一种套管悬空装置的制作方法

本实用新型涉及油气井下入套管、下入尾管、固井作业和固井井下工具技术领域，尤其是涉及一种水泥固井装置。

背景技术：

固井是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节，它包括下套管、尾管和注水泥。固井技术具有系统性、一次性和时间短的特点，固井的主要目的是保护和支撑油气井内的套管、尾管，封隔油、气和水等地层。

最上面的固井是表层套管固井，钻井过程中往往还要下技术套管固井，最深的井底往往还要下入尾管(包括尾管悬挂器等)固井，和公路的隧道、煤矿中的巷道一样，钻井过程中也会遇到井塌、高压和不稳定的地层。油层未钻穿前，油气水在地层中处于平衡和封隔的状态，钻穿后油气水层连成一体。所以为了开采油气，必须下油层套管注水泥，将油气水层严密封隔；同时，油层套管在生产时是油气藏向井口输送的通道。

套管扶正器是套管下入井后的提高水泥固井质量关键装置，其作用是将套管在裸眼井壁的环形空间悬空、支撑、扶正、居中起来，依靠水泥固井以封隔油气水层，使套管成为油气通向井中的通道。

因此，固井作业相关配套的套管扶正器设备得以广泛应用。

目前国内外的固井作业相关配套的套管扶正器主要有两种形式：

第一种是固井弹性扶正器。通过弹簧片将套管扶正，该固井弹性扶正器不能保证套管扶正、居中、悬空起来：特别是在大斜度井、水平井中，受到套管重力影响；套管不居中；固井质量不佳。

第二种固井刚性扶正器。该固井刚性扶正器虽然保证了井筒的套管部分居中，但是要做到完全居中，特别是在水平井段、扩眼井段、大肚子井段，仍然是业界的难题。给水泥固井作业带来困难，给水泥固井后封固质量带来困难；给层间封隔带来困难；给油气水的隔离带来困难；不利于套管井的长期有效生产。

中国专利cn201210359506.2(专利名称为：液压套管扶正器；申请日为：2014.04.23；)公开了一种液压打开式的套管扶正器。

包括：一种液压套管扶正器；用于扶正套管串；其特征在于，所述液压套管扶正器包括中心管、扶正接头、第一球、销轴、第一固定盖、液缸、固定螺钉、第二球、第二固定盖、活塞、液压通道、阀、丝堵、扶正臂、斜板及拉簧；所述中心管的一端套接着所述扶正接头；所述扶正接头相对所述中心管的一端伸出；所述扶正接头的外壁上嵌入所述第一球的一部分，所述第一球通过所述第一固定盖固定在所述扶正接头的外壁，所述第一球的另外部分由所述第一固定盖伸出；所述第一球用于扶正所述套管串，所述中心管的另一端套接着所述液缸，所述中心管相对所述液缸伸出，所述液缸与所述中心管通过所述固定螺钉连接，所述液缸的外壁上嵌入所述第二球的一部分，所述第二球通过所述第二固定盖固定在所述液缸的外壁，所述第二球的另外部分由所述第二固定盖伸出，所述第二球用于扶正所述套管串，所述液缸与所述中心管之间设有所述活塞，所述活塞可相对所述液缸轴向移动，所述液缸中设有液压通道，通过所述液压通道连通所述活塞和所述中心管，所述丝堵穿过所述中心管并封堵所述液压通道，所述扶正接头与所述液缸之间顺次设置着所述扶正臂和所述斜板，所述扶正臂的一端与所述扶正接头通过销轴连接，所述扶正臂的另一端与所述斜板的斜面相齿合，所述扶正臂用于扶正所述套管串，所述斜板直角边抵顶在所述活塞上，所述斜板用于撑起所述扶正臂，所述扶正臂上设有所述拉簧；所述套管串下放过程以及注水泥过程中，所述扶正臂不工作，通过所述第一球和所述第二球扶正所述套管串，固井时，所述丝堵被撞落，所述液压通道与所述套管串连通，所述套管串憋压，通过压力作用使得所述活塞推动所述斜板移动，强制所述扶正臂打开，从而扶正所述套管串。

中国专利cn201420718130.4(专利名称为：双液缸套管液压扶正器)；申请日为：2014.11.26)公开了：双液缸套管液压扶正器。

包括：一种双液缸套管液压扶正器，其特征在于包括中心管、扶正弹簧撑、左液压装置和右液压装置；在中心管中部安装有能中部向外撑起的扶正弹簧撑，在扶正弹簧撑左侧的中心管上固定安装有能将扶正弹簧撑左端边向右推的左液压装置；在扶正弹簧撑右端的中心管上固定安装有能将扶正弹簧撑右端边向左推的右液压装置。

本实用新型涉及液压扶正器技术领域，是一种双液缸套管液压扶正器；其包括中心管、扶正弹簧撑、左液压装置和右液压装置；在中心管中部安装有能中部向外撑起的扶正弹簧撑，在扶正弹簧撑左侧的中心管上固定安装有能将扶正弹簧撑左端边向右推的左液压装置；在扶正弹簧撑右端的中心管上固定安装有能将扶正弹簧撑右端边向左推的右液压装置。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便；左液压装置和右液压装置的双缸结构，在满足扶正弹簧撑能够压缩撑起的前提下，有效降低井口注压的压力，减小了对地面打压设备的压力使用需求，成本低；更适用于井深大的水平井使用，可靠性更高。

中国专利cn201320600984.8(专利名称为：套管扶正器)；申请日为：2013.09.27)公开了一种套管扶正器。

包括：主要由中心管、液缸、连接套、主动链板、从动链板、上托、下托、销钉、密封圈、止退环、止退环帽构成。中心管上设有进液孔。液缸和止退环座通过连接套连接，止退环座和中心管通过销钉连接。主动链板和从动链板通过销钉连接，形成铰链。上托和下托分别同铰链的上下端连接。该铰链式套管扶正器，可保证铰链式套管扶正器安全下到油井设计位置，能够有效提高套管居中度，提高固井质量。套管扶正器，其特征是包括：中心管、套在中心管外且与中心管构成轴向滑动密封配合的液缸套、套在中心管外且与液缸套联动的上托、以及套装固定在中心管下部的下托，上、下托之间通过相互铰链的主动链板和从动链板分别与对应的上、下托铰链，主动链板和从动链板为两组以上且均布在中心管外的上、下托之间，在中心管上径向开设液压通孔，通孔设在与液缸套的内环形空腔对应部位。

中国专利cn201210359506.2不能保证套管串的完整性、密封性；长期油气生产后，存在腐蚀穿孔、液缸与活塞密封件失效，漏压、泄密。中国专利cn201420718130.4不能保证套管串的完整性；密封性；长期油气生产后，存在腐蚀穿孔、更多的液缸与活塞的密封件失效，漏压、泄密，内外串通。中国专利cn201320600984.8不能保证套管串的完整性；密封性；长期油气生产后，存在腐蚀穿孔、液缸与活塞的密封件失效，漏压、泄密，内外油气水串通。会存在油气生产漏、窜、层间干扰的困难情况。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种新型套管悬空装置(套管扶正器)，没有液压活塞、没有液压缸，没有密封件；不需要地面加压；不需要井下液压打开；且能保证套管串或尾管串的整体密封性。

本实用新型提供的一种套管悬空装置，包括：管体和用于悬空、扶正的扩展臂(包括：上扩展臂、下扩展臂)和悬空臂；

管体的上端有台阶；管体的上部侧壁开设有螺纹孔，固定螺栓通过螺纹孔将管体与套管固定；下端安装有下接头，侧壁也开设有螺纹孔，固定螺栓通过螺纹孔将管体与套管固定；管体的内径大于套管的外径，从套管的公扣端，套入套管的本体部分。

所述扩展臂、悬空臂包括：上扩展臂与下扩展臂；沿着管体能上下运动；在拉伸弹簧的作用力的引导下，向管体中央位置收缩；支持悬空臂向外扩展、支撑、悬空、扶正、居中套管串；

所述管体上端和下端分别设置有用于限制扩展臂、悬空臂位置的第一限位部和第二限位部。

本实用新型随套管串下放过程中以及注水泥前；所述扩展臂、悬空臂不向外扩展，下入油井或天然气井后，在注水泥过程中，通过溶断可溶销钉；使得所述拉伸弹簧收缩；扩展臂、悬空臂在拉伸弹簧的作用力的引导下，向管体中央位置收缩；支持悬空臂向外扩展、支撑套管串，强制悬空、扶正、居中所述套管串。

所述扩展臂、悬空臂收缩卡在第一限位部，使得套管悬空装置外径最小，保证本实用新型最初下入油井或天然气井时，通过性好；不影响套管串的下入。下入油井或天然气井后，不需要使用专业的开启，不需要地面打压液压开启；在注水泥过程中，通过溶断可溶销钉；将扩展臂、悬空臂收缩至第二限位部，此种状态下，强制悬空、扶正、居中所述套管串。

进一步地，所述可溶销钉采用可溶金属制成。

套管悬空装置的可溶销钉在注水泥过程中，溶解在水泥中，能最大程度地保证套管悬空、扶正、居中，特别是在大斜度井段、水平井段；能有效保证油气井的水泥固井洁净和通畅。

进一步地，所述套管悬空装置包括多个沿管体周向均匀设置的扩展臂、悬空臂，多个扩展臂、悬空臂组成伞状、筒状结构。

进一步地，所述第一限位部为沿下接头内壁设置的凹锥形面，所述第一限位部的上部外径与所述第一限位部的下部外径等同。

进一步地，所述拉伸弹簧的上端设置有与所述管体上端的凹锥形面相配合的凹槽。

进一步地，所述拉伸弹簧的外侧由设置有多个扩展臂、悬空臂组成伞状、筒状结构包覆，保护。

多个扩展臂、悬空臂组成伞状、筒状结构的设置，使得拉伸弹簧被保护得更好，有效防止从入井到井底过程中被磨损。

进一步地，所述拉伸弹簧为强力拉伸弹簧。

进一步地，所述固定螺栓均为密纹螺(或无螺帽)制成。

与现有的技术相比，本实用新型提供的一种套管悬空装置具有以下优点：

1、随套管或尾管一趟下入；

2、无需额外的地面泥浆泵、固井泵作业，节省了成本；

3、无需地面打压，无需套管内加压，无需井下液压打开套管悬空装置，不会对地层污染；

4、没有密封件；适合在高温高压井中应用；

5、水泥固井开始前，套管悬空装置保持收缩状态，外径最小；方便套管下入作业；

6、水泥固井开始后，可溶销钉遇水泥后，溶断可溶销钉；套管悬空装置保持扩张状态，外径最大；悬空、扶正、居中所述套管串；

7、下入到垂直井段、大斜度井段、水平井段；均无限制；

8、下入数量、下入深度均无限制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型固定螺栓未固定前时的结构示意图；

图2为本实用新型固定螺栓固定后时的结构示意图；；

图3为本实用新型中可溶销钉溶断后时的结构示意图；

图4为本实用新型套入套管或尾管后，固定螺栓未固定在套管或尾管前的结构示意图；

图5为本实用新型套入套管或尾管后，固定螺栓固定在套管或尾管后的结构示意图；

图6为本实用新型中可溶销钉溶断后，将套管或尾管支撑、悬空、扶正、居中起来时的结构示意图；

图7为本实用新型中固定螺栓的结构示意图；

图8为本实用新型中可溶销钉的结构示意图

图9为本实用新型中可溶销钉被溶断后的结构示意图

附图标记：

1-管体；2-固定螺栓；

3-螺栓孔；4-上扩展臂；

5-固定销；6-悬空臂；

7-拉伸弹簧；8-下扩展臂；

9-滑动支撑环；10-可溶销钉；

11-下接头；12-第一限位部；

13-第二限位部。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型固定螺栓未固定前时的结构示意图；图2为本实用新型固定螺栓固定后时的结构示意图；图3为本实用新型中可溶销钉溶断后时的结构示意图；图4为本实用新型套入套管或尾管后，固定螺栓未固定在套管或尾管前的结构示意图；图6为本实用新型中可溶销钉溶断后，将套管或尾管支撑、悬空、扶正、居中起来时的结构示意图；图7为本实用新型中固定螺栓的结构示意图；图8为本实用新型中可溶销钉的结构示意图；图9为本实用新型中可溶销钉被溶断后的结构示意图

如图1所示，本实用新型提供的一种套管悬空装置，包括：管体1和用于悬空的上扩展臂4、下扩展臂8和悬空臂6；拉伸弹簧7；滑动支撑环9；螺栓孔3；固定螺栓2；可溶销钉10；以及下接头11；

管体1上端的外套筒和下端下接头11，上端的外套筒的上部侧壁开设有螺栓孔3，下端下接头11下部侧壁也开设有螺栓孔3，所述螺栓孔3开设在上端的外套筒和下端下接头的侧壁；

所述上扩展臂4、下扩展臂8和悬空臂6；拉伸弹簧7；滑动支撑环9，紧密契合；互相连接和配合滑动；

所述滑动支撑环9；管体1上端的外套筒；下接头11与拉伸弹簧7在下端设置有用于限制滑动支撑环9位置的第一限位部12和第二限位部13；

所述固定螺栓2；将管体1上端的外套筒；下接头11；与套管固定连接；

所述可溶销钉10；将滑动支撑环9；与下接头11；与套管固定连接；

所述拉伸弹簧7；将上扩展臂4和下扩展臂8连接；上下滑动。

本实施例中，本实用新型下入油井或天然气井时，滑动支撑环9卡在第一限位部12的位置，保证本实用新型最初下入油井或天然气井时，外径最小；易于下入到井底。下入油井或天然气井后，可溶销钉10遇固井水泥；溶断可溶销钉10；释放滑动支撑环9；拉伸弹簧7收缩，将滑动支撑环9从第一限位部12向第二限位部13滑动；同时上扩展臂4、悬空臂6、下扩展臂8在拉伸弹簧的作用力的引导下，向管体中央位置收缩；支持悬空臂向外扩展、支撑套管串，强制支撑、悬空、扶正、居中所述套管串。

与现有的技术相比，本实用新型提供的一种套管悬空装置具有以下优点：

1、随套管一趟下入，作业一趟连续完成，节省了时间；

2、无需地面加压，无需液压打开；

3、无需在套管本体钻孔，没有传压孔，不会对地层污染；

4、下入数量无限制，不受套管壁厚、丝扣、材料影响；

5、不受裸眼变径影响，通过性好；

6、水泥固井开始前，套管悬空装置保持收缩状态，外径最小；方便套管下入作业；

7、水泥固井开始后，可溶销钉遇水泥后，溶断可溶销钉；套管悬空装置保持扩张状态，外径最大；悬空、扶正、居中所述套管串；

8、有效提高套管居中度，扶正力稳定，提高固井质量，延长生产井的寿命；

7、没有密封件；适合在深水、高温高压、大斜度、水平井中适用。

所述可溶销钉10采用可溶金属制成。

在经过数天后，溶断后的可溶销钉溶解在井液中，能最大程度地保证井筒不会存在残留碎片，能有效保证油气井的洁净和通畅。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。