专利名称：能加压、循环的下套管工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油钻探的固井作业技术领域，特别涉及一种固井下 套管的工具，尤其是一种能实现循环泥浆并能在井口对套管柱施加向 下压力的下套管专用工具。
背景技术：
水平井能大幅度提高油气产量、提高采收率并降低采油成本，近 几年来水平井得到了迅速地发展。但其中一些浅层大位移及浅层阶梯 水平井具有垂深浅、水平段长等特点，这就造成水平井井底对管柱的 摩阻较大。在下套管过程中套管柱的自重小于套管柱的浮力与井壁阻 力之和时，导致水平井下套管非常困难。在常规下套管过程中，由于 下套管的工具简单，不能循环泥浆，不能为套管柱施加向下的压力， 无法采用外界的力量协助套管柱克服阻力向下运动。
发明内容
本发明的目的是提供一种能加压、循环的下套管工具，不仅能完 成水平井下套管，而且能在下套管的过程中，能进行泥浆循环，能给 套管柱施加向下的压力，并且还能实现井内套管柱旋转，确保浅层大 位移及浅层阶梯水平井顺利完成下套管作业。克服目前常规下套管过 程中，下套管工具简单，无法循环泥浆，无法为套管柱施加向下的压 力的不足。
本发明的目的是这样实现的能加压、循环的下套管工具，主要 由配重总成、旋转总成和循环密封总成三部分组成。配重总成、旋转总成和循环密封总成自上而下依次螺纹连接在一起。
配重总成包括转换接头、上固定座、配重杆、下固定座、挡圈、 挡圈外套和中心管。配重总成上端是转换接头。转换接头上端能连接 鹅颈管并通过鹅颈管连接高压管汇，转换接头外壁上有安装吊卡的凸 台，用于下套管施工时能安装吊卡。转换接头下端通过螺纹与中心管 相连。中心管的外壁上套有上固定座和下固定座。在上固定座和下固 定座之间对称固定有与中心管平行的配重杆。在中心管的下端外壁上 有环形凹槽，环形凹槽内有挡圈。两个横截面为半圆环形的挡圈在所 述的环形凹槽内相对，在挡圈外部有挡簡外套。通过挡圈与挡圈外套 使下固定座固定在中心管上。转换接头和中心管有中心孔，施工时泥 浆能通过转换接头和中心管的中心孔。
所述的挡圈外壁是锥面，挡圈外套的内壁是锥面，挡圈外壁锥面 与挡圈外套内壁锥面锥度相同并相互配合，使下固定座不能向下滑动。 所述的上固定座和下固定座外圆为圆柱形，有一个中心孔，中心 管能穿过中心孔。在上固定座和下固定座的一个端面上对称分布有圆 形槽，配重杆端部能插入圆形槽。在所述的圆形槽中心有通孔，在配 重杆端部有螺孔，通过螺杆和螺母将上固定座和下固定座与配重杆固 定在一起。
为了使固定后的配重杆更加牢固，在所述对称的配重杆外围有固 定环。
旋转总成包括上转换接头、止推螺母、固定螺母、下转换接头、 单向推力球轴承。旋转总成上端是上转换接头，上转换接头的上部能 与配重总成的中心管下端连接。下转换接头的顶端插入在上转换接头 的中心孔内。在下转换接头下端与上转换接头上端之间有环形空间， 在环形空间内自上而下有止推螺母、单向推力球轴承和固定螺母。止 推螺母与下转换接头外壁之间螺纹固定，固定螺母与上转换接头内壁之间螺纹固定。单向推力球轴承在止推螺母和固定螺母中间。下转换 接头能带动止推螺母转动，并单向推力球轴承旋转，能使连接单根套 管作业时，下转换接头旋转力不会传递到上转换接头。上转换接头和 下转换接头有中心孔，施工时泥浆能通过上转换接头和下转换接头的 中心孔。在下转换接头外壁上有一个凸起的环形台肩，用于安装提升 吊卡，用于提升套管单根。
