本實用新型實施例涉及固井技術(shù)，尤其涉及一種固井地錨裝置。

背景技術(shù)：

套管地錨作為防治稠油熱采井套管損壞的主要技術(shù)措施之一，具有操作簡單、使用方便的特點，近年來已在油田中得到廣泛應(yīng)用。

目前，套管地錨均采用單一固定錨爪進行固井。據(jù)統(tǒng)計，采用套管地錨的預(yù)應(yīng)力固井成功率只有5％左右，甚至在某些區(qū)塊基本上失敗。導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力固井失敗的原因是多方面的，其中，最主要原因為套管地錨的結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理，采用單一固定錨爪無法適應(yīng)如擴孔、縮徑等不規(guī)則井眼，也無法適應(yīng)較軟地層和較硬地層，導(dǎo)致固井成功率很低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型實施例提供一種固井地錨裝置，采用雙極預(yù)應(yīng)力固井地錨結(jié)構(gòu)，能更好適應(yīng)各種類型井眼，提高了預(yù)應(yīng)力固井的成功率。

本實用新型實施例提供一種固井地錨裝置，包括：

下錨爪、下錨爪連桿、上錨爪、上錨爪連桿、上主體、下主體和連接管裝置；

所述下錨爪通過所述下主體與所述下錨爪連桿的一端連接；

所述下錨爪連桿的另一端與所述上錨爪的一端連接，所述上錨爪的另一端與所述上錨爪連桿連接；

所述上主體分別與所述下主體和所述連接管裝置連接。

在本實用新型一實施例中，所述固井地錨裝置還包括下單流閥和與所述下單流閥連接的上單流閥；

所述下單流閥和所述上單流閥分別與所述連接管裝置連接。

在本實用新型一實施例中，所述連接管裝置連接包括外管和套設(shè)于所述外管內(nèi)的內(nèi)管；

所述內(nèi)管與所述上單流閥連接；

所述外管分別與所述下單流閥和所述上主體連接；

所述上單流閥和所述下單流閥均位于所述外管內(nèi)側(cè)。

在本實用新型一實施例中，所述固井地錨裝置還包括第一短節(jié)和第二短節(jié)；

所述內(nèi)管通過所述第一短節(jié)與所述上單流閥連接；

所述上單流閥通過所述第二短節(jié)與所述下單流閥連接。

在本實用新型一實施例中，所述固井地錨裝置還包括上推塞；

所述上推塞與所述上錨爪連桿連接。

在本實用新型一實施例中，所述固井地錨裝置還包括頂桿；

所述頂桿與所述上推塞連接。

在本實用新型一實施例中，所述固井地錨裝置還包括下推塞；

所述下推塞與所述下錨爪連桿連接。

在本實用新型一實施例中，所述固井地錨裝置還包括設(shè)置于所述上錨爪和所述上錨爪連桿之間的剪切銷釘。

在本實用新型一實施例中，所述固井地錨裝置還包括接箍；

所述上主體通過所述接箍與所述下主體連接。

本實用新型提供的固井地錨裝置包括下錨爪、下錨爪連桿、上錨爪、上錨爪連桿、上主體、下主體和連接管裝置，當(dāng)該固井地錨裝置接收到一級壓力時，上錨爪連桿向上錨爪提供壓力使得上錨爪張開，錨爪吃入地層或嵌入井壁，使得地錨與地層或井壁錨定，當(dāng)固井地錨裝置受到的壓力進一步增大，達到二級壓力值時，該壓力通過上錨爪傳遞給下錨爪連桿，下錨爪連桿將該壓力施加給下錨爪，使得下錨爪張開，錨爪吃入地層或嵌入井壁，使得地錨與地層或井壁錨定，達到再一次固井的目的，在保持壓力的情況下，用鉆機大鉤提拉套管到預(yù)設(shè)的預(yù)應(yīng)力值，然后固定井口套管。該固井地錨裝置采用雙極預(yù)應(yīng)力固井地錨結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個錨爪力量不足時，二級錨爪自動張開錨爪嵌入井壁或底層，能更好適應(yīng)各種類型井眼，提高了預(yù)應(yīng)力固井的成功率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例一提供的固井地錨裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實用新型實施例二提供的固井地錨裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本實用新型實施例三提供的固井地錨裝置的結(jié)構(gòu)圖。

附圖標(biāo)記說明：

1：下錨爪；

2：下主體；

3：下錨爪連桿；

4：上錨爪；

5：上錨爪連桿；

6：上主體；

7：連接管裝置；

8：下單流閥；

9：上單流閥；

10：外管；

11：內(nèi)管；

12：第一短節(jié)；

13：第二短節(jié)；

14：上推塞。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

套管地錨是防治稠油熱采井套管損壞的主要技術(shù)措施之一，稠油又稱重油，由于其粘度高、流動性能差，甚至在油層條件下也不能流動，因而采用一般的常規(guī)開采方法很難奏效。注蒸汽開采是當(dāng)前最有效、最廣泛的稠油開采方法。注蒸汽開采稠油時，由于熱采井在生產(chǎn)期間處在高溫條件下，套管將受到一下嚴峻的考驗：

首先，套管受熱伸長，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。當(dāng)壓應(yīng)力超過套管材料的屈服極限時，套管將有可能發(fā)生斷裂和損壞；其次，注蒸汽時，正常載荷從拉伸向壓縮變化。注蒸汽停止后，溫度大幅度降低，拉伸力開始起作用。如此反復(fù)變化，將導(dǎo)致接箍漏失和螺紋滑脫破壞；最后，較高的溫度要對水泥石強度產(chǎn)生影響。當(dāng)溫度升高時，達到臨界溫度時，水泥石將發(fā)生崩解，喪失對套管的支撐密封作用。

于是，出現(xiàn)了一種預(yù)應(yīng)力固井技術(shù)：就是在固井注水泥前或注水泥后對井內(nèi)套管柱施加一定的預(yù)拉力，減少或抵消注蒸汽時由熱應(yīng)力造成的套管伸長，以防止油井損壞；同時增加對套管的封固長度，甚至達到全井套管封固。

為了能對套管柱施加預(yù)拉力，就必須將套管柱下端固牢在井壁上。這樣，就需要一個固牢套管柱的工具，稱之為“地錨”。目前，常用的套管地錨的結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理，采用單一固定錨爪無法適應(yīng)如擴孔、縮徑等不規(guī)則井眼，也無法適應(yīng)較軟地層和較硬地層，導(dǎo)致固井成功率很低。為此，本實用新型提出了一種雙級預(yù)應(yīng)力固井地錨，該地錨具雙級錨定機構(gòu)，在一級錨爪力量不足時，二級錨爪自動張開錨固，能更好適應(yīng)各種類型井眼，是預(yù)應(yīng)力完井專用工具。經(jīng)試驗，預(yù)應(yīng)力固井成功率可以達到100％，促進了預(yù)應(yīng)力固井技術(shù)的進一步發(fā)展與推廣。

下面結(jié)合附圖，通過多個實施例來詳細論述本實用新型提供的固井地錨裝置。

圖1為本實用新型實施例一提供的固井地錨裝置的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，該固井地錨裝置包括：下錨爪1、下錨爪連桿3、上錨爪4、上錨爪連桿5、上主體6、下主體2和連接管裝置7；下錨爪1通過下主體2與下錨爪連桿3的一端連接；下錨爪連桿3的另一端與上錨爪4的一端連接，上錨爪4的另一端與上錨爪連桿5連接；上主體6分別與下主體2和連接管裝置7連接。

在本實施例中，連接管裝置7與套管的管柱連接，下錨爪1和上錨爪4分別用于進行固井，下錨爪連桿3和上錨爪連桿5分別用于為下錨爪1和上錨爪4提供作用力，上主體6和下主體2是整個固井地錨裝置的本體，也是其他各個部件的載體。

該固井地錨裝置的工作原理如下：將該固井地錨裝置連接在套管的管柱下端，下入到涉及井深位置，開始注入水泥等物料時，隨著物料的增多，會給固井地錨裝置施加一定的壓力，當(dāng)該壓力達到一級壓力值時，例如，壓力達到15～20Mpa時，會對上錨爪連桿5造成一定的推動力，上錨爪連桿5向上錨爪4提供壓力使得上錨爪4張開，錨爪吃入地層或嵌入井壁，使得地錨與地層或井壁錨定，當(dāng)固井地錨裝置受到的壓力進一步增大，達到二級壓力值，該壓力通過上錨爪4傳遞給下錨爪連桿3，下錨爪連桿3將該壓力施加給下錨爪1，使得下錨爪1張開，錨爪吃入地層或嵌入井壁，使得地錨與地層或井壁錨定，達到再一次固井的目的，在保持壓力的情況下，用鉆機大鉤提拉套管到預(yù)設(shè)的預(yù)應(yīng)力值，然后固定井口套管。在本實施例中，一級壓力值和二級壓力值可以根據(jù)實際情況來確定，本實用新型中不加以限制。

