專(zhuān)利名稱(chēng)：一種膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣井固井領(lǐng)域，具體涉及一種膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器。
背景技術(shù)：
尾管固井工藝是深井固井中最常用的一種方法，可以節(jié)約套管，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益；可以簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)，改善管柱軸向受力載荷條件及改善鉆井水利條件，尤其可以大幅降低施工中的環(huán)空流動(dòng)阻力。同時(shí)在超深井、大位移井、大斜度井、水平井的尾管固井施工中存在尾管下入困難、水泥漿頂替效率低等技術(shù)難題，而利用旋轉(zhuǎn)式尾管懸掛器可以行之有效地解決上述復(fù)雜的尾管固井技術(shù)難題?，F(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)式尾管懸掛器按照其坐掛機(jī)構(gòu)組成可以分為卡瓦式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器和膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器?？ㄍ呤叫D(zhuǎn)尾管懸掛器和膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器按照坐掛操作 可以分成液壓式和機(jī)械式兩種。但是，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器在結(jié)構(gòu)和工作原理上都存在許多不足之處。其中，現(xiàn)有的卡瓦式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器的不足在于(I)卡瓦式尾管懸掛器相對(duì)于膨脹式尾管懸掛器存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、懸掛器外部零件多、并且有潛在的漏失通道等結(jié)構(gòu)問(wèn)題；
(2)尾管懸掛器在入井過(guò)程中，如在小間隙固井施工中，極易發(fā)生坐掛機(jī)構(gòu)受損和懸掛器的提前坐掛事故；(3)卡瓦式尾管懸掛器在上層套管的坐掛處易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，尤其是大懸重的尾管串，易造成上層套管的變形或損壞致使懸掛器坐掛失效；(4)卡瓦式尾管懸掛器采用頂部封隔器技術(shù)提高尾管重疊段封固質(zhì)量，但該技術(shù)存在井下工具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件多的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，有入井過(guò)程中潛在的提前坐封的施工問(wèn)題，存在尾管頂部封隔器的坐封動(dòng)作需要單獨(dú)進(jìn)行的操作問(wèn)題等。在大位移井、大斜度井和水平井中，此類(lèi)問(wèn)題尤為突出。而現(xiàn)有的膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器技術(shù)存在以下三個(gè)主要不足(I)懸掛器本體膨脹坐掛后與上層套管間錨定接觸形式單一，如單一的橡膠對(duì)金屬或金屬對(duì)金屬的密封形式，使懸掛器承載能力與密封能力低；(2)采用的機(jī)械丟手機(jī)構(gòu)在超深井、大位移井和大斜度井中進(jìn)行丟手時(shí)，丟手操作與判斷困難；(3)現(xiàn)有的部分技術(shù)沒(méi)有設(shè)計(jì)用于懸掛器本體和送入工具系統(tǒng)之間的環(huán)空封隔裝置，無(wú)法進(jìn)行安全、可靠的固井施工，部分設(shè)計(jì)有密封裝置的技術(shù)采用的密封裝置需后續(xù)鉆除，操作費(fèi)時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，滿(mǎn)足油氣井尾管固井施工要求，并解決卡瓦式尾管懸掛器存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工安全隱患多、固井質(zhì)量難保證等技術(shù)難題。