在止推螺母上端并下转换接头外壁上有一个轴用弹性挡圈，轴用 弹性挡圈能起到止推螺母限位作用。在上转换接头中心孔与下转换接 头顶端外壁之间有密封圈，起到密封作用。
循环密封总成包括密封轴、皮碗式封隔器和引锥。密封轴的上部 能与旋转总成的下转换接头下端连接。在密封轴的下端外壁上套有皮 碗式封隔器。为保护皮碗式封隔器，在皮碗式封隔器上部同时套有上 套，上套的下部同时套有下套。在密封轴的下端外壁上固定有引锥。 在密封轴的外壁引锥的下端面固定有轴用弹性挡圈。密封轴有中心孔， 施工时泥浆能通过密封轴的中心孔。
引锥的四周均匀分布有分流槽。
本发明的有益效果本发明能加压、循环的下套管工具，在下套 管时能同时进行泥浆循环和井口加压。 一方面，利用泥浆循环清洗井 眼，打通井底通道，减小井底摩阻；另一方面，利用本装置在井口给 套管柱施加一定向下的压力。通过这两种途径共同作用，能明显改善 浅层大位移及浅层阶梯水平井下套管困难的问题，有助于提高井队下 套管作业的效率，确保下套管过程的顺利、安全进行。
图l是配重总成结构示意图。
图2是旋转总成结构示意图。图3是循环密封总成结构示意图。
图4是能加压、循环的下套管工具的总体装配结构示意图。
图5是上固定座的剖面示意图。
图6是图的仰视图。
图7是挡圈与挡圈外套的示意图。
图中，l.转换接头，2.上固定座，3.固定环，4.配重杆，5.螺杆， 6.下固定座，7.螺母，8.挡圈，9.挡圈外套，10.中心管，ll.上转换 接头，12.止推螺母，13.固定螺母，14.下转换接头，15.密封圈，16. 轴用弹性挡圈，17.单向推力球轴承，18.密封轴，19.上套，20.皮碗 式封隔器，21.密封圈，22.下套，23.引锥。
具体实施方式
实施例1
参阅图4。能加压、循环的下套管工具，由配重总成25、旋转总 成26和循环密封总成27三部分组成。配重总成25、旋转总成26和循 环密封总成27自上而下依次螺纹连接在一起。
参阅图1。配重总成包括转换接头1、上固定座2、配重杆4、下 固定座6、挡圈8、挡圈外套9和中心管10。配重总成上端是转换接头 1。转换接头l上端能连接鹅颈管并通过鹅颈管连接高压管汇，转换接 头1外壁上有安装吊卡的凸台，用于下套管施工时能安装吊卡。转换 接头1下端通过螺纹与中心管10相连。中心管10的外壁上套有上固 定座2和下固定座6。在上固定座2和下固定座6之间对称固定有与中 心管10平行的配重杆4。在中心管IO的下端外壁上有环形凹槽，环形 凹槽内有挡圈8。两个横截面为半圆环形的挡圈8在所述的环形凹槽内 相对，在挡圈8外部有挡圈外套9。通过挡圈8与挡圈外套9使下固定 座6固定在中心管10上。参阅图5。所述的上固定座2和下固定座6外圆为圆柱形，外径为560毫米，厚度为80毫米。有一个中心孔，中 心孔的直径178毫米。中心管10能穿过中心孔。参阅图6。在上固定 座2和下固定座6的一个端面上对称分布有6个圆形槽，配重杆4端 部能插入圆形槽。每根配重杆4的直径160毫米，长度6000毫米。在 每个圆形槽中心有一个通孔。参阅图6。在配重杆4端部有一个螺孔， 通过螺杆5和螺母7将上固定座2和下固定座6与配重杆4固定在一 起。参阅图7。所述的挡圈8外壁是锥面，挡圈外套9的内壁是锥面， 挡圈8外壁锥面与挡圈外套9内壁锥面锥度相同并相互配合，使下固 定座6不能向下滑动。参阅图1。转换接头1和中心管10有中心孔， 施工时泥浆能通过转换接头1和中心管10的中心孔。在所述对称的配 重杆4外围有两道固定环3。
