专利名称：套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器的制作方法
技术领域：
套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器技术领域[0001]本实用新型涉及油田套管错断水平井的打通道工具，特别是套管错断水平井修套 专用偏心拨正悬挂器，解决目前套管错断内径重合程度处于30-50%之间的错断井无法拨 正的难题。
背景技术：
[0002]由于水平井技术在油田的大规模推广，随之而来的水平井配套治理问题也显得日 益突出，其中应对水平井套管错断问题的办法及工具配套还不全面。水平井套管错断问题 的两个重要难点就是打通道及套管修复管柱的再下入。当前在直井中的修复错断井的方法 是用可钻材料加工出前端带有大倒角的圆锥形引鞋附加注水泥工具，靠管柱重力对下部错 断的套管进行拨正，之后采用挤水泥的方法将错段套管固定住，然后再钻掉水泥和拨正器。 此种方法如果应用在水平井段极易污染油层，造成永久性不可逆的伤害。因此，此种工艺很 少应用在水平井修井中。另外一种方法是采用悬挂尾管的方式，如专利一种套管错断井修 复管柱、申请号201020549366.1中所述，上部采用悬挂器，下面采用锥型引鞋，施工完成后 通过光油管下压剪断连接剪钉。此种方法首先施工后底部留有较大缝隙，油井依旧会出砂， 其次悬挂器内径较小生产管柱缩径明显，还有下部错段套管因生产而产生的晃动对悬挂器 的悬挂寿命有很大的影响。因此，这种方法不具有现实意义而很难在实际生产中进行应用； 除此之外，有人曾经采用两步走的方案，进行修井。首先下入同修复工具外径一样大的尖角 引鞋，无专用拨正器，对下部错段套管进行拨正，看看所需轴向力的大小，如所需轴向力不 大则下入膨胀管修复工具，需要再次将套管拨正，之后进行胀管，最后再下入钻头钻掉残留 的底座。这样不仅耗时耗力，而且在钻塞过程中容易出现新的问题，像修复管移位滑落等 等。而且上述几种常用方法，都只能针对套管错断程度较低的情况使用，即上下断面重合超 过套管内径50%的井，而对套管上下断面重合在套管内径30-50%的井则因错断方位的问题 而无能为力。因此，常规的打通道方法及现有工具在错断程度较大的水平井中不再适用。因 此，研制一种对套管错断方向有针对性的，又不污染地层的打通道工具便显得尤为重要。发明内容[0003]本实用新型的目的是提供套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，解决目前套 管错断内径重合程度处于30-50%之间的错断井无法拨正的难题，拨正错断套管，打通修复 通道，修复深度套管错断的水平井使其继续生产。[0004]本技术解决方案可达上述目的套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，包括 导引头，液压锚挂装置和偏心定位拨正装置通过转换接头连接；液压锚挂装置包括座封定 位机构和插入式解封机构，座封定位机构安装在插入式解封机构内并通过限位销连接；在 偏心定位拨正装置的周向限位内筒的内圆设有配重安装竖槽，其内装有配重条，在其下端 连接导引头。本工具在下入水平井段后，其装有配重条的一侧始终处于下方，可根据前期确 定的套管错断方位，准确地将导引头的底尖连同本工具插入错断的下部套管中，打通错断套管的修复通道。[0005]与现有技术相比，本实用新型具有以下显著的效果本工具结构简单可靠，在限位 环定位剪钉剪断前，本工具的偏心定位拨正装置可自由转动，下入水平井段后，装有配重条 的一侧始终处于下方，可根据前期确定的套管错断方位，准确地将导引头的底尖连同本工 具插入错断的下部套管中。解决目前套管错断内径重合程度处于30-50%之间的错断井无 法拨正的难题，使这种套管深度错断的水平井经过修复后恢复生产，具有巨大的经济效益 和社会效益。使用本工具拨正错断套管，打通修复通道，不会对油层产生污染，其功能完善， 既能定位又能拨正，其适用性广，成本低，对使用条件要求低等优点。在现场应用方便，对施 工队伍技术要求较低，施工步骤简单，能有效地建立起井下水平段错断套管口处的通道，节 省作业时间，提高了修井的效率，故有较大的推广应用空间。
[0006]图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
[0007]
