专利名称：一种连续油管防拉断保护器及使用方法
技术领域：
本发明属于石油天然气行业，涉及一种连续油管防拉断保护器及使用方法，用于连续油管带封隔器施工时，防止将连续油管拉断，掉入井内造成重大工程事故的一个安全工具，用于解决连续油管带封隔器施工的工艺技术中。
背景技术：
连续油管分层压裂工艺技术是近年来，国内外发展起来的一项新的压裂酸化工艺技术，其主要优点是不用常规的通井机或修井机进行起下钻作业，可带压起下钻作业，井控安全可靠，防有毒有害气体的中毒，绿色环保。因井内有多个油气层要进行施工，所以连续油管施工时，也同常规施工作业一样， 要带分层施工的封隔器等工具，对已施工的层位进行分隔后，才能进行连续分层压裂。仍然存在将连续油管拉断在井内的风险，当连续油管拉断后，进行事故处理时，所承担的井控风险很大，有发生井喷的危险，因此，连续油管压裂工艺技术，目前也没有大规模发展起来。
发明内容
本发明的目的在于克服连续油管在压裂施工时，不被拉断，造成井内的重大事故， 确保连续油管进行压裂施工的安全性的一种连续油管防拉断保护器及使用方法。故此，本发明提供了一种连续油管防拉断保护器，包括中心管，其特殊之处在于， 该中心管的顶端设置有与其连接的上接头，该中心管外壁上设置有液压缸、机械锁、锁外套及钢球，该中心管下端设置有可拔出的下接头，上接头与液压缸上端连接，该液压缸下端与锁外套连接，下接头通过钢球与机械锁连接，上接头上设置有与液压缸的上活塞顶部相通的压力平衡孔，液压缸的上活塞通过活塞拉杆与其下活塞连接，上活塞处在液压缸的上活塞腔中，下活塞处在液压缸的下活塞腔中，上活塞腔与下活塞腔中间设置有格挡，该格挡上设置有将上活塞腔中的液压油导入下活塞腔中的溢流阀和将下活塞腔中的液压油导入上活塞腔中的单向阀，下活塞与机械锁之间设置有将下活塞压紧在格挡上的预紧弹簧，活塞拉杆贴近中心管设置，机械锁的上端延伸至下活塞腔的下部与下活塞腔中的液压油接触， 下接头延伸至中心管中的部分、机械锁和锁外套自中心管壁向外依次设置。上述上接头与液压缸通过丝扣连接，液压缸与所述锁外套通过丝扣连接；机械锁的上端与活塞拉杆通过丝扣连接；预紧弹簧的下端套在机械锁的上端。上述机械锁下段设置有置放所述钢球的钢球孔，下接头上段设置有与钢球配合的内凹的环槽，当钢球置放在钢球孔时，该钢球在锁外套的上端部的平直面的挤压下紧压在环槽，锁外套的下端部设置有内凹的环形槽，该环形槽位于机械锁的下方。上述格挡上设置有补油针阀、用于将所述上活塞腔中的液压油导入所述下活塞腔中的溢流阀和用于将所述下活塞腔中的液压油导入所述上活塞腔中的单向阀。一种连续油管防拉断保护器的使用方法，包括拉开方式和打捞连接方式 1)拉开方式01)封隔器坐封后，形成活塞，产生向下的拉力；
02)连续油管承受上述的拉力，通过连续油管防拉断保护器的压力平衡孔将拉力传递给上活塞；
03)上活塞压缩上活塞腔内的液压油，把该拉力转化为液压油的压力；
04)液压油的压力的大小与连续油管承受的拉力成正比，当压力达到连续油管额定拉力时，在液压缸上设计的溢流阀打开；
05)液压油进入液压缸的下活塞腔的顶部，推动下活塞向下移动，将液压油存储起来；
06)同时活塞拉杆下行时，带动机械锁下行，当机械锁下行到达锁外套上的环形槽处时，锁球失去锁定功能，使连续油管防拉断保护器的下接头脱开，保护连续油管不被拉断；
2)打捞连接方式
