專利名稱：適用于機(jī)械式井下套管閥的保護(hù)滑套的起出專用工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油天然氣鉆探井下工具技術(shù)領(lǐng)域，主要應(yīng)用于欠平衡鉆井、完井施工作業(yè)。
背景技術(shù)：
欠平衡鉆井過(guò)程中，由于鉆井液液柱壓力小于儲(chǔ)層流體壓力，鉆井液就不會(huì)滲入而污染儲(chǔ)層，這樣就使儲(chǔ)層得到最大限度的保護(hù)，從而有效提高了單井產(chǎn)量。與此同時(shí)，在欠平衡作業(yè)過(guò)程中，由于鉆井液液柱的壓力無(wú)法平衡儲(chǔ)層流體壓力，井筒內(nèi)存在一定的壓力，因此起鉆過(guò)程中，當(dāng)鉆柱提至井筒上部，鉆柱重量不足以克服井筒對(duì)其產(chǎn)生的上頂力(即管輕)時(shí)，鉆柱即會(huì)被頂出井口 ；下鉆過(guò)程中，鉆柱重量不足又將導(dǎo)致其無(wú)法下井。為了解決該問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中使用了不壓井起下鉆裝置和井下套管閥。不壓井起下鉆裝置安裝在鉆臺(tái)上，通過(guò)自身機(jī)構(gòu)卡住鉆臺(tái)上部的鉆柱，并對(duì)鉆柱施加適當(dāng)?shù)牧σ云胶饩矁?nèi)的上頂力，從而解決了欠平衡起下鉆的問(wèn)題。但不壓井起下鉆裝置體積較大，安裝及操作程序比較復(fù)雜，起下鉆時(shí)間較長(zhǎng)，造成整個(gè)作業(yè)速度較慢，鉆井成本較高且安全風(fēng)險(xiǎn)較大，且不適應(yīng)于異形管串，因此其推廣應(yīng)用受到了一定的限制。井下套管閥是一種安裝于套管的截止閥，可作為技術(shù)套管的組成部分下入至鉆柱失重點(diǎn)以下的位置，并固于井中。欠平衡鉆井過(guò)程中需要起鉆時(shí)，首先將鉆柱帶壓提至套管閥上部，然后關(guān)閉套管閥，隔絕底部?jī)?chǔ)層壓力，套管閥上部井筒內(nèi)的壓力就會(huì)消失，此時(shí)作用在鉆柱上的上頂力也隨之消失，可按照常規(guī)方法進(jìn)行起鉆。當(dāng)需要進(jìn)行下鉆作業(yè)時(shí)，首先將鉆柱下至套管閥上部位置，然后打開(kāi)套管閥，再按照常規(guī)方法進(jìn)行下鉆。可見(jiàn)套管閥不但能滿足欠平衡狀態(tài)下起下鉆的要求，而且安裝簡(jiǎn)單，操作方便，是實(shí)施欠平衡鉆井的理想裝備。套管閥按照開(kāi)關(guān)控制方式可分為液壓控制形式套管閥和機(jī)械控制形式套管閥。專利US2005/0230118 Al和US007255173B2描述的是威德福研制的液壓控制形式套管閥，該種套管閥在使用的過(guò)程中，多次遇到液壓管線故障的問(wèn)題，液壓管線一旦出現(xiàn)故障，舌板的打開(kāi)和關(guān)閉就無(wú)法進(jìn)行控制，欠平衡鉆井就需要終止。液壓式套管閥的井下安裝位置還要受液壓管線長(zhǎng)度的限制。專利US006343658B2描述的是哈利伯頓研制的機(jī)械控制形式套管閥，該種套管閥是通過(guò)預(yù)先安裝在鉆頭上部的專用工具進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)帶有專用工具的鉆柱提起至套管閥位置時(shí)，工具會(huì)自動(dòng)將套管閥關(guān)閉；當(dāng)帶有專用工具的鉆柱下放至套管閥位置時(shí)，工具會(huì)自動(dòng)將套管閥打開(kāi)。與液壓控制形式相比，機(jī)械控制形式套管閥不需要地面液壓系統(tǒng)、管線和接頭護(hù)線裝置、簡(jiǎn)化了設(shè)備、方便了操作，同時(shí)避免了液壓管線故障而影響正常鉆井作業(yè)的問(wèn)題，且其井下位置可根據(jù)工藝需要來(lái)安裝。