一种易钻磨挡砂丢手装置的制作方法

本实用新型涉及油气田开发技术领域，具体是一种易钻磨挡砂丢手装置。

背景技术：

油气田开发过程中，在进行下入完井井壁支撑防砂管柱作业时，通常需要将管柱送入到位后，通过丢手工具将管柱放置到预定层位，对预定位层的井壁进行支撑，以确保后续作业顺利进行，常见丢手装置主要采用投球液压丢手、倒扣机械丢手及复合丢手的方式。

通常情况下丢手装置丢手后，丢手装置下部管柱立即与丢手装置脱离，其下部管柱不能再进行钻井液循环和替浆操作。同时，由于结构限制，丢手留井部分通常与井壁(或套管)之间存在间隙，其下部防砂管柱与丢手装置留井部分之间没有阻挡和支撑，随着时间推移井底出砂日益增多，细砂进入上部套管内，从而造成支撑防砂管及套、油管堵塞影响油井产出，同时，由于该间隙造成丢手后留井部分结构的中心与井壁(或套管)的中心不对中，不便于后期处理，此外，为了保证井下工具的结构强度，常规丢手装置采用钢制材料，后期需要钻磨处理时非常困难，增加时间成本浪费。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种易钻磨挡砂丢手装置，对起出部分和留井部分分别采用高强度不易钻磨材料和易钻磨材料制作，同时具备丢手、悬挂、扶正、防砂及丢手后不起钻可循环钻井液等多重作用。

本实用新型的技术方案如下：

一种易钻磨挡砂丢手装置，包括丢手芯轴；所述丢手芯轴外表面从上到下分布多个直径不同的柱面；

所述上部盖套通过自带的螺纹连接在所述丢手芯轴外侧；上部活塞通过自带的上剪钉设置上部盖套下侧的丢手芯轴外侧，易钻支撑套通过支撑块与丢手芯轴连接，且在丢手芯轴内侧对应支撑块位置设有球座，球座通过自带的下剪钉连接在丢手芯轴内壁，在上部活塞到易钻支撑套之间从上到下依次设置有易钻滑套上、止动齿环、易钻滑套下、易钻挡砂膨胀套，易钻支撑套下侧设有易钻下部变扣，在丢手芯轴内侧底部设有拦截套；

所述丢手芯轴、上部盖套、上部活塞、上剪钉、易钻滑套上、止动齿环、易钻滑套下、易钻挡砂膨胀套、易钻支撑套、支撑块、球座、下剪钉、易钻下部变扣、拦截套均为空心柱体。

进一步的，所述丢手芯轴外侧设有6个外径不同的柱面，由上到下分别为第一柱面到第六柱面，第二柱面端部设置有螺纹，并通过螺纹连接上部盖套，第二柱面中部均匀设置有多个的贯通的通压孔，第三柱面设置有与上剪钉相匹配的剪钉卡槽，第四柱面为直径最大的止动台阶，第五柱面设置有与支撑块相适配的多个均布的支撑块卡槽，所述支撑块卡槽的上下两端柱面分别设置密封件一，第六柱面设置有与下剪钉相适配的剪钉连接孔。