其中，上錨爪4和下錨爪1可采用相同大小、長短、型號、材質(zhì)的錨爪，也可以根據(jù)實際需求采用不同大小、長短、型號、材質(zhì)的錨爪，例如，上錨爪4用于正常和縮徑井眼，下錨爪1用于軟底層和大井眼，兩級錨爪的幾何形狀及張開最大外徑可以不同，在連接管裝置7的徑向上互為90°，但本實用新型中并不一次為限。

在實際應(yīng)用中，現(xiàn)有的錨定裝置在井下溫度保持在400℃以內(nèi)的情況下，對套管的錨定有一定的優(yōu)勢，但是在超高溫?zé)岵删校瑴囟却蠹s為550℃時，錨定裝置會出現(xiàn)因為溫度過高、產(chǎn)生熱應(yīng)力，進而使錨定裝置失效，導(dǎo)致套管尾部成自由狀態(tài)，無法達到固井的目的。本實用新型中，固井地錨裝置可以采用特殊耐高溫、抗腐蝕的金屬材料，在井下加熱到550℃的復(fù)雜環(huán)境中，該固井地錨裝置仍然可以保證其穩(wěn)定的性能，具有使用壽命長、錨定準(zhǔn)確、耐高溫及二氧化碳、等酸性氣體腐蝕等優(yōu)點，大大提高了熱采井的開采效率及工具可靠率，體現(xiàn)出了其超高的使用價值。

本實用新型提供的固井地錨裝置包括下錨爪1、下錨爪連桿3、上錨爪4、上錨爪連桿5、上主體6、下主體2和連接管裝置7，當(dāng)該固井地錨裝置接收到一級壓力時，上錨爪連桿5向上錨爪4提供壓力使得上錨爪4張開，錨爪吃入地層或嵌入井壁，使得地錨與地層或井壁錨定，當(dāng)固井地錨裝置受到的壓力進一步增大，達到二級壓力值時，該壓力通過上錨爪4傳遞給下錨爪連桿3，下錨爪連桿3將該壓力施加給下錨爪1，使得下錨爪1張開，錨爪吃入地層或嵌入井壁，使得地錨與地層或井壁錨定，達到再一次固井的目的，在保持壓力的情況下，用鉆機大鉤提拉套管到預(yù)設(shè)的預(yù)應(yīng)力值，然后固定井口套管。該固井地錨裝置采用雙極預(yù)應(yīng)力固井地錨結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個錨爪力量不足時，二級錨爪自動張開錨爪嵌入井壁或底層，能更好適應(yīng)各種類型井眼，提高了預(yù)應(yīng)力固井的成功率。

圖2為本實用新型實施例二提供的固井地錨裝置的結(jié)構(gòu)圖，在圖1所示實施例的基礎(chǔ)上，如圖2所示，該固井地錨裝置還包括下單流閥8和與下單流閥8連接的上單流閥9；下單流閥8和上單流閥9分別與連接管裝置7連接。

在本實施例中，下單流閥8的上端與套管的管柱連接，下單流閥8用于防止固井地錨裝置中的水泥等物料進入套管，上單流閥9用于防止套管中的水、雜物等進入固井地錨裝置。開始注入水泥等物料時，物料可能進入套管對套管造成一定的損傷，同樣，套管中的水、雜質(zhì)等也可能進入固井地錨裝置中影響其性能，因此，本實用新型中設(shè)計了下單流閥8和上單流閥9，防止物料可能進入套管和水、雜質(zhì)等進入固井地錨裝置，更好地保護套管和固井地錨裝置。并且，該固井地錨裝置結(jié)構(gòu)的雙級單流閥，還可以防止出現(xiàn)地層反吐，造成固井水泥成分發(fā)生變化，從而導(dǎo)致固井質(zhì)量不合格的現(xiàn)象，提高了固井質(zhì)量和可靠性。

進一步地，如圖2所示，連接管裝置7連接包括外管10和套設(shè)于外管10內(nèi)的內(nèi)管11；內(nèi)管11與上單流閥9連接；外管10分別與下單流閥8和上主體6連接；上單流閥9和下單流閥8均位于外管10內(nèi)側(cè)。

在本實施例中，連接管裝置7包括外管10和內(nèi)管11，外管10與套管的管柱連接，可以更有效地保護固井地錨裝置，內(nèi)管11的一端與上單流閥9連接，內(nèi)管11的另一端與上主體6連接；外管10的一端設(shè)置有下單流閥8，外管10的另一端與上主體6連接，從圖上可以看出，上單流閥9和下單流閥8均設(shè)置于外管10的內(nèi)側(cè)，不僅可以起到保護上單流閥9和下單流閥8的目的，還可以縮減固井地錨裝置的體積。

