專利名稱：可旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)械雙作用膨脹式尾管懸掛器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及石油固井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于尾管固井的尾管 懸掛器，是一種可旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)械雙作用膨脹式尾管懸掛器。
背景技術(shù)：
尾管懸掛固井技術(shù)可以減少固井套管重疊，節(jié)約套管；減少注水泥 壓力；簡化井身結(jié)構(gòu)，解決深井、復(fù)雜井的固井問題。
目前，尾管懸掛器的種類很多，根據(jù)懸掛尾管的操作方法不同，現(xiàn) 有尾管懸掛器分為機(jī)械式和液壓式兩種。機(jī)械式尾管懸掛器的操作方法 一般是上提下放或者旋轉(zhuǎn)懸掛器將尾管懸掛在外層套管上。其特點(diǎn)是， 操作簡單，節(jié)省時(shí)間，但其結(jié)構(gòu)對(duì)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(diǎn)是適用范圍大， 不受井斜和尾管長度的限制，但其操作復(fù)雜，費(fèi)時(shí)間。單一操作方法的 尾管懸掛器，施工中一旦出現(xiàn)意外不能座掛或座掛失敗，必須將整個(gè)井 內(nèi)管柱提出，更換尾管懸掛器后，再下入井底進(jìn)行施工，尤其在斜井、 水平井、大位移水平井、多底分支井這樣復(fù)雜的情況時(shí)，從井內(nèi)提出管 柱的操作復(fù)雜，浪費(fèi)時(shí)間。
中國專利公告號(hào)CN2159452Y提供了一種隨位自動(dòng)懸掛尾管裝置，是
一種典型的卡瓦式隨位自動(dòng)脫掛尾管懸掛器，其采用卡瓦與套管內(nèi)壁進(jìn) 行懸掛。該尾管懸掛器座掛后，尾管內(nèi)部的通徑小，不利于后續(xù)作業(yè)， 并且在下入尾管懸掛器和注水泥的過程中尾管不能旋轉(zhuǎn)，固井質(zhì)量不好。 現(xiàn)有膨脹式尾管懸掛器結(jié)構(gòu)較復(fù)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(jìn)行懸掛。該尾 管懸掛器采用從上向下脹開膨脹管的方式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)械雙作用膨脹式尾管懸掛 器，完成尾管懸掛固井，當(dāng)時(shí)用液壓方法操作失效，不能脹開膨脹管時(shí)， 可依靠機(jī)械方法進(jìn)行膨脹管膨脹作業(yè)。并克服卡瓦式尾管懸掛器采用卡 瓦座掛，座掛不可靠，座掛后通徑變?。豢朔蛎浭轿补軕覓炱鞑捎脧?上向下脹開膨脹管的方式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的不足。另外，在管柱下放和注水 泥的過程中能旋轉(zhuǎn)尾管，減少水泥漿內(nèi)的氣泡，提高水泥凝固質(zhì)量。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案可旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)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(dǎo)管、阻擋環(huán)和下連接管組成。其特征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采用花鍵連接；送
入接頭下端內(nèi)壁與中心管螺紋連接。中心管下端通過剪釘固定有密封膠
塞。密封膠塞的內(nèi)徑比中心管的內(nèi)徑小8—20毫米。脹塞在中心管和膨 脹管之間的環(huán)形空間內(nèi)的下端，施工時(shí)脹塞自下向上脹開膨脹管。脹塞 與中心管之間動(dòng)密封配合，脹塞能在中心管上面滑動(dòng)；膠塞導(dǎo)管連接在 膨脹管的下端；膠塞導(dǎo)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；阻擋環(huán)固定于下連接管的內(nèi)部臺(tái)肩上。阻擋環(huán)上 部中心孔的直徑與密封膠塞下端外徑相同，阻擋環(huán)下部中心孔的直徑小 于密封膠塞下端外徑。在下連接管的下端外壁上均勻分布固定有至少兩 個(gè)鎖簧機(jī)構(gòu)，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(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)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(cè)至少有一個(gè)環(huán)形凸 起，環(huán)形凸起的截面為梯形，環(huán)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(nèi)壁密封；也可以采用橡膠密封，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， 采用金屬與橡膠組合密封。
脹塞的兩個(gè)端為錐面。