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，包括送入工具系統(tǒng)和懸掛器本體5。所述送入工具系統(tǒng)通過(guò)彈性套爪16與所述懸掛器本體5進(jìn)行連接；
所述懸掛器本體5采用可膨脹金屬管材，在所述懸掛器本體5的膨脹段外表面上設(shè)計(jì)有一組三角狀環(huán)形凸起31，并在相鄰兩個(gè)三角狀環(huán)形凸起31之間硫化有環(huán)狀橡膠段4，所述環(huán)狀橡膠段4的直徑大于所述三角狀環(huán)形凸起31的頂部外徑。這樣，在膨脹密封的時(shí)候就可以實(shí)現(xiàn)橡膠對(duì)橡膠的密封以及金屬對(duì)金屬的密封和懸掛功能了。所述送入工具系統(tǒng)包括提升短節(jié)I、中心管7、膠塞短節(jié)8和液壓缸24 ；所述提升短節(jié)I、中心管7和膠塞短節(jié)8依次串聯(lián)連接；其中，中心管7的上端通過(guò)外表面的上螺紋23套接在提升短節(jié)I的下端內(nèi)部，中心管7的下端通過(guò)外表面的下螺紋10套接在膠塞短節(jié)8的上端內(nèi)部；膠塞短節(jié)8的下端內(nèi)表面設(shè)計(jì)有膠塞螺紋9用來(lái)連接尾管膠塞40 ；
在所述提升短節(jié)I和膠塞短節(jié)8之間的中心管7外依次套裝有膨脹錐21、懸掛器本體5和轉(zhuǎn)換接頭6，即在提升短節(jié)I的下方，中心管7外套裝有膨脹錐21 ;在膨脹錐21的下部，中心管7外套裝有懸掛器本體5，所述懸掛器本體5的上端內(nèi)表面與膨脹錐21的下端外表面通過(guò)錐面28楔緊在一起；在懸掛器本體5下部，中心管7外套裝有轉(zhuǎn)換接頭6 ；所述液缸24的上端通過(guò)安全剪釘25固定在提升短節(jié)I的外表面上；所述液缸24的下端通過(guò)液缸螺紋20固定到膨脹錐21的外表面上；所述彈性套爪16套裝在中心管7與所述懸掛器本體5之間；懸掛器本體5的下部通過(guò)彈性套爪16鎖緊到中心管7上；在彈性套爪16的下方，懸掛器本體5的下端內(nèi)表面通過(guò)本體螺紋13連接到轉(zhuǎn)換接頭6的上部，轉(zhuǎn)換接頭6的下部外表面上設(shè)計(jì)有連接尾管串41的套管螺紋11。轉(zhuǎn)換接頭6的功能是方便整套工具的組裝、提供尾管串與懸掛器本體的連接，其內(nèi)孔同時(shí)也是用來(lái)與中心管7上的密封機(jī)構(gòu)配合的密封面。在所述彈性套爪16下方的中心管7的外表面設(shè)計(jì)有花鍵頭15，在懸掛器本體5的下部?jī)?nèi)表面開(kāi)有花鍵槽36，所述花鍵頭15與所述花鍵槽36嚙合組成了所述懸掛器的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，提供所述懸掛器的旋轉(zhuǎn)能力。在所述花鍵頭15下方的中心管7的外表面上設(shè)計(jì)有密封臺(tái)階12，所述密封臺(tái)階12的外圓與轉(zhuǎn)換接頭6的內(nèi)孔之間配合密封，用于封隔懸掛器本體5和中心管7之間的環(huán)空。所述密封臺(tái)階12與轉(zhuǎn)換接頭6組成了所述懸掛器的密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)用來(lái)實(shí)現(xiàn)密封送入工具系統(tǒng)與膨脹式尾管懸掛器內(nèi)孔間的環(huán)空，防止固井施工中水泥漿的上返，并為懸掛器的坐掛提供憋壓所需的密閉空間；密封機(jī)構(gòu)在施工結(jié)束后從井內(nèi)提出，避免了后續(xù)施工的鉆除。在所述本體螺紋13上方，轉(zhuǎn)換接頭6與懸掛器本體5之間裝有密封圈14。