专利名称：定位悬挂器的制作方法
技术领域：
本发明涉及钻井、完井领域，特别是涉及一种定位悬挂器。
背景技术：
目前现有的悬挂器只起到悬挂尾管的作用，回接其它配套完井工具时无法为其提供准确的定向与回接功能，每当作业要求对回接工具准确定向时，都要在回接管柱上接定向接头测方位，这样会增加施工作业的难度和风险。另外，现有的悬挂器功能单一，一般只具有悬挂功能，另外锚定能力与密封性能较差，应用范围受到限制。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种带有定位回接系统和双液缸系统的定位悬挂器。本发明的另一个目的是提供一种兼具坐挂、坐封、验封和丢手功能的定位悬挂器。本发明的另一个目的是提供一种密封性和一锚定性较好的定位悬挂器。为此，本发明的技术方案如下—种定位悬挂器，包括提供定向定位的定位回接系统、液压倒扣双丢手总成、封隔锚定总成和双液缸系统，所述定位回接系统包括上接头(1)、定向套O)、密封回接筒 (3)、滑动传扭套( 和传扭键(7)，所述上接头(1) 一端用于连接定向短节，另一端与所述滑动传扭套( 螺纹连接，滑动传扭套( 另一端与所述传扭键(7)固定连接，所述定向套
(2)固定地套在上接头(1)外，在定向套( 下部的壁面形成弧形曲面且下端形成一尖部， 所述密封回接筒C3)连接定向套( 并套在上接头(1)和滑动传扭套( 外，密封回接筒
(3)的上端形状与定向套( 下部形状相适应，在密封回接筒C3)上端开口的最低处向下延伸形成一长槽，在上接头(1)上形成有键槽，在所述键槽内安装有定位键G)，所述密封回接筒C3)上的长槽位置与所述键槽相对应，所述定向套( 下端的尖部对准所述键槽的中线。所述液压倒扣双丢手总成包括键槽传扭套(6)、上中心管(8)、下中心管02)、反扣丢手爪簧(11)、丢手限位套剪钉(1 、丢手限位套(1 、丢手活塞(17)、滑动球座套(39) 和球座(44)，所述键槽传扭套(6)的上端设置在滑动传扭套(5)内、下端的内、外侧分别通过螺纹套接中心管(8)和反扣丢手爪簧(11)，在键槽传扭套(6)上形成有一键槽，当滑动传扭套(5)向上移动时，传扭键(7)能进入键槽传扭套(6)的键槽中，在反扣丢手爪簧(11) 上形成有多个带左旋螺纹的螺纹爪(11a)，当键槽传扭套(6)受扭正转时，带动反扣丢手爪簧(11) 一起转动，使反扣丢手爪簧与基管连接套(14)分离，在反扣丢手爪簧(11)和上中心管(8)之间套入丢手限位套(13)，丢手限位套(1 用丢手限位套剪钉(1 与反扣丢手爪簧(11)固定，所述上中心管(8)下端与中心管接箍(19)螺纹连接，在中心管接箍(19) 和丢手限位套(1 之间的上中心管(8)上套接丢手活塞(17)，丢手活塞(17)通过丢手剪钉(18)固定在中心管接箍(19)上，所述下中心管0 上端与中心管接箍(19)通过螺纹连接，下端外侧套接滑动球座套(39)，球座连接套00)的一端与滑动球座套(39)螺纹连接并紧靠下中心管0 的下端，球座连接套GO)的外侧和内侧分别套有球座胶筒Gl)和球座(44)，球座04)与球座连接套00)用销钉03)固定，反扣丢手爪簧(11)与基管连接套 (14)上端接在一起，基管连接套(14)下端与基管(16)螺纹连接，基管(16)下端用于悬挂尾管、上端和连接短节(10)螺纹连接，在基管连接套(14)的键槽内固定安装防转键(15)， 连接短节(10)和密封回接筒(；3)通过密封筒接箍(9)经螺纹连接在一起。