用于管柱的承载组件及管柱的制作方法

本发明涉及石油、天然气防砂完井领域，特别涉及一种用于管柱的承载组件及管柱。

背景技术：

疏松砂岩油气藏在全球分布广泛，该类油气藏由于埋藏浅、胶结疏松，使得在生产过程中极容易出砂。目前，可以通过砾石充填和简易防砂这两种方式进行防砂处理。

砾石充填防砂是下入防砂管柱后，用地面防砂泵将一定浓度的砂浆从钻杆泵入井内，之后通过选择性转换工具进入筛管与套管环空和射孔孔道，直至覆盖整个防砂段，携砂液流经筛管返回地面或随砾石进入地层。而简易防砂则在下入防砂管柱后，依靠防砂管柱上的筛管将地层砂挡在筛管外面，无需进行砂浆的充填，更加简易。

顶部封隔器及其坐封工具的主要作用是密封套管与防砂管柱的环形空间，悬挂防砂完井管柱，是砾石充填和简易防砂工艺技术中的关键工具之一。

目前在防砂领域有少量关于防砂用顶部封隔器及其坐封工具的公开报道，都存在解封管柱后，在上提管柱过程中卡瓦容易被卡住、且在下入管柱过程中还有不能传递扭矩、丢手困难、容易提前坐封等问题。

中国专利授权公开号cn104508234b公开了一种防砂用顶部封隔器，其卡瓦装置为一组分体式卡瓦。在使用中发现在解封后上提过程中卡瓦很容易偏向而卡住套管，且在下入过程中无法传递扭矩。

中国专利授权公开号cn205117260u公开了一种防提前坐封的液压坐封工具。在使用过程中发现该工具不能防止封隔器在遇阻后上提、下放过程中的提前坐封。

中国专利授权公开号cn204457577u和cn204457537u分别公开了一种液压可取式防砂封隔器和一种液压丢手坐封工具。在上述专利中卡瓦装置为一组分体式卡瓦，解封后上提过程中卡瓦容易偏向而卡住套管；而在下入过程中无法传递扭矩。防提前坐封是依靠液压可取式防砂封隔器中的剪切销钉，但是由于销钉的剪切值不宜设计太高，故而防提前坐封能力较差。在使用液压丢手坐封工具的过程中，坐封工具与封隔器之间的丢手方式为环空加压，需要将钻杆打压切换至环空打压，然后再切换至钻杆打压来打落底部球座，这样使得操作复杂，而且在环空打压时井口设备容易受到承压能力的限制。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种用于管柱的承载组件及管柱。所述技术方案如下：

本发明的一个目的是提供了一种用于管柱的承载组件。

本发明的另一目的是提供了一种管柱。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于管柱的承载组件，所述管柱包括坐封装置和封隔器，其中，

所述坐封装置和封隔器通过所述承载组件连接，所述承载组件包括弹性夹头、承载凸耳、销轴和弹性构件，所述弹性夹头包括彼此连接的弹性夹头主体和多个弹性爪，所述弹性夹头主体上设置有多个用于容纳弹性凸耳的凸耳槽，穿过所述凸耳槽的芯轴孔沿在所述弹性夹头主体的轴向设置在所述弹性夹头主体上，

所述承载凸耳包括承载凸耳主体和设置在所述承载凸耳主体上的第一凸起、第二凸起，在所述第一凸起与第二凸起之间设置有凹槽，在所述承载凸耳主体中对应凹槽的位置设置有用于容纳所述弹性构件的弹性构件孔，

所述销轴依次穿过所述芯轴孔和所述凹槽，所述弹性构件的一端抵靠在销轴上，

所述坐封装置的中部套设在所述多个弹性爪上，且所述封隔器的顶端抵靠在所述第一凸起和第二凸起上。

具体地，所述弹性夹头主体为环形，多个凸耳槽沿所述弹性夹头主体的周长方向间隔布置，

所述多个弹性爪沿所述弹性夹头主体的周向方向设置，所述多个弹性爪中相邻的两个弹性爪之间设置有长槽，所述长槽沿所述多个弹性爪的纵长方向设置。

进一步地，所述弹性夹头主体具有主体内腔，所述多个弹性爪中的每一个弹性爪包括爪头和爪体，所述爪体的一端与所述爪头连接，另一端设置在所述弹性夹头主体上。

具体地，在所述坐封装置的靠近所述封隔器的一端沿所述坐封装置的周长方向设置有用于容纳所述每一个弹性爪的爪头的承载环形槽，

所述弹性夹头主体的内壁上与所述多个凸耳槽对应的位置设置有环形槽。

具体地，所述承载凸耳主体的底端具有分别从所述承载凸耳主体的内表面和外表面突出的内凸台和外凸台，

所述承载凸耳主体容纳在所述凸耳槽中，且所述内凸台和外凸台抵靠在所述环形槽的内壁上。

进一步地，在装配状态中，所述第一凸起和第二凸起突出于所述弹性夹头主体的外表面，

所述弹性构件为弹簧。

根据本发明的另一方面，提供了一种管柱，其中，

所述管柱包括上述的承载组件、坐封装置和封隔器，

所述坐封装置包括上接头、保护套、坐封短节、外筒压帽、分离环、活塞、活塞外筒、活塞延伸筒、坐封芯轴、滑套压帽、坐封滑套、剪切外套、剪切释放套、锁块支撑套、锁块簧片、剪切棘爪、释放棘爪、定位短节、球座短节、内冲管短节、内冲管套、密封环总成、密封芯轴和外冲管短节，