由所述提升短節(jié)I、膨脹錐21、液缸24和中心管7組成了所述懸掛器的液壓坐掛機(jī)構(gòu)3。在所述中心管7上對(duì)應(yīng)膨脹錐21處開(kāi)有用于坐掛傳壓的傳壓孔22。所述彈性套爪16帶有液壓，在所述彈性套爪16的上部與中心管7接觸的一側(cè)開(kāi)有套爪卡簧槽，在所述套爪卡簧槽內(nèi)安裝有鎖緊卡簧34 ;在彈性套爪16的下端設(shè)有鎖緊擋塊32 ；在所述彈性套爪16上方的中心管7的外表面上開(kāi)有中心管卡簧槽19 ;在所述中心管7上開(kāi)有鎖緊臺(tái)階37 ；在所述懸掛器本體5對(duì)應(yīng)于所述鎖緊臺(tái)階37的位置設(shè)有承載槽33，所述鎖緊擋塊32鎖緊在鎖緊臺(tái)階37和承載槽33之間，這樣所述彈性套爪16通過(guò)鎖緊擋塊32鎖緊在中心管7和懸掛器本體5之間；所述鎖緊卡簧34、中心管卡簧槽19、帶有液壓的彈性套爪16和中心管7上的鎖緊臺(tái)階37組成了所述懸掛器的液壓丟手提出機(jī)構(gòu)。在所述中心管7上對(duì)應(yīng)彈性套爪16處開(kāi)有丟手傳壓孔18 ;在彈性套爪16上開(kāi)有卸壓孔17 ;進(jìn)行液壓丟手時(shí)，當(dāng)彈性套爪16在液壓力的推動(dòng)下到達(dá)鎖緊位置時(shí)，卸壓孔17與丟手傳壓孔18貫通，卸掉中心管7內(nèi)的壓力，為地面提供丟手指示；所述丟手傳壓孔18和卸壓孔17組成了所述懸掛器的液壓丟手指示機(jī)構(gòu)。所述膨脹錐21與懸掛器本體5通過(guò)錐面28楔緊在一起；在所述膨脹錐21的下端部設(shè)有潤(rùn)滑槽27，在所述潤(rùn)滑槽27里裝有潤(rùn)滑物質(zhì)，在膨脹過(guò)程中將懸掛器本體5內(nèi)壁涂上潤(rùn)滑物質(zhì)，降低膨脹坐掛時(shí)膨脹錐21與懸掛器本體5內(nèi)壁間的摩擦阻力；·在錐面28上方的膨脹錐21上設(shè)有過(guò)流孔29，所述過(guò)流孔29為膨脹坐掛過(guò)程中膨脹錐21下行時(shí)提供串流通道，防止膨脹錐21下部出現(xiàn)死腔壓縮。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)(I)施工結(jié)束后，上提送入鉆具即可沖洗出多余的水泥漿；(2)懸掛器本體5上有多組密封帶，且?guī)в薪饘偻蛊穑蓪?shí)現(xiàn)高效的負(fù)載能力和環(huán)空密封能力，不會(huì)在上層套管產(chǎn)生高的應(yīng)力集中；(3)固井施工結(jié)束后，只需憋壓即可進(jìn)行懸掛器的膨脹坐掛；(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件少，便于加工，節(jié)省材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(I)懸掛器本體不存在漏失通道，整體密封能力高，并且懸掛器的坐掛、坐封操作簡(jiǎn)單，一次完成，可形成金屬對(duì)金屬、橡膠對(duì)金屬的雙重錨定，具備更高的承載能力和環(huán)空封隔能力，且坐掛處應(yīng)力分布均勻，不會(huì)對(duì)上層套管造成物理?yè)p傷；(2)可以在尾管入井和注水泥操作中進(jìn)行尾管串的旋轉(zhuǎn)，提高尾管在小間隙井、超深井、大位移井等復(fù)雜井內(nèi)的下入成功率和注水泥施工的頂替效率；(3)懸掛器本體在丟手前不受尾管串懸重作用，降低了外力對(duì)膨脹坐掛的影響，且膨脹過(guò)程不需要活動(dòng)送入鉆具；(4)帶有指示機(jī)構(gòu)的液壓丟手裝置只需下放送入鉆具并憋壓即可完成丟手，更適用于超深井、大位移井等復(fù)雜井；(5)懸掛器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零部件少，在入井過(guò)程中不易發(fā)生碰損和提前坐掛，管柱內(nèi)通徑大，便于下一步井下工具的下入；(6)整體式密封裝置性能可靠，并且可隨送入工具從井內(nèi)提出，節(jié)約了后續(xù)施工時(shí)間；(7)本發(fā)明提高了尾管串的下入成功率，提高了尾管重疊段環(huán)空封隔質(zhì)量，降低了風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了成本。


