一种井下打捞液压增力解卡装置的制作方法

本实用新型涉及一种井下打捞液压增力解卡装置，属于油井作业设备技术领域。

背景技术：

目前在井下施工过程中，由于出砂、结垢、油管腐蚀、套管变形等经常引起卡油管现象，致使油管提不出来。特别在水平井开发生产过程中，油水井需要下入滤砂管、分层封隔器等工具进行水平井作业。这些工具长期工作在井下，由于腐蚀、结垢、套管变形及损坏等原因，经常发生卡井事故。当滤砂管和分层封隔器失效以后，实施打捞作业就成为恢复产能的唯一手段；滤砂管和分层封隔器的常用的打捞方式有三种：活动解卡；套铣、倒扣打捞；通过普通修井机采取常用的活动解卡、大力上提解卡、震动解卡及倒扣打捞法解卡往往满足不了解卡的要求，或是地面用液压顶升上提，因而经常拔断油管或解卡失败。如果解卡失败，则需要更换大吨位井架和换钻杆，浪费大量的人力和物力。造成大修作业频繁，从而大大增加了油水井大修作业费用。针对普通小修作业修井机载荷小、大部分上提力被管柱的伸缩、摩擦和自重所消耗，只能满足普通的检泵、检管、换封等作业要求的特点，井下液力解卡技术是水平井井下管柱(特别是滤砂管)打捞的首推技术，通过增加部分配套工具井下打捞液压增力解卡装置+提放式打捞矛，改变管柱的受力方式，通过油管打压的方式直接在卡点直接产生拉力，实现水平井滤砂管打捞。

打捞解卡的技术核心在于保证作用在落鱼上的力即解卡力足够大，以克服落鱼所受的紧力。作业设备的提拉载荷要克服打捞管柱重力及套管与打捞管柱之间的摩擦力才能传递到落鱼。作业设备提升能力、打捞管柱强度、井深及井眼曲率是影响特殊结构井打捞解卡的主要因素。

(1)解卡力对作业设备的要求油田目前投人的小修作业设备，以配置390kN级提升系统的通井机为主，作业井架极限载荷为750kN，而深井、特殊结构井解卡力往往超过通井机最大许用工作载荷，不能满足打捞作业施工的需要，必须采用大修作业车载钻机完成解卡施工，从而大幅度增加施工成本，延长躺井时间，降低油井产量。

(2)特殊的井身结构对解卡力的影响特殊结构井大多为定向井，一般在造斜段有较大的井眼曲率，在井口大力提拉时，打捞管柱与套管内壁发生多点接触，在触点产生纯滑动、纯滚动及滑动与滚动等3种形式的相对运动，地面设备的提拉载荷大部分用于克服打捞管柱与套管内壁之间的摩擦力，这部分解卡力作用在套管上，而不能直接作用在落鱼上，实际作用在落鱼上的解卡力非常小，而且井越深，井眼曲率越大，其传力效率越低。

(3)打捞管柱强度对解卡力的限制：油井常用生产管柱为88.9mm 油管和73mm油管，对深井、特殊结构井通常根据实际情况采用变径、变钢级组合管柱来提高上部管柱的安全系数。而钢级N80的88.9ram 油管和73mm油管螺纹最小屈服拉力为707.22—921.04kN，同时打捞管柱自身的质量也要消耗部分提拉力，在大力上提解卡时，造成打捞管柱的疲劳损坏，往往以打捞管柱拔脱或拔断而告终，然后进行大修作业处理。

(3)打捞作业的安全风险较大，在大力提拉解卡时，容易造成井架绷绳地锚拔脱、油管脱扣弹跳伤人、大绳跳槽、倒井架等事故。

水平井打捞的难点

(1)水平井内由于造斜段的作用，井口的上提力无法有效传递到井下水平段内，同时出于保护套管的原因，在直井中普遍采用的大力上提、活动解卡等打捞工艺技术水平井中实施效果变差。

