一种旋转注入一体化下套管装置的制作方法

[0001]
本发明属于油气装备技术领域，具体涉及一种旋转注入一体化下套管装置。


背景技术：

[0002]
目前，旋转下套管工艺已经开始得到广泛应用，但所用装旋转下套管工具的轴承不仅要旋转，还要滑动，轴承受力复杂、影响轴承寿命。在下套管过程中，泥浆需要反复通过顶驱鹅颈管进去旋转下套管工具，这样很大程度上增加了顶驱鹅颈管的磨损以及冲管的密封能力；在下完套管后，需要连接水泥头和固井管线进行固井，安装等待时间较长，存在一定的安全隐患，另外旋转下套管高效的套管上卸扣和注浆能力没有充分发挥，因此，目前的旋转下套管工具，存在作业效率不够高，以及存在一定安全隐患的问题。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是提供一种旋转注入一体化下套管装置，解决了目前的旋转下套管工具存在的作业效率不够高，且存在一定安全隐患的问题。
[0004]
本发明所采用的技术方案是，
[0005]
一种旋转注入一体化下套管装置，包括依次设置旋转注入机构、液压执行机构以及机械执行机构；液压执行机构用于推动机械执行机构抓紧套管，以便旋转注入机构将泥浆注入套管；
[0006]
旋转注入机构包括中心管，中心管的侧壁开设有若干个斜孔，中心管的外壁对应若干个斜孔套设有筒体，筒体对应斜孔至少开设有两个注入孔；中心管和筒体之间设置轴承，以便中心管在旋转时不带动筒体转动；流体从注入孔流进入筒体后，可通过对应的斜孔流入中心管内；
[0007]
液压执行机构包括固接于中心管的液压内筒，液压内筒包括第一段和第二段，第一段小于第二段的径向尺寸，第一段套接有液压外筒，液压外筒和液压内筒形成有流道，第二段设置有液压腔，中心管与第二段之间设置有活塞，中心管与活塞之间设置有弹簧，第一段对应液压腔配置有液压管线，活塞在液压油的作用下可沿中心管滑动，以便带动机械执行机构动作；旋转注入机构和液压执行机构均配置有密封组件；
[0008]
机械执行机构用于抓紧套管，机械执行机构与中心管导通。
[0009]
本发明的特点还在于，
[0010]
筒体在靠近液压执行机构的位置对应中心管设置有轴承座，轴承座通过花键连接液压外筒。
[0011]
中心管与活塞之间对应弹簧设置有弹簧座，弹簧用于提供沿机械执行机构的方向的推力，以便保证机械执行机构始终抓紧套管。
[0012]
液压管线包括液压管线a和液压管线b，第一段向外对应液压管线a和液压管线b开设有环形槽a和环形槽b，液压腔包括液压腔a和液压腔b，在液压油从液压管线a通过环槽a进入到液压腔a的情形下，液压油活塞向机械执行机构的方向运动，以便推动机械执行机构
动作，相对应地，液压腔b的液压油通过环槽b回到液压管线b中。
[0013]
密封组件包括旋转密封和液压密封，旋转密封设置于旋转注入机构，以便在中心管与筒体在密封的情形下相对转动；液压密封设置于液压执行机构，用于在液压油流动的情形下，使流道处于密封状态。
[0014]
旋转密封包括位于注入孔异侧的上旋转密封和下旋转密封；轴承包括位于上旋转密封一侧的上轴承和位于下旋转密封一侧的下轴承。
[0015]
本发明的有益效果是，一种旋转注入一体化下套管装置，在下套管过程中，无需通过顶驱鹅颈管注入泥浆，提高了鹅颈管寿命；轴承受力良好，提高了寿命；固井时，无需使用水泥头，将套管胶塞放置在套管内，插入套管，就可以注浆固井，无等待时间，降低了劳动强度，节约了作业时间，具有一定的实用性。
附图说明
[0016]
图1是本发明一种旋转注入一体化下套管装置的结构示意图；
[0017]
图2是本发明一种旋转注入一体化下套管装置中液压内筒的剖面示意图；
[0018]
图3是本发明一种旋转注入一体化下套管装置在使用状态下的结构示意图。
[0019]