圖1-1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖的上半部分。圖1-2是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖的下半部分。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的送入工具系統(tǒng)的局部示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的懸掛器本體的局部示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的懸掛器本體橡膠段的局部放大示意圖。圖5是本發(fā)明的送入工具系統(tǒng)的液壓丟手提出機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的橫截面示意圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例的中心管的花鍵頭和密封機(jī)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例的液壓丟手提出機(jī)構(gòu)的彈性套爪結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明懸掛器本體膨脹懸掛系統(tǒng)的尾管送入示意圖。 圖10是本發(fā)明在注水泥施工中頂替泥漿的示意圖。圖11是本發(fā)明在施工中膠塞組碰壓并憋壓坐掛的示意圖。圖12是本發(fā)明懸掛器膨脹坐掛后的示意圖。圖13是本發(fā)明送入工具系統(tǒng)進(jìn)行下放憋壓丟手的示意圖。圖14是本發(fā)明實(shí)施例的施工結(jié)束提出送入工具系統(tǒng)后的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖I所示，提升短節(jié)I、中心管7和膠塞短節(jié)8依次串聯(lián)連接，組成所述懸掛器的組裝基體，其中，中心管7的上端通過(guò)外表面的上螺紋23套接在提升短節(jié)I的下端內(nèi)部，中心管7的下端通過(guò)外表面的下螺紋10套接在膠塞短節(jié)8的上端內(nèi)部；膠塞短節(jié)8的下端內(nèi)表面設(shè)計(jì)有膠塞螺紋9用來(lái)連接尾管膠塞40。在所述提升短節(jié)I和膠塞短節(jié)8之間的中心管7外依次套裝有膨脹錐21、懸掛器本體5和轉(zhuǎn)換接頭6，即在提升短節(jié)I的下方，中心管7外套裝有膨脹錐21 ;在膨脹錐21的下部，中心管7外套裝有懸掛器本體5，所述懸掛器本體5的上端內(nèi)表面與膨脹錐21的下端外表面通過(guò)錐面28楔緊在一起；在懸掛器本體5下部，中心管7外套裝有轉(zhuǎn)換接頭6。液缸24的上端通過(guò)安全剪釘25固定在提升短節(jié)I的外壁上，安全剪釘25將液缸24與提升短節(jié)I固定在一起，安全剪釘25的作用是防止懸掛器在循環(huán)鉆井液和注水泥過(guò)程中的提前坐掛；液缸24的下端通過(guò)液缸螺紋20連接到膨脹錐21上。由提升短節(jié)I、膨脹錐21、液缸24和中心管7組成進(jìn)行懸掛器膨脹坐掛的液壓坐掛機(jī)構(gòu)3 ;在膨脹坐掛時(shí)，膨脹錐21沿中心管7下行。在中心管7上對(duì)應(yīng)膨脹錐21處設(shè)置有用于坐掛傳壓的傳壓孔22;彈性套爪16套裝在中心管7的外壁上，在中心管7上對(duì)應(yīng)彈性套爪16處開(kāi)有丟手傳壓孔18 ;懸掛器本體5的下部?jī)?nèi)壁通過(guò)彈性套爪16鎖緊到中心管7上，來(lái)承受懸掛器本體5下部承受的尾管載荷。在彈性套爪16的下方，懸掛器本體5的下端內(nèi)壁通過(guò)本體螺紋13連接到轉(zhuǎn)換接頭6的上部，轉(zhuǎn)換接頭6的下部外壁上設(shè)計(jì)有連接尾管串41的套管螺紋11。