所述封隔锚定总成安装在所述基管(16)上，所述封隔锚定总成包括上锥体 (21)、卡瓦保护套(M)、卡瓦(25)、下锥体( )、卡瓦锁环(27)、胶筒套( )、端部胶筒 (30)和中部胶筒(31)，所述变扣(20)的上下端分别与连接短节(10)和上锥体(21)螺纹连接，上锥体外设置上锥体压帽(23)，所述卡瓦保护套04)套在上锥体压帽03)外并与上锥体压帽03)用螺纹连接来限位，卡瓦保护套04)内设置有多个片卡瓦(25)，每片卡瓦05)都有横竖两种牙型，分别用于防蹿和防转，卡瓦(25交错排布并靠弹簧嵌入到卡瓦保护套04)内，卡瓦保护套04)下端套在下锥体06)上，下锥体06)内侧安装卡瓦锁环(27)，所述胶筒套09)和下锥体06)套接并通过与下锥体06)螺纹连接的下锥体压帽 (28)来限位，胶筒套09)上套装有多个胶筒(30、31)。优选的是，所述卡瓦在卡瓦保护套 (24)内均勻分布有6个。所述双液缸系统包括锁块活塞(3 、上液缸(3 、锁块(34)、剪钉(3 、锁块限位套(36)、下液缸(37)和锁环(42)，所述各部件均套于所述基管(16)上，所述锁块活塞 (32)上端与胶筒套(29)螺纹连接、外侧与液缸(3 螺纹连接，上液缸(3 与下液缸(37) 螺纹连接，在所述锁块活塞(3 上设有多个锁块槽及多组剪钉孔，分别用于安装多个锁块(34)与多个剪钉(35)，锁块活塞(3 与基管(16)之间通过锁块(34)锁定，锁块限位套(36)连接锁块活塞(3 之间用剪钉(3 固定，在基管(16)上安装有限制锁块限位套 (36)行程的限位环，在下液缸(37)内套装有承压套(38)，在基管(16)上设置有限制承压套(38)移动的限位圈，下液缸(37)下端内侧安装有锁环0 。优选的是，所述锁块槽在所述锁块活塞(3 上设置有3个，所述剪钉孔设置有3组。该定位悬挂器的优点在于(1)带有定位回接系统，为后续施工提供准确的方向基准与可靠的机械支撑；(2)操作方便，可以实现一趟钻坐挂、坐封、验封和丢手等操作；(3)悬挂与封隔功能一体化，设计有承高压密封胶筒、双向锥体与防转防蹿卡瓦， 满足各种作业的需要；(4)设计有液压倒扣双丢手，使悬挂器在井斜角O 90°的井况下都可使用；(5)设计有双液缸系统，增强了悬挂器的锚定能力与密封性能；(6)应用广泛，此悬挂器在分支井、侧钻井领域应用最佳、此外还可用于直井、斜井、水平井、大位移井的完井作业。
图1为本发明的定位悬挂器的结构示意图；图2 图4为图1的局部放大图；图5是图1中定向套的结构示意图；图6是图1中密封回接筒上端的结构示意图7是图1中反扣丢手爪簧的结构示意图；图8是图7中B-B处的剖面结构示意图。其中1、上接头2、定向套3、密封回接筒4、定位键5、滑动传扭套6、键槽传扭套7、传扭键8、上中心管9、密封筒接箍10、连接短节11、反扣丢手爪簧12、丢手限位套剪钉13、丢手限位套14、基管连接套15、防转键16、基管17、丢手活塞18、丢手剪钉19、中心管接箍20、变扣 21、上锥体22、下中心管23、上锥体压帽 24、卡瓦保护套25、卡瓦26、下锥体27、卡瓦锁环28、下锥体压帽29、胶筒套30、端部胶筒31、中部胶筒32、锁块活塞33、上液缸34、锁块35、剪钉36、锁块限位套37、下液缸38、承压套39、滑动球座套40、球座连接套41、球座胶筒42、锁环43、销钉 44、球座。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的尾管定位悬挂器的结构进行详细说明。参见图1至图8，本发明的尾管定位悬挂器包括定位回接系统、液压倒扣双丢手总成、封隔锚定总成和双液缸系统。如图所示，定位回接系统包括连接定向短节的上接头1、定向套2、密封回接筒3、 定位键4、滑动传扭套5、传扭键7。