专利名称:控制销式尾管悬挂器的制作方法
本发明属从深井开采油、气、水、可溶解或可溶化物质的方法和设备技术领域：
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尾管(油层套管)悬挂器是深井钻井的必需设备，它把不同口径的尾管和套管按一定的程序连接组成井柱，提供可靠的流体通道，从而改变了原有的把所有不同口径的套管、尾管重复套挂在井口的操作方法，节省了大量的钢材、水泥，缩短了完井时间。
现有的尾管悬挂器有四大类1.凸台式(包括卡块式)，它是坐落式悬挂，靠外套管和尾管上的凸肩或凹槽进行悬挂。它的缺点是一、坐落式悬挂易受浮力的作用而破坏;二、井下必需预装凸台或凹槽，易受泥砂堵塞或磨损，造成失效;三、没有圆周向夹持力，倒扣、脱出送入工具困难。
2.J型槽式(包括J型钩式)尾管通过销子与控制筒上的J型槽相连，控制筒与一付卡瓦连成一体，靠尾管的“上升-反转-放下”动作使卡瓦张开，卡紧在外套管上而实现尾管在外套管上的悬挂。它的缺点是一、悬挂时必须反转钻杆，有造成上段钻杆脱扣的危险;二、入井过程中，会发生钻杆或控制筒的自然转动，造成中途悬挂事故;三、倒扣时由于井斜、井柱、井阻、井深条件的不同，不能确定井口钻杆所需要的反转圈数，会造成多次操作。
3.液压式 它利用对钻井中泥浆加压后所产生的压力，切断剪断销后，推动卡瓦张开而实现悬挂的。它的缺点是一、结构复杂，操作麻烦，井口需配置投球装置，井底要有密封球座，悬挂器本身要有一套油缸-活塞装置，悬挂时须增加投球、蹩压工序;二、在套管遇阻时开泵循环或泥浆粘度大，压降增加时，均会切断剪断销，造成中途提前悬挂事故;三、不能重复悬挂，更换悬挂点困难。
4.轨迹式 悬挂器体外表面开有八对控制槽，每对由一条长槽、一条短槽和由短槽通向长槽的过渡槽组成，只要上提和下放悬挂器体，即可使控制筒上的控制销，或进入短槽或进入长槽，使卡瓦收拢或张开，实现解卡或悬挂。它的缺点是一、控制槽加工困难，开槽既削弱了悬挂器体的强度，也缩小了环形空间，不利于固井作业;二、控制槽不可能做得很长，入井过程中不发生换槽的行程仅是控制槽长度的一部分，在入井中途易发生提早悬挂事故。
尾管的悬挂须由送入工具配合进行，现有的送入工具有不找中和点的倒扣器，带有注水泥碰压胶塞系统和检查倒扣是否完成的提拉行程结构。(提供1.2～3.5米距离不等的密封行程，在倒扣螺纹脱开后。利用提拉行程观察悬重的变化，在地面判断尾管与送入工具是否脱开)。其缺点是当提拉距离超过密封行程时，密封即被破坏，再要恢复密封通道是十分困难的，特别是复杂井、斜井、海洋井，由于井壁摩擦力大和重力的分力关系，靠悬重的变化来判断倒扣是否完成是十分不可靠的。
本发明的目的是创造一种结构简单，操作安全、方便、可靠的消除了上述缺点的尾管悬挂器。当送入工具把尾管送到悬挂位置时，只要将尾管上下提放，其行程达到预定值时，就能实现悬挂，它的悬挂点可以更改，可以进行多次悬挂。它的不发生悬挂的安全提拉行程很长，足以满足正常下钻具、防卡活动钻具，以及海洋平台的升沉影响等不同工况的操作要求，它的送入工具有明显判断倒扣是否完成的设施，并可保证水泥注入以前，送入工具不能脱出悬挂器而保持密封通道。
图1是本发明的控制销式尾管悬挂器的剖视图。由尾管上的悬挂器体1，卡瓦2，板弹簧3，控制筒4，装在悬挂器体上的控制销5和8，导向销7，舌板6组成、悬挂器体1的上部内孔制有螺纹，用来与送入工具相连接，外圆表面的圆锥部分与卡瓦2的内锥面相吻合，导向销7和控制销8在同一轴向表面上与控制销5相隔一个角度，销7比销8略短一些，卡瓦2的外圆表面上制有尖齿，通过螺钉连接固定在板弹簧3上，板弹簧3用螺钉和控制筒4连成一体，在控制筒4的内圆表面上相隔同样一个角度开有二组槽a、b、c和e、f、g、h、i。f、h槽为浅槽，只有长度较短的导向销7能通过，在a槽中有可挠支点单向回转的舌板来支承控制销，支承控制销的单向开启结构可以有多种型式，如在斜孔内用一弹簧顶压圆柱片结构，只允许压缩弹簧方向开启通过;棘轮结构和单向钩片结构，都可在本结构中使用。