图中，101.中心管，102.上轴承，103.上密封堵头，104.上旋转密封，105.筒体，106下旋转密封，107.下密封堵头，108.轴承座，109.下轴承，110.花键；
[0020]
201.液压外筒，202.液压管线a，203.液压管线b，204.液压内筒，205.弹簧座，206.弹簧，207.活塞，208.密封盖，209.密封a，210.丝堵a，211.密封b，212.密封c，213.密封d，214.螺钉，215.丝堵b，216.丝堵c，217.密封e，218.密封f，219.密封g，220.密封h；
[0021]
301.连接筒
[0022]
100.旋转注入机构，200液压执行机构，300机械执行机构，400.泥浆管线，500.胶塞，600.套管，700.钻台面，800.卡瓦
[0023]
401.液压流道a，402液压流道b，403.液压腔a，404.液压腔b，405.斜孔，406.注入孔，407.环槽a，408.环槽b。
具体实施方式
[0024]
下面结合附图和具体实施方式对本发明一种旋转注入一体化下套管装置进行详细说明。
[0025]
如图1和图2所示，一种旋转注入一体化下套管装置，包括依次设置旋转注入机构100、液压执行机构200以及机械执行机构300；液压执行机构200用于推动机械执行机构300抓紧套管，以便旋转注入机构100将泥浆注入套管；
[0026]
旋转注入机构100包括中心管101，中心管101的侧壁开设有若干个斜孔405，中心管101的外壁对应若干个斜孔405套设有筒体105，筒体105对应斜孔405至少开设有两个注入孔406；中心管101和筒体405之间设置轴承，以便中心管101在旋转时不带动筒体105转动；流体从注入孔406流进入筒体405后，可通过对应的斜孔405流入中心管101内；
[0027]
液压执行机构200包括固接于中心管101的液压内筒204，液压内筒204包括第一段和第二段，第一段小于第二段的径向尺寸，第一段套接有液压外筒201，液压外筒201和液压内筒204形成有流道，第二段设置有液压腔，中心管101与第二段之间设置有活塞207，中心
管101与活塞207之间设置有弹簧206，第一段对应液压腔配置有液压管线，活塞207在液压油的作用下可沿中心管101滑动，以便带动机械执行机构动作；旋转注入机构100和液压执行机构200均配置有密封组件；
[0028]
机械执行机构300用于抓紧套管，机械执行机构300与中心管101导通。
[0029]
本发明一种旋转注入一体化下套管装置在中心管101上套接有用于连接机械执行机构300的连接筒301，以便使机械执行机构300更好地连接。
[0030]
进一步地，筒体105在靠近液压执行机构200的位置对应中心管101设置有轴承座108，轴承座108通过花键110连接液压外筒201。
[0031]
进一步地，中心管101与活塞207之间对应弹簧206设置有弹簧座205，弹簧206用于提供沿机械执行机构的方向的推力，以便保证机械执行机构始终抓紧套管。
[0032]
进一步地，液压管线包括液压管线a202和液压管线b203，第一段向外对应液压管线a202和液压管线b203开设有环形槽a407和环形槽b408，液压腔包括液压腔a403和液压腔b404，在液压油从液压管线a202通过环槽a407进入到液压腔a403的情形下，液压油活塞207向机械执行机构的方向运动，以便推动机械执行机构300动作，相对应地，液压腔b404的液压油通过环槽b408回到液压管线b中。
[0033]
本发明一种旋转注入一体化下套管装置液压内筒外表面有环形槽a407和环形槽b408，环形槽a407和环形槽b408与液压外筒配合形成流道；液压内筒上至少有二条独立的液压通道，一条进油时，一条回油。
[0034]
