专利名称：旋转式尾管悬挂器的制作方法
技术领域：
本实用新型属石油钻井技术领域，应用于石油钻井工程固井作业中。是一种在数千米的井下外层套管端部悬挂小直径套管的悬挂器，属于机械尾管悬挂器中的一种。
背景技术：
目前，在固井作业中所使用的尾管悬挂器可分为三种类型，液压尾管悬挂器，机械尾管悬挂器和液压-机械双作用尾管悬挂器。如中国专利87205516.7就属于其中的一种类型。在这三种尾管悬挂器中，机械尾管悬挂器工作原理是靠弓形板弹簧与外层套管内壁摩擦，推动卡瓦滑动到尾管悬挂器锥体大端，使卡瓦悬挂在外层套管壁上。一般机械尾管悬挂器由三部分组成倒扣机构、悬挂机构、卡瓦驱动机构。
倒扣机构由上接头、反扣接头、花键轴、反扣螺套、密封套、回接筒、中心管及推力轴承等组成。上接头上部有内螺纹，与送入尾管悬挂器的钻杆连接，上接头下部与花键轴螺纹连接，花键轴下部与中心管螺纹连接。回接筒在反扣接头的上部，与反扣接头螺纹连接。反扣螺套内部与花键轴花键配合，外部与反扣接头锯齿形反扣螺纹连接。在上接头下部有推力轴承。密封套内径与中心管间隙配合，外表面上端为大直径柱面，下端为小直径柱面，反扣接头和芯轴上紧螺纹后用端面将密封套固定。
悬挂机构由上锥体、下锥体、梯形键、卡瓦座、卡瓦、螺旋弹簧和弹簧座等组成。上锥体与反扣接头为一体，上锥体的锥面在反扣接头下部外表面上。下锥体外表面上部为圆柱面，下部为圆锥面。下锥体套在芯轴的外表面。上锥体和下锥体锥面上各均布有3-6个梯形键。卡瓦外表面有锯齿形卡瓦牙，卡瓦内表面为锥面，锥度与相配锥体的锥度相同，锥面上有梯形槽。卡瓦的尾部有固定手柄，上卡瓦固定在下锥体上，梯形槽推入上锥体的梯形键内。下卡瓦固定在卡瓦座上，梯形槽推入下锥体的梯形键内。卡瓦座、螺旋弹簧、弹簧座在下锥体的下端，依序套在芯轴上。
卡瓦驱动机构由芯轴、滑套、导向螺钉、弓形板弹簧等组成。芯轴外圆沿周向均布有四组导向槽，每组有一长一短两个导向槽，导向槽下端有斜面。滑套套在芯轴上，在弹簧座下端。滑套上有四个导向螺钉，导向螺钉可以在导向槽内滑动。滑套上的导向螺钉滑动到导向槽下端时，导向螺钉将通过斜面，从短导向槽转换到长导向槽内；从长导向槽滑动到下端时，导向螺钉从长导向槽转换到短导向槽内。滑套外表面均匀分布且固定有6个弓形板弹簧。弓形板弹簧最大外径大于外层套管内径，通过弓形板弹簧与外层套管内壁的摩擦力驱动滑套实现长、短导向槽的转换。滑套内的导向螺钉到长导向槽后下放钻具，套在芯轴上的滑套、弹簧座、螺旋弹簧、卡瓦座和下锥体相对芯轴一起向上运动，推动卡瓦进入尾管悬挂器锥体大端，使卡瓦悬挂在外层套管内壁上。
原有的尾管悬挂器工作时最关键的是导向螺钉必须从短导向槽转换到长导向槽内，才能实现尾管悬挂。由于尾管悬挂器的工作位置在一千米到三千米深的井内。依靠地面钻机上提钻具，然后旋转45°，最后再下放钻具使尾管悬挂器工作。在地面很难人为控制，操作难度大，成功率低。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种操作简便，提高机械尾管悬挂器悬挂成功率，改变机械尾管悬挂器卡瓦驱动机构，即长、短导向槽和导向螺钉结构，进一步改变利用地面钻机上提、旋转45°、下放钻具的操作方法。实现利用地面钻机向左旋转3-6周，然后下放钻具即可推动卡瓦上行进入尾管悬挂器锥体大端，使尾管悬挂在外层套管内壁上的旋转式尾管悬挂器。
