸掛器的鉆桿連接，上接頭下部與花鍵軸螺紋連接，花鍵軸下部與中心管螺紋連接。回接筒在反扣接頭的上部，與反扣接頭螺紋連接。反扣螺套內(nèi)部與花鍵軸花鍵配合，外部與反扣接頭鋸齒形反扣螺紋連接。在上接頭下部有推力軸承。密封套內(nèi)徑與中心管間隙配合，外表面上端為大直徑柱面，下端為小直徑柱面，反扣接頭和芯軸上緊螺紋后用端面將密封套固定。
懸掛機(jī)構(gòu)由上錐體、下錐體、梯形鍵、卡瓦座、卡瓦、螺旋彈簧和彈簧座等組成。上錐體與反扣接頭為一體，上錐體的錐面在反扣接頭下部外表面上。下錐體外表面上部為圓柱面，下部為圓錐面。下錐體套在芯軸的外表面。上錐體和下錐體錐面上各均布有3-6個(gè)梯形鍵?？ㄍ咄獗砻嬗袖忼X形卡瓦牙，卡瓦內(nèi)表面為錐面，錐度與相配錐體的錐度相同，錐面上有梯形槽?？ㄍ叩奈膊坑泄潭ㄊ直?，上卡瓦固定在下錐體上，梯形槽推入上錐體的梯形鍵內(nèi)。下卡瓦固定在卡瓦座上，梯形槽推入下錐體的梯形鍵內(nèi)?？ㄍ咦?、螺旋彈簧、彈簧座在下錐體的下端，依序套在芯軸上。
卡瓦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由芯軸、滑套、導(dǎo)向螺釘、弓形板彈簧等組成。芯軸外圓沿周向均布有四組導(dǎo)向槽，每組有一長一短兩個(gè)導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽下端有斜面。滑套套在芯軸上，在彈簧座下端。滑套上有四個(gè)導(dǎo)向螺釘，導(dǎo)向螺釘可以在導(dǎo)向槽內(nèi)滑動(dòng)。滑套上的導(dǎo)向螺釘滑動(dòng)到導(dǎo)向槽下端時(shí)，導(dǎo)向螺釘將通過斜面，從短導(dǎo)向槽轉(zhuǎn)換到長導(dǎo)向槽內(nèi)；從長導(dǎo)向槽滑動(dòng)到下端時(shí)，導(dǎo)向螺釘從長導(dǎo)向槽轉(zhuǎn)換到短導(dǎo)向槽內(nèi)。滑套外表面均勻分布且固定有6個(gè)弓形板彈簧。弓形板彈簧最大外徑大于外層套管內(nèi)徑，通過弓形板彈簧與外層套管內(nèi)壁的摩擦力驅(qū)動(dòng)滑套實(shí)現(xiàn)長、短導(dǎo)向槽的轉(zhuǎn)換。滑套內(nèi)的導(dǎo)向螺釘?shù)介L導(dǎo)向槽后下放鉆具，套在芯軸上的滑套、彈簧座、螺旋彈簧、卡瓦座和下錐體相對芯軸一起向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)卡瓦進(jìn)入尾管懸掛器錐體大端，使卡瓦懸掛在外層套管內(nèi)壁上。
原有的尾管懸掛器工作時(shí)最關(guān)鍵的是導(dǎo)向螺釘必須從短導(dǎo)向槽轉(zhuǎn)換到長導(dǎo)向槽內(nèi)，才能實(shí)現(xiàn)尾管懸掛。由于尾管懸掛器的工作位置在一千米到三千米深的井內(nèi)。依靠地面鉆機(jī)上提鉆具，然后旋轉(zhuǎn)45°，最后再下放鉆具使尾管懸掛器工作。在地面很難人為控制，操作難度大，成功率低。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種操作簡便，提高機(jī)械尾管懸掛器懸掛成功率，改變機(jī)械尾管懸掛器卡瓦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即長、短導(dǎo)向槽和導(dǎo)向螺釘結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步改變利用地面鉆機(jī)上提、旋轉(zhuǎn)45°、下放鉆具的操作方法。實(shí)現(xiàn)利用地面鉆機(jī)向左旋轉(zhuǎn)3-6周，然后下放鉆具即可推動(dòng)卡瓦上行進(jìn)入尾管懸掛器錐體大端，使尾管懸掛在外層套管內(nèi)壁上的旋轉(zhuǎn)式尾管懸掛器。
本實(shí)用新型由四部分組成，倒扣機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)、卡瓦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
旋轉(zhuǎn)式尾管懸掛器倒扣機(jī)構(gòu)由上接頭、反扣接頭、花鍵軸、反扣螺套、密封套、回接筒、推力軸承和中心管組成。其結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系與原有技術(shù)的尾管懸掛器相同，不詳細(xì)介紹。