参阅图2。旋转总成包括上转换接头11、止推螺母12、固定螺母 13、下转换接头14、单向推力球轴承17。旋转总成上端是上转换接头 11，上转换接头11的上部能与配重总成的中心管IO下端连接。下转 换接头14的顶端插入在上转换接头11的中心孔内。在下转换接头14 下端与上转换接头11上端之间有环形空间，在环形空间内自上而下有 止推螺母12、单向推力球轴承17和固定螺母13。止推螺母12与下转 换接头14外壁之间螺纹固定，固定螺母13与上转换接头11内壁之间 螺纹固定。单向推力球轴承17在止推螺母12和固定螺母13中间。下 转换接头14能带动止推螺母12转动，单向推力球轴承17旋转，能使 下转换接头14旋转力不会传递到上转换接头11。单向推力球轴承17 的选择要考虑下套管过程中的最大动载荷和静载荷。上转换接头11和 下转换接头14有中心孔，施工时泥浆能通过上转换接头11和下转换 接头14的中心孔。在止推螺母12上端并下转换接头14外壁上有一个 轴用弹性挡圈16，轴用弹性挡圈能起到止推螺母12限位作用。在上转 换接头11中心孔与下转换接头14顶端外壁之间有密封圈15，起到密封作用。在下转换接头14外壁上有一个凸起的环形台肩，能悬挂施工
作业时使用的吊卡，提挂单根套管用。
参阅图3。循环密封总成包括密封轴18、皮碗式封隔器20和引锥 23。密封轴18的上部能与旋转总成的下转换接头14下端连接。在密 封轴18的下端外壁上套有皮碗式封隔器20。为保护皮碗式封隔器20， 在皮碗式封隔器20上部同时套有上套19，上套19的下部同时套有下 套22。在密封轴18的下端外壁上固定有引锥23。引锥23主要作用就 是扶正和导向，使密封总成能够顺利插入套管，引锥23四周均匀分布 有分流槽，防止出现拔活塞现象，诱发泥浆涌出套管。在密封轴18的 外壁引锥23的下端面固定有轴用弹性挡圈16。密封轴18有中心孔， 施工时泥浆能通过密封轴18的中心孔。皮碗封隔器20插入套管后与 套管内壁预接触，由于橡胶具有弹性，循环钻井液时皮碗封隔器20由 于受到液压作用而扩张，可以与套管内壁紧密接触，在不破坏皮碗封 隔器的前提下，钻井液循环压力越大密封性能越好。
在下套管施工遇阻时，套管不能向下运动，靠配重总成重量提供 足够的下压力，将套管压下。钻机大钩上的吊环通过吊卡吊起配重总 成，而高压管汇通过鹅颈管与提升短节连接；将密封总成插入到套管 内，用吊环挂好吊卡吊起套管。即可开泵进行钻井液循环，然后将大 钩下放，通过配重总成施加压力，司钻可以通过观察指重表悬重从而 控制施加压力的大小。
权利要求
1、一种能加压、循环的下套管工具，主要由配重总成(25)、旋转总成(26)和循环密封总成(27)三部分组成，其特征是配重总成(25)、旋转总成(26)和循环密封总成(27)自上而下依次螺纹连接在一起；配重总成包括转换接头(1)、上固定座(2)、配重杆(4)、下固定座(6)、挡圈(8)、挡圈外套(9)和中心管(10)，配重总成上端是转换接头(1)，转换接头(1)外壁上有安装吊卡的凸台，转换接头(1)下端通过螺纹与中心管(10)相连，中心管(10)的外壁上套有上固定座(2)和下固定座(6)，在上固定座(2)和下固定座(6)之间对称固定有与中心管(10)平行的配重杆(4)，在中心管(10)的下端外壁上有环形凹槽，环形凹槽内有挡圈(8)，两个横截面为半圆环形的挡圈(8)在所述的环形凹槽内相对，在挡圈(8)外部有挡圈外套(9)，通过挡圈(8)与挡圈外套(9)使下固定