本实用新型由四部分组成，倒扣机构、悬挂机构、卡瓦驱动机构和旋转机构。
旋转式尾管悬挂器倒扣机构由上接头、反扣接头、花键轴、反扣螺套、密封套、回接筒、推力轴承和中心管组成。其结构和连接关系与原有技术的尾管悬挂器相同，不详细介绍。
悬挂机构是由上锥体、下锥体、梯形键、卡瓦、卡瓦座、螺旋弹簧和弹簧座组成。其结构和连接关系与原有技术的尾管悬挂器相同。不详细介绍。
卡瓦驱动机构由滑牙体、滑牙块、弹簧、堵套、弹簧架、弓形板弹簧和芯轴等组成。其特征是芯轴上有锯齿形螺纹，该螺纹长度10-50毫米。弓形板弹簧下端固定在弹簧架上，弹簧架是一个圆环，可以在芯轴上转动。弓形板弹簧上端固定在滑牙体上，滑牙体上端内孔与芯轴外径间隙配合。下端内孔在圆周上均布有3-8个槽，槽内分别装有滑牙块，滑牙块与槽底之间有弹簧。槽与滑牙块为“凸”字形横截面配合，该配合径向限制滑牙块脱离槽，同时滑牙块在槽内有2至30毫米的径向活动范围。滑牙块有锯齿形螺纹。堵套固定在滑牙体下端，轴向限制滑牙块在滑牙体的槽内。
弹簧架套在芯轴上，滑牙块、弹簧在滑牙体内，堵套固定在滑牙体下端，使滑牙块锯齿形螺纹和芯轴锯齿形螺纹相配合，依序将弹簧座、螺旋弹簧、卡瓦座和下锥体套在芯轴上，把6片卡瓦分装在两个锥体上，芯轴上端与上锥体螺纹连接，下端与接箍螺纹连接，把弓形板弹簧两端分别固定在弹簧架和滑牙体上。
旋转机构由接箍、旋转轴、旋转套、轴承、套管短节等组成。其特征是接箍上端与芯轴下端螺纹连接，接箍下端与旋转轴上部螺纹连接。旋转套下部与套管短节螺纹连接，旋转套与旋转轴之间有轴承。当尾管悬挂器工作时，芯轴转动，带动接箍、旋转轴转动，而旋转套和套管短节不旋转。
采用本实用新型制成的旋转式尾管悬挂器改变了原有技术中的卡瓦驱动机构，设计了旋转机构，改变了原机械尾管悬挂器操作方法，实现了在地面只需左旋钻具3-6周倒开滑牙块和芯轴锯齿型螺纹，下放钻具即可推动卡瓦上行进入尾管悬挂器锥体大端，使尾管悬挂在外层套管内壁上。降低了尾管悬挂器的操作难度，提高了悬挂成功率。
附图1是旋转式尾管悬挂器剖面示意图。由于尾管悬挂器外形尺寸比较长，所以分成两段表示。
附图2是卡瓦驱动机构局部示意图。
附图中表示的是上接头(1)、回接筒(2)、花键轴(3)、推力轴承(4)、反扣接头(5)、反扣螺套(6)、密封套(7)、中心管(8)、芯轴(9)、梯形键(10)、卡瓦(11)、下锥体(12)、卡瓦座 (13)、螺旋弹簧、(14)弹簧座(15)、滑牙体(16)、弹簧(17)、滑牙块(18)、堵套(19)、弓形板弹簧(20)、弹簧架(21)、接箍(22)、旋转套(23)、轴承(24)、旋转轴(25)、套管短节(26)的基本形状、位置和连接关系。
具体实施方式
倒扣机构中，上接头(1)上部有内螺纹，内螺纹为API标准钻杆螺纹，连接钻杆用。上接头(1)与花键轴(3)普通螺纹连接。花键轴(3)外部有一个反扣螺套(6)，花键轴(3)与反扣螺套(6)花键配合。花键轴(3)下部采用普通螺纹连接中心管(8)。回接筒(2)外径204毫米，内径187.3毫米，长度720毫米。反扣接头(5)与回接筒(4)用普通螺纹连接，反扣接头(5)下端外表面是锥面。反扣接头(5)内部有反扣内螺纹，螺纹外径170毫米，螺距10毫米，长度150毫米。反扣螺套(6)上有反扣外螺纹，与反扣接头(5)上的反扣内螺纹配合。上接头(1)下部有推力轴承(4)，推力轴承(4)的标准型号8128。反扣接头(5)下端与芯轴(9)普通螺纹连接，该螺纹旋紧后密封套(7)被固定。