以下结合附图对本实用新型做进一步的详述。[0008]参见附图，套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器包括导引头25，液压锚挂装 置和偏心定位拨正装置通过转换接头13连接；液压锚挂装置包括座封定位机构和插入式 解封机构，座封定位机构安装在插入式解封机构内并通过限位销6连接；在偏心定位拨正 装置的周向限位内筒20的内圆设有配重安装竖槽，其内装有配重条，在其下端连接导引头 25。座封定位机构包括定位内筒1、锚筒顶套2、定位内筒底堵10和限位底环12，定位内筒 I上设有定位内筒进液孔8和限位销插入槽孔，将定位内筒底堵10套装在定位内筒I的下 部，通过底堵定位剪钉11与定位内筒I连接，锚筒顶套2与定位内筒I的上部外圆丝扣连 接，限位底环12焊接在定位内筒I的下端。插入式解封机构包括定位外筒3、锚筒4、阻挡 环5和锚筒支撑套7，定位外筒3的上部外圆设有锚筒限位台阶和阻挡环连接台阶，其筒体 上设有限位销6和定位外筒进液孔9 ;定位外筒3与定位内筒I通过限位销6连接，锚筒4 由下而上套在定位外筒3上，阻挡环5与定位外筒3的阻挡环连接台阶通过丝扣连接，锚筒 支撑套7由下而上套在定位外筒3上。所述锚筒4的筒体上至少加工两瓣棘爪，其棘爪外壁 上加工卡瓦牙，各瓣棘爪下部外壁设有倒角，构成棘爪型卡瓦，各瓣棘爪下部的倒角角度可 视情况而定，棘爪型卡瓦结构简单，工作可靠中。阻挡环5的上部内圆设有丝扣，下部环体 加工装配卡槽与专用上扣工具匹配；锚筒支撑套7的上部内圆设有限位销卡入环槽，该限 位销卡入环槽与限位销6配合；在定位内筒进液孔8和定位外筒进液孔9的两侧设有密封 圈。偏心定位拨正装置包括导引头25，在转换接头13与导引头25之间连接偏心配重定位 机构，偏心配重定位机构的周向限位内筒20的内圆至少设有一条配重安装竖槽,其内配装 配重条。也可以设置多条配重安装竖槽，便于配重调节。由于安装了配重条，当本工具在下 入水平井段后，其装有配重条的一侧始终处于下方，可根据前期确定的套管错断方位进行 配重调节，使导引头5的底尖静止时在重力作用下准确指向下部错段套管内腔，准确地将 导引头25的底尖连同本工具插入错断的下部套管中。偏心配重定位机构包括周向限位外 筒16、周向限位内筒20、上外筒17、下外筒21和定位控制机关，上顶筒14的上部外圆与马牙扣筒15通过马牙扣连接，其下部外圆与周向限位内筒20丝扣连接，将马牙扣筒15悬挂 在周向限位外筒16内圆台阶上的定位花键槽上；周向限位外筒16的下部外圆依次与上外 筒17和下外筒21丝扣连接；上部滚珠19安装在周向限位内筒20滑转台阶的滚珠安装竖 槽中，两端由螺钉18固定；将周向限位内筒20的滑转台阶安座在上外筒17的下部内圆台 阶上；在下外筒21与周向限位内筒20之间安装定位控制机关。定位控制机关包括限位环 23、限位环定位剪钉22、滚珠套筒24和下部滚珠，限位环23套在周向限位内筒20外面并通 过限位环定位剪钉22与下外筒21连接；滚珠套筒24的内圆设有丝扣、其外圆台阶上设有 滚珠安装竖槽，内装下部滚珠，将滚珠套筒24与周向限位内筒20的下部外圆丝扣连接，安 装在限位环23的下方。周向限位内筒20滑转台阶的上方外圆设有定位花键，该定位花键与 周向限位外筒16内圆台阶上的定位花键槽配合；周向限位内筒20滑转台阶上的滚珠安装 竖槽和滚珠套筒24外圆台阶上的滚珠安装竖槽至少设有三条，各配置三组上部滚珠19和 下部滚珠。此处还可采取其他机械滚动结构，如在周向限位内筒20滑转台阶和滚珠套筒 24的外圆台阶上设有滚珠安装环形槽或者在周向限位内筒20滑转台阶和滚珠套筒24的外 圆台阶上安装轴承。转换接头13上部外圆与插入式解封机构的锚筒支撑套7的下部内圆 丝扣连接；转换接头13的下部内圆与偏心定位拨正装置的限位外筒16的上部外圆丝扣连 接；在转换接头13与锚筒支撑套7和限位外筒16连接处的两端设有密封圈；导引头25本 体上设有轴向泄压孔，其底尖为楔尖形结构。[0009]本工具导引头25的上部外圆与周向限位内筒20的下部内圆丝扣连接。转换接头 13与周向限位外筒16丝扣连接。因为上顶筒14的上部外圆与马牙扣筒15通过马牙扣连 接，其下部外圆与周向限位内筒20丝扣连接，而周向限位内筒20的滑转台阶安座在上外筒 17的下部内圆台阶上，其下部内圆丝扣又与导引头25连接，就使得上顶筒14、马牙扣筒15、 周向限位内筒20、滚珠套筒24以及导引头25可以在周向上自由转动，使已配重好的偏心定 位拨正装置下端的导引头25的底尖准确指向下部错段套管的内腔。[0010]安装本工具时，先将几组上部滚珠19装入周向限位内筒20中，两端上好螺钉18， 上顶筒14和周向限位内筒20通过丝扣相连，上外筒17和周向限位外筒16分别从两端套 在周向限位内筒20外面，上外筒17和周向限位外筒16通过丝扣连接，马牙扣筒15由上至 下套在周向限位内筒20和周向限位外筒16之间，之后转换接头13通过丝扣连接周向限位 外筒16，下外筒21与限位环23通过限位环定位剪钉22连接后，再与上外筒17通过丝扣连 接。使用专项工具将滚珠套筒24通过丝扣连接到周向限位内筒20的下端。[0011]本工具的具体使用过程如下[0012]下井前根据井下套管错断方位预先安装好配重条，使导引头25的底尖在自由重 力下对准错段的下部套管内。下井时，直接将本工具接在修井管柱所需位置，到达套管错断 位置处静止一段时间，使自由转动的周向限位内筒20重心向下静止不动。之后下压修井管 柱一定吨位后，限位环定位剪钉22被剪断，周向限位内筒20回缩一定距离使滑转台阶上方 的定位花键进入到周向限位外筒16内圆台阶上的定位花键槽中。此时上顶筒14沿马牙扣 筒15上滑至定位内筒I底端处，这时偏心定位拨正装置的前部已被周向限位不易从错段的 下部套管中滑出。然后修井管柱继续下压将错段的下部套管拨正。当本工具到达预定深度 后，即可液压锚挂。[0013]液压锚挂高压液体通过定位内筒进液孔8和定位外筒进液孔9进入，推动锚筒支撑套7上行，使锚筒支撑套7推动锚筒4的棘爪型卡瓦胀开、向外卡在套管管柱错断口上部 套管内壁上，限位销6失去锚筒支撑套7的限位进入限位销卡入环槽中。此时上提管柱即 可将定位内筒1，锚筒顶套2，定位内筒底堵10和限位底环12构成的座封定位机构提至地 面。此时下部错断的套管被暂时固定，之后再下入套管修复管柱解封。[0014]液压解封在下入的套管修复管柱前端安装插管，插入到本工具的插入式解封机 构的定位外筒3的内腔中，套管修复管柱前端插管的台阶卡在定位外筒3处，使接触处无缝 隙。此时下压插管台阶推动定位外筒3下行，锚筒4因卡封力使其沿定位外筒3外壁相对 向下滑动，阻挡环5推动锚筒支撑环7下行，使锚筒4的棘爪型卡瓦因失去锚筒支撑环7的 限位支撑而回收解封。因套管修复管柱的前端插管与定位外筒3的接触处无缝隙，故套管 修复管柱可顺利通过套管错断处，并将本工具留在井中的部分推入井下。继而下放套管修 复管柱，即可通过套管错断截面进行修复工作。
权利要求1.套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，包括导引头(25)，其特征是，液压锚挂装置和偏心定位拨正装置通过转换接头(13)连接；液压锚挂装置包括座封定位机构和插入式解封机构，座封定位机构安装在插入式解封机构内并通过限位销(6)连接；在偏心定位拨正装置的周向限位内筒(20 )的内圆设有配重安装竖槽，其内装有配重条，在其下端连接导引头(25)。
2.根据权利要求1所述的套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，其特征是，所述的座封定位机构包括定位内筒(I)、锚筒顶套(2 )、定位内筒底堵(10 )和限位底环(12 )，定位内筒(I)上设有定位内筒进液孔(8 )和限位销插入槽孔，将定位内筒底堵(10 )套装在定位内筒(I)的下部，通过底堵定位剪钉(11)与定位内筒(I)连接，锚筒顶套(2 )与定位内筒(O的上部外圆丝扣连接，限位底环(12)焊接在定位内筒(I)的下端。
3.根据权利要求2所述的套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，其特征是，所述的插入式解封机构包括定位外筒(3)、锚筒(4)、阻挡环(5)和锚筒支撑套(7)，定位外筒(3)的上部外圆设有锚筒限位台阶和阻挡环连接台阶，其筒体上设有限位销(6)和定位外筒进液孔(9);定位外筒(3)与定位内筒(I)通过限位销(6)连接，锚筒(4)由下而上套在定位外筒(3)上，阻挡环(5)与定位外筒(3)的阻挡环连接台阶通过丝扣连接，锚筒支撑套(7)由下而上套在定位外筒(3)上。
4.根据权利要求3所述的套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，其特征是，所述锚筒(4)的筒体上至少加工两瓣棘爪，其棘爪外壁上加工卡瓦牙，各瓣棘爪下部外壁设有倒角，构成棘爪型卡瓦；阻挡环(5)的上部内圆设有丝扣，下部环体加工装配卡槽；锚筒支撑套(7)的上部内圆设有限位销卡入环槽，该限位销卡入环槽与限位销(6)配合；在定位内筒进液孔(8)和定位外筒进液孔(9)的两侧设有密封圈。