(2)同样由于造斜段的影响，井口扭矩也无法有效传递到井下水平段，因此在水平井实施常规的套铣、倒扣等打捞工艺比较困难。

(3)一般直井防砂管柱长度只有几米至十几米，而水平井水平射孔段比较长，因此滤砂管也比较长，一般长度为几十米以上，有的甚至长达300米。每根滤砂管均带有扶正器，在扶正器处有变径，这也增加了打捞难度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种井下打捞液压增力解卡装置，以改变管柱的受力方式，通过油管打压的方式直接给井下落鱼产生拉力，使井下落鱼产生移动，实现水平井打捞，从而实现用小修常规作业代替大修作业进行解卡，解决油水井大修作业投入成本高、打捞效果差的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的一种井下打捞液压增力解卡装置，包括由上至下螺纹连接的锚定体1、花键套和活塞套构成的外管；外管内设有由上至下螺纹连接的花键轴、连接心轴和活塞构成的内管；活塞下端经下接头与提放捞锚螺纹连接。

前述装置中，所述锚定体为圆管结构，锚定体上端设有与钻杆连接的锥状内螺纹，锚定体下端设有与花键套连接的锥状外螺纹；锚定体1中部设有至少一圈沿圆周均布的安装孔，安装孔内设有锚爪，锚爪与安装孔滑动连接；锚爪顶端设有锚齿和凹槽；安装孔的外孔口设有压板槽，压板槽两端设有螺纹孔，螺纹孔经螺钉与压板固定连接；凹槽内设有弹簧。

前述装置中，所述花键套为圆管结构；花键套上端设有与锚定体1连接的锥状内螺纹，花键套下端设有与活塞套连接的外螺纹；花键套内孔为矩形花键孔，矩形花键孔下孔口设有限位凸台。

前述装置中，所述活塞套为长圆管结构；活塞套上端设有与花键套连接的内螺纹；活塞套内孔为三级变径孔，三级变径孔的大孔径段设有泄压孔。

前述装置中，所述花键轴为短圆管结构；花键轴外圆设有矩形花键；矩形花键与花键套内的矩形花键孔滑动连接；花键轴内孔为二级变径孔，二级变径孔的大孔径段设有与心轴连接的内螺纹，花键轴上管口为喇叭口。

前述装置中，所述心轴为长圆管结构；心轴上端设有与花键轴连接的外螺纹，心轴下端设有与活塞连接的外螺纹。

前述装置中，所述活塞为长圆管结构；活塞上端设有与心轴连接的内螺纹，活塞下端设有与下接头连接的外螺纹；活塞外圆设有活塞凸台，活塞凸台下方的圆管上设有传压孔。

前述装置中，所述下接头为短圆管结构；下接头上端设有与活塞连接的内螺纹，下接头下端设有与提放捞锚连接的锥状外螺纹；下接头内孔为三级变径孔，三级变径孔的大孔径段设有与活塞连接的内螺纹；三级变径孔的中孔径段与小孔径段为圆锥过渡连接。

前述装置中，所述活塞和下接头的顶端均设有锁定孔，锁定孔内设有锁定螺钉。

前述装置中，所述活塞套三级变径孔的小孔径内圆面和活塞凸台外圆面均设有耐磨环。

由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，本实用新型具有结构简单，组合便捷、容易加工的特点，适用范围大，工作安全可靠。此种解卡方式可以将落鱼的上提力转移作用到套管上，不增加井架的载荷，实现了用小修常规作业代替大修作业来进行解卡工作。能防止打捞管柱的应力破坏，有效地预防井下复杂情况的出现。对钻井、修井作业施工中出现的卡钻事故处理均有很好的使用效果。特别是用于处理大斜度井、水平井管柱砂卡事故，其效果更加明显，经济效益更加显著。