上接头1与定向套2焊接在一起，在定向套2下部的壁面形成弧形曲面且下端形成一尖部，所述密封回接筒3连接定向套2并套在上接头1和滑动传扭套5外，密封回接筒3的上端形状与定向套2下部形状相适应，在密封回接筒3上端开口的最低处向下延伸形成一长槽，在上接头1上形成有键槽，在所述键槽内安装有定位键4，所述密封回接筒3上的长槽位置与所述键槽相对应，所述定向套2下端的尖部对准所述键槽的中线。滑动传扭套5套在键槽传扭套6上，传扭键7用螺钉固定在滑动传扭套5 上，当滑动传扭套5向上移动时，传扭键7可进入键槽传扭套6的键槽中，上接头1与滑动传扭套5用螺纹连接在一起并装入密封回接筒3中，密封回接筒3和下述的液压倒扣双丢手总成中的密封筒接箍9用螺纹连接在一起。上述定位回接系统利用密封回接筒3的弧形斜面(？)实现准确定向，在悬挂器需要倒扣丢手时，滑动传扭套5带动传扭键7向上滑动一定行程并接入丢手机构总成，保证机械丢手时不会因弧形斜面影响管柱转动。所述的液压倒扣双丢手总成包括键槽传扭套6、上中心管8、反扣丢手爪簧11、丢手限位套剪钉12、丢手限位套13、丢手活塞17、滑动球座套39和球座44。键槽传扭套6的内、外侧分别通过螺纹套接中心管8和反扣丢手爪簧11，如图7和图8所示，反扣丢手爪簧 11有6个左旋螺纹爪11a。在反扣丢手爪簧11和上中心管8之间套入丢手限位套13，丢手限位套13用丢手限位套剪钉12与反扣丢手爪簧11固定。上中心管8下端与中心管接箍19螺纹连接，在中心管接箍19和丢手限位套13之间的上中心管8上套接丢手活塞17，丢手活塞17通过丢手剪钉18固定在中心管接箍19上。下中心管22上端与中心管接箍19 通过螺纹连接，下端外侧套接滑动球座套39，球座连接套40的一端与滑动球座套39螺纹连接并紧靠下中心管22的下端，球座连接套40的外侧和内侧分别套有球座胶筒41和球座 44，球座44与球座连接套40用销钉43固定，反扣丢手爪簧11与基管连接套14上端接在一起，基管连接套14下端用螺纹连接基管16，基管16下端用于悬挂尾管、上端和连接短节 10用螺纹连接，在基管连接套14的键槽内安装防转键15，防转键15用螺钉固定，从而将连接短节10和基管连接套14固定在一起，连接短节10和密封回接筒3通过密封筒接箍9经螺纹连接在一起。由于反扣丢手爪簧11有6个带左旋螺纹的螺纹爪，当键槽传扭套6受扭正转时带动反扣丢手爪簧11 一起转动，使反扣丢手爪簧与基管连接套14分离，实现反扣丢手；当投球至球座44处憋压，液压倒扣双丢手总成受的液压力通过下中心管22的过流孔传至丢手活塞17，丢手活塞剪钉18剪断，丢手活塞17向上推动丢手限位套13，反扣丢手爪簧11失去丢手限位套13的支撑后，螺纹爪Ila受力会向内收缩，使反扣螺纹脱扣实现丢手，当反扣丢手爪簧11受力向上运动时会由其它连接件连带下中心管22向上运动，下中心管22与滑动球座套39之间有一段滑动行程，走完这段行程后丢手活塞17会完全脱离基管16使密封失效、液压力消失，这时球座44处不再受力，可顺利启出液压倒扣双丢手总成。所述的封隔锚定总成安装在基管16上，包括上锥体21、卡瓦保护套M、卡瓦25、 下锥体沈、卡瓦锁环27、胶筒套四、端部胶筒30和中部胶筒31。上锥体21与变扣20用螺纹连接，变扣20和连接短节10用螺纹连接到一起，卡瓦保护套M套在上锥体21上，卡瓦保护套M上端和上锥体压帽23用螺纹连接来限位，卡瓦保护套M内装入6片卡瓦25，每片卡瓦25都有横竖两种牙型，分别用于防蹿和防转，卡瓦25交错排布并靠弹簧嵌入到卡瓦保护套M内，卡瓦保护套M下端套在下锥体沈上，下锥体沈内侧安装卡瓦锁环27，胶筒套四和下锥体沈套接，下锥体压帽观与下锥体沈用螺纹连接并对胶筒套四进行限位， 胶筒套四上套装两个端部胶筒30和一个中部胶筒31，中部胶筒31位于两个端部胶筒30 之间。