更进一步的，所述丢手芯轴上部设置有与钻具或管柱相连的母螺纹，中部支撑块卡槽的内孔上端设置有与球座上端部密封件二相适配的密封面，下端设置有与拦截套相适配的连接螺纹；所述上部盖套内孔具有端面台阶的环状结构，螺纹固定设置在所述丢手芯轴的第二柱面的螺纹上，其上部内端面与丢手芯轴的第二柱面外表面之间设置有密封件一；所述上部活塞的内、外壁都具有台阶的环状结构，设置于所述上部盖套的内壁与所述丢手芯轴的外壁之间，其内、外接触面均设置有密封件，如o型密封圈，上部活塞在丢手芯轴第三柱面上可相对上下滑动，上部活塞位于最上端时，通过丢手芯轴的剪钉卡槽、上剪钉限位，在最下端时，通过所述丢手芯轴的止动台阶限位，所述上部活塞的最上端内端面具有倾角，该倾角正好与所述丢手芯轴的通压孔对齐；所述易钻支撑套的外壁中部具有台阶的环状结构，设置于所述丢手芯轴的第五柱面的外壁，其中部内壁设置有截面为矩形的环形凹槽，该凹槽截面形状与所述支撑块凸出于丢手芯轴以外的部位相匹配，同时受其限位，所述环形凹槽的上下两端柱面设置有与芯轴外柱面设置的密封件二相适配的密封面，所述易钻支撑套的上端外壁设置有截面为直角三角形的锯齿柱面，所述锯齿截面与所述止动齿环的锯齿截面形状相匹配；所述易钻滑套上主体为易钻材料的环状结构，设置于所述上部活塞的下端并与其相接触，其内壁与所述丢手芯轴第四柱面外壁相接触，其下端内壁台阶设置所述止动齿环，所述易钻滑套下设置于所述易钻滑套上的下端及所述易钻支撑套的锯齿外壁以外，所述易钻滑套上、止动齿环、易钻滑套下整体可相对所述易钻支撑套的上端外壁向下移动，当易钻滑套上、止动齿环、易钻滑套下处于在易钻支撑套的上端外壁的行程中最上端位置时，所述止动齿环通过内壁矩形凸起设置于所述易钻支撑套的上端外壁上，并受其暂时限位；所述易钻挡砂膨胀套主体为易钻材料的环状结构，两端内壁设置具有一定角度的斜面，两端外壁均匀设置有若干未连通的贯通缝隙，所述易钻挡砂膨胀套设置于所述易钻滑套下的下端和所述易钻支撑套外壁中部台阶的上端，所述易钻挡砂膨胀套的上端内壁斜面，与所述易钻滑套下下端外壁的斜面相匹配，所述易钻挡砂膨胀套的下端内壁斜面，与所述易钻支撑套中部台阶的上端外壁斜面相匹配，所述易钻挡砂膨胀套与所述易钻支撑套上端外壁之间存在间隙；所述易钻下部变扣通过螺纹连接设置于所述易钻支撑套下端；所述球座设置于所述丢手芯轴内壁中部，锥面以下设置多个通孔，下端底部外壁设置剪钉凹槽与所述下剪钉以及所述丢手芯轴设置的剪钉连接孔相适配，所述下剪钉均匀设置于所述丢手芯轴的剪钉连接孔与所述球座剪钉凹槽之间，并使所述球座相对于所述丢手芯轴在轴向上位置暂时限定，同时，所述球座上端外壁正好与所述支撑块内壁相接触，使所述支撑块在径向上位置限定，所述设置于球座的通孔的上部外柱面与所述丢手芯轴内壁之间设置有压力密封件二，使所述球座外壁与所述丢手芯轴内壁之间的间隙上下阻断；所述拦截套固定于所述丢手芯轴的下端，其侧壁和底端面设置若干通孔，每个通孔的孔径确保所述支撑块不能脱出拦截套。

更进一步的，所述丢手芯轴，所述上部盖套，所述上部活塞，所述止动齿环，所述支撑块为非易钻材料；所述易钻滑套上，所述易钻滑套下，所述易钻挡砂膨胀套，所述易钻支撑套，所述球座，所述易钻下部变扣，所述拦截套为易钻材料。

进一步的，所述易钻材料包括镁合金、铝合金、镍、铜以及锡中的一种或者几种，所述上剪钉、下剪钉采用铜、铝合金等材料。

本实用新型的有益之处在于：

1、本实用新型所述的易钻挡砂膨胀套，在受到左部组件挤压时向外扩张变形，即可达到支撑扶正井壁，又能达到防砂挡砂的作用，现场可根据实际情况，选择是否需要悬挂、扶正和挡砂功能，如果不需要，且将所述丢手芯轴的通压孔封死，而只保留本实用新型的丢手功能；

2、留井部分结构全部采用易钻材料制作，后期可以直接钻磨处理。

3、本实用新型所述的一种易钻磨挡砂丢手装置，打压后球座下移后，若不上提钻具还可进行循环钻井液或替浆等操作，上提活动钻具下部管柱即可丢手。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种易钻磨挡砂丢手装置的半剖结构示意图；

图2为应用图1中所述的一种易钻磨挡砂丢手装置的丢手芯轴剖面结构示意图；

图3为图1局部结构剖面放大示意图；

图4为图1中所述的一种易钻磨挡砂丢手装置的球座剖面结构示意图；

图5为应用图1中所述的一种易钻磨挡砂丢手装置上剪钉剪断后的结构位置示意图；

图6为应用图4中所述的一种易钻磨挡砂丢手装置下剪钉剪断后的结构位置示意图。

图中标记：

1-丢手芯轴，2-上部盖套，3-上部活塞，4-上剪钉，5-易钻滑套上，6-止动齿环，7-易钻滑套下，8-易钻挡砂膨胀套，9-易钻支撑套，10-支撑块，11-球座，12-下剪钉，13-易钻下部变扣，14-拦截套，15-球，