所述懸掛器本體5采用可膨脹金屬管材，在所述懸掛器本體5的膨脹段外表面上設(shè)計(jì)有一組三角狀環(huán)形凸起31，并在相鄰兩個(gè)三角狀環(huán)形凸起31之間硫化有環(huán)狀橡膠段4(如圖I中的涂黑處所示)，所述環(huán)狀橡膠段4的直徑大于所述三角狀環(huán)形凸起31的頂部外徑。在所述中心管7上對(duì)應(yīng)彈性套爪16處開(kāi)有丟手傳壓孔18 ;在彈性套爪16上開(kāi)有卸壓孔17 ;進(jìn)行液壓丟手時(shí)，當(dāng)彈性套爪16在液壓力的推動(dòng)下到達(dá)鎖緊位置時(shí)，卸壓孔17與丟手傳壓孔18貫通，卸掉中心管7內(nèi)的壓力，為地面提供丟手指示；所述丟手傳壓孔18和卸壓孔17組成了所述懸掛器的液壓丟手指示機(jī)構(gòu)。在彈性套爪16下方的中心管7上外壁設(shè)計(jì)有花鍵頭15,在懸掛器本體5的下部?jī)?nèi)壁上開(kāi)有花鍵槽36，所述花鍵頭15與所述花鍵槽36嚙合，用于傳遞來(lái)自送入鉆具提供的旋 轉(zhuǎn)扭矩來(lái)旋轉(zhuǎn)尾管串；在花鍵頭15下方的中心管7的外壁上設(shè)計(jì)有密封臺(tái)階12，所述密封臺(tái)階12的外圓與轉(zhuǎn)換接頭6的內(nèi)孔形成配合密封，用于封隔懸掛器本體5和中心管7之間的環(huán)空，形成固井施工和坐掛懸掛器憋壓的密封空間。如圖2所示，在提升短節(jié)I上設(shè)置有管體30，所述管體30用來(lái)進(jìn)行起下鉆時(shí)安裝鉆桿吊卡；在液缸24上方的提升短節(jié)I上設(shè)有保護(hù)臺(tái)階2，用來(lái)防止鉆具上提操作中液缸24受到碰撞，或是由于液缸24受磕碰下行剪斷安全剪釘25進(jìn)而造成所述懸掛器的提前坐掛。具體來(lái)說(shuō)，安全剪釘25是為了防止在循環(huán)鉆井液和注水泥過(guò)程中，由于液缸內(nèi)的壓力造成懸掛器的坐掛動(dòng)作發(fā)生。但是由于井下情況復(fù)雜，液缸24如果受到向下的外力，且在外力達(dá)到安全剪釘25的剪切值時(shí)可能造成剪切從而坐封懸掛器，所以保護(hù)臺(tái)階2起到了增強(qiáng)懸掛器井下安全性的作用。所述膨脹錐21與懸掛器本體5通過(guò)錐面28楔緊在一起，在膨脹錐21的下端部設(shè)有潤(rùn)滑槽27，在膨脹過(guò)程中將懸掛器本體5內(nèi)壁涂上潤(rùn)滑物質(zhì)，降低膨脹坐掛時(shí)膨脹錐21與懸掛器本體5內(nèi)壁間的摩擦阻力；在錐面28上方的膨脹錐21上設(shè)有過(guò)流孔29，所述過(guò)流孔29為膨脹坐掛過(guò)程中膨脹錐21下行時(shí)提供串流通道，防止膨脹錐21下部出現(xiàn)死腔壓縮。如圖3和圖4所示，環(huán)狀橡膠段4硫化到懸掛器本體5的膨脹段上，提供懸掛器膨脹后的承載能力和封隔能力；在懸掛器本體5的膨脹段上設(shè)計(jì)有一組三角狀環(huán)形凸起31，在懸掛器膨脹坐掛后，懸掛器本體5的膨脹段將在膨脹錐21的擴(kuò)張下發(fā)生徑向形變，使環(huán)狀橡膠段4擠壓貼緊到上層套管內(nèi)壁上，同時(shí)三角狀環(huán)形凸起31的頂部也將錨定到上層套管內(nèi)壁上，從而提供高效的橡膠對(duì)金屬、金屬對(duì)金屬的雙重密封和懸掛能力。如圖5和圖8所示，中心管7穿過(guò)懸掛器本體5的內(nèi)孔，并通過(guò)彈性套爪16上的鎖緊擋塊32與懸掛器本體5內(nèi)壁上的承載槽33嚙合。如圖7所示，中心管7上的鎖緊臺(tái)階37支撐彈性套爪16的鎖緊擋塊32形成鎖緊機(jī)構(gòu)，承受由轉(zhuǎn)換接頭6傳遞的尾管串懸重，將尾管串送入到設(shè)計(jì)井身。彈性套爪16套裝在中心管7上，在彈性套爪16上設(shè)有液缸段，并與中心管7形成憋壓機(jī)構(gòu)。在懸掛器膨脹坐掛后，下放送入工具系統(tǒng)一定距離時(shí)中心管7上的鎖緊臺(tái)階37與彈性套爪16的鎖緊擋塊32脫離，然后開(kāi)泵憋壓，液壓力通過(guò)丟手傳壓孔18進(jìn)入到彈性套爪16的液缸段，推動(dòng)彈性套爪16沿中心管7上行，直到彈性套爪16上的鎖緊卡簧34鎖緊到中心管7上的中心管卡簧槽19內(nèi)，確保彈性套爪16與懸掛器本體5上的承載槽33的分離。此時(shí)彈性套爪16上的卸壓孔17與中心管7上的丟手傳壓孔18串通，卸掉中心管7內(nèi)的壓力，為地面提供明確的丟手指示。此時(shí)，上提送入工具系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)送入工具與尾管串的丟手脫離。
如圖6所示，中心管7上的花鍵頭15上設(shè)計(jì)有均布的四個(gè)肋條35，花鍵頭15與懸掛器本體5內(nèi)孔中的花鍵槽36嚙合，由四個(gè)肋條35來(lái)傳遞送入鉆具提供給中心管7的旋
轉(zhuǎn)扭矩。本發(fā)明的工作原理和功能如下所述懸掛器的施工主要包括以下四個(gè)步驟尾管送入、注水泥及替漿、憋壓坐掛和憋壓丟手。如圖9所示，在完成懸掛器的組裝后，先將尾管膠塞40連接到膠塞短節(jié)8的膠塞螺紋9上，再將尾管串41連接到轉(zhuǎn)換接頭6下端的套管螺紋11上， 然后通過(guò)提升短節(jié)I的鉆桿螺紋26連接送入鉆具42，進(jìn)行尾管串41的送入。在尾管串41的下入過(guò)程中如果出現(xiàn)遇阻，可通過(guò)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)送入鉆具42，使提升短節(jié)I驅(qū)動(dòng)中心管7上的花鍵頭15旋轉(zhuǎn)，花鍵頭15將帶動(dòng)懸掛器本體5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)尾管串41的旋轉(zhuǎn)，提高尾管串41在復(fù)雜井段中的通過(guò)能力。如圖10和圖11所示，當(dāng)尾管串41下入到設(shè)計(jì)井深后，進(jìn)行循環(huán)洗井、注入水泥漿44和替漿等固井施工作業(yè)，在此施工期間，為提高循環(huán)洗凈效果和水泥漿頂替效率，可通過(guò)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行尾管串41的旋轉(zhuǎn)，達(dá)到提高水泥漿頂替效率的目的。在替漿時(shí)，投入鉆桿膠塞43，分離水泥漿44和頂替泥漿。鉆桿膠塞43運(yùn)行到尾管膠塞40處與其復(fù)合，憋壓剪斷連接剪釘(是指尾管膠塞40上一組控制膠塞與懸掛器中心管連接的可憋壓剪斷的鏈接銷(xiāo)釘)，復(fù)合后的膠塞組下行至碰壓座45，碰壓，替漿結(jié)束。如圖12所示，當(dāng)替漿結(jié)束，膠塞碰壓后進(jìn)行憋壓操作坐掛懸掛器。送入工具系統(tǒng)內(nèi)的壓力通過(guò)中心管7上的傳壓孔22進(jìn)入到環(huán)空46內(nèi)，液壓力推動(dòng)膨脹錐21下行剪斷安全剪釘25，開(kāi)始膨脹坐掛懸掛器本體5上的膨脹段，使懸掛器本體5上的膨脹段外徑發(fā)生徑向增大，將懸掛器本體5上的環(huán)狀橡膠段4緊貼到上層套管39的內(nèi)壁上，將懸掛器本體5牢固地錨定在上層套管39上來(lái)懸掛尾管串41的懸重，并通過(guò)擠壓的環(huán)狀橡膠段4來(lái)封隔上層套管39和懸掛器本體5之間的環(huán)空，防止尾管固井重疊段水、氣、油竄的發(fā)生。如圖13所示，膨脹結(jié)束后，下放送入鉆具一定距離，即中心管7上的花鍵頭15下行到轉(zhuǎn)換接頭6的上端位置，此時(shí)中心管7上的鎖緊臺(tái)階37將脫離彈性套爪16的鎖緊擋塊32，然后繼續(xù)憋壓，液壓力推動(dòng)彈性套爪16上行，彈性套爪16上的彈性肋條38發(fā)生徑向收縮，鎖緊擋塊32與懸掛器本體5上的承載槽33分離，鎖緊卡簧34將彈性套爪16鎖緊在中心管7上的中心管卡簧槽19處，此時(shí)卸壓孔17將中心管7內(nèi)部的壓力卸掉，為地面提供丟手成功的指示，完成送入工具系統(tǒng)與尾管串41的丟手。如圖14所示，上提送入鉆具，將由提升短節(jié)I、中心管7等組成的送入工具系統(tǒng)從懸掛器本體5內(nèi)提出，可通過(guò)反循環(huán)等操作進(jìn)行尾管串頂部的清洗。上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開(kāi)了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類(lèi)型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述具體實(shí)施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。