所述上接头与所述坐封短节的上端连接之后套设在所述保护套上，且所述坐封短节的下端的外表面与所述分离环和设置在所述分离环下方的所述活塞外筒的内表面连接，所述活塞外筒的上端套设有所述外筒压帽，所述坐封短节的下端的内表面与所述坐封芯轴的上端连接，所述坐封芯轴上依次套设有所述活塞和活塞延伸筒，所述活塞和所述活塞延伸筒的上端容纳在所述活塞外筒内，所述滑套压帽和坐封滑套套设在所述活塞延伸筒的下端，且所述活塞延伸筒的下端套设在所述承载组件中的弹性夹头的所述多个弹性爪上，所述承载组件套设在所述坐封芯轴上，所述承载环形槽沿所述活塞延伸筒的周长方向设置在所述活塞延伸筒的下端的内表面上，所述封隔器的顶端抵靠在所述承载凸耳的第一凸起和第二凸起上，在所述承载组件的下方的坐封芯轴上依次套设有所述剪切外套、剪切释放套、释放棘爪、锁块支撑套和定位短节，所述剪切棘爪套设在所述释放棘爪上，所述定位短节的下端套设在所述球座短节上端，且所述球座短节的下端套设在所述内冲套管的上端的外表面上，所述内冲套管的下端和设置爱所述内冲套管下方的密封环总成套设在所述密封芯轴的上端，且所述内冲套管和所述密封芯轴的内表面与所述内冲管短节的外表面连接，所述密封芯轴的下端的外表面与所述外冲管短节的内表面连接。

具体地，所述坐封芯轴的下端设置有第一花键槽，

所述剪切棘爪的内腔的表面上沿周长方向彼此间隔设置有第一内花键和第一内花键槽，所述剪切棘爪的的外表面上沿周长方向间隔设置有第一外花键，

所述释放棘爪的内腔的表面上沿周长方向间隔设置有第二内花键，所述释放棘爪的的外表面上沿周长方向彼此间隔设置有第二外花键和第二外花键槽，

所述上短节的上端的端部沿周长方向间隔设置有第二花键槽，

所述第一花键槽与所述第二内花键配合，所述第一内花键与所述第二外花键槽相配合，所述第一内花键槽与所述第二外花键相配合，所述第一外花键与所述第二花键槽相配合。

进一步地，所述定位短节上设置有多个矩形槽和多个通水槽，所述多个矩形槽设置在所述定位短节的上端且沿周长方向彼此间隔布置，所述多个通水槽均设置在所述多个矩形槽的下方且沿周长方向彼此间隔布置。

具体地，所述锁块支撑套套设在所述坐封芯轴上且所述锁块支撑套的下端容纳在所述定位短节的上端的内腔中，在所述锁块支撑套上套设有螺纹锁块，在所述锁块支撑套与所述螺纹锁块之间的内腔中设置有锁块簧片。

具体地，所述锁块支撑套的外表面上沿纵长方向布置有多个第一环形顶面和多个支撑套环形槽，且所述多个环形顶面与多个支撑套环形槽彼此交替设置，所述多个第一环形顶面中的每一个第一环形顶面均沿所述锁块支撑套的周长方向布置，且所述多个支撑套环形槽中的每一个支撑套环形槽均沿所述锁块支撑套的周长方向布置。

进一步地，所述螺纹锁块通过螺纹副与上短节的内表面连接，且螺纹锁块的内表面上设置有多个第二环形顶面、多个锁块环形槽、切槽和簧片孔，所述多个第二环形顶面和多个锁块环形槽沿所述所述螺纹锁块的纵长方向交替布置，且所述多个第二环形顶面中的每一个第二环形顶面均沿所述螺纹锁块的周长方向布置，所述多个锁块环形槽中的每一个锁块环形槽均沿所述螺纹锁块的周长方向布置，

在所述螺纹锁块的中部的所述多个第二环形顶面中的一个第二环形顶面上设置有所述簧片孔，所述切槽从所述螺纹锁块的上端的内表面开始沿螺纹锁块的纵长方向延伸至簧片孔中。

具体地，所述锁块支撑套中的第一环形顶面与所述螺纹锁块中的第二环形顶面彼此相对应，且所述锁块支撑套的支撑套环形槽与所述螺纹锁块的锁块环形槽彼此相对应，

所述锁块簧片一端插入螺纹锁块的簧片孔，另一端穿过所述切槽压在所述锁块支撑套的上端。

进一步地，所述封隔器包括导向接头、坐封套、上短节、封隔器芯轴、胶筒上座、波形弹簧座、波形弹簧、锁环、胶筒引鞋、内胶筒、外胶筒、胶筒下座、推环、上锥体、卡瓦、导向环、下锥体、芯轴锁块、止动套、封隔器外筒、开关套、承载环和底部接头，

所示导向接头的上端的内表面与所述坐封滑套的外表面接触，下端的内表面与所述坐封套的上端连接，且所述导向接头的上端与下端之间的内表面沿径向方向向内突出形成斜面，所述斜面和所述坐封套的上端彼此围绕形成封隔器环形槽，所述承载组件中的承载凸耳的第一凸起和第二凸起容纳在所述封隔器环形槽中，

所述坐封套的下端的外表面与所述胶筒上座的内表面连接，所述坐封套的下端的内表面与所述上短节的外表面连接，所述上短节的两端的内表面分别与所述螺纹锁块和封隔器芯轴的上端的外表面连接，

所述封隔器芯轴依次穿过胶筒上座、内胶筒、推环、上锥体、卡瓦、导向环、下锥体、止动套和开关套的内腔，所述胶筒上座的内表面依次与所述坐封套的下端、锁环和封隔器芯轴的外表面连接，在所述胶筒上座内的封隔器芯轴的外表面上从上到下依次套设有波形弹簧座和波形弹簧，所述锁环设置在所述波形弹簧的下方，所述内胶筒两端均套设有所述外胶筒和所述胶筒引鞋，所述封隔器芯轴与所述下锥体通过所述芯轴锁块连接，所述止动套的上端与所述下锥体的外表面连接，所述止动套的下端与所述封隔器外筒的上端连接，所述封隔器外筒的下端的内表面与所述底部接头螺纹连接，所述承载环设置在所述封隔器外筒的内腔中，所述开关套套设在所述封隔器外筒与所述承载环之间。