懸掛機(jī)構(gòu)是由上錐體、下錐體、梯形鍵、卡瓦、卡瓦座、螺旋彈簧和彈簧座組成。其結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系與原有技術(shù)的尾管懸掛器相同。不詳細(xì)介紹。
卡瓦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由滑牙體、滑牙塊、彈簧、堵套、彈簧架、弓形板彈簧和芯軸等組成。其特征是芯軸上有鋸齒形螺紋，該螺紋長度10-50毫米。弓形板彈簧下端固定在彈簧架上，彈簧架是一個(gè)圓環(huán)，可以在芯軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。弓形板彈簧上端固定在滑牙體上，滑牙體上端內(nèi)孔與芯軸外徑間隙配合。下端內(nèi)孔在圓周上均布有3-8個(gè)槽，槽內(nèi)分別裝有滑牙塊，滑牙塊與槽底之間有彈簧。槽與滑牙塊為“凸”字形橫截面配合，該配合徑向限制滑牙塊脫離槽，同時(shí)滑牙塊在槽內(nèi)有2至30毫米的徑向活動(dòng)范圍?；缐K有鋸齒形螺紋。堵套固定在滑牙體下端，軸向限制滑牙塊在滑牙體的槽內(nèi)。
彈簧架套在芯軸上，滑牙塊、彈簧在滑牙體內(nèi)，堵套固定在滑牙體下端，使滑牙塊鋸齒形螺紋和芯軸鋸齒形螺紋相配合，依序?qū)椈勺?、螺旋彈簧、卡瓦座和下錐體套在芯軸上，把6片卡瓦分裝在兩個(gè)錐體上，芯軸上端與上錐體螺紋連接，下端與接箍螺紋連接，把弓形板彈簧兩端分別固定在彈簧架和滑牙體上。
旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由接箍、旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)套、軸承、套管短節(jié)等組成。其特征是接箍上端與芯軸下端螺紋連接，接箍下端與旋轉(zhuǎn)軸上部螺紋連接。旋轉(zhuǎn)套下部與套管短節(jié)螺紋連接，旋轉(zhuǎn)套與旋轉(zhuǎn)軸之間有軸承。當(dāng)尾管懸掛器工作時(shí)，芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)接箍、旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而旋轉(zhuǎn)套和套管短節(jié)不旋轉(zhuǎn)。
采用本實(shí)用新型制成的旋轉(zhuǎn)式尾管懸掛器改變了原有技術(shù)中的卡瓦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，改變了原機(jī)械尾管懸掛器操作方法，實(shí)現(xiàn)了在地面只需左旋鉆具3-6周倒開滑牙塊和芯軸鋸齒型螺紋，下放鉆具即可推動(dòng)卡瓦上行進(jìn)入尾管懸掛器錐體大端，使尾管懸掛在外層套管內(nèi)壁上。降低了尾管懸掛器的操作難度，提高了懸掛成功率。


附圖1是旋轉(zhuǎn)式尾管懸掛器剖面示意圖。由于尾管懸掛器外形尺寸比較長，所以分成兩段表示。
附圖2是卡瓦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)局部示意圖。
附圖中表示的是上接頭(1)、回接筒(2)、花鍵軸(3)、推力軸承(4)、反扣接頭(5)、反扣螺套(6)、密封套(7)、中心管(8)、芯軸(9)、梯形鍵(10)、卡瓦(11)、下錐體(12)、卡瓦座 (13)、螺旋彈簧、(14)彈簧座(15)、滑牙體(16)、彈簧(17)、滑牙塊(18)、堵套(19)、弓形板彈簧(20)、彈簧架(21)、接箍(22)、旋轉(zhuǎn)套(23)、軸承(24)、旋轉(zhuǎn)軸(25)、套管短節(jié)(26)的基本形狀、位置和連接關(guān)系。
具體實(shí)施方式
倒扣機(jī)構(gòu)中，上接頭(1)上部有內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋為API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿螺紋，連接鉆桿用。上接頭(1)與花鍵軸(3)普通螺紋連接?；ㄦI軸(3)外部有一個(gè)反扣螺套(6)，花鍵軸(3)與反扣螺套(6)花鍵配合。花鍵軸(3)下部采用普通螺紋連接中心管(8)?；亟油?2)外徑204毫米，內(nèi)徑187.3毫米，長度720毫米。反扣接頭(5)與回接筒(4)用普通螺紋連接，反扣接頭(5)下端外表面是錐面。反扣接頭(5)內(nèi)部有反扣內(nèi)螺紋，螺紋外徑170毫米，螺距10毫米，長度150毫米。反扣螺套(6)上有反扣外螺紋，與反扣接頭(5)上的反扣內(nèi)螺紋配合。上接頭(1)下部有推力軸承(4)，推力軸承(4)的標(biāo)準(zhǔn)型號8128。反扣接頭(5)下端與芯軸(9)普通螺紋連接，該螺紋旋緊后密封套(7)被固定。