但與此同時(shí)，該種結(jié)構(gòu)類型套管閥存在一定缺陷:①鉆頭進(jìn)入套管閥內(nèi)后，鉆頭上部的工具才能打開(kāi)或關(guān)閉套管閥，因此鉆頭很容易刮、磨套管閥內(nèi)的一些元件和機(jī)構(gòu)，進(jìn)而影響套管閥使用壽命和可靠性；②當(dāng)關(guān)閉的套管閥下部井筒壓力過(guò)大，或者安裝在鉆柱工具上的剪切螺釘在下鉆過(guò)程中損壞時(shí)，會(huì)出現(xiàn)套管閥還沒(méi)被打開(kāi)，螺釘就剪斷的情況，那么鉆頭會(huì)強(qiáng)行頂開(kāi)閥板，就會(huì)造成閥板損壞以及由于沒(méi)有開(kāi)關(guān)套的支撐而卡住鉆具的后果；③設(shè)計(jì)的閥體零件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且整個(gè)工具在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)單一零件的可靠性要求很高，如果任一零件性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或在使用前就被鉆具損壞，則可能造成整個(gè)閥體部件的功能完全喪失的問(wèn)題；④由于套管閥的開(kāi)啟和關(guān)閉是靠一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件來(lái)完成的，采用常規(guī)的固井方式時(shí)水泥漿會(huì)將運(yùn)動(dòng)部件固定住而使套管閥失效，因此需要采用內(nèi)管注水泥法這一特殊固井工藝來(lái)取代常規(guī)的固井方法，這樣又加大了作業(yè)成本。因此研制一套能夠克服上述缺點(diǎn)的機(jī)械式套管閥顯得尤為必要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在針對(duì)現(xiàn)有的液壓式套管閥技術(shù)不能擺脫地面液壓控制的限制，而國(guó)外的機(jī)械式套管閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低、鉆頭易刮磨閥體內(nèi)壁、容易卡鉆，造成操作工具不能有效地打開(kāi)或關(guān)閉套管閥以及固井困難等一系列的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作的適用于機(jī)械式井下套管閥的保護(hù)滑套的起出專用工具，與該專用工具匹配的機(jī)械式井下套管閥在下入井下時(shí)閥體內(nèi)安裝有一個(gè)保護(hù)套，該保護(hù)套可以使閥板保持打開(kāi)狀態(tài)，并在采用常規(guī)固井方法固井時(shí)起到保護(hù)閥芯的作用；同時(shí)與本套管閥配套的開(kāi)關(guān)工具采用剪切螺釘外嵌連接開(kāi)關(guān)滑套的結(jié)構(gòu)，在操作過(guò)程中可以有效的解決鉆頭刮磨閥體以及閥板卡鉆的問(wèn)題，并采用多層剪切螺釘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了工具操作的可靠性。本實(shí)用新型是通過(guò)采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:適用于機(jī)械式井下套管閥的保護(hù)滑套的起出專用工具，其特征在于:所述專用工具整體呈圓柱型結(jié)構(gòu)，專用工具的伸入段為倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下端面外徑小于機(jī)械式井下套管閥的保護(hù)滑套的上端面內(nèi)徑，倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的上端面的外徑大于保護(hù)滑套內(nèi)最小內(nèi)徑。在專用工具的圓柱型本體內(nèi)開(kāi)有內(nèi)凹的凹槽，錐形斜面倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)嵌入式安裝所述凹槽中，且在倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)和凹槽底部之間設(shè)置有伸縮彈簧。