进一步地，所述卡瓦上设置有环形牙尖、第一左切槽和第一右切槽，所述第一左切槽和第一右切槽彼此交替设置，所述第一左切槽从所述卡瓦的第一端向与所述第一端相对设置的第二端部分延伸，且所述第一右切槽从所述卡瓦的第二端向所述第一端部分延伸，所述环形牙尖分别设置在所述卡瓦的第一端和第二端的外表面上。

具体地，所述卡瓦上还设置有销钉孔，所述环形牙尖被所述第一左切槽分为多个牙尖分段，所述销钉孔设置在相邻的所述第一左切槽之间的所述牙尖分段上，所述卡瓦通过所述销钉孔与所述封隔器上锥体连接，所述多个牙尖分段中的每一个牙尖分段的内表面上设置有厚度向端部逐渐减小的锥面，

所述卡瓦为一体成型，且所述环形牙尖的截面形状为波浪形。

具体地，所述承载环设有第三环形顶面、承载环环形槽、第二右切槽和第二左切槽，第三环形顶面和承载环环形槽沿所述承载环的纵长方向交替布置在所述承载环的外表面上，且所述第三环形顶面沿所述承载环的周长方向布置，且所述承载环环形槽沿所述承载环的周长方向布置，

所述承载环的所述第二左切槽和第二右切槽彼此交替布置，所述第二左切槽沿承载环的纵长方向从所述承载环的上端向所述承载环的下端部分延伸，且所述右切槽沿所述承载环的纵长方向从所述承载环的下端向所述承载环的上端部分延伸。

具体地，所述开关套上开关套设有多个通水孔、通水槽、第四环形顶面、开关套环形槽和解封台阶，所述多个通水孔沿所述开关套的周长方向布置在所述开关套的外表面上，且所述多个通水槽沿所述开关套的周长方向彼此间隔设置，所述多个通水孔分别与所述多个通水槽中的相应的通水槽连通，所述多个通水孔位于所述多个通水槽上端且垂直于所述多个通水槽。

所述开关套的第四环形顶面和开关套环形槽设置在所述开关套的一端的内表面上且彼此间隔设置，所述第四环形顶面与所述承载环的第三环形顶面相对应，所述承载环环形槽与所述开关套环形槽相对应，所述开关套的另一端的内表面沿所述开关套的径向方向向内突出形成所述解封台阶。

根据本发明的用于管柱的承载组件及管柱具有以下优点中的至少一个：

(1)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱是一种专门针对砾石充填或简易防砂用的顶部封隔器及其坐封装置，该管柱中所设置的卡瓦为整体式结构，回弹力大，并且具有一定长度，在封隔器解封后向上提拉的过程中不会发生偏向，而使得卡瓦在解封后的上提过程中始终不会被卡住，从而避免了卡瓦被卡死的情况发生；

(2)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱具有传递扭矩的功能，在下入管柱的过程中如果遇阻，可以正转管柱即可解除遇阻。

(3)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱丢手方式可以为钻杆打压丢手的方式，还可以为采用正转(即顺时针旋转)管柱丢手的方式，在打压丢手时从钻杆打压，此方式对井口设备承压要求低，且无需打压管线在钻杆打压与环空打压之间进行频繁切换；

(4)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱采用弹性夹头、承载凸耳的结构防止提前坐封，从而使得管柱具有很强的防提前坐封能力；

(5)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱中的内冲管短节设有旋转结构，当与井内冲管连接时，无需旋转重量很大的井内冲管或顶部封隔器及坐封装置；

(6)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱中多处设有通水槽或通水孔等专门用于砾石充填的循环通道，坐封装置在丢手后上提、下放过程中可以防止活塞效应的出现，从而避免了地层坍塌的事故；

(7)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱设有具有标准冲管螺纹的外冲管短节和内冲管短节，易于与砾石充填用的冲管连接，且密封芯轴上设有顶部循环孔，外部套设密封环总成，上述这些结构适合于砾石充填作业。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1a是根据本发明的一个实施例的管柱左端部分的结构示意图，其中所述左端部分为从上接头至截断线1-1处；

图1b是根据本发明的一个实施例的管柱中间部分的结构示意图，其中该中间部分为在附图中从截断线1-1至截断线2-2示出的部分；

图1c是根据本发明的一个实施例的管柱右端部分的结构示意图，其中该右端部分在附图中为从截断线2-2至底部接头的部分；

图2是图1a所示的坐封短节的结构示意图；

图3是图1a所示的坐封芯轴的结构示意图；

图4是图1a所示的沿a-a线切割获得的剖视图；

图5是图1a所示的弹性夹头的结构示意图；

图6是图1a所示的承载凸耳的结构示意图；

图7a是图1a中的标记m所示出的圆圈处的局部放大图；

图7b是图1a所示的承载组件的结构示意图；

图8是图1a所示的剪切棘爪的结构示意图；

图9是图1a所示的释放棘爪的结构示意图；

图10是图1b所示的沿b-b线切割所获得的剖视图；

图11是图1b所示的上短节的结构示意图；

图12是图1b所示的锁块支撑套的结构示意图；

图13是图1b所示的螺纹锁块的结构示意图；

图14是图13所示的螺纹锁块的安装示意图；

图15是图1b所示的沿c-c线切割所获得的剖视图；

图16是图1b所示的定位短节的结构示意图；

图17是图1b所示的封隔器芯轴的结构示意图；

图18是图17所示的双头锁紧螺纹的结构示意图；

图19是图1b所示的锁环的锁环螺纹的结构示意图；

图20是图1b所示的卡瓦的结构示意图；

图21是图1c所示的导向环的结构示意图；

图22是图1c所示的承载环的结构示意图；

图23是图1c所示的开关套的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

疏松砂岩油气藏在全球分布广泛，该类油气藏由于埋藏浅、胶结疏松，使得在生产过程中极容易出砂。目前，通常采用砾石充填和简易防砂这两种方式进行防砂处理，而顶部封隔器及其坐封工具是砾石充填和简易防砂工艺技术中的关键工具之一。该顶部封隔器及其坐封工具目前都存在解封管柱后，在上提管柱过程中卡瓦容易被卡住，且在下入管柱过程中还有不能传递扭矩、丢手困难、容易提前坐封等问题。

本发明所提供的用于管柱的承载组件及管柱具有一种专门针对砾石充填或简易防砂用的顶部封隔器及其坐封装置，能够解决上述技术问题。

参见图1a-1c，管柱包括坐封装置和封隔器(例如顶部封隔器，即当防砂管柱下入井中后，最靠近井口、用于悬挂防砂管柱的封隔器)。坐封装置包括上接头2、保护套3、坐封短节5、外筒压帽7、分离环8、平键11、活塞13、活塞外筒15、活塞延伸筒16、坐封芯轴17、滑套压帽18、坐封滑套21、承载组件、剪切外套24、剪切释放套29、锁块支撑套30、锁块簧片31、剪切棘爪33(如图8所示)、释放棘爪36(如图9所示)、定位短节37、坐封球41、球座短节44、内冲管短节48、内冲管套49、密封环总成50、密封芯轴52、外冲管短节54。

封隔器包括导向接头55、坐封套57、上短节58、封隔器芯轴60、胶筒上座61、波形弹簧座62、波形弹簧63、锁环65、胶筒引鞋66、内胶筒67、外胶筒68、胶筒下座69、推环70、上锥体72、上锥体开口环74、卡瓦76、导向环77、下锥体79、芯轴锁块80、止动套81、封隔器外筒82、开关套83、承载环84、底部接头87。所述坐封芯轴17依次穿过坐封短节5、活塞13、活塞延伸筒16、承载组件、剪切外套24、剪切释放套29、释放棘爪36、锁块支撑套30和定位短节37的内腔。

上接头2的一端的内表面通过螺纹副与保护套3连接，另一端的外表面通过紧定螺钉4和螺纹副与坐封短节5的上端的内表面连接，即所述坐封短节5的第一端延伸至所述上接头1的外表面上，且通过o形圈6与所述上接头1密封连接。所述坐封短节5的下端的内表面与坐封芯轴17连接。在上接头2与保护套3之间还设置有o形圈1，上接头2与保护套3之间通过o形圈1彼此密封连接。结合图1a、图2和图3所示，坐封短节5设有多个传压孔501和键槽502。所述多个传压孔501中的所有的传压孔均从坐封短节5的中间部分开始延伸并延伸至坐封短节5的底端，且多个传压孔501中的相邻的传压孔彼此间隔设置。所述坐封短节5的底端为与所述坐封芯轴17连接的一端。本领域技术人员应当理解，本文中所使用的术语“上端”均为在当管柱下入井中后靠近井口的一端，术语“下端”均为在当管柱下入井中后靠近井底的一端。

结合图1a和图2所示，在所述坐封短节5的底端还设置有用于容纳平键11的多个键槽502，所述多个键槽502与所述多个传压孔501彼此交替设置。参见图3，坐封芯轴17的一端设有键槽171，另一端设置有花键槽172和短销钉孔173，所述键槽171、花键槽172分别沿所述坐封芯轴17的周长方向布置，短销钉孔173设置在所述坐封芯轴17的另一端的相对两侧上。结合图1a、图2和图3所示，平键11安装在键槽502和键槽171内，将坐封短节5通过所述平键11和螺纹副与坐封芯轴17连接在一起，起到了传递扭矩的作用，且坐封短节5与坐封芯轴17还通过o形圈9密封连接。

参见图1a，在坐封芯轴17紧邻坐封短节5的一端套设有活塞13，活塞13设置在所述传压孔501的下端，即所述传压孔的一端与所述上接头1的内腔连通，另一端连通至所述活塞13。活塞13内部设有o形圈14，由此活塞13与坐封芯轴17形成密封连接。同时坐封短节5和活塞13外部(即外表面上)也设有o形圈10，这样坐封短节5和活塞13与套设它们外面的活塞外筒15形成密封连接。结合图1a和图4所示，活塞外筒15左端(即靠近坐封短节5的一端，所述左端为所在页面的左侧)套设有外筒压帽7，且所述活塞外筒15通过紧定螺钉12与外筒压帽7固定连接，另外在外筒压帽7的内腔中的活塞外筒15的端部之间的坐封短节5上还套设分离环8。

如图3所示，在坐封芯轴17的中部(即所述活塞外筒15下方的坐封芯轴17)套设有活塞延伸筒16，并通过起始坐封销钉22与活塞延伸筒16固定连接。所述活塞延伸筒16的一端设置在所述活塞外筒15的内腔中，另一端延伸出所述活塞外筒15的内腔并位于所述活塞外筒15的下方，在所述活塞延伸筒16的所述另一端的外表面上套设有坐封滑套21，二者之间设有丢手销钉20。坐封滑套21的靠近所述活塞延伸筒16的一端的外部套设有滑套压帽18，二者之间设有紧定螺钉19。

结合图1a、图5-7b所示，所述活塞延伸筒16的下端(即套设有所述坐封滑套的一端)套设在承载组件中的弹性夹头23上，且所述承载组件套设在活塞延伸筒16下方的坐封芯轴17上。所述承载组件还包括承载凸耳25、弹性构件26和销轴27，所述弹性夹头23包括彼此连接的弹性夹头主体235和多个弹性爪236。所述弹性夹头主体235为环形，所述多个弹性爪236沿所述弹性夹头主体的周向方向设置，所述多个弹性爪236中相邻的两个弹性爪236之间设置有长槽231，所述长槽231沿所述多个弹性爪236的纵长方向设置。所述弹性夹头主体235具有主体内腔，所述坐封芯轴17穿过所述主体内腔并与所述承载组件可拆卸连接。所述多个弹性爪236中的每一个弹性爪包括爪头237和爪体238，所述爪体238的一端与所述爪头237连接，另一端设置在所述弹性夹头主体235上。如图5所示，所述爪头237的外表面比爪体238的外表面更向外突出。

本领域技术人员可以明白，弹性爪236中的爪头237和爪体238可以为一体成型，也可以为两个独立的部件，它们之间可以通过焊接、螺钉等方式连接，本领域技术人员还可以明白，每一个弹性爪236和弹性夹头主体235之间也可以是一体成型，还可以通过焊接、螺钉等方式固定连接，本领域技术人员可以根据需要选择爪头和爪体之间的连接方式，也可以根据需要选择弹性夹头主体和每一个弹性爪之间的连接方式，本示例仅是一种说明性示例，本领域技术人员可以根据需要进行相应的选择。

如图5-7b所示，所述弹性夹头主体235上设置有多个用于容纳弹性凸耳的凸耳槽232，穿过所述凸耳槽232的芯轴孔233沿在所述弹性夹头主体235的周向设置在所述弹性夹头主体235上。多个凸耳槽232沿所述弹性夹头主体235的周长方向间隔布置。

所述承载凸耳25包括承载凸耳主体251和设置在所述承载凸耳主体254上的第一凸起253、第二凸起256，在所述第一凸起253与第二凸起256之间设置有凹槽254，在所述承载凸耳主体251中对应凹槽254的位置设置有用于容纳所述弹性构件26的弹性构件孔255。弹性构件26安装在弹性构件孔255内，销轴27依次穿过所述芯轴孔233和所述凹槽254，这样，所述弹性构件26的一端抵靠在弹性构件孔255的底表面上，另一端抵靠在销轴27上，由此所述弹性构件26被销轴27固定在了弹性构件孔255中。

在一个示例中，所述弹性构件26为弹簧。所述弹簧沿弹性构件孔255的纵长方向放置在弹性构件孔255中，且弹簧处于收缩状态。当承载凸耳25安装在弹性夹头23中时，承载凸耳25向外顶出于弹性夹头23的外表面外，并卡在封隔器(例如顶部封隔器)的导向接头55(将在下文中详细描述)的斜面551上。本领域技术人员可以明白，弹性构件除了可以是弹簧，还可以是其它现有的具有弹性形变的构件，本示例仅是一种说明性示例，本领域技术人员不应当理解为对本发明的一种限制。

所述承载凸耳主体的底端具有分别从所述承载凸耳主体的内表面和外表面突出的内凸台252和外凸台252’。相应地，在所述弹性夹头主体235的内壁上与所述多个凸耳槽232对应的位置设置有环形槽234。在装配状态中，所述承载凸耳主体251容纳在所述凸耳槽232中，所述内凸台252和外凸台252’抵靠在所述环形槽234的内壁上，且所述第一凸起253和第二凸起256突出于所述弹性夹头主体235的外表面。

在一个示例中，本领域技术人员可以将所述承载凸耳主体251的内表面和外表面的曲率设计为均与所述凸耳槽232的内表面的曲率相同。即，在装配状态中，使承载凸耳25装配在凸耳槽232中时，承载凸耳主体251的圆弧形表面与凸耳槽232的圆弧形内表面相配合，且承载凸耳主体251的内凸台252和外凸台252’的圆弧形表面与环形槽234的圆弧形内表面相配合。在一个示例中，环形槽234宽于凸耳槽232，且凸耳槽232朝向环形槽234开口，所述凸耳槽234的另一侧开口于弹性夹头23的外表面。

参见图1a，弹性夹头23的每一个弹性爪236中的爪头237套设在所述活塞延伸筒16下端的承载环形槽内，所述承载环形槽沿所述活塞延伸筒16的周长方向设置，由此承载组件与坐封装置实现了活动连接。

如图1a所示，在承载组件下方的坐封芯轴17上套设有剪切释放套29，在剪切释放套29的上方设置有剪切外套24，且剪切外套24套设在坐封芯轴17上。剪切释放套29的靠近所述剪切外套24的一端延伸至剪切外套24的内腔中，并通过紧定螺钉28与坐封芯轴17固定连接，且通过紧定螺钉28与剪切外套24固定连接。

参见图1a-b，所述导向接头55设置在封隔器的顶端，且所述导向接头55的下端与坐封滑套21的外表面接触，所述导向接头的中部位于坐封滑套21的下方且坐封套57的上方，且所述中部沿导向接头55的径向方向向内突出形成斜面551，导向接头55的斜面551抵靠在所述承载组件的承载凸耳25的第一凸起253和第二凸起256的内表面上，所述导向接头55的下端的内表面与坐封套57的上端的外表面通过通过螺纹副和紧定螺钉56连接，且所述坐封套57的上端抵靠在所述第一凸起253和第二凸起256的外表面上，即所述第一凸起253与第二凸起256容纳在所述导向接头55与所述坐封套57的上端(即所述坐封套靠近所述活塞延伸筒16的一端)围绕形成的封隔器环形槽88内。所述坐封套57的下端(即与所述上端相对的一端)的外表面通过螺纹副与胶筒上座61(将在下文中详细描述)的内表面连接。

结合图1b和图8-10所示，释放棘爪36套设在位于坐封套57中的坐封芯轴17上，且剪切棘爪33套设在释放棘爪36上。参见图8，剪切棘爪33的内腔的表面上沿周长方向彼此间隔设置有内花键331和内花键槽332，且所述剪切棘爪33的外表面上沿周长方向间隔设置有外花键333，两个彼此相对设置的长销钉孔335穿过剪切棘爪33的外表面与剪切棘爪33的内腔连通。释放棘爪36的内腔的表面上沿周长方向间隔设置有内花键361，所述释放棘爪36的外表面上设置有外花键363和外花键槽364，且在释放棘爪36的外表面上还设置有与内腔连通的短销钉孔365和长销钉孔366。

结合图1b和图10所示，在坐封芯轴17上的花键槽172与释放棘爪36上的内花键361配合，释放棘爪36上的外花键363与剪切棘爪33的内花键槽332配合，且释放棘爪36上的外花键槽364与剪切棘爪33的内花键331配合，剪切棘爪的外花键333与上短节的花键槽581(将在下文详细描述)配合，然后通过黄铜短销钉35连接释放棘爪36的短销钉孔365与芯轴17的短销钉孔173，以及通过黄铜长销钉34连接剪切棘爪33的长销钉孔335与释放棘爪36的长销钉孔366，通过这样的设置便于传递扭矩。

如图11所示，上短节58的上端的端面上沿周长方向间隔设置有花键槽581，另一端设置有多个通水孔583和多个螺钉孔584，所述多个通水孔沿上短节58的周长方向间隔设置，在上短节58的外表面上还设置有丢手螺纹582。在一个示例中，丢手螺纹582为左旋螺纹。本领域技术人员可以明白，本示例仅是一种说明性示例，本领域技术人员可以根据需要选择为例如右旋螺纹。

参见图1b，定位短节37的上端套设在坐封芯轴17上，且位于剪切释放套29的下方。坐封芯轴17通过螺纹副和紧定螺钉38与定位短节37连接，二者之间设有o形圈39以密封连接。

结合图1b、12-15所示，定位短节37内设有锁块支撑套30、螺纹锁块43和锁块簧片31。螺纹锁块43套设在锁块支撑套30上，且锁块簧片31容纳在所述锁块支撑套30与螺纹锁块43之间的腔体中。在一个示例中，锁块簧片31的截面形状设置为s型。

所述锁块支撑套30的外表面上沿纵长方向布置有多个环形顶面301和多个支撑套环形槽302，且所述多个环形顶面301与多个支撑套环形槽302彼此交替设置，所述多个环形顶面301中的每一个环形顶面301均沿所述锁块支撑套30的周长方向布置，且所述多个支撑套环形槽302中的每一个支撑套环形槽302均沿所述锁块支撑套30的周长方向布置。螺纹锁块43的外表面上设有左旋外螺纹431，与上短节丢手螺纹582配合连接。本领域技术人员应当明白，所述的左旋外螺纹431和丢手螺纹582这两个螺纹的种类和螺距相同。

在一个示例中，所述外螺纹431的牙型的截面形状为梯形。螺纹锁块43还设有3个环形顶面432、2个锁块环形槽433、切槽434和簧片孔435。3个环形所述3个环形顶面432和2个锁块环形槽沿螺纹锁块的纵长方向布置交替布置在螺纹锁块43的内腔的表面上，且所述3个环形顶面432中的每一个环形顶面432均沿所述螺纹锁块43的周长方向布置，所述2个锁块环形槽433中的每一个锁块环形槽433均沿所述螺纹锁块43的周长方向布置。

所述簧片孔435位于所述螺纹锁块43的中间的第2个环形顶面432上，所述切槽434从所述螺纹锁块43的第1个环形顶面开始(即靠近剪切释放套29的一端)沿螺纹锁块的纵长方向延伸至簧片孔435中。如图14所示，螺纹锁块43加工时先车削，然后切成4块，按图示顺序做好标记，安装时按标记顺序装配。在本领域技术人员应当明白，螺纹锁块上的环形顶面和/或锁块环形槽的数量可以根据需要进行相应的选择，可以设置为4个、5个或者更多个。

如图16所示，定位短节37设有多个矩形槽371、多个第二丢手销钉孔372和多个通水槽373。所述多个矩形槽371沿定位短节37的周长方向间隔布置在所述定位短节37的靠近锁块支撑套30的一端，在所述多个矩形槽371的下方设置有多个第二丢手销钉孔372，且在所述多个第二丢手销钉孔372的下方沿定位短节37的周长方向间隔布置有多个通水槽373。

在装配时，锁块支撑套30的环形顶面301与螺纹锁块43的环形顶面432相对应，所述锁块支撑套30的支撑套环形槽302与所述螺纹锁块43的锁块环形槽433彼此相对应，锁块簧片31一端插入螺纹锁块的簧片孔435，另一端穿过切槽433压在锁块支撑套30的上端(即靠近剪切释放套的一端)；第二丢手销钉32穿过定位短节37的第二丢手销钉孔372和锁块支撑套30的靠近定位短节37的一端上设置的第二丢手销钉孔303。

参见图1b，定位短节37的一端与坐封芯轴17连接，另一端通过螺纹副和紧定螺钉42连接球座短节44，二者之间还设有o形圈40。球座短节44上端的外表面与定位短节37的内表面连接，下端通过螺纹副和紧定螺钉46连接内冲管套49的上端的外表面，二者之间还设有o形圈45以密封连接。内冲管套49的下端的内表面通过螺纹副连接密封芯轴52的上端的外表面。

在密封芯轴52的外表面上安装有密封环总成50和o形圈51，密封芯轴52上沿周长方向间隔布置有顶部循环孔521，其作用是在后续的防砂作业过程中建立循环通道。密封芯轴52的下端通过螺纹副连接外冲管短节54的上端的内表面，二者之间还设有o形圈53。外冲管短节54下端设(即远离连接有密封芯轴52的一端)有冲管螺纹副，以便连接标准冲管。

继续参见图1b，内冲管短节48套设在内冲管套49内，二者之间设有o形圈47以密封连接。内冲管短节48下端(即连接有密封芯轴52的一端)设有冲管螺纹以便连接标准冲管。在内冲管短节48的上端(即靠近球座短节44的一端)的外表面沿径向方向向外突出形成旋转台肩481。在使用时，旋转台肩481可悬挂在密封芯轴52的上端(即靠近内充套管49的一端)，其作用是当内冲管短节48及其下部冲管柱的下端与井内标准冲管连接时可以自由旋转，而不必使重量很大的井内标准冲管或整个封隔器和坐封装置旋转。