1.1-剪钉卡槽，1.2-止动台阶，1.3-支撑块卡槽，1.4-剪钉连接孔，1.5-通压孔，1.6-密封件一，

11.1-密封件二，11.2-通孔，11.3-剪钉凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述，如：上、下、内、外、等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1-4所示，一种易钻磨挡砂丢手装置，所述丢手芯轴1主体为非易钻材料的管柱型结构，其外表面从上到下分布直径不同的多个柱面，从上开始第二柱面端部设置有螺纹，中部设置有均布的多个贯通的通压孔1.5，第三柱面设置有与上剪钉4相匹配的剪钉卡槽1.1，第四柱面为丢手芯轴1的直径最大的止动台阶1.2，第五柱面设置有与支撑块10相适配的多个(如6个、8个)均布的支撑块卡槽1.3，所述支撑块卡槽1.3的上下两端柱面分别设置密封件1.6，第六柱面设置有与下剪钉12相适配的剪钉连接孔1.4，所述丢手芯轴1上部设置有与钻具或管柱相连的母螺纹，中部支撑块卡槽1.3的内孔上端设置有与球座11上端部密封件二11.1相适配的密封面，下端设置有与拦截套14相适配的连接螺纹；

特别注意的是，下剪钉12的数量、直径或强度，需要大于上剪钉4，即上剪钉4单独或同时存在数量小于、直径小于、强度小于下剪钉12的情况中的一种或几种。如此设计，确保下剪钉12能后于上剪钉4剪断。

所述上部盖套2主体为非易钻材料，且内孔具有端面台阶的环状结构，螺纹固定设置在所述丢手芯轴1的第二柱面螺纹上，其上部内端面与丢手芯轴1的第二柱面外表面之间设置有密封件(如o型密封圈)，使所述上部盖套2外部介质不会与所述丢手芯轴1内部介质相连通；

所述上部活塞3主体为非易钻材料，且内、外壁都具有台阶的环状结构，设置于所述上部盖套2的内壁与所述丢手芯轴1的外壁之间，其内、外接触面均设置有密封件(如o型密封圈)，该密封件使所述丢手芯轴1的内部流体始终不能与所述上部活塞3外部流体连通，上部活塞3在丢手芯轴1第三柱面上可相对上下滑动，上部活塞3位于最上端时，通过丢手芯轴1的剪钉卡槽1.1、上剪钉4限位，在最下端时，通过所述丢手芯轴1的止动台阶1.2限位，所述上部活塞3的最上端内端面具有倾角，该倾角正好与所述丢手芯轴1的通压孔对齐；

所述易钻支撑套9主体为易钻材料，且外壁中部具有台阶的环状结构，设置于所述丢手芯轴1的第五柱面的外壁，其中部内壁设置有截面为矩形的环形凹槽，该凹槽截面形状与所述支撑块10凸出于丢手芯轴1以外的部位相匹配，同时受其限位，所述环形凹槽的上下两端柱面设置有与芯轴1外柱面设置的密封件1.6(如o型密封圈，v型密封圈等)相适配的密封面，所述易钻支撑套9的上端外壁设置有截面为直角三角形的锯齿柱面，所述锯齿截面与所述止动齿环6的锯齿截面形状相匹配，适当设置锯齿截面三角形的方向使所述止动齿环6和所述易钻支撑套9可相对移动但不能相向移动；

所述易钻滑套上5主体为易钻材料的环状结构，设置于所述上部活塞3的下端并与其相接触，其内壁与所述丢手芯轴1第四柱面外壁相接触，其下端内壁台阶设置所述止动齿环6，所述易钻滑套下7设置于所述易钻滑套上5的下端及所述易钻支撑套9的锯齿外壁以外，所述易钻滑套上5、止动齿环6、易钻滑套下7整体可相对所述易钻支撑套9的上端外壁向下移动，当易钻滑套上5、止动齿环6、易钻滑套下7处于在易钻支撑套9的上端外壁的行程中最上端位置时，所述止动齿环6通过内壁矩形凸起设置于所述易钻支撑套9的上端外壁上，并受其暂时限位；