所述保護(hù)滑套的上部?jī)?nèi)壁設(shè)有一個(gè)縮徑臺(tái)階的漏斗型結(jié)構(gòu)，與倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的專用工具與所述保護(hù)滑套配合。所述的機(jī)械式井下套管閥包括閥體部件，所述閥體部件包括上接頭、閥座接頭、連接套，閥座和下接頭，還包括有保護(hù)滑套和用于開(kāi)關(guān)閥體部件內(nèi)通道的閥板，所述閥板鉸接在閥座上，所述保護(hù)滑套安裝在閥體部件內(nèi)，保護(hù)滑套的外壁同時(shí)與閥座接頭的內(nèi)壁和閥座的內(nèi)壁配合，且保護(hù)滑套能在閥體部件之中上下滑動(dòng)，保護(hù)滑套的下部端面坐落在下接頭的臺(tái)階上，在連接套的內(nèi)壁安裝有定位卡鎖，在保護(hù)滑套的外壁安裝有與定位開(kāi)鎖配合的定位凹槽。所述定位卡鎖主要由卡座、鎖芯和彈簧組成，鎖芯位于卡座內(nèi)，并在卡座內(nèi)沿閥體部件的徑向滑動(dòng)，鎖芯的外臺(tái)階與卡座的內(nèi)臺(tái)階貼合定位，卡鎖的鎖芯凸臺(tái)具有一個(gè)伸出卡座外的梯形結(jié)構(gòu)，該梯形結(jié)構(gòu)與保護(hù)滑套上的定位凹槽相匹配。在所述保護(hù)滑套的底部外壁設(shè)有一斜面，斜面的斜度與鎖芯凸臺(tái)的外斜面斜度相同。所述上接頭和下接頭分別與套管通過(guò)螺紋扣相連接，上接頭下部連接所述閥座接頭，閥座接頭下部外螺紋與連接套上部相連，閥座接頭下部?jī)?nèi)螺紋則與閥座相連，下接頭通過(guò)外螺紋與連接套下部相連。所述閥板座封在閥座上，且閥座上安裝有與驅(qū)使閥板座封的扭轉(zhuǎn)彈簧。所述的機(jī)械式井下套管閥還包括有開(kāi)關(guān)工具，開(kāi)關(guān)工具為與鉆具組合相連接的結(jié)構(gòu)所組成，具體結(jié)構(gòu)是:在鉆頭與鉆柱之間連接有一個(gè)開(kāi)關(guān)短接，開(kāi)關(guān)短接外部通過(guò)雙頭剪切螺釘連接有一個(gè)外嵌的開(kāi)關(guān)滑套，開(kāi)關(guān)滑套的外徑小于閥體部件的最小內(nèi)徑。開(kāi)關(guān)短接上還安裝有單頭剪切螺釘，在開(kāi)關(guān)滑套內(nèi)壁安裝有內(nèi)擋環(huán)，內(nèi)擋環(huán)與單頭剪切螺釘配合。在內(nèi)擋環(huán)上開(kāi)有多個(gè)環(huán)狀排列的小孔。開(kāi)關(guān)滑套的底部外壁設(shè)有一斜面，斜面的斜度與鎖芯凸臺(tái)的外斜面斜度相同，在開(kāi)關(guān)滑套的外壁安裝有與定位開(kāi)鎖配合的定位凹槽。開(kāi)關(guān)滑套的下端面低于鉆頭底面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果表現(xiàn)在:1、本實(shí)用新型中，專用工具倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，剛好能與保護(hù)滑套的錐形結(jié)構(gòu)相匹配，從而能將保護(hù)滑套順利起出。2、與本實(shí)用新型配套的機(jī)械式井下套管中，還包括有保護(hù)滑套和用于開(kāi)關(guān)閥體部件內(nèi)通道的閥板，擺脫了液壓式套管閥受液壓管線控制的限制，本實(shí)用新型的機(jī)械式套管閥可根據(jù)需要來(lái)確定井下安放的深度位置；閥體內(nèi)具有保護(hù)滑套，可采用常規(guī)的固井工藝進(jìn)行固井工作，降低了作業(yè)難度。3、與本實(shí)用新型配套的機(jī)械式井下套管中，采用的定位卡鎖結(jié)構(gòu)，與保護(hù)滑套或開(kāi)關(guān)滑套上的定位凹槽相適配，從而能夠使保護(hù)滑套或開(kāi)關(guān)滑套定位，并將閥板徹底打開(kāi)；且定位卡鎖的具體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。4、與本實(shí)用新型配套的機(jī)械式井下套管中，在保護(hù)滑套或開(kāi)關(guān)滑套的底部外壁設(shè)有一斜面，斜面的斜度與鎖芯凸臺(tái)的外斜面斜度相同，這樣，便于保護(hù)滑套或開(kāi)關(guān)滑套在下行過(guò)程中能很方便地將鎖芯凸臺(tái)和鎖芯頂回卡鎖內(nèi)部，從而使滑套能順利通過(guò)。