悬挂机构中，上锥体(5)与反扣接头(5)为一体，上锥体(5)的锥面在反扣接头(5)的外表面，下锥体(12)外表面上部为圆柱面，下部外表面为圆锥面，下锥体(12)套在芯轴(9)外，可以在芯轴(9)上滑动。上锥体(5)和下锥体(12)的锥面长度为180毫米，锥度8°，锥面上各均布3个梯形键(10)。上锥体(5)和下锥体(12)各有三片卡瓦(11)，上锥体(5)的卡瓦(11)和下锥体(12)的卡瓦(11)交错排列。卡瓦(11)外表面有锯齿形卡瓦牙，卡瓦(11)内表面为锥面，锥度8°，锥面上有梯形槽。卡瓦(11)下部有固定手柄，上卡瓦固定在下锥体(12)上，梯形槽推入上锥体(5)的梯形键内；下卡瓦固定在卡瓦座(13)上，梯形槽推入下锥体(13)的梯形键(10)内，上、下卡瓦被固定。卡瓦座(13)是一个圆环，可以在芯轴(9)上滑动。螺旋弹簧(14)套在芯轴(9)上，位置在卡瓦座(13)下。螺旋弹簧(14)下有一个圆环形的弹簧座(15)。弹簧座(15)、螺旋弹簧(14)、卡瓦座(13)和下锥体(12)可以在芯轴(9)上一起滑动。推动卡瓦(11)从锥体小端滑到锥体大端，使卡瓦(13)悬挂在外层套管上。
卡瓦驱动机构中，芯轴(9)内径154.8毫米，外表面有长度为35毫米的锯齿形螺纹。弓形板弹簧(20)宽度30毫米，长度500毫米。数量为6片。弓形板弹簧(20)下端固定在弹簧架(21)上。弹簧架(21)是一个圆环，套在芯轴外表面，内径176毫米，可以在芯轴(9)上转动。弓形板弹簧(20)上端固定在滑牙体(16)上，滑牙体(16)上端内孔与芯轴(9)外径间隙配合。下端内孔在圆周上均布6个槽、槽内分别装有6个滑牙块(18)，滑牙块(18)与槽底之间有一个弓型弹簧片(17)。槽与滑牙块(18)为“凸”字形横截面配合，该配合径向限制滑牙块(16)脱离槽，同时保证滑牙块(16)在槽内有5毫米的径向活动范围。堵套(19)固定在滑牙体(16)下端，轴向限制滑牙块(18)在滑牙体(16)的槽内。滑牙块(18)有锯齿形螺纹与芯轴(9)锯齿形螺纹相配合。
旋转机构中，接箍(22)是一个两端有内螺纹的管，接箍(22)上端与芯轴(9)下端螺纹连接，接箍(9)下端与旋转轴(25)上部螺纹连接。旋转套(23)下部与套管短节(26)螺纹连接，旋转套(23)与旋转轴(25)之间有一个轴承(24)。当芯轴(9)转动，带动接箍(22)、旋转轴(25)转动，旋转套(23)和套管短节(26)保持不旋转。
权利要求1.一种旋转式尾管悬挂器是由倒扣机构、悬挂机构、卡瓦驱动机构、旋转机构所组成，其中倒扣机构由上接头(1)、反扣接头(5)、花键轴(3)、反扣螺套(6)、密封套(7)、回接筒(2)、中心管(8)及推力轴承(4)等组成，上接头(1)上部有内螺纹，上接头(1)下部与花键轴(3)螺纹连接，花键轴(3)下部与中心管(8)螺纹连接，回接筒(2)在反扣接头(5)的上部，与反扣接头(5)螺纹连接，反扣螺套(6)内部与花键轴(3)花键配合，外部与反扣接头(5)锯齿形反扣螺纹连接，在上接头(1