5.根据权利要求2所述的套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，其特征是，所述的偏心定位拨正装置包括导引头(25)，在转换接头(13)与导引头(25)之间连接偏心配重定位机构，偏心配重定位机构的周向限位内筒(20)的内圆至少设有一条配重安装竖槽,其内配装配重条。
6.根据权利要求5所述的套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，其特征是，所述的偏心配重定位机构包括周向限位外筒(16)、周向限位内筒(20)、上外筒(17)、下外筒(21)和定位控制机关，上顶筒(14)的上部外圆与马牙扣筒(15)通过马牙扣连接，其下部外圆与周向限位内筒(20)丝扣连接，将马牙扣筒(15)悬挂在周向限位外筒(16)内圆台阶上的定位花键槽上；周向限位外筒(16)的下部外圆依次与上外筒(17)和下外筒(21)丝扣连接；上部滚珠(19)安装在周向限位内筒(20)滑转台阶的滚珠安装竖槽中，两端由螺钉(18)固定；将周向限位内筒(20)的滑转台阶安座在上外筒(17)的下部内圆台阶上；在下外筒(21)与周向限位内筒(20)之间安装定位控制机关。
7.根据权利要求6所述的套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，其特征是，所述的定位控制机关包括限位环(23)、限位环定位剪钉(22)、滚珠套筒(24)和下部滚珠，限位环(23)套在周向限位内筒(20)外面并通过限位环定位剪钉(22)与下外筒(21)连接；滚珠套筒(24)的内圆设有丝扣、其外圆台阶上设有滚珠安装竖槽，内装下部滚珠，将滚珠套筒(24)与周向限位内筒(20)的下部外圆丝扣连接，安装在限位环(23)的下方。
8.根据权利要求7所述的套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，其特征是，所述的周向限位内筒(20)滑转台阶的上方外圆设有定位花键，该定位花键与周向限位外筒(16)内圆台阶上的定位花键槽配合；周向限位内筒(20)滑转台阶上的滚珠安装竖槽和滚珠套筒(24)外圆台阶上的滚珠安装竖槽至少设有三条，各配置三组上部滚珠(19)和下部滚珠。
9.根据权利要求7所述的套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，其特征是，所述的周向限位内筒(20)滑转台阶和滚珠套筒(24)的外圆台阶上设有滚珠安装环形槽或者在周向限位内筒(20)滑转台阶和滚珠套筒(24)的外圆台阶上安装轴承。
10.根据权利要求2或5所述的套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，其特征是，所述的转换接头(13)上部外圆与插入式解封机构的锚筒支撑套(7)的下部内圆丝扣连接；转换接头(13)的下部内圆与偏心定位拨正装置的限位外筒(16)的上部外圆丝扣连接；在转换接头(13)与锚筒支撑套(7)和限位外筒(16)连接处的两端设有密封圈；导引头(25)本体上设有轴向泄压孔，其底尖为楔尖形结构。
专利摘要本实用新型是套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，解决油田目前套管错断内径重合程度处于30-50%之间的错断井无法拨正的难题。套管错断水平井修套专用偏心拨正悬挂器，包括导引头，液压锚挂装置和偏心定位拨正装置通过转换接头连接；液压锚挂装置包括座封定位机构和插入式解封机构，座封定位机构安装在插入式解封机构内并通过限位销连接；在偏心定位拨正装置的周向限位内筒的内圆设有配重安装竖槽，其内装有配重条，在其下端连接导引头。本工具在下入水平井段后，其装有配重条的一侧始终处于下方，可根据前期确定的套管错断方位，准确地将导引头的底尖连同本工具插入错断的下部套管中，打通错断套管的修复通道，修复后再生产。
文档编号E21B29/10GK202866713SQ20122045475
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月8日 优先权日2012年9月8日
发明者朱瑛辉, 田玉刚, 伊伟锴, 杨慧, 温盛魁 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司采油工艺研究院