所述易钻挡砂膨胀套8主体为易钻材料的环状结构，两端内壁设置具有一定角度的斜面，两端外壁均匀设置有若干未连通的贯通缝隙，所述易钻挡砂膨胀套8设置于所述易钻滑套下7的下端和所述易钻支撑套9外壁中部台阶的上端，所述易钻挡砂膨胀套8的上端内壁斜面，与所述易钻滑套下7下端外壁的斜面相匹配，所述易钻挡砂膨胀套8的下端内壁斜面，与所述易钻支撑套9中部台阶的上端外壁斜面相匹配，所述易钻挡砂膨胀套8与所述易钻支撑套9上端外壁之间存在间隙，当所述易钻滑套下7相对所述易钻支撑套9向下移动时，所述易钻滑套下7的下端外斜面进入易钻挡砂膨胀套8上端内壁，并对易钻挡砂膨胀套8产生挤压，同时使易钻支撑套9中部台阶的上端外壁斜面也进入易钻挡砂膨胀套8下端内壁，使其两端外壁沿缝隙向外翻转变形扩张；所述易钻下部变扣13主体为易钻材料的环状结构，螺纹连接设置于所述易钻支撑套9下端，与丢手下部管柱相连；所述球座11设置于所述丢手芯轴1内壁中部，其上端内壁为锥面，锥面以下设置多个通孔11.2，下端底部外壁设置剪钉凹槽11.3与所述下剪钉12以及所述丢手芯轴1设置的剪钉连接孔1.4相适配，所述下剪钉12均匀设置于所述丢手芯轴1的剪钉连接孔1.4与所述球座11剪钉凹槽11.3之间，并使所述球座11相对于所述丢手芯轴1在轴向上位置暂时限定，同时，所述球座11上端外壁正好与所述支撑块10内壁相接触，使所述支撑块10在径向上位置限定，所述设置于球座11的通孔11.2的上部外柱面与所述丢手芯轴1内壁之间设置有压力密封件二11.1(如o型密封圈，v型密封圈等)，使所述球座11外壁与所述丢手芯轴1内壁之间的间隙上下阻断；所述拦截套14固定于所述丢手芯轴1的下端，其侧壁和底端面设置若干通孔，每个通孔的孔径确保所述支撑块10不能脱出拦截套14。

本实用新型的使用方法是：

如图5-6所示，当装置及其下部管柱下入到位需要丢手时，从井口进行投球15，待球落定到球座后井口开泥浆泵憋压，所述球15受到的合力作用方向为向下，其与球座11内壁的接触面与密封件双重密封作用，阻止所述球座11接触处的上部介质向下流通，流体通过所述丢手芯轴1的通压孔1.5作用于所述上部活塞3的上端内壁斜面上，随着压力增大，该斜面上的分力逐渐增大，上剪钉4受力被剪断，同时使上部活塞3相对向下滑动，并推动易钻滑套上5、止动齿环6、易钻滑套下7向下滑动，使得止动齿环6内部矩形凸起剪断，上部活塞3、易钻滑套上5、止动齿环6、易钻滑套下7整体向下滑动，使所述易钻滑套下7下端外壁斜面及所述易钻支撑套9中部台阶上端外斜面，均匀进入所述易钻挡砂膨胀套8两端内壁，并挤压所述易钻挡砂膨胀套8使其外壁向外翻转变形，该挤压作用可以使所述易钻挡砂膨胀套8外壁膨胀并逐渐填满井壁或套管与其之间的间隙直到体积受限而不能变化，或易钻滑套下7下端面接触所述易钻支撑套9中部台阶不能继续向下移动为止，此时所述易钻挡砂膨胀套8外壁完全变形并与井壁或套管的内壁紧密贴合，从而达到悬挂和扶正丢手器下部管柱的作用，同时阻断易钻挡砂膨胀套8下部出砂进入其上部；井口泥浆泵继续打压，所述丢手芯轴1内腔中的球15及球座11所受合力继续增大，使所述下剪钉12剪断，球座11相对轴向向下滑动，与所述拦截套14的上端面相接触，所述球座11的密封件二11.1脱离密封面，芯轴1内腔中的压力流体受所述芯轴1的外壁密封件1.6阻挡，不能与所述易钻支撑套9的外部流体连通，只能通过球座11上端外壁与芯轴1支撑块卡槽1.3的下部内壁之间的间隙，流入所述球座11通孔11.2并进入球座11的内腔，最后通过所述拦截套14底部通孔流入下部管柱中，同时芯轴1内腔压力进行释放，球座11下移后支撑块10由于重力及斜面分离作用向内脱出，所述易钻挡砂膨胀套8由于止动齿环6的锯齿与所述易钻支撑套9外壁锯齿限位作用，其形状不能恢复仍然保持其悬挂、扶正和挡砂的作用，此时，由于所述芯轴1的内腔流体始终不与其外壁之外流体连通，井口继续开泵可进行正循环压井或替浆操作；上提钻具，易钻滑套上5连同其下部全部组件及管柱留在井中实现丢手，球座11、球15、支撑块10及上剪钉4、下剪钉12剪断部分落入下部拦截套14中，之后随钻具提出井口，打开拦截套14即可取出所有零件，不影响后期维护和检修，后期需要处理时，由于所述易钻滑套上5及其下部组件都是易钻材料，可以方便地钻磨处理。同时，现场可根据实际情况，选择是否需要悬挂扶正、挡砂功能，如果不需要，且将所述丢手芯轴1的通压孔15封死，而只保留本实用新型的丢手功能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。