进一步地，密封组件包括旋转密封和液压密封，旋转密封设置于旋转注入机构100，以便在中心管101与筒体105在密封的情形下相对转动；液压密封设置于液压执行机构200，用于在液压油流动的情形下，使流道处于密封状态。
[0035]
进一步地，旋转密封包括位于注入孔406异侧的上旋转密封104和下旋转密封106；轴承包括位于上旋转密封104一侧的上轴承102和位于下旋转密封106一侧的下轴承109。
[0036]
如图1和图2所示，本发明一种旋转注入一体化下套管装置，在液压执行机构200,内设置了液压密封，其中，在液压外筒201的左边设置有密封a209，围绕环槽a407和环槽b408上分别设置有密封b211、密封c212以及密封d213，在液压内筒204的第二段部分，靠近机械执行机构300的部分设置有密封盖208，沿液压油的液压流道a401和液压流道b402设置有丝堵a210，丝堵b215、以及丝堵c216，液压腔内还围绕液压腔a403和液压腔b404设置有密封e217、密封f218、密封g219以及密封h220，液压外筒201和液压内筒204的连接部分还连接有螺钉214，以上的液压密封的具体部件均是为了密封液压腔，使其在作业时提高了作业效率和传动效率。
[0037]
旋转注入机构100包括一有若干斜孔405的中心管101，中心管101外部套装有至少具有两个注入孔406的筒体105，中心管101和筒体105之间装有上旋转密封104、上轴承102、下旋转密封106和下轴承109，上旋转密封104和下旋转密封106分别位于注入孔406的两侧，对进入注入孔406的流体起到密封作用，上轴承102位于上旋转密封104一侧，下轴承109位于下旋转密封106一侧，两个轴承在中心管101和筒体105之间起到旋转支撑作用，在筒体105不转时中心管101可以旋转，而流体可从注入孔406进入筒体105后，可以通过若干斜孔405进入中心管101内部；
[0038]
液压执行机构200主要包括液压外筒201、液压内筒204、活塞207和弹簧206，液压
内筒204固定在中心管101上，跟随中心管101一起转动，液压外筒201套装在液压内筒204上，液压内筒204和液压外筒201组成了流道；液压油从液压管线a通过环槽a407、液压流道b402可以进入到液压腔d的，在液压压力作用下，活塞207向右运动，推动机械执行机构300动作，相应的，液压腔c中的液压油通过液压流道a401、环槽b408可以回到液压管线b中；反之亦然。液压外筒201与轴承座108相对静止，优选地，采用花键110连接；弹簧205装在中心管101与活塞207之间，在弹簧205作用下，活塞207始终受到向右的弹簧力，从而使机械执行机构300始终抓紧套管。
[0039]
机械执行机构300用于抓紧套管和提供流体注入口。
[0040]
本发明一种旋转注入一体化下套管装置工作原理，如图3所示，本发明的一种旋转注入一体化下套管装置完成了套管下入作业，泥浆管线400已经连接好，最后一根套管600被卡瓦800卡住，高出钻台面700，准备进行固井作业。如图3.a所示，将胶塞500放入套管600里面，用本发明的装置压着胶塞500下入(图3.b所示)，通过液压压力使得机械执行机构300抓紧套管(图3.c所示)，并注水泥浆，开始固井；固井结束后，通过液压压力使得机械执行机构300放松套管，并上提本发明的装置(图3.d所示)。本发明装置整个固井过程无需连接和拆卸固井水泥头，降低了劳动强度，节约作业时间。
[0041]
本发明一种旋转注入一体化下套管装置，在下管的过程中，提高了鹅颈管寿命；也使得轴承的受力较为良好，从而提高了其使用寿命；固井时，无需使用水泥头，将套管胶塞放置在套管内，插入套管，就可以注浆固井，减少了因介入过多人员操作而带来的安全隐患，提高了作业效率。