07)当连续油管防拉断保护器被拉开后，其中的上活塞和下活塞均处在活塞腔的最下端位置，不能复位，钢球处于自由状态；
08)下压连续油管，让钢球与下接头上的环槽接触后，再下压连续油管，推动活塞杆上行，带动上活塞和下活塞上行，使上活塞和下活塞复位；
09)使液压油通过单向阀返回上活塞腔，钢球与下接头上的环槽接触，上行后钢球离开锁外套的环形槽处，使下接头被锁住；
10)使脱开的下接头将连续油管和下部施工工具再连为一个整体，打捞已脱开施工工具。本发明的优点通过液压缸将连续油管承受的拉力转化为液压缸的压力，当压力超过限定额值时，下接头脱落，避免连续油管被拉断，在挤压连续油管后，能方便地通过下接头实现与脱落的工具的连接，提高了工作效率和可靠性。克服了连续油管在压裂施工时， 被拉断，造成井内的重大事故。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明 图1是实施例的结构示意图2是格挡的A-A视图； 图3连续油管水力喷射管柱结构连接示意图。附图标记说明1-上接头，2-上活塞，3-液压缸，4-下活塞，5-预紧弹簧，6_机械锁，7-钢球，8-锁外套，9-下接头，10-中心管，11-活塞拉杆，12-压力平衡孔，13-溢流阀， 14-补油针阀，15-单向阀，21-上活塞腔，22-下活塞腔中，23-格挡，24-环形槽，25-封隔器，26-第二施工层位，27-第一施工层位，28-连续油管，29-连续油管防拉脱器。
具体实施例方式图1所示为本实施例提供的连续油管防拉断保护器的结构示意图，由此图可见， 该连续油管防拉断保护器包括中心管10，中心管10的顶端设置有与其连接的上接头1，该中心管10外壁上设置有液压缸3、机械锁6、锁外套8及钢球7 ；上接头1与液压缸3上端通过丝扣连接，该液压缸3右端与锁外套8通过丝扣连接；下接头9通过钢球7与机械锁6 连接；上接头1上设置有与液压缸3的上活塞2相通的压力平衡孔12，液压缸3的上活塞2通过活塞拉杆11与其下活塞4连接，上活塞2处在液压缸3的上活塞腔21中，下活塞4处在液压缸3的下活塞腔22中，上活塞腔21与下活塞腔22中间设置有格挡23，下活塞4与机械锁6之间设置有将下活塞4压紧在格挡23上的预紧弹簧5，活塞拉杆11套在中心管 10上；机械锁6丝扣连接活塞拉杆11的下端，且接为一体。机械锁6下段设置有置放钢球7的钢球孔；下接头9上段设置有与钢球7配合的内凹的环槽，当钢球7置放在钢球孔时，该钢球7在锁外套8的上端部平直面的挤压下紧压在环槽，锁外套8的下端部设置有内凹的环形槽M，该环形槽M位于机械锁6的下方，用于在机械锁6被下活塞腔22中的液压油下推后，钢球7移动至该环形槽M处时失去锁外套 8的上端平直面挤压而被下接头9挤压入环形槽M中，失去锁紧作用，便于下接头9脱落。机械锁6的上端与活塞拉杆11通过丝扣连接；预紧弹簧5的下端套在所述机械锁 6的上端。由图2可见，格挡23上设置有将上活塞腔21中的液压油导入下活塞腔22中的溢流阀13和将下活塞腔22中的液压油导入上活塞腔21中的单向阀15，同时格挡23上还设置有补油针阀14。值得注意的是连续油管防拔脱保护器，由上接头1采用丝扣连接方式与液压缸3 进行连接，液压缸3与锁外套8再采用丝扣连接，形成连续油管防拔脱保护器的上半部份， 是连续油管防拔脱保护器主要和关键部件的基架。