下放送入工具，悬挂器体1通过控制销5、舌板6使尾管和控制筒一起下行入井，此时悬挂器体1上的锥面与卡瓦2保持分离位置。当悬挂器下放至悬挂位置进行悬挂时，上提悬挂器体1，由板弹簧3紧贴在外套管内壁而产生的摩擦力使控制筒停在原来的位置不动，上控制销5上行到将要脱出控制筒4上的控制槽时，导向销7已经进入控制槽起导向作用，尾管继续上提，导向销7又为控制销8所代替，直到下控制8由于槽的深浅不同而自动完成换槽动作后，再下放尾管，由于换槽时，悬挂器体和控制筒相对的转动了一个角度，则控制销5就由另一条槽绕过舌板往下运动，直到悬挂器体1下放到其外圆锥面与卡瓦2的锥面贴合，使卡瓦张开，卡紧在外套管的内表面上，就完成了尾管在外套管上的悬挂。若要改动悬挂位置，只要再上提尾管，控制销5推开舌板6后回到舌板的上方位置，使悬挂器体1上的锥面和卡瓦的锥面重新分开，卡瓦自动收拢，恢复到悬挂前的状态，重复上述动作，即可重新进行悬挂。
图2是控制筒内表面的展开图，a、b、c、e、g、i六条槽为深槽，允许控制销5和8及导向销7通过，f、h二条槽为浅槽，只允许导向销7通过。它的换槽是这样进行的随着悬挂器体的上升，控制销5沿a槽上移，导向销7进入e槽，控制销5脱离控制筒，导向销7沿e槽进入f槽，控制销8进入e槽，导向销7脱离控制筒，控制销8因不能进入f槽而改向进入g槽，然后进入i槽，使控制筒与悬挂器体相对向右转过了一个角度，完成了换槽。下放尾管时控制销8沿i槽下移，导向销7由h槽进入控制筒，控制销8脱离控制筒，导向销7由i槽下行，控制销5进入b槽，导向销7脱离控制筒，控制销5进入c槽，绕过舌板6进入a槽的下部，使控制筒与悬挂器体的相对位置复位，由于悬挂器体的下移，使卡瓦起作用而实现悬挂。图2还示出了本发明能以短的控制槽长度得到长的不发生悬挂的提拉行程，设S是不发生悬挂的最大允许提拉行程，L是控制槽的长度，n是导向销的个数，则有S＝A-B+(n+1)(L-d)若A＝L-150，B＝50，一般L取500，则S＝(n+2)L-(nd+200)而nd+200又近似于 1/2 LS≈(n+1.5)L即对于不用导向销的“双销式”结构，其行程约为1.5倍的控制槽长度，带一个导向销的“三销式”结构，S＝2.5L，等等。这样就能用增加导向销的个数来满足长行程的需要，而不用加大零部件的长度。
图3是配套的送入工具的剖视图，它除具有现有送入工具的用提拉悬重来检查是否与悬挂器体脱开的功能外，它在心管11上开有一凹槽，在密封头中设有一轴用卡圈13，当提升心管到卡圈卡入凹槽时，即提升行程大于H值时，在地面上就能显示出不能复位的现象，这就能更可靠地证明送入工具已与悬挂器体分离的判断。另外在密封头中还增加了一个张开式卡块17，和在心管11的下端开有凹槽D2及若干个弹性槽，在注入水泥前，尾塞总成19用剪断销18与心管相连，因为D4＞D3＞D1＞D2，则D3就不能通过密封头14的内孔，心管11不能脱出悬挂器体而破坏密封通道，起到水泥注入前保护密封通道的作用。只有当注水泥完成后，切断剪断销18，尾塞总成19脱落，再上提心管11，由于弹性槽的作用使D3缩小，并进入密封头的内孔。使卡块17因处于心管上的D2凹槽位置而内缩，D4凸肩就将密封头一起回收到井上。
本发明结构简单，操作安全、方便、可靠，简化了加工工艺，降低了成本，在各种复杂工况下，施行井内悬挂套管时，均能达到入井、悬挂、倒扣和回收一次成功的效果，避免了可能发生的事故，这对深井、复杂井、斜井、定向井、海洋井等作业来说，是具有很大经济价值和重要意义的。
权利要求
1.一种控制销式尾管悬挂器，它由尾管的悬挂器体、控制销，带槽的控制筒和卡瓦组成，并由相应的送入工具进行悬挂，其特征是悬挂器体上设置有二个控制销和从零个到多个导向销(也可以是导向键)，自动换槽是由导向销和控制销的不同高度及控制槽的轨迹和不同深度来实现的。
2.权利要求
1所说的悬挂器，其特征在于控制销是用一种单向开启机构进行支承的。
3.权利要求
1所说的悬挂器，其特征在于一个控制销和导向销是在同一轴向平面上，与另一控制销隔开一个角度。
4.权利要求
1所说的悬挂器，其特征是送入工具的心管上有一凸肩、二个凹槽，下端开有若干个弹性槽，密封头上有一个内向卡圈和一组内向卡块，与心管上的两个凹槽相对应。
专利摘要
本发明属从深井开采油，气，水，可熔解或可熔化物质的方法和设备技术领域：
。本悬挂器的悬挂操作，只要上提，下放二个动作，即能完成悬挂或更改悬挂点。它具有长的不发生悬挂的提拉行程和中途允许任意循环泥浆这二个结构优点。它的送入工具有判断倒扣用的密封拉伸行程和检验倒扣用的行程显示的双重机构，还具有不注水泥就不破坏密封通道和注水泥后能回收密封头的连锁机构。
文档编号E21B43/10GK85102931SQ85102931
公开日1986年12月24日 申请日期1985年4月13日
发明者蔡亦铿 申请人:上海市石油化工机械技术研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan