一种套管锚的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种套管锚，用于解决套管在热应力作用下损伤问题。本实用新型包括外管、主体、皮碗、连接销、一级锚爪、二级锚爪、胶塞、定位销钉。当固井灌入水泥结束时投入胶塞。胶塞运动到阀座后继续加压，推杆下降使一级锚爪及二级锚爪张开，一级锚爪及二级锚爪的锚端进入井壁中以锚定装置。本实用新型结构简单，可有效解决套管整体热应力问题。
【专利说明】一种套管描
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及井下固井装置，特别涉及一种套管锚。
【背景技术】
[0002]目前，针对稠油油藏(在油层温度条件下，地下原油粘度大于100毫帕?秒)的开采方式一般采用热力采油开发方式。热力采油开发方式主要通过向油层注入热水或蒸汽提高油藏温度而降级原油的粘度，提高原油的流动度，然后把原油开采出来。热力采油过程中，套管整体都会受到不同程度热应力的作用。这种热应力往往是不断变化的。在受热膨胀的作用下，套管整体会有不同程度的伸长。如果套管没有得到空间以释放所伸长的部分，套管就会容易损伤。
[0003]目前一般采用在套管尾部固定连接热应力补偿器来解决热应力问题。如图1所示，热应力补偿器b通过接箍11固定连接在套管a的尾部。当套管a尾部受热伸长后，热应力补偿器b会给套管a提供空间以释放套管a伸长部分，进而解决套管a所受到的热应力问题。
[0004]图1示出了一种热应力补偿器结构及与套管连接方式示意图。如图1所示，所述一种热应力补偿器b固定连接在套管尾部。所述热应力补偿器b包括外筒1、内筒2、波纹管3、箍环4、上接头5、下接头6、挡环7、密封圈9、套管短节10、接箍11。外筒I上端和下端均设有内螺纹。内筒2部分伸入外筒I及上接头5内部，内筒2由厚壁段2.1和薄壁段
2.2构成。所述厚壁段2.1上端设有外螺纹。波纹管3套装在内筒2的薄壁段2.2上。所述波纹管3的管壁纵截面朝管壁外侧部分的形状呈波纹状，波纹管2外壁的环形凹槽中设有箍环4 ;波纹管3上端连接有上接头5，下端连接有下接头6。所述箍环4具有弹性，用于支撑波纹管3。所述上接头5的上端设有内螺纹并与套管短节10的下端螺纹连接，下端设有外螺纹并与外筒I上端螺纹连接。上接头5还通过密封圈9搭接在内筒2的薄壁段2.2上端。所述下接头6设有内螺纹并通过螺纹与内筒2的厚壁段2.1相连接。下接头6下端套装有挡环7。下接头6还通过销钉8与外筒I下端相连接。所述挡环7设置有外螺纹并通过螺纹与外筒I下端相连接。所述套管短节10上端设有外螺纹并通过螺纹与接箍11相连接。
[0005]工作时，在热应力补偿器b的接箍11与套管a尾部固定连接后将套管a及热应力补偿器b —起下入油层中。套管a受热的情况下尾部伸长，导致与套管a尾部通过箍环11相连接的套管短节10受到来之套管尾部的推力而向下运动。套管短节10推动上接头5向下运动，进而上接头5推动外筒I下降并剪断销钉8。外筒I剪断销钉8后，上接头5继续下降，内筒2固定不动，由于下接头6固定安装在内筒2上也是不动的，所以，波纹管3会受到上接头5的压缩。波纹管3被压缩并释放空间使套管尾部所伸长的部分得到空间，进而完成解决套管a的热应力问 题。在波纹管3压缩过程中内筒2会伸入到上接头5中。在此过程中，套管a尾部伸长多少，波纹管就被压缩多少，内筒2就进入上接头5多少。