在封隔锚定总成工作时，胶筒套四上行，挤压胶筒膨胀、同时带动下锥体沈一起上行，由于上锥体21固定，下锥体沈推动卡瓦向外展开，同时卡瓦锁环27将下锥体沈锁死、防止卡瓦回缩，卡瓦25上的卡瓦牙横竖交错排列，可同时防转、防蹿，卡瓦25未启动前镶嵌在卡瓦保护套M内，防止卡瓦提前展开。所述的双液缸系统包括锁块活塞32、上液缸33、锁块34、剪钉35、锁块限位套 36、下液缸37和锁环42，所有零件都套于基管16上。锁块活塞32上有3个锁块槽及3组剪钉孔，用于安装锁块34与剪钉35，锁块34装进锁块活塞32并陷入基管16中用于放置锁块的凹槽中、将锁块活塞32与基管16连接在一起，用锁块限位套36连接锁块活塞32并用剪钉35固定，在基管16上安装限位环和限位圈限制锁块限位套36的行程，锁块活塞32 上端用螺纹连接胶筒套四、最外端用螺纹连接上液缸33，上液缸33与下液缸37用螺纹连接，下液缸37内还要套装承压套38并在基管16上安装限位环和限位圈限制承压套38的移动，下液缸37下端安装锁环42。锁环42上形成有马牙扣，和基管16对应位置的马牙扣配合，使上下液缸33、37只能相对于基管16上行、且在上行后将下液缸37、上液缸33、锁块活塞32锁定，防止胶筒回缩。
7
该双液缸系统利用锁块34与基管16上对应位置凹槽的配合，将双液缸系统与基管16锁死。工作时，基管16上的过流孔会将液压力传至上液缸33、下液缸37与基管16的环空内，锁块限位套36受力将剪钉35剪断，锁块限位套36下移，锁块34限制解除、可以从基管16的凹槽中移出，这时锁块活塞32、上液缸33下部共同受力推动双液缸系统沿基管 16上行，为封隔锚定总成的工作提供动力，双液缸系统上行过程中锁环42会将双液缸系统与基管16锁定，防止双液缸系统向回运动。该定位悬挂器的工作过程及原理如下首先将定位悬挂器上端连定向接头，从地面测量定向接头与密封回接筒3定位键槽的方位差，悬挂器下端连尾管，使用钻柱将定位悬挂器连同尾管一起下入井筒，下入过程中无需灌浆，定位悬挂器下到设计位置后连接水泥车打压，液体经过上接头1、滑动传扭套 5、键槽传扭套6、上中心管8进入到下中心管22中。下中心管22上下端开有过流孔，液体通过过流孔流入到基管16内，基管16上部由丢手活塞17密封，下部由滑动球座套39、球座连接套40、球座胶筒41、销钉43、球座44等零件组成的球座总成密封，液体只可通过基管 16上的过流孔传入上液缸33和下液缸37内，在液压力的作用下锁块限位套36与锁块活塞 32之间的剪钉35剪断，锁块限位套36向后运动足够行程后，锁块34受力后可向外运动并解除锁块活塞32与基管16之间的锁定，液压力推动锁块活塞32与上液缸33向上运动，锁块活塞32通过端部胶筒30、中部胶筒31将向上的力传给下锥体压帽观与下锥体沈，下锥体26开始向上运动，由于上锥体21位置固定、卡瓦25沿上锥体21与下锥体沈的斜面向外扩展，咬紧套管内壁完成悬挂器的锚定功能。装于下锥体沈内的卡瓦锁环27上的马牙扣和基管16对应位置的马牙扣相互配合，将下锥体沈锁定，防止卡瓦25回收，在卡瓦25 外展的同时，锁块活塞32持续受力推挤端部胶筒30与中部胶筒31，使之外胀完成封隔功能。锁块活塞32向上运动，同时会连带下液缸37向上运动，装于下液缸37内的锁环42上的马牙扣会和基管16对应位置的马牙扣配合，将下液缸37、上液缸33、锁块活塞32锁定， 防止胶筒回缩。