專利名稱：液壓膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種液壓膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，用于尾管完井時(shí)懸掛尾管，涉 及石油固井完井技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
尾管完井技術(shù)是指采用尾管懸掛器在上層套管上懸掛襯管完井的工藝，尾管懸掛 器是尾管完井的必要工具。隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，深井、超深井、大斜度井、水平井、分支井、 小井眼小間隙井等鉆井技術(shù)的不斷興起，以及老井側(cè)鉆技術(shù)的高速發(fā)展，尾管完井技術(shù)的 應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)這些待殊井進(jìn)行尾管完井作業(yè)使用現(xiàn)有的常規(guī)懸掛器很難滿足生產(chǎn)需 要，有時(shí)甚至造成重大井下事故。目前，尾管懸掛器按其坐封方式可分為卡瓦式和膨脹式尾管懸掛器，卡瓦式懸掛 器懸掛后密封性能不可靠、坐掛后通徑變小，存在密封泄露和倒不開扣的危險(xiǎn)；而膨脹式懸 掛器固井時(shí)不能旋轉(zhuǎn)，存在頂替死區(qū)，固井質(zhì)量得不到保證。專利公開號(hào)CN200946473Y提供了一種膨脹式尾管懸掛器，采用液壓至上而下的 膨脹方式膨脹，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不能旋轉(zhuǎn)尾管；專利公開號(hào)CN101173601A和CN101187300A公開 的是液壓和機(jī)械液壓雙作用兩種膨脹方式的膨脹旋轉(zhuǎn)懸掛器，連接膨脹懸掛器的送入接頭 裝配不方便，且懸掛器本體上加工有花鍵槽，會(huì)給后期作業(yè)造成一定的影響；同時(shí)用于二次 碰壓的阻流環(huán)位于下連接管內(nèi)而使下連接管以下尾管內(nèi)的水泥漿無法頂替，還需下鉆進(jìn)行 鉆塞。針對(duì)常規(guī)尾管懸掛器和膨脹尾管懸掛器的不足，研發(fā)出一種不同于CN101173601A 和CN101187300A所公開的可膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有有效的懸掛、密封和 旋轉(zhuǎn)固井的功能。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于向現(xiàn)場提供一種可膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，采用至下而上 的膨脹方式，對(duì)尾管實(shí)現(xiàn)懸掛密封及旋轉(zhuǎn)，避免了卡瓦式懸掛器發(fā)生的水力泄露、倒扣困難 及通徑變小的不足。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的。液壓膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器主要由中心管、橡膠環(huán)、膨 脹錐、懸掛器本體、花鍵軸、雙公接頭、空心膠塞、固井膠塞、膠塞剪切座和膠塞導(dǎo)管構(gòu)成。懸 掛器本體與雙公接頭相連，雙公接頭下端連接膠塞導(dǎo)管，懸掛器本體為一段變徑的膨脹管， 具有一段帶有錐面的過渡段，呈喇叭口狀結(jié)構(gòu)，本體大徑端不發(fā)生膨脹，小徑端膨脹后外徑 與大徑端相同，本體上小徑端加工有多段橡膠環(huán)，膨脹后橡膠環(huán)緊貼于上層套管和懸掛器 本體之間，形成有效的密封。中心管與花鍵軸相連，花鍵軸上安裝有膨脹錐，膨脹錐為上窄 下寬的錐體通孔結(jié)構(gòu)，位于本體與花鍵軸環(huán)空，其錐面與懸掛器本體形成密封配合，花鍵軸 周向有通孔，通孔內(nèi)裝有爆破盤?；ㄦI軸的下端加工有花鍵，與雙公接頭內(nèi)的花鍵槽耦合連 接。膠塞導(dǎo)管連接在雙公接頭下端，其下端加工有螺紋，用來連接需要旋轉(zhuǎn)的尾管，空心膠塞和膠塞剪切座均位于膠塞導(dǎo)管內(nèi)，膠塞剪切座安放在膠塞導(dǎo)管內(nèi)部的臺(tái)肩上，空心膠塞 通過銷釘及螺紋結(jié)構(gòu)與膠塞剪切座相連。固井膠塞下端膠塞頭外徑小于膠塞剪切座中心孔 直徑，而大于空心膠塞中心孔的直徑，空心膠塞在固井時(shí)可以與固井膠塞配合組成復(fù)合膠