在上接头1上加工有一个压力平衡孔12，在施工时，用于沟通套管内的施工压力， 使上活塞2顶部的压力等于套管内的施工压力，用以平衡下活塞4下部的套管压力，从而保证液压活塞，在不受拉力的情况下，上活塞腔21内不产生液压油压力，确保活塞内产生的液压油压力，就是管柱承受拉力产生的，进而控制活塞液腔中的液压油压力，来达到脱开施工工具，起到防拉断连续油管的目的，是本发明的关键技术之一。液压缸3内部安装有上活塞2，活塞拉杆11，下活塞4，在初始工作状态时，形成上活塞腔21 ；上活塞2与活塞拉杆11采用丝扣连接方式，下活塞4套装在拉杆11上，用预紧弹簧5将其压紧在液缸3内。由机械锁6，钢球7，锁外套8及下接头9上的环槽构成一个锁机构；机械锁6与活塞拉杆11丝扣连接，锁外套8与液缸3丝扣连接，预紧弹簧5的下端套在机械锁6的上端。本实施例提供的连续油管防拉断保护器的工作原理结合图2和图3描述如下
1、拉开方式封隔器25坐封后，形成活塞，由于封隔器25上部的第二施工层位沈的压力大于下部已第一施工层位27的压力，因此，会产生向下的拉力；因施工层位间的施工压差变化较大，该拉力也很大，会将连续油管观拉断。连续油管观承受的拉力，通过连续油管防拉断保护器四的压力平衡孔12将拉力传递给上活塞2，上活塞2压缩上活塞腔21内的液压油，把该拉力转化为液压油的压力。该压力的大小与连续油管观承受的拉力成正比， 当压力达到连续油管观额定拉力时，在液压缸3上设计的溢流阀13打开，液压油进入液压缸3的下活塞腔22的顶部，推动下活塞4向下移动，将液压油存储起来；同时活塞拉杆11 下行时，带动机械锁6下行，当机械锁6下行到达锁外套8上的环形槽M处时，锁球7失去锁定功能，使连续油管防拉断保护器四的下接头9脱开，起到保护连续油管不被拉断的要求。2、打捞连接方式当连续油管防拉断保护器四被拉开后，其中的上液缸2和下液缸4均处在活塞腔的最下端位置，不能复位，钢球7处于自由状态；此时，只要下压连续油管观，让钢球7与下接头9上的环槽接触后，再下压连续油管观，推动活塞杆11上行，带动上活塞2和下活塞4上行，使上活塞2和下活塞4复位；同时使液压油通过单向阀15返回上活塞腔21，钢球7与下接头9上的环槽接触，上行后钢球7离开锁环套8的环形槽M处，使下接头9被锁住；使脱开的下接头9将连续油管观和下部施工工具再连为一个整体，达到打捞已脱开施工工具的要求。
权利要求
1.一种连续油管防拉断保护器，包括中心管，其特征在于该中心管的顶端设置有与其连接的上接头，该中心管外壁上设置有液压缸、机械锁、锁外套及钢球，该中心管下端设置有可拔出的下接头，所述上接头与所述液压缸上端连接，该液压缸下端与所述锁外套连接，所述下接头通过所述钢球与所述机械锁连接，所述上接头上设置有与所述液压缸的上活塞相通的压力平衡孔，在施工时，用于沟通套管内的施工压力，使上活塞顶部的压力等于套管内的施工压力，用以平衡下活塞下部的套管压力，从而保证液压活塞，在不受拉力的情况下，上活塞腔内不产生液压油压力，确保活塞内产生的液压油压力；所述液压缸的上活塞通过活塞拉杆与其下活塞连接，所述上活塞处在所述液压缸的上活塞腔中，所述下活塞处在所述液压缸的下活塞腔中，所述上活塞腔与所述下活塞腔中间设置有格挡，该格挡上设置有将上活塞腔中的液压油导入所述下活塞腔中的溢流阀和将所述下活塞腔中的液压油导入所述上活塞腔中的单向阀，所述下活塞与所述机械锁之间设置有将所述下活塞压紧在所述格挡上的预紧弹簧，所述活塞拉杆贴近所述中心管设置，所述机械锁的上端延伸至所述下活塞腔的下部与所述下活塞腔中的液压油接触，所述下接头延伸至中心管中的部分、 机械锁和锁外套自中心管壁向外依次设置。