5、與本實(shí)用新型配套的機(jī)械式井下套管中，還包括有開(kāi)關(guān)工具，開(kāi)關(guān)工具的具體結(jié)構(gòu)形式，可以方便地獄保護(hù)滑套配合，從而將保護(hù)滑套取回地面。6、與本實(shí)用新型配套的機(jī)械式井下套管中，閥座上安裝有與驅(qū)使閥板座封的扭轉(zhuǎn)彈簧，能夠保證在關(guān)閉閥體時(shí)，閥板有足夠的彈力自動(dòng)回彈，并借助井底壓力的作用座封于閥座上。7、與本實(shí)用新型配套的機(jī)械式井下套管中，還包括有開(kāi)關(guān)工具，采用外嵌式開(kāi)關(guān)滑套，并與鉆具可剪切式的固定連接結(jié)構(gòu)，在開(kāi)關(guān)工具一并下入井下過(guò)程中，避免了因鉆頭刮、磨壞套管閥內(nèi)的元件和機(jī)構(gòu)而造成的閥體提前失效的風(fēng)險(xiǎn)。8、與本實(shí)用新型配套的機(jī)械式井下套管中，開(kāi)關(guān)短接上還安裝有單頭剪切螺釘，在開(kāi)關(guān)滑套內(nèi)壁安裝有內(nèi)擋環(huán)，內(nèi)擋環(huán)與單頭剪切螺釘配合，這樣的結(jié)構(gòu)形式，與雙頭剪切螺釘組成兩層螺釘結(jié)構(gòu)，可以在工具下入井下的過(guò)程中，當(dāng)主剪切螺釘受阻力較大而提前斷裂時(shí)，或在當(dāng)開(kāi)關(guān)滑套頂開(kāi)閥板的過(guò)程中，閥板未打開(kāi)主螺釘即被剪斷時(shí)，起到多層保險(xiǎn)的作用，得以確保閥板被完全打開(kāi)，下鉆過(guò)程順利進(jìn)行。9、與本實(shí)用新型配套的機(jī)械式井下套管中，在內(nèi)擋環(huán)上開(kāi)有多個(gè)環(huán)狀排列的小孔，從而能夠在鉆井過(guò)程中減小擋環(huán)在通道內(nèi)形成的節(jié)流助力作用。[0032]10、與本實(shí)用新型配套的機(jī)械式井下套管中，開(kāi)關(guān)滑套的下端面低于鉆頭底面，能夠保護(hù)閥體內(nèi)部不受鉆頭刮、磨的影響。

下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，其中:圖1為與本實(shí)用新型配套使用的機(jī)械式井下套管閥工具在初次下入井下?tīng)顟B(tài)的正面剖視結(jié)構(gòu)圖。圖2A、圖2B、圖2C和圖2D為與本實(shí)用新型配套使用的機(jī)械式井下套管閥工具在圖1狀態(tài)中的分段詳細(xì)剖視結(jié)構(gòu)圖。圖3為定位卡鎖剖視結(jié)構(gòu)圖。圖4為保護(hù)滑套專用工具結(jié)構(gòu)圖。圖4A為圖4中A-A向示意圖。圖5為閥體關(guān)閉時(shí)的狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖6為套管閥開(kāi)關(guān)工具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7A、圖7B、圖7C、圖7D和圖7E為開(kāi)關(guān)工具在下鉆時(shí)打開(kāi)套管閥的幾個(gè)主要過(guò)程
結(jié)構(gòu)示意圖。圖8A和圖8B為開(kāi)關(guān)工具在起鉆時(shí)關(guān)閉套管閥的兩個(gè)主要過(guò)程結(jié)構(gòu)不意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1作為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種適用于機(jī)械式井下套管閥的保護(hù)滑套的起出專用工具，所述專用工具整體呈圓柱型結(jié)構(gòu)，專用工具的伸入段為倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下端面外徑小于機(jī)械式井下套管閥的保護(hù)滑套的上端面內(nèi)徑，倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的上端面的外徑大于保護(hù)滑套內(nèi)最小內(nèi)徑。所述保護(hù)滑套的上部?jī)?nèi)壁設(shè)有一個(gè)縮徑臺(tái)階的漏斗型結(jié)構(gòu)，與倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的專用工具與所述保護(hù)滑套配合。實(shí)施例2本實(shí)用新型應(yīng)用到機(jī)械式井下套管閥工具的具體實(shí)施方式