继续增大液压力，使丢手活塞17与中心管接箍19间的丢手剪钉18剪断， 丢手活塞17上行，推动丢手限位套13—并上行，在丢手限位套13上行足够行程后，反扣丢手爪簧11的螺纹爪会失去支撑，受力向内收缩使螺纹脱扣，这时由键槽传扭套6、上中心管 8、反扣丢手爪簧11、丢手限位套13、丢手活塞17、中心管接箍19、下中心管22组成的内管柱相互连带向上运动，当丢手活塞17完全移出基管16后，基管16内密封失效，此时可观察到泻压信号，而作用在球座总成上的液压力也随之消失，这时可以轻松将上接头1、滑动传扭套5连带内管柱与球座总成一并取出。如果液压丢手不成功，也可以上提管柱，使安装在滑动传扭套5中的传扭键7进入到键槽传扭套6的键槽中，正转钻柱，扭矩可传至反扣丢手爪簧11处使它转动脱扣、与基管连接套14分离，实现机械丢手。丢手结束后，将已丢开的部件重新插回到定位悬挂器中，下压，迫使定位键4进入密封回接筒3对应的键槽位置，下陀螺仪测此时的定向接头方位角，根据之前地面测量的定向接头与密封回接筒3键槽的方位差，得出密封回接筒3键槽的方位角，完成定位悬挂器定位定向功能的参数准备，最后起管柱。当有工具需要准确定向并回接时，根据作业要求、以密封回接筒3键槽方位角作参考，在正确位置安装宽度略小于键槽的定位键，利用密封回接筒3的弧形斜面导引定位键对入键槽中实现准确定向，密封回接筒3作为密封回接系统的核心零件设置有长密封光面和与卡销机构配合的卡销孔、与锁环机构配合的锁环台阶，满足各类工具的回接要求。
权利要求
1.一种定位悬挂器，其特征在于，包括提供定向定位的定位回接系统、液压倒扣双丢手总成、封隔锚定总成和双液缸系统，所述定位回接系统包括上接头(1)、定向套O)、密封回接筒(3)、滑动传扭套( 和传扭键(7)，所述上接头(1) 一端用于连接定向短节，另一端与所述滑动传扭套( 螺纹连接，滑动传扭套( 另一端与所述传扭键(7)固定连接，所述定向套O)固定地套在上接头(1)外，在定向套( 下部的壁面形成弧形曲面且下端形成一尖部，所述密封回接筒C3)连接定向套( 并套在上接头(1)和滑动传扭套( 外，密封回接筒(3)的上端形状与定向套( 下部形状相适应，在密封回接筒C3)上端开口的最低处向下延伸形成一长槽，在上接头(1)上形成有键槽，在所述键槽内安装有定位键，所述密封回接筒C3)上的长槽位置与所述键槽相对应，所述定向套( 下端的尖部对准所述键槽的中线。
2.根据权利要求1所述的定位悬挂器，其特征在于，所述液压倒扣双丢手总成包括 键槽传扭套(6)、上中心管(8)、下中心管(22)、反扣丢手爪簧(11)、丢手限位套剪钉(12)、 丢手限位套(13)、丢手活塞(17)、滑动球座套(39)和球座(44)，所述键槽传扭套(6)的上端设置在滑动传扭套(5)内、下端的内、外侧分别通过螺纹套接中心管(8)和反扣丢手爪簧(11)，在键槽传扭套(6)上形成有一键槽，当滑动传扭套(5)向上移动时，传扭键(7)能进入键槽传扭套(6)的键槽中，在反扣丢手爪簧(11)上形成有多个带左旋螺纹的螺纹爪 (11a)，当键槽传扭套(6)受扭正转时，带动反扣丢手爪簧(11) 一起转动，使反扣丢手爪簧与基管连接套(14)分离，在反扣丢手爪簧(11)和上中心管(8)之间套入丢手限位套(13)， 丢手限位套(1 用丢手限位套剪钉(1 与反扣丢手爪簧(11)固定，所述上中心管(8)下端与中心管接箍(19)螺纹连接，在中心管接箍(19)和丢手限位套(1 之间的上中心管 (8)上套接丢手活塞(17)，丢手活塞(17)通过丢手剪钉(18)固定在中心管接箍(19)上， 所述下中心管0 上端与中心管接箍(19)通过螺纹连接，下端外侧套接滑动球座套(39)， 