2.如权利要求1所述的一种连续油管防拉断保护器，其特征在于所述上接头与所述液压缸通过丝扣连接，所述液压缸与所述锁外套通过丝扣连接；所述机械锁的上端与所述活塞拉杆通过丝扣连接；所述预紧弹簧的下端套在所述机械锁的上端。
3.如权利要求1或2所述的一种连续油管防拉断保护器，其特征在于所述机械锁下段设置有置放所述钢球的钢球孔，所述下接头上段设置有与所述钢球配合的内凹的环槽， 当所述钢球置放在所述钢球孔时，该钢球在所述锁外套的上端部的平直面的挤压下紧压在所述环槽，所述锁外套的下端部设置有内凹的环形槽，该环形槽位于所述机械锁的下方。
4.如权利权利要求1所述的一种连续油管防拉断保护器，其特征在于所述格挡上设置有补油针阀、用于将所述上活塞腔中的液压油导入所述下活塞腔中的溢流阀和用于将所述下活塞腔中的液压油导入所述上活塞腔中的单向阀。
5.一种连续油管防拉断保护器的使用方法，包括拉开方式和打捞连接方式1)拉开方式01)封隔器坐封后，形成活塞，产生向下的拉力；02)连续油管承受上述的拉力，通过连续油管防拉断保护器的压力平衡孔将拉力传递给上活塞；03)上活塞压缩上活塞腔内的液压油，把该拉力转化为液压油的压力；04)液压油的压力的大小与连续油管承受的拉力成正比，当压力达到连续油管额定拉力时，在液压缸上设计的溢流阀打开；05)液压油进入液压缸的下活塞腔的顶部，推动下活塞向下移动，将液压油存储起来；06)同时活塞拉杆下行时，带动机械锁下行，当机械锁下行到达锁外套上的环形槽处时，锁球失去锁定功能，使连续油管防拉断保护器的下接头脱开，保护连续油管不被拉断；2)打捞连接方式07)当连续油管防拉断保护器被拉开后，其中的上活塞和下活塞均处在活塞腔的最下端位置，不能复位，钢球处于自由状态；08)下压连续油管，让钢球与下接头上的环槽接触后，再下压连续油管，推动活塞杆上行,带动上活塞和下活塞上行，使上活塞和下活塞复位；09)使液压油通过单向阀返回上活塞腔，钢球与下接头上的环槽接触，上行后钢球离开锁外套的环形槽处，使下接头被锁住；10)使脱开的下接头将连续油管和下部施工工具再连为一个整体，打捞已脱开施工工具。
全文摘要
本发明属于石油天然气行业，涉及一种连续油管防拉断保护器及使用方法，包括设置在其中心管上的液压缸、上接头、上接头上的压力平衡孔、机械锁、锁外套环形槽和下接头，将连续油管承受的拉力转化为液压缸的压力，当压力超过限定额值时，下接头脱落，避免连续油管被拉断，在挤压连续油管后，能方便地通过下接头实现与脱落的工具的连接，提高了工作效率和可靠性。克服了连续油管在压裂施工时，被拉断，造成井内的重大事故的问题。
文档编号E21B17/10GK102278078SQ20111019403
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者刘培润, 周丰, 周建柱, 孙虎, 张冕, 苏敏文, 费节高, 邓小强, 邓继学, 韩文哲, 高红平, 魏建荣 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司, 咸阳长庆鑫源工程技术有限公司