懸掛機(jī)構(gòu)中，上錐體(5)與反扣接頭(5)為一體，上錐體(5)的錐面在反扣接頭(5)的外表面，下錐體(12)外表面上部為圓柱面，下部外表面為圓錐面，下錐體(12)套在芯軸(9)外，可以在芯軸(9)上滑動(dòng)。上錐體(5)和下錐體(12)的錐面長度為180毫米，錐度8°，錐面上各均布3個(gè)梯形鍵(10)。上錐體(5)和下錐體(12)各有三片卡瓦(11)，上錐體(5)的卡瓦(11)和下錐體(12)的卡瓦(11)交錯(cuò)排列?？ㄍ?11)外表面有鋸齒形卡瓦牙，卡瓦(11)內(nèi)表面為錐面，錐度8°，錐面上有梯形槽?？ㄍ?11)下部有固定手柄，上卡瓦固定在下錐體(12)上，梯形槽推入上錐體(5)的梯形鍵內(nèi)；下卡瓦固定在卡瓦座(13)上，梯形槽推入下錐體(13)的梯形鍵(10)內(nèi)，上、下卡瓦被固定?？ㄍ咦?13)是一個(gè)圓環(huán)，可以在芯軸(9)上滑動(dòng)。螺旋彈簧(14)套在芯軸(9)上，位置在卡瓦座(13)下。螺旋彈簧(14)下有一個(gè)圓環(huán)形的彈簧座(15)。彈簧座(15)、螺旋彈簧(14)、卡瓦座(13)和下錐體(12)可以在芯軸(9)上一起滑動(dòng)。推動(dòng)卡瓦(11)從錐體小端滑到錐體大端，使卡瓦(13)懸掛在外層套管上。
卡瓦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，芯軸(9)內(nèi)徑154.8毫米，外表面有長度為35毫米的鋸齒形螺紋。弓形板彈簧(20)寬度30毫米，長度500毫米。數(shù)量為6片。弓形板彈簧(20)下端固定在彈簧架(21)上。彈簧架(21)是一個(gè)圓環(huán)，套在芯軸外表面，內(nèi)徑176毫米，可以在芯軸(9)上轉(zhuǎn)動(dòng)。弓形板彈簧(20)上端固定在滑牙體(16)上，滑牙體(16)上端內(nèi)孔與芯軸(9)外徑間隙配合。下端內(nèi)孔在圓周上均布6個(gè)槽、槽內(nèi)分別裝有6個(gè)滑牙塊(18)，滑牙塊(18)與槽底之間有一個(gè)弓型彈簧片(17)。槽與滑牙塊(18)為“凸”字形橫截面配合，該配合徑向限制滑牙塊(16)脫離槽，同時(shí)保證滑牙塊(16)在槽內(nèi)有5毫米的徑向活動(dòng)范圍。堵套(19)固定在滑牙體(16)下端，軸向限制滑牙塊(18)在滑牙體(16)的槽內(nèi)。滑牙塊(18)有鋸齒形螺紋與芯軸(9)鋸齒形螺紋相配合。
旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，接箍(22)是一個(gè)兩端有內(nèi)螺紋的管，接箍(22)上端與芯軸(9)下端螺紋連接，接箍(9)下端與旋轉(zhuǎn)軸(25)上部螺紋連接。旋轉(zhuǎn)套(23)下部與套管短節(jié)(26)螺紋連接，旋轉(zhuǎn)套(23)與旋轉(zhuǎn)軸(25)之間有一個(gè)軸承(24)。當(dāng)芯軸(9)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)接箍(22)、旋轉(zhuǎn)軸(25)轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)套(23)和套管短節(jié)(26)保持不旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)式尾管懸掛器是由倒扣機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)、卡瓦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所組成，其中倒扣機(jī)構(gòu)由上接頭(1)、反扣接頭(5)、花鍵軸(3)、反扣螺套(6)、密封套(7)、回接筒(2)、中心管(8)及推力軸承(4)等組成，上接頭(1)上部有內(nèi)螺紋，上接頭(1)下部與花鍵軸(3)螺紋連接，花鍵軸(3)下