權(quán)利要求
1.一種膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，包括送入工具系統(tǒng)和懸掛器本體(5)，其特征在于 所述送入工具系統(tǒng)通過(guò)彈性套爪(16)與所述懸掛器本體(5)進(jìn)行連接； 所述懸掛器本體(5)采用可膨脹金屬管材，在所述懸掛器本體(5)的膨脹段外表面上設(shè)計(jì)有一組三角狀環(huán)形凸起(31)，并在相鄰兩個(gè)三角狀環(huán)形凸起(31)之間硫化有環(huán)狀橡膠段(4)，所述環(huán)狀橡膠段(4)的直徑大于所述三角狀環(huán)形凸起(31)的頂部外徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于 所述送入工具系統(tǒng)包括提升短節(jié)(I)、中心管(7)、膠塞短節(jié)(8)和液壓缸(24)； 所述提升短節(jié)(I)、中心管(7)和膠塞短節(jié)(8)依次串聯(lián)連接； 其中，中心管(7)的上端通過(guò)外表面的上螺紋(23)套接在提升短節(jié)(I)的下端內(nèi)部，中心管(7)的下端通過(guò)外表面的下螺紋(10)套接在膠塞短節(jié)(8)的上端內(nèi)部；膠塞短節(jié)(8)的下端內(nèi)表面設(shè)計(jì)有膠塞螺紋(9)用來(lái)連接尾管膠塞(40)； 在所述提升短節(jié)(I)和膠塞短節(jié)(8)之間的中心管(7)外依次套裝有膨脹錐(21)、懸掛器本體(5)和轉(zhuǎn)換接頭(6)，即在提升短節(jié)(I)的下方，中心管(7)外套裝有膨脹錐(21)；在膨脹錐(21)的下部，中心管(7)外套裝有懸掛器本體(5)，所述懸掛器本體(5)的上端內(nèi)表面與膨脹錐(21)的下端外表面通過(guò)錐面(28)楔緊在一起；在懸掛器本體(5)下部，中心管(7)外套裝有轉(zhuǎn)換接頭(6)； 所述液缸(24)的上端通過(guò)安全剪釘(25)固定在提升短節(jié)(I)的外表面上；所述液缸(24)的下端通過(guò)液缸螺紋(20)固定到膨脹錐(21)的外表面上； 所述彈性套爪(16)套裝在中心管(7)與所述懸掛器本體(5)之間；懸掛器本體(5)的下部通過(guò)彈性套爪(16)鎖緊到中心管(7)上；在彈性套爪(16)的下方，懸掛器本體(5)的下端內(nèi)表面通過(guò)本體螺紋(13)連接到轉(zhuǎn)換接頭(6)的上部，轉(zhuǎn)換接頭(6)的下部外表面上設(shè)計(jì)有連接尾管串(41)的套管螺紋(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于在所述彈性套爪(16)下方的中心管(7)的外表面設(shè)計(jì)有花鍵頭(15)，在懸掛器本體(5)的下部?jī)?nèi)表面開(kāi)有花鍵槽(36)，所述花鍵頭(15)與所述花鍵槽(36)嚙合組成了所述懸掛器的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于在所述花鍵頭(15)下方的中心管(7)的外表面上設(shè)計(jì)有密封臺(tái)階(12)，所述密封臺(tái)階(12)的外圓與轉(zhuǎn)換接頭(6)的內(nèi)孔之間配合密封，用于封隔懸掛器本體(5)和中心管(7)之間的環(huán)空。