圖3為本實用新型實施例三提供的固井地錨裝置的結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，該固井地錨裝置還包括第一短節(jié)12和第二短節(jié)13；內(nèi)管11通過第一短節(jié)12與上單流閥9連接；上單流閥9通過第二短節(jié)13與下單流閥8連接。

在本實施例中，第一短節(jié)12用于連接內(nèi)管11與上單流閥9，第二短節(jié)13用于連接上單流閥9和下單流閥8，短節(jié)是工業(yè)管道連接中常用的一種配件，采用這種連接方式簡便，易于安裝，并且成本較低。

其中，常見的短節(jié)有螺紋短節(jié)，分為雙頭外絲、單頭外絲、平頭外絲幾種，另外還有以法蘭連接的短節(jié)等。短節(jié)還可以分為油管短節(jié)和套管短節(jié)，還有一種翻邊短節(jié)，管件連接中也經(jīng)常使用翻邊短節(jié)，通俗說就是和法蘭配套使用得短節(jié)，具體是短節(jié)套在法蘭內(nèi)空里，然后尾部和鋼管焊接，法蘭是可以動的，只要是一個規(guī)格的法蘭，無論什么時候連接都可以連接上。油管短節(jié)就是一段短油管，和油管相比，只是油管短節(jié)的長度不同，其它的都有一樣，常見的油管短節(jié)的長度有：0.25m，0.5m，1m，1.5m等，常用于組配下井管柱。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況采用合適的短節(jié)，本實用新型中不加以限制。

可選地，如圖3所示，該固井地錨裝置還包括上推塞14；上推塞14與上錨爪連桿5連接。

在本實施例中，在上錨爪連桿5背向上錨爪4的一端設(shè)置一個上推塞14，壓力首先施加在上推塞14上，再通過上推塞14施加給上錨爪連桿5，上推塞14具有一定的形變性，可以使得施加在上錨爪連桿5上壓力得到一定的緩沖，從而防止壓力突然增加時損壞上錨爪連桿5。

可選地，固井地錨裝置還包括頂桿(圖中未示出)；頂桿與上推塞14連接。

在本實施例中，還可以在上推塞14的頂部再設(shè)置一個頂桿，壓力通過頂桿施加到上推塞14，同樣起到保護上錨爪連桿5的目的。

可選地，固井地錨裝置還包括下推塞(圖中未示出)；下推塞與下錨爪連桿3連接。

在本實施例中，也可以在下錨爪連桿3背向下錨爪1的一端設(shè)置一個下推塞，從而保護下錨爪連桿3。

可選地，固井地錨裝置還包括設(shè)置于上錨爪4和上錨爪連桿5之間的剪切銷釘。

在本實施例中，當(dāng)上錨爪連桿5受到的壓力達到一定程度時，會將剪切銷釘剪切掉，從而將壓力傳遞給上錨爪4，使得上錨爪4張開，嵌入井壁。

可選地，固井地錨裝置還包括接箍(圖中未示出)；上主體6通過接箍與下主體2連接。

其中，接箍是油田鉆井工具的一種，主要用于油管的連接，而采用接箍可以解決因應(yīng)力集中輕易產(chǎn)生疲憊斷裂的問題。接箍結(jié)構(gòu)是：油管端頭與接箍體內(nèi)壁以錐形螺紋方式連接，接箍體的端頭與油管以同螺紋同螺距平型螺紋方式連接。具有緩解單一錐螺紋連接油管外螺紋根部應(yīng)力集中的特點，不易產(chǎn)生疲憊斷裂，連接效果好，有效防止油井管柱斷脫事故發(fā)生。接箍分為油管接箍和套管接箍。

本實用新型提供的固井地錨裝置主要和套管配套使用，套管的管柱與固井地錨裝置上端連接，如圖1所示，套管的管柱與連接管裝置7連接，或者，如圖2和3所示，套管的管柱與外管10連接。該固井地錨裝置采用雙極預(yù)應(yīng)力固井地錨結(jié)構(gòu)，當(dāng)壓力達到一級壓力值時，一級錨爪張開嵌入井壁，若一個錨爪力量不足時，當(dāng)壓力達到二級壓力值時，二級錨爪自動張開錨爪嵌入井壁，達到再一次固井的目的，在保持壓力的情況下，用鉆機大鉤提拉套管到預(yù)設(shè)的預(yù)應(yīng)力值，然后固定井口套管。該固井地錨裝置能更好適應(yīng)各種類型井眼，提高了預(yù)應(yīng)力固井的成功率。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。