部與中心管(8)螺紋連接，回接筒(2)在反扣接頭(5)的上部，與反扣接頭(5)螺紋連接，反扣螺套(6)內(nèi)部與花鍵軸(3)花鍵配合，外部與反扣接頭(5)鋸齒形反扣螺紋連接，在上接頭(1)下部有推力軸承(4)，密封套(7)內(nèi)徑與中心管(8)間隙配合，外表面上端為大直徑柱面，下端為小直徑柱面，反扣接頭(5)和芯軸(9)上緊螺紋后用端面將密封套(7)固定，懸掛機(jī)構(gòu)由上錐體(5)、下錐體(12)、梯形鍵(10)、卡瓦座(13)、卡瓦(11)、螺旋彈簧(14)和彈簧座(15)等組成，上錐體與反扣接頭為一體，上錐體(5)的錐面在反扣接頭(5)下部外表面上，下錐體(12)外表面上部為圓柱面，下部為圓錐面，下錐體(12)套在芯軸(9)的外表面，上錐體(5)和下錐體(12)錐面上各均布有3-6個(gè)梯形鍵(10)，卡瓦(11)外表面有鋸齒形卡瓦牙，卡瓦(11)內(nèi)表面為錐面，錐度與相配錐體的錐度相同，錐面上有梯形槽，卡瓦(11)的尾部有固定手柄，上卡瓦固定在下錐體(12)上，梯形槽推入上錐體(5)的梯形鍵(10)內(nèi)，下卡瓦固定在卡瓦座(13)上，梯形槽推入下錐體(12)的梯形鍵(10)內(nèi)，其特征是卡瓦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由滑牙體(16)、滑牙塊(18)、彈簧(17)、堵套(19)、彈簧架(21)、弓形板彈簧(20)和芯軸(9)等組成，芯軸(9)上有鋸齒形螺紋，該螺紋長度為10-50毫米，弓形板彈簧(20)下端固定在彈簧架(21)上，彈簧架(21)是一個(gè)圓環(huán)，弓形板彈簧(20)上端固定在滑牙體(16)上，滑牙體(16)上端內(nèi)孔與芯軸(9)外徑間隙配合，下端內(nèi)孔在圓周上均布有3-8個(gè)槽，槽內(nèi)分別裝有滑牙塊(18)，滑牙塊(18)有鋸齒形螺紋，滑牙塊(18)與槽底之間有彈簧(17)，槽與滑牙塊(18)為“凸”字形橫截面配合，堵套(19)固定在滑牙體(16)下端，彈簧架(21)套在芯軸(9)上，滑牙塊(18)鋸齒形螺紋和芯軸(9)鋸齒形螺紋相配合，彈簧座(15)、螺旋彈簧(14)、卡瓦座(13)和下錐體(12)套在芯軸(9)上，6片卡瓦(11)分裝在兩個(gè)錐體上，芯軸(9)上端與上錐體(5)螺紋連接，下端與接箍(22)螺紋連接，把弓形板彈簧(20)兩端分別固定在彈簧架(21)和滑牙體(16)上，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由接箍(22)、旋轉(zhuǎn)軸(25)、旋轉(zhuǎn)套(23)、軸承(24)、套管短節(jié)(26)等組成，接箍(22)上端與芯軸(9)下端螺紋連接，接箍(22)下端與旋轉(zhuǎn)軸(25)上部螺紋連接，旋轉(zhuǎn)套(23)下部與套管短節(jié)(26)螺紋連接，旋轉(zhuǎn)套(23)與旋轉(zhuǎn)軸(25)之間有軸承，
專利摘要本旋轉(zhuǎn)式尾管懸掛器應(yīng)用于石油鉆井固井作業(yè)中。其中倒扣機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)與原有技術(shù)的尾管懸掛器相同。特征是卡瓦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中弓形板彈簧(20)分別固定在彈簧架(21)和滑牙體(16)上，滑牙體(16)內(nèi)孔在圓周上均布有3－8個(gè)槽，槽內(nèi)分別裝有滑牙塊(18)，滑牙塊(18)與槽底之間有彈簧(17)，滑牙塊(18)和芯軸(9)鋸齒形螺紋配合。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的接箍(22)兩端分別與芯軸(9)和旋轉(zhuǎn)軸(25)螺紋連接，旋轉(zhuǎn)套(23)與套管短節(jié)(26)螺紋連接，旋轉(zhuǎn)套(23)與旋轉(zhuǎn)軸(25)之間有軸承(24)。操作時(shí)只需在地面向左旋轉(zhuǎn)鉆具3－6周，使滑牙塊(18)和芯軸(9)鋸齒型螺紋脫開，下放鉆具即可使尾管懸掛在外層套管內(nèi)壁上，操作簡單，成功率高。
文檔編號E21B33/14GK2530019SQ01275998
公開日2003年1月8日 申請日期2001年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月7日
發(fā)明者金紅玲 申請人:金紅玲