O本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于(1)通過雙公接頭的花鍵連接，使內(nèi)管柱和懸掛器及尾管固定，在管柱下入和注 水泥過程中可以上下活動(dòng)和旋轉(zhuǎn)整個(gè)管柱，保證管柱安全下入，并有效的避免泥漿死區(qū)，提 高頂替效率，顯著提高尾管固井質(zhì)量；其次可以有效的解決環(huán)空間隙小，尾管難以居中的難 題，提高固井質(zhì)量和固井成功率。(2)采用液壓膨脹方式進(jìn)行膨脹，集懸掛密封功能于一身，可防止常規(guī)懸掛器坐放 后出現(xiàn)的水力泄漏，最大限度地節(jié)省與擠水泥、尾管懸掛器封隔器相關(guān)的費(fèi)用，使環(huán)空具有 必要的水力完整性，有利于把井鉆得更深。(3)懸掛器坐掛后，勿需倒扣，直接丟手，避免常規(guī)懸掛器倒扣時(shí)找中和點(diǎn)不準(zhǔn)而 發(fā)生倒不開扣的惡性事故。(4)消除了常規(guī)卡瓦懸掛對(duì)上層套管造成的損傷，并可提供更大的懸掛力和具有 更高的可靠性。(5)采用一體式結(jié)構(gòu)，坐掛后沒有中心管、卡瓦等機(jī)構(gòu)，管柱內(nèi)通徑大，增大內(nèi)部的 有效流動(dòng)面積，保證其它管內(nèi)作業(yè)的順暢。

附圖1可膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器結(jié)構(gòu)示意圖附圖2可膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器膨脹后結(jié)構(gòu)示意圖1中心管2橡膠環(huán)3膨脹錐4懸掛器本體5爆破盤6花鍵軸7花鍵8轉(zhuǎn)換接 頭9膠塞剪切座10空心膠塞11膠塞導(dǎo)管12固井膠塞13上層套管14尾管
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。如附圖1、附圖2所示，液壓膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，主要由中心管1、橡膠環(huán)2、膨 脹錐3、懸掛器本體4、花鍵軸6、雙公接頭8、膠塞剪切座9、空心膠塞10、固井膠塞12和膠 塞導(dǎo)管11構(gòu)成。懸掛器本體4為一段變徑的膨脹管，加工有一段帶有錐面的過渡段，呈喇 叭口狀結(jié)構(gòu)，其小徑端加個(gè)有橡膠環(huán)2，本體下端與雙公接頭8相連，雙公接頭[8]內(nèi)部加工 有花鍵槽，花鍵槽與花鍵軸6上的花鍵7耦合固定?；ㄦI軸6上端與中心管1相連，花鍵軸 6周向的一對(duì)通孔內(nèi)各安裝有一個(gè)爆破盤5，膨脹錐3套在花鍵軸6上端，位于懸掛器本體4 和花鍵軸6之間的環(huán)空內(nèi)，其錐面與懸掛器本體形成密封配合，膨脹錐3與中心管1之間也 可采用固定短節(jié)對(duì)膨脹錐3進(jìn)行固定，膠塞導(dǎo)管11連接在雙公接頭8下端，其下端加工有 螺紋，用來連接需要旋轉(zhuǎn)的尾管14，空心膠塞10和膠塞剪切座9均位于膠塞導(dǎo)管11內(nèi)，膠 塞剪切座9安放在膠塞導(dǎo)管11內(nèi)部的臺(tái)肩上，空心膠塞10通過銷釘及螺紋結(jié)構(gòu)與膠塞剪 切座9相連。固井膠塞12下端外徑小于膠塞剪切座9中心孔直徑，而大于空心膠塞10中 心孔的直徑，固井時(shí)固井膠塞12與空心膠塞10配合組成復(fù)合膠塞。花鍵軸6及雙公接頭8上均裝有密封圈，保證懸掛器膨脹時(shí)有效密封。 如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型具體實(shí)施時(shí)，采用中心管1伴送，通過膨脹錐3的錐 面與懸掛器本體4的變徑錐面密封配合懸掛懸掛器和尾管14，使其下入井內(nèi)至預(yù)定位置。 固井時(shí)向管柱內(nèi)泵入設(shè)計(jì)的水泥漿量后，投入固井膠塞12，然后泵入完井液，頂替固井膠塞 12下行，安全通過花鍵軸6，到達(dá)膠塞導(dǎo)管11內(nèi)在空心膠塞10處碰壓，剪切膠塞剪切座9， 固井膠塞12與空心膠塞10配合形成復(fù)合膠塞。在完井液的頂替作用下繼續(xù)下行，刮去尾 管14內(nèi)壁殘余的水泥漿，在尾管14底部的浮鞋中，內(nèi)置有與復(fù)合膠塞配合的膠塞座，當(dāng)復(fù) 合膠塞被頂替至膠塞座處，形成二次碰壓，完成固井工序。在管柱的下入過程中，可以通過 旋轉(zhuǎn)中心管1，通過花鍵軸6和雙公接頭8的花鍵7帶動(dòng)整個(gè)管柱旋轉(zhuǎn)，保證尾管管柱安全 下入。同時(shí)在固井施工時(shí)，也可以上下活動(dòng)和全過程旋轉(zhuǎn)整個(gè)管柱，有效的解決環(huán)空間隙 小、尾管難以居中的難題，并有效的避免泥漿死區(qū)，提高頂替效率，顯著提高尾管14固井質(zhì) 量和固井成功率。二次碰壓后，繼續(xù)憋壓至設(shè)計(jì)壓力，花鍵軸6上的爆破盤5打開，壓力傳 遞至內(nèi)管與懸掛器本體[4]間的液壓腔。膨脹錐3在液壓的作用下，帶動(dòng)花鍵軸6和中心 管1 一起向上運(yùn)動(dòng)，使懸掛器本體4發(fā)生膨脹，本體4上的橡膠環(huán)2緊貼在上層套管13和 懸掛器本體4之間，橡膠環(huán)[2]能夠提供可靠的密封和懸掛力，形成有效的密封，實(shí)現(xiàn)尾管 14串的坐掛。當(dāng)懸掛器本體4膨脹完畢后，膨脹錐3、花鍵軸6及中心管1被液壓推出懸掛 器本體4，進(jìn)入上層套管13內(nèi)，實(shí)現(xiàn)勿需倒扣直接丟手，避免了卡瓦式懸掛器倒不開扣的危 險(xiǎn)。丟手后，循環(huán)出多余的水泥漿，起出膨脹錐3、花鍵軸6及中心管1，而不需要再下鉆進(jìn) 行鉆塞。懸掛器坐掛后，具有較大且光滑統(tǒng)一的內(nèi)徑，保證其它管內(nèi)作業(yè)的順暢。