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于在所述本體螺紋(13)上方，轉(zhuǎn)換接頭￠)與懸掛器本體(5)之間裝有密封圈(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于由所述提升短節(jié)(I)、膨脹錐(21)、液缸(24)和中心管(7)組成了所述懸掛器的液壓坐掛機(jī)構(gòu)(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于在所述中心管(7)上對(duì)應(yīng)膨脹錐(21)處開(kāi)有用于坐掛傳壓的傳壓孔(22)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于 所述彈性套爪(16)帶有液壓，在所述彈性套爪(16)的上部與中心管(7)接觸的一側(cè)開(kāi)有套爪卡簧槽，在所述套爪卡簧槽內(nèi)安裝有鎖緊卡簧(34);在彈性套爪(16)的下端設(shè)有鎖緊擋塊(32)； 在所述彈性套爪(16)上方的中心管(7)的外表面上開(kāi)有中心管卡簧槽(19);在所述中心管(7)上開(kāi)有鎖緊臺(tái)階(37)； 在所述懸掛器本體(5)對(duì)應(yīng)于所述鎖緊臺(tái)階(37)的位置設(shè)有承載槽(33)，所述鎖緊擋塊(32)鎖緊在鎖緊臺(tái)階(37)和承載槽(33)之間，這樣所述彈性套爪(16)通過(guò)鎖緊擋塊(32)鎖緊在中心管(7)和懸掛器本體(5)之間； 所述鎖緊卡簧(34)、中心管卡簧槽(19)、帶有液壓的彈性套爪(16)和中心管(7)上的鎖緊臺(tái)階(37)組成了所述懸掛器的液壓丟手提出機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，，其特征在于在所述中心管(7)上對(duì)應(yīng)彈性套爪(16)處開(kāi)有丟手傳壓孔(18);在彈性套爪(16)上開(kāi)有卸壓孔(17);進(jìn)行液壓丟手時(shí)，當(dāng)彈性套爪(16)在液壓力的推動(dòng)下到達(dá)鎖緊位置時(shí)，卸壓孔(17)與丟手傳壓孔(18)貫通，卸掉中心管(7)內(nèi)的壓力，為地面提供丟手指示；所述丟手傳壓孔(18)和卸壓孔(17)組成了所述懸掛器的液壓丟手指示機(jī)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，其特征在于 在所述膨脹錐(21)的下端部設(shè)有潤(rùn)滑槽(27)，在所述潤(rùn)滑槽(27)里裝有潤(rùn)滑物質(zhì)； 在所述錐面(28)上方的膨脹錐(21)上設(shè)有過(guò)流孔(29)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，屬于油氣井固井領(lǐng)域。本發(fā)明包括懸掛器本體和送入工具系統(tǒng)，所述懸掛器本體采用可膨脹金屬管材，在其膨脹段外表面上設(shè)計(jì)有一組三角狀環(huán)形凸起，并在相鄰兩個(gè)三角狀環(huán)形凸起之間硫化有環(huán)狀橡膠段，所述環(huán)狀橡膠段的直徑大于所述三角狀環(huán)形凸起的頂部外徑。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)尾管旋轉(zhuǎn)，提高尾管的下入能力和水泥漿頂替效率，并通過(guò)液壓膨脹懸掛器本體的方式實(shí)現(xiàn)懸掛器的坐掛、封隔功能。利用本發(fā)明可以滿(mǎn)足油氣井尾管固井施工要求，并解決卡瓦式尾管懸掛器存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工安全隱患多、固井質(zhì)量難保證等技術(shù)難題。本發(fā)明簡(jiǎn)化了操作工藝，提高了尾管固井質(zhì)量，降低了風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了成本。
文檔編號(hào)E21B33/13GK102953698SQ20111024347
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者郭朝輝, 馬蘭榮, 姚輝前, 馬開(kāi)華, 姜向東 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院