)下部有推力轴承(4)，密封套(7)内径与中心管(8)间隙配合，外表面上端为大直径柱面，下端为小直径柱面，反扣接头(5)和芯轴(9)上紧螺纹后用端面将密封套(7)固定，悬挂机构由上锥体(5)、下锥体(12)、梯形键(10)、卡瓦座(13)、卡瓦(11)、螺旋弹簧(14)和弹簧座(15)等组成，上锥体与反扣接头为一体，上锥体(5)的锥面在反扣接头(5)下部外表面上，下锥体(12)外表面上部为圆柱面，下部为圆锥面，下锥体(12)套在芯轴(9)的外表面，上锥体(5)和下锥体(12)锥面上各均布有3-6个梯形键(10)，卡瓦(11)外表面有锯齿形卡瓦牙，卡瓦(11)内表面为锥面，锥度与相配锥体的锥度相同，锥面上有梯形槽，卡瓦(11)的尾部有固定手柄，上卡瓦固定在下锥体(12)上，梯形槽推入上锥体(5)的梯形键(10)内，下卡瓦固定在卡瓦座(13)上，梯形槽推入下锥体(12)的梯形键(10)内，其特征是卡瓦驱动机构由滑牙体(16)、滑牙块(18)、弹簧(17)、堵套(19)、弹簧架(21)、弓形板弹簧(20)和芯轴(9)等组成，芯轴(9)上有锯齿形螺纹，该螺纹长度为10-50毫米，弓形板弹簧(20)下端固定在弹簧架(21)上，弹簧架(21)是一个圆环，弓形板弹簧(20)上端固定在滑牙体(16)上，滑牙体(16)上端内孔与芯轴(9)外径间隙配合，下端内孔在圆周上均布有3-8个槽，槽内分别装有滑牙块(18)，滑牙块(18)有锯齿形螺纹，滑牙块(18)与槽底之间有弹簧(17)，槽与滑牙块(18)为“凸”字形横截面配合，堵套(19)固定在滑牙体(16)下端，弹簧架(21)套在芯轴(9)上，滑牙块(18)锯齿形螺纹和芯轴(9)锯齿形螺纹相配合，弹簧座(15)、螺旋弹簧(14)、卡瓦座(13)和下锥体(12)套在芯轴(9)上，6片卡瓦(11)分装在两个锥体上，芯轴(9)上端与上锥体(5)螺纹连接，下端与接箍(22)螺纹连接，把弓形板弹簧(20)两端分别固定在弹簧架(21)和滑牙体(16)上，旋转机构由接箍(22)、旋转轴(25)、旋转套(23)、轴承(24)、套管短节(26)等组成，接箍(22)上端与芯轴(9)下端螺纹连接，接箍(22)下端与旋转轴(25)上部螺纹连接，旋转套(23)下部与套管短节(26)螺纹连接，旋转套(23)与旋转轴(25)之间有轴承，
专利摘要本旋转式尾管悬挂器应用于石油钻井固井作业中。其中倒扣机构、悬挂机构与原有技术的尾管悬挂器相同。特征是卡瓦驱动机构中弓形板弹簧(20)分别固定在弹簧架(21)和滑牙体(16)上，滑牙体(16)内孔在圆周上均布有3－8个槽，槽内分别装有滑牙块(18)，滑牙块(18)与槽底之间有弹簧(17)，滑牙块(18)和芯轴(9)锯齿形螺纹配合。旋转机构的接箍(22)两端分别与芯轴(9)和旋转轴(25)螺纹连接，旋转套(23)与套管短节(26)螺纹连接，旋转套(23)与旋转轴(25)之间有轴承(24)。操作时只需在地面向左旋转钻具3－6周，使滑牙块(18)和芯轴(9)锯齿型螺纹脱开，下放钻具即可使尾管悬挂在外层套管内壁上，操作简单，成功率高。
文档编号E21B33/14GK2530019SQ01275998
公开日2003年1月8日 申请日期2001年12月7日 优先权日2001年12月7日
发明者金红玲 申请人:金红玲