膨脹管和脹塞的結(jié)構(gòu)采用的是固井用膨脹管和脹塞的結(jié)構(gòu)，使用方 法與膨脹管固井方法相同，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉，不詳細(xì)介紹。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于1、膨 脹式尾管懸掛器一一結(jié)構(gòu)簡單，座掛、座封可靠。2、機(jī)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(xiǎn)，能提高座掛、座封成功 率；當(dāng)液壓系統(tǒng)失靈，懸掛失效不能脹開膨脹管時(shí)，可以改換為機(jī)械拉 拔固井管柱的方法，推動(dòng)脹塞自下向上脹開膨脹管，進(jìn)行膨脹管膨脹作 業(yè)。3、送入接頭和膨脹管采用花鍵連接，能在下放管柱和注水泥的過程 中旋轉(zhuǎn)尾管，達(dá)到減少水泥漿內(nèi)的氣泡，使尾管串可以順利下入預(yù)定位 置和提高固水泥質(zhì)量。本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有較大的改進(jìn)，打破傳統(tǒng) 固井尾管懸掛方式，采用液壓或/和機(jī)械方法，推動(dòng)脹塞自下向上脹開膨 脹管，膨脹管膨脹后，使尾管串牢固懸掛在井下套管內(nèi)壁。提高尾管固 井成功率，保障井下安全，提高固井質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明可旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)械雙作用膨脹式尾管懸掛器結(jié)構(gòu)剖面示 意圖。是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是鎖簧機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)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(dǎo)管，9.阻擋環(huán)，IO.下連接管，ll.套管， 12.套管接箍，13.鎖簧機(jī)構(gòu)，14.擋板，15.鎖塊，16.彈簧，17.環(huán)形凸起。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:參閱附圖l。以一個(gè)規(guī)格為95/8"—7"的機(jī)械液壓雙作用 膨脹式尾管懸掛器為例，進(jìn)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(nèi)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(cè)有兩道環(huán)形凸起17。環(huán)形凸起17的截面為梯形，厚度為5毫米。 環(huán)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(jī)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(jī)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1下端外壁與膨脹管4之間采用花鍵連接；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(nèi)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(gè)密封膠塞7。密封膠塞 7的內(nèi)徑比中心管3的內(nèi)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(huán)形 空間內(nèi)的下端，脹塞5與中心管3之間動(dòng)密封配合，脹塞5能在中心管 3上面滑動(dòng)；膠塞導(dǎo)管8連接在膨脹管4的下端；膠塞導(dǎo)管8下端螺紋 連接下連接管10，下連接管10的下端有螺紋；阻擋環(huán)9固定于下連接 管10的內(nèi)部臺(tái)肩上。阻擋環(huán)9上部中心孔的直徑與密封膠塞7下端外徑 相同，阻擋環(huán)9下部中心孔的直徑小于密封膠塞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(gè)鎖簧機(jī)構(gòu)13。擋 板14、鎖塊15和彈簧16組成一個(gè)鎖簧機(jī)構(gòu)13。上下?lián)醢?4焊接在下 連接管10外壁上；兩塊擋板14之間有一個(gè)鎖塊15，鎖塊15形狀為"L" 形的鋼板，鎖塊15的下平面為一個(gè)斜面；彈簧16為圓柱螺旋壓縮彈簧， 鎖簧機(jī)構(gòu)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(cè)有2道環(huán)形凸起17，環(huán)形凸起17的截面為梯形， 凸起高度為5毫米。環(huán)形凸起17外徑與膨脹管4的端部直徑相同。