[0006]套管在工作过程中，整体都会受到不同程度的热应力。在现有技术中，热应力补偿器安装在套管的尾部，能够对套管的尾部局部的热应力问题有效解决。但套管其他部位(尤其中上部)受到热应力影响时套管所伸长的部分并不能有效传递到套管尾部进行伸长，因此，针对套管整体热应力问题热应力补偿器并未有效解决。
实用新型内容
[0007]本实用新型提供一种套管锚，以能够有效解决套管整体的热应力问题。
[0008]为此，本实用新型提供一种套管锚包括:主体、外管、皮碗、一级锚爪、二级锚爪、胶塞、定位销钉、第一连接销、第二连接销、第三连接销、第四连接销；其中，所述外管在管壁上设有第一透孔、第二透孔；主体位于外管内部，主体上部外侧固定套装有皮碗；所述定位销钉位于所述皮碗之下，所述定位销钉第一端固定在外管内壁，第二端伸入主体外壁；所述一级锚爪一端通过第一连接销与主体相连，中部通过第二连接销与外管相连，另一端用于从第一透孔伸出以锚定井壁；所述二级锚爪一端通过第三连接销与主体相连，中部通过第四连接销与外管相连，另一端用于从第二透孔伸出以锚定井壁；所述胶塞横截面为圆形，下部直径与主体内径相等,上部直径和外管内径相等，以封闭所述主体的上开口。
[0009]本实用新型提供的上述套管锚，通过一级锚爪及二级锚爪的锚定作用将套管一端固定，套管另一端施加拉力，使套管整体拉长，有效解决了套管整体热应力问题，避免套管因受到热应力作用而损伤。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是一种热应力补偿器结构及与套管连接方式示意图；
[0011]图2是本实用新型一种套管锚结构示意图；
[0012]图3是本实用新型一种套管锚第一实施例装置剖面示意图；
[0013]图4是本实用新型一种套管锚第二实施例装置剖面示意图。
【具体实施方式】
[0014]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0015]下面结合附图进一步说明本实用新型。
[0016]图2是本实用新型一种套管锚结构示意图。如图2所示，本实用新型提出的一种套管锚包括:主体10、外管11、皮碗14、一级锚爪18、二级锚爪20、胶塞21、定位销钉23、第一连接销17、第二连接销24、第三连接销26、第四连接销27 ;其中，所述外管11在管壁上设有第一透孔19、第二透孔25 ;主体10位于外管11内部，主体10上部外侧固定套装有皮碗
14;所述定位销钉23位于所述皮碗14之下，所述定位销钉23第一端固定在外管11内壁，第二端伸入主体10外壁；所述一级锚爪18 —端通过第一连接销17与主体10相连，中部通过第二连接销24与外管相连，另一端18.1用于从第一透孔19伸出以锚定井壁；所述二级锚爪20 —端通过第三连接销26与主体10相连，中部通过第四连接销27与外管11相连，另一端20.1用于从第二透孔伸出以锚定井壁；所述胶塞21横截面为圆形，下部直径与主体10内径相等，上部直径和外管11内径相等，以封闭所述主体10的上开口。
[0017]进一步地，所述主体10内壁上部还可以设置有卡簧13，所述胶塞21下部侧壁还开设有卡孔22，所述卡簧13用于伸入胶塞21的卡孔22将胶塞21限位锁死。
[0018]在一个具体实施例中，所述主体10包括阀座12、内连接管15、推杆16 ;其中，所述皮碗14固定套装在阀座12中部外侧；所述阀座12下部与所述内连接管15上部相连接；所述定位销钉23第二端伸入所述内连接管15外壁；所述推杆16连接在所述内连接管15下部；所述一级锚爪18 —端通过第一连接销17与推杆16相连；所述二级锚爪20 —端通过第三连接销26与推杆16相连。
[0019]其中，所述阀座12内壁上部还设置有卡簧13，所述胶塞21下部侧壁还开设有卡孔22，所述卡簧13用于伸入胶塞21的卡孔22将胶塞21限位锁死。
[0020]进一步地，所述内连接管15通过螺纹连接在阀座12下部。所述推杆16通过螺纹连接在内连接管15下部。在本实施例中，由于主体由阀座12、内连接管15、推杆16三部分通过螺纹连接构成一个整体，因此本实用新型的一种套管锚可以很方便的拆卸安装，且可以根据需要来更换部件，当主体的其中一部出现问题时无需更换整个套管锚，只需要更换其中损坏的部分即可。
[0021]在一个可行的实施例中，本实用新型提供的一种套管锚还包括套管扣11.1，所述套管扣11.1通过螺纹连接在外管11上端，用于与套管尾部进行连接。
[0022]在另一个可行的实施例中，所述一级锚爪18与二级锚爪20设置在主体上相对的两侧。
[0023]在另一个具体的实施例中，所述二级锚爪20还可以设置在一级锚爪18之下。
[0024]下面结合两个具体实施例说明本实用新型的工作原理:
[0025]图3为本实用新型一种套管锚第一实施例装置剖面示意图。如图3所示，所述实施例装置包括:套管扣11.1、外管11、阀座12、皮碗14、内连接管15、推杆16、第一连接销17、一级锚爪18、二级锚爪20、胶塞21、定位销钉23、第二连接销24、第三连接销26、第四连接销27。其中，套管扣11.1为管状结构，安装在外管11上端，用于与套管尾部进行连接。阀座12、皮碗14、内连接管15、推杆16、第一连接销17、一级锚爪18、二级锚爪20、定位销钉23、第二连接销24、第三连接销26、第四连接销27设置在外管11内部。所述外管11在管壁上设有第一透孔19、第二透孔25，所述第一透孔19用于一级锚爪18 —端伸出，第二透孔25用于二级锚爪20—端伸出。阀座12设置在外管11内部上部，阀座12为圆管形结构，中部外侧套有皮碗14，下部与内连接管15相连接。所述皮碗14最大直径与外管11内径相等，并套在阀座12中部外侧。所述内连接管15连接在阀座12下部，内连接管15为圆管形结构，并由定位销钉23限位停止在固定位置。所述定位销钉23 —端固定在外管11内壁，另一端伸入内连接管15外壁，用于对内连接管15进行限位。推杆16连接在内连接管15下部。一级锚爪18及二级锚爪20设置在推杆16相对的两侧。所述一级锚爪18—端通过第一连接销17与推杆16相连，中部通过第二连接销24与外管11相连，一级锚爪18的另一端为锚端18.1，所述锚端18.1用于伸入井壁进行锚定。当推杆16下降时，一级锚爪18的锚端18.1可从外管11上的第一透孔19伸出。二级锚爪20安装在一级锚爪18下方，一端通过第三连接销26与推杆16相连，中部通过第四连接销27与外管11相连，二级锚爪20的另一端为锚端20.1，所述锚端20.1用于伸入井壁进行锚定。当推杆16下降时，二级锚爪20锚端20.1可从外管11上的第二透孔25伸出。所述胶塞21横截面为圆形，下部直径与阀座15内径相等，胶塞21上部直径和外管11内径相等。所述胶塞21在固井注入水泥完毕后投入套管内。
[0026]工作时，将本实施例装置除胶塞21外通过套管扣11.1连接在套管最下端并下降到设计位置后开始固井并注入水泥。固井结束后，将胶塞21投入套管，并通过加压将胶塞21推到阀座12处，胶塞21下部伸入阀座21后停止。继续加压，胶塞21推动阀座12下降，阀座12推动内连接管15将定位销钉23剪断，进而内连接管15推动推杆16下降，最终推杆16推动一级锚爪18的一端和二级锚爪20的一端下降。一级锚爪18将绕中部的第二连接销24转动，一级锚爪18的锚端18.1会伸出外管11的第一透孔19并开始接触井壁；二级锚爪20将绕中部的第四连接销27转动，二级锚爪20的锚端20.1会伸出外管11的第二透孔25并开始接触井壁。继续加压，一级锚爪18和二级锚爪20会继续转动，并且锚端18.1和锚端20.1随着转动会插入井壁。当一级锚爪18及二级锚爪20转动至90度时，一级锚爪18和二级锚爪20被锁死。此时，本实施例装置被限位固定在某一位置，在井外套管一端施加拉力进行提拉使套管整体伸长，进而解决套管整体热应力问题。
[0027]上述实施例装置通过锚定将套管一端固定，套管另一端施加拉力，使套管整体拉长，有效解决了套管整体热应力问题，避免套管因受到热应力作用而损伤。
[0028]上述实施例装置锚定后处于固定不动状态，所伸长的套管完全由井外一端承担，这样容易确定井口高度。
[0029]图4为本实用新型一种套管锚第二实施例装置剖面示意图。如图4所示，所述实施例装置包括:套管扣11.1、外管11、阀座12、卡簧13、皮碗14、内连接管15、推杆16、第一连接销17、一级锚爪18、二级锚爪20、胶塞21、定位销钉23、第二连接销24、第三连接销26、第四连接销27。其中，套管扣11.1为管状结构，安装在外管11上端，用于与套管尾部进行连接。阀座12、卡簧13、皮碗14、内连接管15、推杆16、第一连接销17、一级锚爪18、二级锚爪20、定位销钉23、第二连接销24、第三连接销26、第四连接销27设置在外管11内部。所述外管11在管壁上设有第一透孔19、第二透孔25。所述第一透孔19用于一级锚爪18 —端伸出，第二透孔25用于二级锚爪20 —端伸出。阀座12设置在外管11内部上部，阀座12为圆管形结构，其内壁上部设置有卡簧13，中部外侧套有皮碗14，下部与内连接管15相连接。所述卡簧13用于伸入卡孔22以将胶塞21限位锁死。所述皮碗14最大直径与外管11内径相等，并套在阀座12中部外侧。所述内连接管15通过螺纹连接在阀座12下部，内连接管15为圆管形结构，并由定位销钉23限位停止在固定位置。所述定位销钉23 —端固定在外管11内壁，另一端伸入内连接管15外壁，用于对内连接管15进行限位。推杆16通过螺纹连接在内连接管15下部。一级锚爪18及二级锚爪20设置在推杆16相对的两侧。所述一级锚爪18 —端通过第一连接销17与推杆16相连，中部通过第一连接销17与外管11相连，一级锚爪18的另一端为锚端18.1，所述锚端18.1用于伸入井壁进行锚定。当推杆16下降时，一级锚爪18的锚端18.1可从外管11上的第一透孔19伸出。二级锚爪20安装在一级锚爪18下方，一端通过第三连接销26与推杆16相连，中部通过第四连接销27与外管11相连，二级锚爪20的另一端为锚端20.1，所述锚端20.1用于伸入井壁进行锚定。当推杆16下降时，二级锚爪20锚端20.1可从外管11上的第二透孔25伸出。所述胶塞21横截面为圆形，下部直径与阀座15内径相等并在侧壁开设有卡孔22，上部直径和外管11内径相等。所述胶塞21在固井注入水泥完毕后投入套管内。所述卡孔22用于卡簧13伸入。
[0030]工作时，将本实施例装置除胶塞21外通过套管扣11.1连接在套管最下端并下降到设计位置后开始固井并注入水泥。固井结束后，往套管投入胶塞21，并通过加压将胶塞21推到阀座12处，胶塞21下部伸入阀座21并且卡簧13伸入到卡孔22后停止。继续加压，胶塞21推动阀座12下降，阀座12推动内连接管15将定位销钉23剪断，进而内连接管
15推动推杆16下降，最终推杆16推动一级锚爪18和二级锚爪20的一端下降。一级锚爪18将绕中部的第二连接销24转动，一级锚爪18的锚端18.1会伸出外管11的第一透孔19并开始接触井壁；二级锚爪20将绕中部的第四连接销27转动，二级锚爪20的锚端20.1伸出外管11的第二透孔25并开始接触井壁。继续加压，一级锚爪18和二级锚爪20会继续转动，并且锚端18.1和锚端20.1随着转动会插入井壁。当一级锚爪18及二级锚爪20转动至90度时，锚爪锁死，将本实施例装置限位固定在某一位置，在井外套管一端施加拉力进行提拉使套管伸长，进而解决套管热应力问题。
[0031]上述实施例装置通过锚定将套管一端固定，并在套管井外一端施加拉力，使套管整体拉长，有效解决了套管整体热应力问题，避免套管因为受到热应力损伤。
[0032]上述实施例装置还通过阀座内的卡簧将胶塞限位锁死，有效防止水泥浆回流，更加有利于固井工作。
[0033]上述实施例装置锚定后处于固定不动状态，所伸长的套管完全由井外一端承担，这样容易确定井口高度。
[0034]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种套管锚，其特征在于，包括:主体、外管、皮碗、一级锚爪、二级锚爪、胶塞、定位销钉、第一连接销、第二连接销、第三连接销、第四连接销；其中，所述外管在管壁上设有第一透孔、第二透孔；主体位于外管内部，主体上部外侧固定套装有皮碗；所述定位销钉位于所述皮碗之下，所述定位销钉第一端固定在外管内壁，第二端伸入主体外壁；所述一级锚爪一端通过第一连接销与主体相连，中部通过第二连接销与外管相连，另一端用于从第一透孔伸出以锚定井壁；所述二级锚爪一端通过第三连接销与主体相连，中部通过第四连接销与外管相连，另一端用于从第二透孔伸出以锚定井壁；所述胶塞横截面为圆形，下部直径与主体内径相等，上部直径和外管内径相等，以封闭所述主体的上开口。
2.如权利要求1所述的套管锚，其特征在于，所述主体内壁上部还设置有卡簧，所述胶塞下部侧壁还开设有卡孔，所述卡簧用于伸入胶塞的卡孔将胶塞限位锁死。
3.如权利要求1所述的套管锚，其特征在于，所述主体包括阀座、内连接管、推杆；其中，所述皮碗固定套装在阀座中部外侧；所述阀座下部与所述内连接管上部相连接；所述定位销钉第二端伸入所述内连接管外壁；所述推杆连接在所述内连接管下部；所述一级锚爪一端通过第一连接销与推杆相连；所述二级锚爪一端通过第三连接销与推杆相连。
4.如权利要求3所述的套管锚，其特征在于，所述阀座内壁上部还设置有卡簧，所述胶塞下部侧壁还开设有卡孔，所述卡簧用于伸入胶塞的卡孔将胶塞限位锁死。
5.如权利要求3所述的套管锚，其特征在于，内连接管通过螺纹连接在阀座下部。
6.如权利要求3所述的套管锚，其特征在于，所述推杆通过螺纹连接在内连接管下部。
7.如权利要求1所述的套管锚，其特征在于，还包括套管扣，所述套管扣固定安装在外管上端，用于与套管尾部进行连接。
8.如权利要求1所述的套管锚，其特征在于，一级锚爪与二级锚爪设置在主体上相对的两侧。
9.如权利要求1所述的套管锚，其特征在于，二级锚爪设置在一级锚爪之下。
10.如权利要求7所述的套管锚，其特征在于，所述套管扣通过螺纹与外管相连接。
【文档编号】E21B23/01GK203729923SQ201420001875
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】孙利民, 董奇玮, 孙义翔, 赵鹏飞, 冷冰, 张宁, 蔡德伟, 尹洪凯, 梅昌贵, 项连芬, 成少兵, 李向方, 付春波, 李宏远 申请人:中国石油天然气股份有限公司