本实用新型将落鱼的上提力转移作用到套管上，不增加井架的载荷，实现了用小修常规作业代替大修作业来进行解卡工作。防止打捞管柱的应力破坏，有效预防井下复杂情况出现。解卡器上提力大，并且将全部提升力都直接作用在落鱼上，不需通过给打捞管柱增加过大拉力实现打捞解卡，油管只承受地面大钩的拉力。减少了管柱伸缩、摩擦及自重等的影响，对落鱼的直接作用力为普通修井机直接提升力的数倍以上。其作用直接、作用力不衰减，效果显著。本实用新型可多级联接使用，管内加压20MPa，理论上可实现超过1000kN的上提力，解卡力大，不需专用打捞钻杆和大吨位井架。保证打捞管柱内通道畅通，可根据现场需要，随时进行正循环或反循环冲洗鱼顶，捞获落鱼后再打压打捞，这样先清理鱼顶，防止井筒内砂、蜡等对进鱼作业的影响，保证打捞成功。采用液体作业，提高传力的可靠性和施工操作的平稳性，且打捞管柱被固定在套管内，可避免解卡作业因大力拉拔而造成事故。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是锚定体的结构示意图；

图3是花键套的结构示意图；

图4是花键轴的结构示意图；

图5是下接头的结构示意图；

图6是活塞的结构示意图；

图7是活塞套的结构示意图。

图中标记为：1-锚定体、11-安装孔、12-锚爪、13-锚齿、14- 凹槽、15-压板槽、16-螺纹孔、17-螺钉、18-压板、19-弹簧、20- 耐磨环、2-花键套、20-耐磨环、21-矩形花键孔、22-限位凸台、23- 液压腔、3-活塞套、31-泄压孔、4-花键轴、41-矩形花键、42-喇叭口、5-心轴、6-活塞、61-活塞凸台、62-传压孔、7-下接头、71-钢球、8-提放捞锚、9-锁定孔、10-锁定螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的一种井下打捞液压增力解卡装置，如图1所示，包括由上至下螺纹连接的锚定体1、花键套2和活塞套3构成的外管；外管内设有由上至下螺纹连接的花键轴4、连接心轴5和活塞6构成的内管；活塞6下端经下接头7与提放捞锚8螺纹连接。如图2所示，锚定体1为圆管结构，锚定体1上端设有与钻杆连接的锥状内螺纹，锚定体1下端设有与花键套2连接的锥状外螺纹；锚定体1中部设有至少一圈沿圆周均布的安装孔11，安装孔11内设有锚爪12，锚爪 12与安装孔11滑动连接；锚爪12顶端设有锚齿13和凹槽14；安装孔11的外孔口设有压板槽15，压板槽15两端设有螺纹孔16，螺纹孔16经螺钉17与压板18固定连接；凹槽14内设有弹簧19。如图3 所示，花键套2为圆管结构；花键套2上端设有与锚定体1连接的锥状内螺纹，花键套2下端设有与活塞套3连接的外螺纹；花键套2内孔为矩形花键孔21，矩形花键孔21下孔口设有限位凸台22。如图7 所示，活塞套3为长圆管结构；活塞套3上端设有与花键套2连接的内螺纹；活塞套3内孔为三级变径孔，三级变径孔的大孔径段设有泄压孔31。如图4所示，花键轴4为短圆管结构；花键轴4外圆设有矩形花键41；矩形花键41与花键套2内的矩形花键孔21滑动连接；花键轴4内孔为二级变径孔，二级变径孔的大孔径段设有与心轴5连接的内螺纹，花键轴4上管口为喇叭口42。所述心轴5为长圆管结构；心轴5上端设有与花键轴4连接的外螺纹，心轴5下端设有与活塞6连接的外螺纹。如图6所示，活塞6为长圆管结构；活塞6上端设有与心轴5连接的内螺纹，活塞6下端设有与下接头7连接的外螺纹；活塞6外圆设有活塞凸台61，活塞凸台61下方的圆管上设有传压孔62。如图5所示，下接头7为短圆管结构；下接头7上端设有与活塞6连接的内螺纹，下接头7下端设有与提放捞锚8连接的锥状外螺纹；下接头7内孔为三级变径孔，三级变径孔的大孔径段设有与活塞6连接的内螺纹；三级变径孔的中孔径段与小孔径段为圆锥过渡连接；所述活塞6和下接头7的顶端均设有锁定孔9，锁定孔9内设有锁定螺钉10；所述活塞套3三级变径孔的小孔径内圆面和活塞凸台61外圆面均设有耐磨环20。

实施例

该实用新型主要有锚定体1、花键套2、花键轴4、心轴5、活塞套3、活塞6、下接头7、钢球13及各类密封件等组成。

本实用新型锚定体1下端与花键套2上端的内螺纹连接；花键套 2下端与活塞套3的上端的内螺纹连接；锚定体1上安装有六个锚爪 12，锚爪12的弹簧孔内安装有弹簧19，锚爪12通过压板18安装在锚定体1的安装孔11内，花键轴4与花键套2是矩形花键配合，花键轴4下端内螺纹与心轴5上端外螺纹连接，心轴5下端外螺纹与活塞6上端内螺纹连接，活塞6下端外螺纹与下接头7上端的内螺纹连接；活塞6为带有传压孔62和密封件的构件，利用密封件与活塞套 3大直径内孔相密封，活塞套3的大直径段与活塞6小直径段之间形成活塞面积的液压腔23，构成单级提升装置。本实用新型也可以采用多个活塞6和多个活塞套3串联，构成多组提升装置。提升装置的级数根据井下被卡落鱼需要提出的拉力而定，每增加一级提升装置可增加200KN左右提升拉力。下接头7内孔处设计有钢球密封结构，钢球71受压后可以起到密封作用。活塞套3上的泄压孔31设在活塞套3的大孔径处、活塞6在活塞套3的小孔径滑动时，处于密封状态，当活塞6的活塞凸台61向上移动至活塞套3的大孔径处时，液压腔 23内的液体通过活塞凸台61与大孔径内壁之间的间隙从泄压孔31 泄出。

本实用新型的装置由套管锚定机构、增力机构、水平打压球座三部分组成。套管锚定机构的作用是将井下打捞增力器锚定在套管上，并承受增力部分所产生的拉力。增力机构是直接产生拉力的构件，主要由活塞和活塞套构成，结构简单。增力机构根据具体情况可采用单级增力，可以采用多级串联结构增力。本实用新型水平打压球座在下接头内是井下打捞增力器的一个关键部件，它的结构和尺寸均经过优化设计，可以保证工具在水平状态下打压密封。

本实用新型的工作过程及原理说明如下：

本实用新型在工作时，本实用新型的装置上端接钻杆，下端接提放捞矛8，下放本实用新型的装置下放至落鱼顶部，通过提放捞矛8 捞住落鱼，上提钻杆加载一定负荷，使本实用新型的装置呈拉开状态。从钻杆内孔打压，此时，钢球71被压在下接头7内的球座上，使球座密封在液压力作用下，锚定体1上的锚爪12克服弹簧19的作用力向外伸出顶在套管内壁形成锚定。为下部提放捞矛8提供固定支撑点。继续打压，管柱内的流体通过活塞上的传压孔62，进入活塞6 和活塞套3之间的液压腔23中，推动活塞6上移，对井下落鱼产生一个向上的拉力，再通过活塞6将拉力传递至下接头7上，并通过连接在下接头7上的提放捞矛8作用到被卡的井下落鱼上。由于锚定装置的作用，将活塞6产生的反作用力通过花键套2和活塞套3作用与套管上，而对于地面的作业设备和锚定装置以上的管柱不产生额外的作用力，当提升装置通过下接头7拉动井下落鱼上升一定的距离后，既活塞6位移到活塞套3的大直径位置时，管柱内泄压，锚爪在弹簧的作用下缩至锚定体内，此时，上提钻杆，使井下打捞液压增力解卡装置各部分复位，继续重复以上过程，直至井下落物完全解卡。