簡述本發(fā)明的工作過程，有利于理解本發(fā)明。當(dāng)本發(fā)明隨著尾管串 下到設(shè)計(jì)位置時(shí)，連接管10上的鎖簧機(jī)構(gòu)13卡到特制套管12的卡槽內(nèi)， 這時(shí)當(dāng)上提整個(gè)送入管柱的時(shí)候，下連接管10與特制套管12無相對(duì)運(yùn) 動(dòng)。當(dāng)尾管串下到設(shè)計(jì)位置的時(shí)候，將設(shè)計(jì)好一定量的水泥注入到送入 管柱后，馬上投入水泥膠塞2。繼續(xù)泵入完井液，完井液推動(dòng)水泥膠塞2 向下運(yùn)動(dòng)，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 組成的復(fù)合膠塞在完井液的推動(dòng)下繼續(xù)下行，同時(shí)刮去尾管內(nèi)壁上殘留 的水泥，至阻擋環(huán)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(zhuǎn)送入管柱，并通過送入接頭1與膨脹管4之間的花鍵帶 動(dòng)尾管串旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)在尾管注水泥固井施工中，全過程旋轉(zhuǎn)尾管。 再次憋壓，在管柱內(nèi)增加完井液壓力的同時(shí)，上提送入管柱。在完井液 液壓力和上提管柱機(jī)械力共同作用下推動(dòng)脹塞5、中心管3和送入接頭1 一起向上運(yùn)動(dòng)，脹開膨脹管4，上層套管11內(nèi)壁接觸和脹合，形成了金 屬與金屬的堅(jiān)固而可靠的密封，實(shí)現(xiàn)尾管串的座掛，同時(shí)丟手。丟手后， 提出脹塞5、中心管3和送入接頭1，下鉆，鉆通與水泥凝結(jié)在一起的兩 個(gè)膠塞和尾管串內(nèi)的水泥即可。
權(quán)利要求
1、一種可旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)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(dǎo)管(8)、阻擋環(huán)(9)和下連接管(10)組成，其特征是送入接頭(1)上端有螺紋，送入接頭(1)下端外壁與膨脹管(4)之間采用花鍵連接；送入接頭(1)下端內(nèi)壁與中心管(3)螺紋連接，中心管(3)下端通過剪釘(6)固定有密封膠塞(7)，密封膠塞(7)的內(nèi)徑比中心管(3)的內(nèi)徑小8-20毫米，脹塞(5)在中心管(3)和膨脹管(4)之間的環(huán)形空間內(nèi)的下端，脹塞(5)與中心管(3)之間動(dòng)密封配合，脹塞(5)能在中心管(3)上面滑動(dòng)；膠塞導(dǎo)管(8)連接在膨脹管(4)的下端；膠塞導(dǎo)管(8)下端螺紋連接下連接管(10)，下連接管(10)的下端有螺紋；阻擋環(huán)(9)固定于下連接管(10)的內(nèi)部臺(tái)肩上，阻擋環(huán)(9)上部中心孔的直徑與密封膠塞(7)下端外徑相同，阻擋環(huán)(9)下部中心孔的直徑小于密封膠塞(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(gè)鎖簧機(jī)構(gòu)(13)，下連接管(10)的下端有外螺紋。
2、 如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)械雙作用膨脹式尾管懸掛器， 其特征在于所述的鎖簧機(jī)構(gòu)(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(jī)構(gòu)(13) 嵌入下連接管(10)外壁上。
3、 如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)械雙作用膨脹式尾管懸掛器， 其特征在于膨脹管(4)的外側(cè)至少有一個(gè)環(huán)形凸起(17)，環(huán)形凸起(17) 的截面為梯形，環(huán)形凸起(17)外徑與膨脹管(4)的端部直徑相同。
4、 如權(quán)利要求1、 2或3所述的可旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)械雙作用膨脹式尾管 懸掛器，其特征在于在膨脹管(4)外壁上套有橡膠圈。
5、 如權(quán)利要求l、 2或3所述的可旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)械雙作用膨脹式尾管 懸掛器，其特征在于在膨脹管(4)外壁上套有金屬與橡膠組合密封圈。
6、 如權(quán)利要求1、 2或3所述的可旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)械雙作用膨脹式尾管 懸掛器，其特征在于脹塞(5)的兩個(gè)端為錐面。
全文摘要
可旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)械雙作用膨脹式尾管懸掛器，應(yīng)用于石油固井施工中。特征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(nèi)壁與中心管螺紋連接。中心管下端采用剪釘固定有密封膠塞。密封膠塞的內(nèi)徑比中心管的內(nèi)徑小8-20毫米。脹塞在中心管和膨脹管之間的環(huán)形空間內(nèi)；膠塞導(dǎo)管連接在膨脹管的下端；膠塞導(dǎo)管下端螺紋連接下連接管；阻擋環(huán)坐放于下連接管的內(nèi)部臺(tái)肩上。阻擋環(huán)下部中心孔的直徑小于密封膠塞下端外徑。在下連接管的下端外壁上均勻分布固定有至少兩個(gè)鎖簧機(jī)構(gòu)。效果是采用液壓或機(jī)械方法，使尾管串牢固懸掛在井下套管內(nèi)壁。提高尾管固井成功率，保障井下安全，提高固井質(zhì)量。適用于深井和大位移水平井。
文檔編號(hào)E21B23/01GK101187300SQ20071017829
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者任榮權(quán), 張燕萍, 軍 王, 輝 王 申請(qǐng)人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院