為:機(jī)械式井下套管閥由閥體部件和開(kāi)關(guān)工具兩部分組成。按照工具下入垂直井下時(shí)的姿態(tài)從上至下，閥體部件100的上接頭I可以通過(guò)上部的內(nèi)螺紋與套管相連，上接頭I下部的內(nèi)螺紋與閥座接頭2上部外螺紋連接。閥座接頭2的下部外螺紋與連接套3相連，而閥座5連接在閥座接頭2的下部?jī)?nèi)螺紋上。閥座5的下部通過(guò)鉸鏈7方式與閥板連接，并安裝有扭轉(zhuǎn)彈簧，保證在關(guān)閉閥體時(shí)，閥板6有足夠的彈力自動(dòng)回彈，并借助井底壓力的作用座封于閥座5上，從而關(guān)閉閥體內(nèi)通道30。為保證閥板的回彈力足夠，還可以選擇增加拉簧結(jié)構(gòu)等配置。連接套3的下部螺紋與閥體下接頭8上部外螺紋連接，下接頭8的另一端內(nèi)螺紋則與套管相連。在閥體100下入井下后，由于常規(guī)固井作業(yè)的需要，閥板6必須始終保持在打開(kāi)狀態(tài)。為此，本實(shí)用新型在閥體下入井下之前，在閥體100內(nèi)安裝有一個(gè)保護(hù)滑套4，該滑套可以使閥板6在下井過(guò)程中始終保持打開(kāi)位置。由于保護(hù)滑套的采用，可以使用常規(guī)的固井方法進(jìn)行固井作業(yè)，較采用內(nèi)管注水泥等固井方法降低了作業(yè)的成本。閥芯結(jié)構(gòu)在固井過(guò)程中也得以保護(hù)，提高了結(jié)構(gòu)部件的可靠性。保護(hù)滑套4可在閥體100內(nèi)上下滑動(dòng)，當(dāng)閥板6處于打開(kāi)位置時(shí)，保護(hù)滑套下部端面坐落在下接頭8的臺(tái)階81上，臺(tái)階81可以防止其繼續(xù)下滑。同時(shí)，為保證在隨閥體100下入井下和在固井過(guò)程中滑套不會(huì)上行而造成閥板關(guān)閉，在連接套3的內(nèi)壁安裝有定位卡鎖9。在保護(hù)滑套4的外壁與卡鎖同高度位置處有一圈梯形槽，在將保護(hù)滑套4安裝入閥體內(nèi)時(shí)，當(dāng)保護(hù)滑套4向下滑行至預(yù)定位置后，梯形槽被定位卡鎖9鎖住，防止其向上滑行。這樣通過(guò)下接頭8的臺(tái)階81與定位卡鎖9實(shí)現(xiàn)了對(duì)保護(hù)滑套4的初始狀態(tài)定位。圖3即為定位卡鎖9的剖視結(jié)構(gòu)圖。定位卡鎖9主要由卡座91、鎖芯92以及彈簧93等結(jié)構(gòu)組成。鎖芯92位于卡座91內(nèi)，并可在卡座內(nèi)沿徑向滑動(dòng)，卡座內(nèi)彈簧93對(duì)鎖芯92作用一個(gè)向內(nèi)徑方向的彈力，鎖芯92的臺(tái)階可以與卡座91的內(nèi)臺(tái)階貼合定位。卡鎖9的鎖芯凸臺(tái)具有一個(gè)伸出卡座外的梯形結(jié)構(gòu)的鎖芯凸臺(tái)94，同樣在保護(hù)滑套4外壁的相應(yīng)位置也具有一圈相同梯形結(jié)構(gòu)的凹槽41。另在保護(hù)滑套4底部有一斜面42，其斜度與鎖芯凸臺(tái)94斜面斜度相同。在保護(hù)滑套4的下行過(guò)程中，斜面42首先與鎖芯凸臺(tái)94的上斜面接觸，保護(hù)滑套4繼續(xù)下行，對(duì)鎖芯92施加一沿徑向向外的作用力，彈簧93受力壓縮，鎖芯92向卡座內(nèi)收縮，保護(hù)滑套4得以通過(guò)鎖芯凸臺(tái)。當(dāng)滑套下端面行至下接頭上端面81處時(shí)停止，此時(shí)鎖芯凸臺(tái)94正對(duì)凹槽41處，鎖芯92受彈簧93彈力作用沿徑向回彈，凸臺(tái)向外滑行并扣入凹槽內(nèi)，卡鎖9便將保護(hù)滑套4鎖住。同理，在將保護(hù)滑套4向上取出井下時(shí)，滑套受較大的上提作用力上行，凸臺(tái)94受力壓縮彈簧93，滑套得以通過(guò)后，彈簧回彈，鎖芯92回位，以便下次使用?？ㄦi9的結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)工具實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)，也可以使用其他方式代替來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)滑套的定位。卡鎖的安裝和配置的方式也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，包括沿圓周方向的排列數(shù)量和方式可以是一個(gè)或多個(gè)分布，以及沿閥體軸線方向也可以是一排或多排配置等。保護(hù)滑套4的上部?jī)?nèi)壁具有一個(gè)縮徑臺(tái)階的漏斗型結(jié)構(gòu)，如圖2A所示，配合具有錐形倒扣結(jié)構(gòu)的專用工具10 (如圖4所示)可以將滑套取回地面。在固井作業(yè)完成后，將工具10下入井下套管閥處，工具10具有一個(gè)錐形斜面101，在專用工具的圓柱形本體內(nèi)開(kāi)有內(nèi)凹的凹槽，錐形斜面101嵌入式安裝所述凹槽中，且在錐形斜面101和凹槽底部之間設(shè)置有伸縮彈簧。如圖4A所示。工具的下端面外徑應(yīng)小于保護(hù)滑套4的上端面內(nèi)徑，得以使工具10進(jìn)入閥體后能夠順利穿入保護(hù)滑套4內(nèi)。工具10上外臺(tái)階102的外徑則應(yīng)大于滑套內(nèi)最小內(nèi)徑。工具的斜面101沿著滑套內(nèi)壁斜面43下滑，由于徑向空間尺寸的減少，工具斜面受徑向向內(nèi)擠壓作用力，其外徑縮小，最終通過(guò)保護(hù)滑套4的最小內(nèi)徑處。通過(guò)斜面臺(tái)階44后，徑向空間尺寸增大，工具斜面外徑擴(kuò)大至最初狀態(tài)。然后將工具10上提，由于工具上臺(tái)階102直徑大于滑套內(nèi)臺(tái)階44最小內(nèi)徑，在上提工具10時(shí)，臺(tái)階102貼合到滑套內(nèi)臺(tái)階44，并帶動(dòng)其一起向上滑行，最終將滑套取回地面。當(dāng)滑套下端面向上穿出閥座內(nèi)后，閥板6由于受扭轉(zhuǎn)彈簧力作用將主動(dòng)關(guān)閉閥體，閥體內(nèi)通道30關(guān)閉，如圖5所示。工具10的伸縮斜面臺(tái)階結(jié)構(gòu)可以通過(guò)彈性較大的材料和結(jié)構(gòu)制成，也可以通過(guò)彈簧機(jī)構(gòu)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)其徑向尺寸的伸縮。在固井作業(yè)完成后要進(jìn)行下鉆作業(yè)，由于此時(shí)閥板6處于關(guān)閉狀態(tài)，如果下鉆時(shí)直接用鉆頭頂開(kāi)閥板，則會(huì)造成當(dāng)鉆頭通過(guò)閥體后閥板6受彈簧彈力作用回彈，在上提鉆具過(guò)程中卡住鉆頭，無(wú)法正常起鉆，進(jìn)而造成井下事故。本實(shí)用新型中的套管閥開(kāi)關(guān)工具將隨鉆頭鉆具等組合一起下入井下實(shí)現(xiàn)套管閥的開(kāi)啟和關(guān)閉操作。如圖6所示，為本實(shí)用新型的套管閥開(kāi)關(guān)工具200，該工具為與鉆具組合相連接的結(jié)構(gòu)所組成。在鉆頭204與鉆柱202之間連接有一個(gè)開(kāi)關(guān)短接203，該短接外部通過(guò)雙頭剪切螺釘205連接有一個(gè)外嵌的開(kāi)關(guān)滑套201，滑套的外徑略小于套管閥體的最小內(nèi)徑，這樣，開(kāi)關(guān)滑套可以隨鉆具一起下入井下。開(kāi)關(guān)滑套201的下端面要低于鉆頭底面，以便保護(hù)閥體內(nèi)部不受鉆頭刮、磨的影響。開(kāi)關(guān)短接上還安裝有單頭剪切螺釘206，其與開(kāi)關(guān)滑套內(nèi)擋環(huán)207的配合使用可以起到保險(xiǎn)的作用。圖7A-E為下鉆時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。其中，圖7A為開(kāi)關(guān)工具200隨鉆具剛下入井下套管閥處時(shí)的狀態(tài)，此時(shí)，閥板6處于關(guān)閉狀態(tài)，剪切螺釘205還未被剪斷。圖7B中，開(kāi)關(guān)工具與鉆具一起下行穿過(guò)閥體內(nèi)，開(kāi)關(guān)滑套201克服彈簧彈力和閥板6以下的井下壓力頂開(kāi)閥板，此時(shí)，剪切螺釘未被剪斷。圖7C中，開(kāi)關(guān)工具200與鉆具一起繼續(xù)下行，直至開(kāi)關(guān)滑套201下端面抵至下接頭的上臺(tái)階81后，臺(tái)階內(nèi)徑小于滑套外徑，滑套不能繼續(xù)下行，閥板6受滑套作用克服彈簧力而完全打開(kāi)，閥體內(nèi)通道30開(kāi)啟，并在后面的下鉆與鉆進(jìn)過(guò)程中始終保持打開(kāi)狀態(tài)，直至起鉆時(shí)再次被關(guān)閉。圖7D中，由于鉆具繼續(xù)下行，并通過(guò)開(kāi)關(guān)短接203上的雙頭剪切螺釘205對(duì)開(kāi)關(guān)滑套201施加一個(gè)向下的力，而滑套不能向下移動(dòng)，螺釘承受一定切向力。這樣當(dāng)施加的力增加到一定程度時(shí)，剪切螺釘205所受力超過(guò)最大剪切強(qiáng)度而斷裂。鉆具繼續(xù)下行，而開(kāi)關(guān)滑套201停留在閥體內(nèi)，鉆具與開(kāi)關(guān)滑套201相當(dāng)滑動(dòng)并脫離開(kāi)來(lái)，同時(shí)開(kāi)關(guān)短接203上的單頭剪切螺釘206向下移動(dòng)并開(kāi)始接觸到開(kāi)關(guān)滑套201內(nèi)壁的擋環(huán)207。圖7E中，鉆具繼續(xù)下行，剪切螺釘206隨著受擋環(huán)反作用力的逐漸增大而被剪斷。至此開(kāi)關(guān)工具200得以打開(kāi)套管閥并使鉆具能夠完全穿過(guò)閥體內(nèi)通道30。為使開(kāi)關(guān)滑套201停留在套管閥體內(nèi)并得以定位，與保護(hù)滑套4相類似，在開(kāi)關(guān)滑套201外壁的相同位置開(kāi)有梯形槽209，如圖6所示。這樣當(dāng)開(kāi)關(guān)滑套201坐落于臺(tái)階81上時(shí)，卡鎖9中的鎖芯凸臺(tái)94扣入梯形槽209，實(shí)現(xiàn)了滑套的定位(圖7C-E)。開(kāi)關(guān)工具中的單頭剪切螺釘206的主要作用在于:在用開(kāi)關(guān)工具打開(kāi)套管閥的過(guò)程中，由于受壓力等因素影響，閥板6開(kāi)啟阻力較大。當(dāng)開(kāi)關(guān)滑套201還未頂開(kāi)閥板6時(shí)，由于雙頭剪切螺釘205受力較大而被提前剪斷。此時(shí)鉆具與滑套脫離并相對(duì)移動(dòng)。鉆頭繼續(xù)下行并直接頂開(kāi)閥板6。此時(shí)，由閥板與閥座原密封的上下井內(nèi)空間得以連通，壓力達(dá)到平衡，閥板6開(kāi)啟阻力減小。單頭螺釘206貼合住滑套內(nèi)擋環(huán)207，并帶動(dòng)滑套201其向下滑動(dòng)，最終利用開(kāi)關(guān)滑套201將閥板6打開(kāi)至全開(kāi)位置。最后擋環(huán)將螺釘206剪斷，保證了鉆頭順利穿過(guò)閥體而避免了卡鉆事故的發(fā)生。為了保證鉆頭能先于開(kāi)關(guān)滑套頂開(kāi)閥板，鉆頭底面與滑套底端面的距離應(yīng)小于單頭剪切螺釘206與擋環(huán)207的間距。各剪切螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸、安裝數(shù)量與位置分布，以及與擋環(huán)之間的間距等參數(shù)可更加實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。