權(quán)利要求液壓膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，主要由中心管[1]、橡膠環(huán)[2]、膨脹錐[3]、懸掛器本體[4]、花鍵軸[6]、雙公接頭[8]、膠塞剪切座[9]、空心膠塞[10]、固井膠塞[12]和膠塞導(dǎo)管[11]構(gòu)成，其特征是懸掛器本體[4]為一段變徑的膨脹管，上端加工有橡膠環(huán)[2]，下端與雙公接頭[8]相連，雙公接頭[8]內(nèi)部的花鍵槽與花鍵軸[6]上的花鍵[7]相耦合；花鍵軸[6]上端與中心管[1]相連，花鍵軸[6]上安裝有爆破盤[5]，膨脹錐[3]套在花鍵軸[6]上，膠塞導(dǎo)管[11]連接在雙公接頭[8]下端，其下端加工有螺紋，連接需要旋轉(zhuǎn)的尾管[14]；空心膠塞[10]和膠塞剪切座[9]均位于膠塞導(dǎo)管[11]內(nèi)，膠塞剪切座[9]安放在膠塞導(dǎo)管[11]內(nèi)部的臺(tái)肩上，空心膠塞[10]通過銷釘及螺紋與膠塞剪切座[9]相連。
2.如權(quán)利要求1所述的液壓膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于懸掛器本體[4]為 一段變徑的膨脹管，加工有一段帶有錐面的過渡段，呈喇叭口狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的液壓膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于膨脹錐[3]為上窄 下寬的錐體通孔結(jié)構(gòu)，位于懸掛器本體[4]與花鍵軸[6]環(huán)空，其錐面與懸掛器本體[4]形 成密封配合。
4.如權(quán)利要求1所述的液壓膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于固井膠塞[12]下端 膠塞頭外徑小于膠塞剪切座[9]中心孔直徑，而大于空心膠塞[10]中心孔的直徑，在固井 時(shí)固井膠塞[12]與空心膠塞[10]配合組成復(fù)合膠塞。
5.如權(quán)利要求1所述的液壓膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于懸掛器本體[4]上 端表面加工有多段橡膠環(huán)[2]。
6.如權(quán)利要求1所述的液壓膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于花鍵軸[6]兩端及 雙公接頭[8]上端均裝有密封圈。
專利摘要本實(shí)用新型為一種液壓膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，主要包括中心管、橡膠環(huán)、膨脹錐、懸掛器本體、花鍵軸、雙公接頭、空心膠塞、固井膠塞、膠塞剪切座和膠塞導(dǎo)管。懸掛器本體為一變徑的膨脹管，上端加個(gè)有橡膠環(huán)，下端與雙公接頭相連，雙公接頭內(nèi)部的花鍵槽與花鍵軸上的花鍵相耦合；花鍵軸上端與中心管相連，花鍵軸上安裝有爆破盤，膨脹錐套在花鍵軸上，膠塞導(dǎo)管連接在雙公接頭下端，其下端連接尾管；空心膠塞和剪切座均位于膠塞導(dǎo)管內(nèi)，剪切座安放在膠塞導(dǎo)管內(nèi)部的臺(tái)肩上，空心膠塞通過銷釘及螺紋與膠塞剪切座相連。其優(yōu)點(diǎn)在于固井時(shí)可以旋轉(zhuǎn)整個(gè)管柱，提高尾管固井質(zhì)量及固井成功率；解決了尾管重疊段的環(huán)空密封問題，坐掛后勿需倒扣，直接丟手，具有較大的內(nèi)通徑。
文檔編號(hào)E21B23/01GK201705252SQ20092015795
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者吳柳根, 唐成磊, 唐明, 寧學(xué)濤, 張煜, 彭志剛, 朱海波, 李作會(huì), 沈?qū)W祥, 滕照正, 王紹先, 蔡鵬 , 謝風(fēng)猛, 韓來聚, 馬建忠 申請(qǐng)人:中國石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院