如图1b所示，封隔器芯轴60依次穿过胶筒上座61、内胶筒67、上锥体72、卡瓦76、导向环77、下锥体79、止动套81和开关套83的内腔。封隔器芯轴60的上端通过螺纹副与上短节58连接。结合图1b、图17-19所示，封隔器芯轴60的内腔的表面上设置有密封面601，在外表面上从上到下(即沿封隔器芯轴60的纵长方向)依次设置有双头锁紧螺纹602、开口环螺纹603、键槽604和承载环螺纹605。其中，双头锁紧螺纹602的牙型角为斜三角形结构(如图18所示)。键槽604沿封隔器芯轴60的周长方向间隔布置。

在胶筒上座61内的封隔器芯轴60的外表面上从上到下(即沿着管柱的纵长方向)依次套设有波形弹簧座62、波形弹簧63和锁环65，防转销钉59通过坐封套57的长槽插入上短节58的螺钉孔584内。在一个示例中，锁环65为开口环，内表面上设有与双头锁紧螺纹602匹配的锁紧螺纹(如图19所示)，其牙型角与双头锁紧螺纹602(如图18所示)的牙型角相同，它是单头螺纹，其螺距是双头锁紧螺纹602螺距的2倍。参见图1b，胶筒上座61内表面设有内螺纹，与锁环65的外螺纹配合，其牙型角为梯形螺纹。防转销钉64将胶筒上座61和锁环65固定连接。

胶筒上座61下方的封隔器芯轴60上套设有内胶筒67。内胶筒67两端均套设有外胶筒68和胶筒引鞋66，且胶筒引鞋66设置在外胶筒68的外侧。推环70和上锥体72依次套设在胶筒引鞋66下方的封隔器芯轴60上，且在上锥体72与封隔器芯轴60之间的空腔中还容纳有上锥体开口环74，上锥体开口环74通过内螺纹与封隔器芯轴60的开口环螺纹603配合，并通过开口环销钉73将上锥体72与上锥体开口环74固定连接。胶筒下座69套设在推环70上并通过推环销钉71连接胶筒下座69，之后沿管柱的纵长方向向下延伸并通过螺纹副与上锥体72的一端的外表面连接，所述上锥体72的另一端延伸出所述胶筒下座69外并套设在封隔器芯轴60上。

结合图1b和图20所示，卡瓦76套设在上锥体72和上锥体72下方的封隔器芯轴60上，并通过卡瓦销钉75连接上锥体72。卡瓦76为整体式，设有销钉孔761、环形牙尖762、左切槽763、右切槽764，所述左切槽763和右切槽764彼此交替设置，左切槽763从卡瓦76的左端(即位于页面中的左侧)向右端(即位于页面中的右侧)部分延伸，且右切槽764从卡瓦76的右端向左端部分延伸。两端设有锥面765。所述环形牙尖762分别设置在所述卡瓦76的两端的外表面上，所述环形牙尖762的截面形状为波纹形。所述环形牙尖762被所述左切槽763分为为了多个牙尖分段，所述销钉孔761设置在相邻的左切槽763之间的所述牙尖分段上。所述卡瓦通过所述销钉孔761与所述上锥体72连接。每个牙尖分段的内表面上设置有厚度向端部逐渐减小的锥面765。

结合图1b和图21所示，导向环77套设在封隔器芯轴60上。导向环77设有螺钉孔771、花键772和导向环主体。多个花键772沿导向环主体的周长方向彼此间隔设置在导向环主体的外表面上，且沿导向环主体的轴向方向凸起，在每一个花键772上均设置有一个螺钉孔771。紧定螺钉78穿过螺钉孔771把导向环77固定在封隔器芯轴60上，花键772安装在卡瓦76的右切槽764内，并在卡瓦76运动时起导向作用。

在卡瓦76的下方的封隔器芯轴60上套设有下锥体79，所述下锥体79的上端与卡瓦76的一端的锥面765彼此接触，下端设置有与封隔器芯轴60的键槽604相配合的下锥体键槽791。芯轴锁块80容纳在封隔器芯轴60的键槽604和下锥体键槽791内，用于传递扭矩并防止下锥体79在封隔器芯轴60上转动。止动套81上端与下锥体79的外表面螺纹连接，下端与封隔器外筒82的上端的内表面螺纹连接，封隔器外筒82下端的内表面与底部接头87螺纹连接。

如图22所示，承载环84设置在封隔器外筒82的内腔中且套设在封隔器芯轴60上，所述承载环84设有内螺纹841、环形顶面842、承载环环形槽843、右切槽844和左切槽845。承载环84的内螺纹841与封隔器芯轴的承载环螺纹605配合连接。环形顶面842和承载环环形槽843沿承载环84的纵长方向交替布置在承载环84的外表面上，且所述环形顶面842沿所述承载环84的周长方向布置，且所述承载环环形槽843沿所述承载环84的周长方向布置。所述承载环84的左切槽845和右切槽844彼此交替布置，所述左切槽845沿承载环84的纵长方向从承载环的上端向承载环的下端部分延伸，且右切槽844沿承载环84的纵长方向从承载环的下端向承载环的上端部分延伸。

如图1c和23所示，开关套83套设在封隔器外筒82内、承载环84外。开关套83设有通水孔831、通水槽832、环形顶面833、开关套环形槽834、解封台肩835。多个通水孔831沿开关套83的周长方向布置在开关套83的外表面上，且多个通水槽832沿开关套83的周长方向彼此间隔设置，多个通水孔831分别与相应的通水槽832连通。

开关套83的环形顶面833和开关套环形槽834设置在开关套83的一端的内表面上且彼此间隔设置，所述环形顶面833与承载环84的环形顶面842相对应。所述开关套83的另一端的内表面沿开关套的径向方向向内突出形成解封台阶835。开关套83与封隔器芯轴60及底部接头87之间设有o形圈85，与封隔器外筒82之间通过解封下端86连接。

下面通过对承载组件和管柱的工作原理进行详细的描述来进一步说明本发明所提供的承载组件和管柱的具体结构。

结合图1a-图23所示，首先，将封隔器、坐封装置和承载组件在地面完成装配，本领域技术人员应当明白，此处所使用的封隔器和坐封装置可以是现有的封隔器和坐封装置，当然也可以采用本发明所提供的封隔器和坐封装置。然后，连接其它工具下入井中，当内冲管短节48及其下部的冲管(封隔器、坐封装置和承载组件地面装配后再连接其他工具下入井中，“冲管”就是其他工具的一部分)与先期下入井内的冲管(先期下入井内的冲管是防砂管柱的一部分，与“及其下部的冲管”在井口连接)在井口上扣连接时，内冲管短节48及其下部的冲管可以旋转，而不必旋转重量很大的井内冲管或整个封隔器和坐封装置。

在下入管柱的过程中如果遇阻，可以正转管柱以解除，传递扭矩的途径是：通过钻杆旋转依次带动上接头2、坐封短节5、平键11、坐封芯轴17、释放棘爪36、剪切棘爪33、上短节58、封隔器芯轴60、芯轴锁块80、下锥体79、止动套81、封隔器外筒82和底部接头87。

在下入管柱过程中，导向接头55、坐封套57、胶筒上座61的重量通过导向接头55的斜面551悬挂在承载凸耳25上，由于承载凸耳25比一般销钉具有很强的承载能力，因此即使在遇阻后需要上提或下压重量时也不会造成胶筒上座61相对于封隔器芯轴60的相对运动，故具有很强的防提前坐封能力。

在下入防砂管柱到位后，从井口投入坐封球41，通过钻杆(未示出)向上接头2内打压，通过传压孔51推动活塞13、活塞延伸筒16向下运动，起始坐封销钉22被剪断，弹性夹头23被释放；活塞延伸筒16通过丢手销钉20带动坐封滑套21向下运动，推动导向接头55、坐封套57、弹性夹头23、承载凸耳25、弹簧26、销轴27向下运动，承载凸耳从坐封芯轴17的台阶上滑下，在弹簧26的作用下向内收缩，与导向接头的斜面551脱离；之后弹性夹头23推动剪切外套24，使得剪切螺钉28被剪断。

继续向管柱打压，坐封套57推动胶筒上座61及其内部的波形弹簧63、波形弹簧座62、锁环65向下运动，由于封隔器芯轴螺纹和锁环内螺纹的三角形牙型结构，锁环65沿封隔器芯轴60的双头锁紧螺纹602向下产生相对运动后无法回退，故产生锁紧作用。胶筒上座61向下依次推动胶筒引鞋66、外胶筒68、内胶筒67、胶筒下座69、上锥体72，开口环销钉73、卡瓦销钉75被剪断，卡瓦76在上锥体72的推动下，在导向环77的导向下，其锥面765沿下锥体斜面运动，其环形牙尖762卡在套管内壁上形成锚定，外胶筒68、内胶筒67受压缩后密封套管内壁与顶部封隔器的环形空间，从而完成坐封，此时导向接头55和坐封滑套21已经不能再向下运动。

再继续向管柱打压，由于坐封滑套21已经不能再向下运动，故丢手销钉20被剪断，活塞延伸筒16继续推动弹性夹头23、剪切释放套29、释放棘爪36向下运动，黄铜长销钉34和黄铜短销钉35被剪断。

释放棘爪向下推动锁块支撑套30向下运动，第二丢手销钉32被剪断，锁块支撑套30的环形顶面301从原先与螺纹锁块43的环形顶面432相对应变成与环形槽433相对应，造成螺纹锁块43失去内部支撑，在锁块簧片31的作用下向内收缩，螺纹锁块外螺纹431与上短节丢手螺纹582脱开，从而实现打压丢手。如果螺纹锁块43因特殊原因无法向内收缩造成打压丢手失败，则可以正转管柱，螺纹锁块外螺纹431与上短节丢手螺纹582由于都是左旋螺纹而脱开，从而实现正转管柱丢手。

需要解封封隔器(例如顶部封隔器)时，下入专用的解封工具，解封工具卡在开关套的解封台肩835上，上提解封工具，解封销钉86被剪断，开关套83的环形顶面833从与承载环84的环形顶面842相对应变为与环形槽843相对应，承载环失去外部约束，在右切槽844和左切槽845的作用下，其内螺纹841与芯轴承载环螺纹605解除配合，下锥体79释放，卡瓦76收缩从而实现解封。

根据本发明的用于管柱的承载组件及管柱具有以下优点中的至少一个：

(1)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱是一种专门针对砾石充填或简易防砂用的顶部封隔器及其坐封装置，该管柱中所设置的卡瓦为整体式结构，回弹力大，并且具有一定长度，在封隔器解封后向上提拉的过程中不会发生偏向，而使得卡瓦在解封后的上提过程中始终不会被卡住，从而避免了卡瓦被卡死的情况发生；

(2)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱具有传递扭矩的功能，在下入管柱的过程中如果遇阻，可以正转(即顺时针旋转)管柱即可解除遇阻；

(3)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱丢手方式可以为钻杆打压丢手的方式，还可以为采用正转(即顺时针旋转)管柱丢手的方式，在打压丢手时从钻杆打压，此方式对井口设备承压要求低，且无需打压管线在钻杆打压与环空打压之间进行频繁切换；

(4)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱采用弹性夹头、承载凸耳的结构防止提前坐封，从而使得管柱具有很强的防提前坐封能力；

(5)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱中的内冲管短节设有旋转结构，当与井内冲管连接时，无需旋转重量很大的井内冲管或顶部封隔器及坐封装置；

(6)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱中多处设有通水槽或通水孔等专门用于砾石充填的循环通道，坐封装置在丢手后上提、下放过程中可以防止活塞效应的出现，从而避免了地层坍塌的事故；

(7)本发明提供的用于管柱的承载组件及管柱设有具有标准冲管螺纹的外冲管短节和内冲管短节，易于与砾石充填用的冲管连接，且密封芯轴上设有顶部循环孔，外部套设密封环总成，上述这些结构适合于砾石充填作业。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。