专利名称：机械卡瓦轨迹式油井尾管悬挂器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到石油钻井固井用的尾管悬挂装置，尤其是侧钻井固井更加适用的一种机械卡瓦轨迹式油井尾管悬挂器。
石油钻井完井过程中固井施工专用的尾管悬挂装置，已有多种结构形式。经检索，已发现有7篇相关专利文献，可以分为四种结构形式石油套管、尾管外台肩悬挂装置(95212929.9)和碰压式微台阶尾管悬挂器(97223209.5)属于微台阶式；自动脱挂长芯尾管悬挂器(87216427)、随位自动悬挂尾管装置(93228591.0)和支承爪式尾管悬挂器(93229437.5)属于随位脱手式；控制销式尾管悬挂器(85102931)属于机械式；机械液压双作用式尾管悬挂器(97205516)属于机械、液压双重悬挂式。其中，微台阶式和随位脱手式需要预先在悬挂位置放置凸肩或凹槽进行悬挂，只能用于直钻井，而在侧钻井中无法实现。“随位自动悬挂尾管装置”虽然可在直钻井、侧钻井中任意位置悬挂，但在下放过程中不可循环泥浆。最常用的液压式尾管悬挂器装置的内部结构复杂，制造成本高，故障率也高。另外，还由于侧钻井的井眼与所挂尾管之间的间隙较小，水泥浆循环阻力大、泵压高，而液压式尾管悬挂器是以控制泵压进行尾管座挂，难以对井下情况进行控制。现有的机械式尾管悬挂器内部结构也很复杂，难以制造，成本较高，都不适用于小套管侧钻井固井施工。
鉴于上述已有技术的状况和不足之处，本实用新型的目的就是针对油田侧钻井尾管固井施工的特点，提供一种结构特征与众不同的机械卡瓦轨迹式油井尾管悬挂器。使尾管座挂及甩脱都容易操作判断，并且尾管甩脱后仍能保持密封通道，可正常注入水泥浆固井，以防止因施工时间较长钻杆柱被固结在井内。
上述目的是由下述技术方案实现的该尾管悬挂器由上部的脱扣总成、中部的滑套悬挂总成和下部的复合胶塞总成三大部分组成。脱扣总成由倒扣接头、反扣接头、中心管和中心管下端堵塞器组成。倒扣接头上端有与钻杆柱相连接的内螺纹，其下端的外螺纹与反扣接头上端的内螺纹连接，其下端的内螺纹与中心管上端的外螺纹连接。中心管长2～3米，其下端的外螺纹与堵塞器体上端的内螺纹连接。滑套悬挂总成由轨迹套管、4个卡瓦片、4个弹簧片、外滑套、滑套下圈、下圈销钉和滑套下帽组成。轨迹套管长2～3米，其上端的外螺纹与反扣接头下端的内螺纹连接，其下端的外螺纹与空心胶塞外短节上端的内螺纹连接。轨迹套管的外表面沿圆周均布4条轴向长滑槽和4条短滑槽。4个卡瓦片均布套装在轨迹套管的外表面，其下端与弹簧片的上端用螺钉固定连接。弹簧片的中部用螺钉固定到外滑套的上端。外滑套装在轨迹套管外表面，其下端的外螺纹与滑套下帽上端的内螺纹连接。滑套下帽内表面与轨迹套管外表面围成的空腔中装滑套下圈。滑套下圈的4个径向孔中装4个下圈销钉。下圈销钉可在轨迹套管外表面的轴向滑槽中上下滑动。复合胶塞总成包括空心胶塞总成和实心胶塞总成两部分。空心胶塞总成固定安装到轨迹套管的下端，其下端有与所挂尾管相连接的外螺纹。实心胶塞总成是独立部分，在注水泥浆完工后，再由钻杆柱中心腔自上而下压入井下，与空心胶塞总成结合构成复合胶塞总成。
上述尾管悬挂器中脱扣总成的中心管下端堵塞器，由堵塞器体、密封盘根和下压帽组成。堵塞器体为圆管形，上端有内螺纹，下端有外螺纹，外表面套装密封盘根，下端安装下压帽。
上述尾管悬挂器中滑套悬挂总成的卡瓦片内表面上半部为圆锥面，下半部为圆柱面，外表面上半部为锯齿形，下半部为圆柱面。
上述尾管悬挂器中滑套悬挂总成的弹簧片上半部是直的，下半部是向外鼓起的圆弧形状。
上述尾管悬挂器中复合胶塞总成的空心胶塞总成由外短节、铜销钉、空心胶塞体、密封盘根和下压帽组成。空心胶塞体上端口为圆锥面喇叭口形状，内腔上部有环形凹槽，外表面套装密封盘根，下端安装下压帽。空心胶塞体用3或4个铜销钉悬挂到外短节的内腔。
上述尾管悬挂器中复合胶塞总成的实心胶塞总成，由上下压帽、中心杆、胶碗、卡簧和导向铜头组成。胶碗套装到中心杆上，并由上、下压帽轴向压紧胶碗。中心杆下端安装导向铜头。导向铜头上部圆锥段外表面套装环形卡簧，卡簧内表面为圆锥面，外表面为圆柱面。
按照上述技术方案加工制造成的机械卡瓦轨迹式油井尾管悬挂器，其关键技术在于采用机械卡瓦和轨迹式悬挂机构，并且在轨迹套管内腔插入中心管及下堵塞器，能够实现悬挂器先脱扣后注水泥浆固井，并且井下尾管座挂及甩尾管容易操作判断，使侧钻井等小间隙固井和甩尾管施工安全可靠。向井内下尾管时，按正常下尾管程序操作，万一在中途发生尾管座挂，可重新提放钻杆柱解卡。采用复合胶塞结构形式，适用范围广，可与各种管柱结构配套使用。另外还有结构较简单、制造成本较低、操作方便等优点。
附
图1是本实用新型的整体结构半剖示意图。
附图2是其复合胶塞总成的实心胶塞总成全剖示意图。
结合附图对本实用新型的实施例阐述如下
附
图1中，1是倒扣接头，2是反扣接头，3是中心管，4是轨迹套管，5是卡瓦片，6是弹簧片固定螺钉，7是弹簧片，8是下滑套，9是滑套下圈，10是下圈销钉，11是滑套下帽，12是中心管下端堵塞器体，13是堵塞器密封盘根，14是堵塞器下压帽，15是空心胶塞外短节，16是铜销钉，17是空心胶塞体，18是密封盘根，19是下压帽。A是悬挂器中心内腔，B是中心管3与轨迹套管4二者围成的环形空腔，C是轨迹套管4外表面上的轴向长滑槽，D是其轴向短滑槽，E是由短滑槽向长滑槽过渡的锯齿环形槽。
附图2中，20是上压帽，21是中心杆，22是胶碗，23是下压帽，24是卡簧，25是导向铜头。
由
图1可见，该尾管悬挂器由上部的脱扣总成、中部的滑套悬挂总成和下部的复合胶塞总成三大部分组成。脱扣总成由倒扣接头1、反扣接头2、中心管3和中心管下端堵塞器(包括零部件12、13、14)组成。倒扣接头1的上端有与钻杆柱相连接的内螺纹，其下端的外螺纹与反扣接头2的内螺纹连接，其下端的内螺纹与中心管3上端的外螺纹连接。中心管3长2～3米，其下端的外螺纹与堵塞器体12上端的内螺纹连接。滑套悬挂总成由轨迹套管4、4个卡瓦片5、4个弹簧片7、外滑套8、滑套下圈9、下圈销钉10和滑套下帽11组成。轨迹套管4长2～3米，其上端的外螺纹与反扣接头2下端的内螺纹连接，其下端的外螺纹与空心胶塞外短节15上端的内螺纹连接。轨迹套管4的内表面与中心管3的外表面围成一个环形空腔B,B腔下端通道被堵塞器封住。轨迹套管4的外表面沿圆周均布4条轴向长滑槽C和4条短滑槽D。4个卡瓦片5均布套装在轨迹套管4的外面，其下端与弹簧片7的上端用螺钉6固定连接。弹簧片7的中部用螺钉6固定连接到外滑套8的上端。外滑套8装在轨迹套管4外表面，其下端的外螺纹与滑套下帽11上端的内螺纹连接。滑套下帽11内表面与轨迹套管4外表面围成的空腔中装有滑套下圈9。滑套下圈9的4个径向孔中装4个下圈销钉10。下圈销钉10可在轨迹套管4外表面的轴向滑槽C或D中上下滑动。复合胶塞总成包括空心胶塞总成和实心胶塞总成两部分。空心胶塞总成固定安装到轨迹套管4的下端，其下端有与所挂尾管相连接的外螺纹。实心胶塞总成是独立部分，注水泥浆完工后再由钻杆柱中心腔自上而下压入井下，与空心胶塞总成结合构成复合胶塞总成。
由
图1可以看出，中心管3下端的堵塞器由堵塞器体12、密封盘根13和下压帽14组成。复合胶塞总成的空心胶塞总成由外短节15、铜销钉16、空心胶塞体17、密封盘根18和下压帽19组成。空心胶塞体17用3或4个铜销钉16悬挂在外短节15上。
由图2可见，实心胶塞总成由上压帽20、中心杆21、胶碗22、下压帽24、环形卡簧23和导向铜头25组成。
该尾管悬挂器的使用操作过程是先将要下井的尾管柱的上端连接到该悬挂器的下端，再将该悬挂器的上端连接到钻杆柱的下端。将滑套悬挂总成向下滑动，使其下端部的4个下圈销钉10分别进入轨迹套管4外表面的4条短滑槽D，并被短滑槽D的上端挡住不能再向上滑动。然后钻杆柱和尾管柱及该悬挂器一起自上而下向井下送进，先经过直井段，尾管柱再进入侧井眼。在此过程中，滑套悬挂总成一直处于该悬挂器的下部，其4个卡瓦片5和4个弹簧片7一直紧贴直井段的套管内表面向下滑动。当尾管柱下至侧井眼到位后，先开泵循环一周。井下情况正常后，先上提钻杆柱一定距离，由于弹簧片7与油井套管内壁有一定的摩擦阻力，能使滑套悬挂总成停留在原处不动，其它部分则随钻杆柱一起上提，使下圈销钉10由短滑槽D的上端滑到下端，进入E槽的齿谷处。然后再下放钻杆柱一定距离，下圈销钉10即由齿谷沿锯齿的斜面滑到齿峰，并经过E槽进入长滑槽C中。再继续下放钻杆柱，滑套悬挂总成仍在原处不动，直至反扣接头2下部外圆锥面进入卡瓦片5上部的内圆锥面，迫使卡瓦片5径向扩胀，紧紧地卡在油井套管内壁上，尾管座挂完毕。然后转动钻杆柱，使倒扣接头1与反扣接头2脱开。再上提钻杆柱1～2米，如果悬重无变化即证明尾管已甩脱开。再下放钻杆柱，使中心管3下端堵塞器回到
图1所示位置将A、B腔隔开，加压5～10吨，由A腔实现正常注水泥浆固井施工程序。注完水泥浆后，因回压阀的作用，水泥浆静止停留在钻杆柱中心腔及中心管3的A腔中。这时，由钻杆柱上端压入图2所示的实心胶塞总成，可先将钻杆柱中心腔多余的水泥浆向下挤出。当实心胶塞总成到达空心胶塞总成时，其导向铜头25插入空心胶塞体17的内腔，卡死密封。再加压20～25MPa，剪断铜销钉16，空心胶塞总成和实心胶塞总成合为一体，构成复合胶塞总成后，在尾管柱的中心腔内继续下行，将其中多余的水泥浆向下挤出，至回压阀位置完成碰压。碰压压力可达20～25MPa。然后，蹩着压力上提钻杆柱，当中心管3下端的堵塞器刚一拔出轨迹套管4时，压力突然下降。最后，再开泵循环带出多余的水泥浆，即可上提并回收钻杆柱、倒扣接头1、中心管3和堵塞器(12、13、14)，其余部分都留在井内，固井施工即告完毕。
权利要求1．一种机械卡瓦轨迹式油井尾管悬挂器，由上部的脱扣总成、中部的滑套悬挂总成和下部的复合胶塞总成三大部分组成，其特征是脱扣总成由倒扣接头、反扣接头、中心管和中心管下端堵塞器组成，倒扣接头上端有与钻杆柱相连接的内螺纹，其下端的外螺纹与反扣接头上端的内螺纹连接，其下端的内螺文与中心管上端的外螺纹连接，中心管长2～3米，其下端的外螺纹与堵塞器上端的内螺纹连接；滑套悬挂总成由轨迹套管、4个卡瓦片、4个弹簧片、外滑套、滑套下圈、下圈销钉和滑套下帽组成，轨迹套管长2～3米，其上端的外螺纹与反扣接头下端的内螺纹连接，其下端的外螺纹与空心胶塞外短节的内螺纹连接，轨迹套管的外表面沿圆周均布4条轴向长滑槽和4条短滑槽，4个卡瓦片均布套装在轨迹套管的外表面，其下端与弹簧片的上端用螺钉固定连接，弹簧片的中部用螺钉固定到外滑套的上端，外滑套装在轨迹套管外表面，其下端的外螺纹与滑套下帽的内螺纹连接，滑套下帽内表面与轨迹套管外表面围成的空腔中装滑套下圈，滑套下圈的4个径向孔中装4个下圈销钉；复合胶塞总成包括空心胶塞总成和实心胶塞总成两部分，空心胶塞总成固定安装到轨迹套管的下端，其下端有与所挂尾管相连接的外螺纹，实心胶塞总成是独立部分，与空心胶塞总成结合构成复合胶塞总成。
2．根据权利要求1所述的机械卡瓦轨迹式油井尾管悬挂器，其特征是脱扣总成的中心管下端堵塞器，由堵塞器体、密封盘根和下压帽组成，堵塞器体为圆管形状，上端有内螺纹，下端有外螺纹，外表面套装密封盘根，下端安装下压帽。
3．根据权利要求1所述的机械卡瓦轨迹式油井尾管悬挂器，其特征是滑套悬挂总成的卡瓦片内表面上半部为圆锥面，下半部为圆柱面，外表面上半部为锯齿形，下半部为圆柱面。
4．根据权利要求1所述的机械卡瓦轨迹式油井尾管悬挂器，其特征是滑套悬挂总成的弹簧片上半部是直的，下半部是向外鼓起的圆弧形状。
5．根据权利要求1所述的机械卡瓦轨迹式油井尾管悬挂器，其特征是复合胶塞总成的空心胶塞总成，由外短节、铜销钉、空心胶塞体、密封盘根和下压帽组成，空心胶塞体上端口为圆锥面喇叭口形状，内腔上部有环形凹槽，外表面套装密封盘根，下端安装下压帽，空心胶塞体用3或4个铜销钉悬挂到外短节的内腔。
6．根据权利要求1所述的机械卡瓦轨迹式油井尾管悬挂器，其特征是复合胶塞总成的实心胶塞总成，由上压帽、中心杆、胶碗、卡簧和导向铜头组成，胶碗装到中心杆上，并由上、下压帽轴向夹紧胶碗，中心杆下端安装导向铜头，导向铜头上部圆锥外表面套装环形卡簧，卡簧内表面为圆锥面，外表面为圆柱面。
专利摘要本实用新型是一种机械卡瓦轨迹式油井尾管悬挂器,属于石油钻井固井用的尾管悬挂装置。由上部的脱扣总成、中部的滑套悬挂总成和下部的复合胶塞总成三大部分组成。脱扣总成的中心管插入悬挂总成的轨迹套管内腔,其下端装堵塞器。轨迹套管外表面套装卡瓦片、弹簧片和外滑套。它特别适用于侧钻井尾管小间隙固井施工,尾管座挂及甩脱方便又安全,钻杆柱可先脱扣再注水泥浆固井,以免钻杆柱被固结在井下,结构简单,造价低,易推广。
文档编号E21B23/00GK2453119SQ0024744
公开日2001年10月10日 申请日期2000年8月24日 优先权日2000年8月24日
发明者高传泽, 王军, 薄和秋 申请人:胜利石油管理局渤海钻井总公司