如沿圓周方向的排列數(shù)量和方式可以是一個(gè)或多個(gè)分布，以及沿閥體軸線方向也可以是一排或多排配置等。螺釘?shù)拈_(kāi)關(guān)短接可以采用其它類似結(jié)構(gòu)接頭代替。開(kāi)關(guān)滑套內(nèi)擋環(huán)207上開(kāi)有多個(gè)環(huán)狀排列的小孔208，用于在鉆井過(guò)程中減小擋環(huán)在通道30內(nèi)形成的節(jié)流助力作用。當(dāng)鉆井過(guò)程結(jié)束后，在起鉆過(guò)程中，當(dāng)鉆頭上行并穿過(guò)閥體內(nèi)時(shí)，由于開(kāi)關(guān)滑套201內(nèi)擋環(huán)207的內(nèi)徑要小于鉆頭204的外徑，鉆頭通過(guò)擋環(huán)帶動(dòng)開(kāi)關(guān)滑套一起向上滑動(dòng)，如圖8A所示。當(dāng)滑套201向上穿過(guò)閥體內(nèi)閥座后，閥板6由于受彈簧彈力作用而逐漸關(guān)閉，并在借助其下井底壓力的作用下完全坐封于閥座5上，閥體內(nèi)通道30關(guān)閉，如圖SB所示。至此開(kāi)關(guān)工具實(shí)現(xiàn)了對(duì)套管閥的關(guān)閉操作。
權(quán)利要求1.適用于機(jī)械式井下套管閥的保護(hù)滑套的起出專用工具，其特征在于:所述專用工具整體呈圓柱型結(jié)構(gòu)，專用工具的伸入段為倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下端面外徑小于機(jī)械式井下套管閥的保護(hù)滑套的上端面內(nèi)徑，倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的上端面的外徑大于保護(hù)滑套內(nèi)最小內(nèi)徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于機(jī)械式井下套管閥的保護(hù)滑套的起出專用工具，其特征在于:在專用工具的圓柱型本體內(nèi)開(kāi)有內(nèi)凹的凹槽，錐形斜面倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)嵌入式安裝所述凹槽中，且在倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)和凹槽底部之間設(shè)置有伸縮彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于機(jī)械式井下套管閥的保護(hù)滑套的起出專用工具，其特征在于:所述保護(hù)滑套的上部?jī)?nèi)壁設(shè)有一個(gè)縮徑臺(tái)階的漏斗型結(jié)構(gòu)，倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的專用工具與所述保護(hù)滑套配合。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種適用于機(jī)械式井下套管閥的保護(hù)滑套的起出專用工具，所述專用工具整體呈圓柱型結(jié)構(gòu)，專用工具的伸入段為倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下端面外徑小于機(jī)械式井下套管閥的保護(hù)滑套的上端面內(nèi)徑，倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的上端面的外徑大于保護(hù)滑套內(nèi)最小內(nèi)徑。專用工具倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，剛好能與保護(hù)滑套的錐形結(jié)構(gòu)相匹配，從而能將保護(hù)滑套順利起出。
文檔編號(hào)E21B23/00GK202970562SQ20122057661
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者張保貴, 羨維偉, 陳科旭, 羅茂娜 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司