座(6)固定在中心管(10)上，转换接头(1)和中心管(10)有中心孔；旋转总成包括上转换接头(11)、止推螺母(12)、固定螺母(13)、下转换接头(14)、单向推力球轴承(17)，旋转总成上端是上转换接头(11)，上转换接头(11)的上部能与配重总成的中心管(10)下端连接，下转换接头(14)的顶端插入在上转换接头(11)的中心孔内，在下转换接头(14)下端与上转换接头(11)上端之间有环形空间，在环形空间内自上而下有止推螺母(12)、单向推力球轴承(17)和固定螺母(13)，止推螺母(12)与下转换接头(14)外壁之间螺纹固定，固定螺母(13)与上转换接头(11)内壁之间螺纹固定，单向推力球轴承(17)在止推螺母(12)和固定螺母(13)中间，上转换接头(11)和下转换接头(14)有中心孔，在下转换接头(14)外壁上有一个凸起的环形台肩；循环密封总成包括密封轴(18)、皮碗式封隔器(20)和引锥(23)，密封轴(18)的上部能与旋转总成的下转换接头(14)下端连接，在密封轴(18)的下端外壁上套有皮碗式封隔器(20)，在皮碗式封隔器(20)上部同时套有上套(19)，上套(19)的下部同时套有下套(22)，在密封轴(18)的下端外壁上固定有引锥(23)，在密封轴(18)的外壁引锥(23)的下端面固定有轴用弹性挡圈(16)，密封轴(18)有中心孔。
2、 根据权利要求1所述的能加压、循环的下套管工具，其特征是 所述的挡圈(8)外壁是锥面，挡圈外套(9)的内壁是锥面，挡圈(8)外壁锥 面与挡圈外套(9)内壁锥面锥度相同并相互配合。
3、 根据权利要求1所述的能加压、循环的下套管工具，其特征是: 所述的上固定座(2)和下固定座(6)外圆为圆柱形，有一个中心孔，中心 管(10)能穿过中心孔，在上固定座(2)和下固定座(6)的一个端面上对称 分布有圆形槽，配重杆(4)端部能插入圆形槽，在所述的圆形槽中心有 通孔，在配重杆(4)端部有螺孔，通过螺杆(5)和螺母(7)将上固定座(2) 和下固定座(6)与配重杆(4)固定在一起。
4、 根据权利要求1所述的能加压、循环的下套管工具，其特征是: 在所述对称的配重杆(4)外围有固定环(3)。
5、 根据权利要求1或2或3或4所述的能循环加压的下套管工具， 其特征是在止推螺母(12)上端并下转换接头(14)外壁上有一个轴用弹 性挡圈(16)，轴用弹性挡圈能起到止推螺母(12)限位作用，在上转换接 头(11)中心孔与下转换接头(14)顶端外壁之间有密封圈(15)。
全文摘要
能加压、循环的下套管工具，应用于石油的固井作业技术领域。特征是配重总成、旋转总成和循环密封总成自上而下依次螺纹连接在一起。配重总成上端是转换接头。转换接头下端通过螺纹与中心管相连。中心管的外壁上有配重杆。旋转总成上端是上转换接头。在下转换接头与上转换接头之间的环形空间内自上而下有止推螺母、单向推力球轴承和固定螺母。循环密封总成密封轴的下端外壁上套有皮碗式封隔器。效果是在下套管时能同时进行泥浆循环和井口加压。通过这两种途径共同作用改善浅层大位移及浅层阶梯水平井下套管困难的问题。
文档编号E21B7/20GK101440694SQ20081024003
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者任荣权, 军 何, 尹洪伟, 徐丙贵, 辉 王, 莉 耿, 涛 贾, 郑万江 申请人:中国石油天然气集团公司;中国石油集团钻井工程技术研究院