球座连接套GO)的一端与滑动球座套(39)螺纹连接并紧靠下中心管0 的下端，球座连接套GO)的外侧和内侧分别套有球座胶筒Gl)和球座(44)，球座04)与球座连接套GO) 用销钉^幻固定，反扣丢手爪簧(11)与基管连接套(14)上端接在一起，基管连接套(14) 下端与基管(16)螺纹连接，基管(16)下端用于悬挂尾管、上端和连接短节(10)螺纹连接， 在基管连接套(14)的键槽内固定安装防转键(15)，连接短节(10)和密封回接筒(3)通过密封筒接箍(9)经螺纹连接在一起。
3.根据权利要求2所述的定位悬挂器，其特征在于，所述封隔锚定总成安装在所述基管(16)上，所述封隔锚定总成包括上锥体(21)、卡瓦保护套(M)、卡瓦(25)、下锥体 ( )、卡瓦锁环(27)、胶筒套( )、端部胶筒(30)和中部胶筒(31)，所述变扣(20)的上下端分别与连接短节(10)和上锥体螺纹连接，上锥体外设置上锥体压帽(23)，所述卡瓦保护套04)套在上锥体压帽03)外并与上锥体压帽03)用螺纹连接来限位，卡瓦保护套04)内设置有多个片卡瓦(25)，每片卡瓦05)都有横竖两种牙型，分别用于防蹿和防转，卡瓦(25交错排布并靠弹簧嵌入到卡瓦保护套04)内，卡瓦保护套04)下端套在下锥体06)上，下锥体06)内侧安装卡瓦锁环(27)，所述胶筒套09)和下锥体06)套接并通过与下锥体06)螺纹连接的下锥体压帽08)来限位，胶筒套09)上套装有多个胶筒 (30,31)。
4.根据权利要求3所述的定位悬挂器，其特征在于，所述卡瓦在卡瓦保护套04)内均勻分布有6个。
5.根据权利要求2所述的定位悬挂器，其特征在于，所述双液缸系统包括锁块活塞 (32)、上液缸(33)、锁块(34)、剪钉(35)、锁块限位套(36)、下液缸(37)和锁环(42)，所述各部件均套于所述基管(16)上，所述锁块活塞(3 上端与胶筒套09)螺纹连接、外侧与液缸(3 螺纹连接，上液缸(3 与下液缸(37)螺纹连接，在所述锁块活塞(3 上设有多个锁块槽及多组剪钉孔，分别用于安装多个锁块(34)与多个剪钉(35)，锁块活塞(3 与基管(16)之间通过锁块(34)锁定，锁块限位套(36)连接锁块活塞(3 之间用剪钉(35)固定，在基管(16)上安装有限制锁块限位套(36)行程的限位环，在下液缸(37)内套装有承压套(38)，在基管(16)上设置有限制承压套(38)移动的限位圈，下液缸(37)下端内侧安装所述锁环G2)。
6.根据权利要求5所述的定位悬挂器，其特征在于所述锁块槽在所述锁块活塞(32) 上设置有3个，所述剪钉孔设置有3组。
全文摘要
本发明公开了一种定位悬挂器，包括定位回接系统、液压倒扣双丢手总成、封隔锚定总成和双液缸系统，定位回接系统包括上接头、定向套、密封回接筒、滑动传扭套和传扭键，上接头与滑动传扭套螺纹连接，滑动传扭套与传扭键固定连接，定向套套在上接头外，其下部壁面形成弧形曲面且下端形成一尖部，密封回接筒连接定向套并套在上接头和滑动传扭套外，密封回接筒上端形状与定向套下部形状相适应，密封回接筒上端开口的最低处向下延伸形成一长槽，在上接头上形成有键槽，在键槽内安装有定位键，长槽位置与键槽相对应，定向套下端尖部对准键槽中线。该悬挂器能为其它完井工具提供准确定向定位，其坐封机构安全可靠，能够在不同工况下顺利丢开。
文档编号E21B23/01GK102409990SQ201110443008
公开日2012年4月11日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者付胜利, 周浩, 孙巍巍, 张恒, 张立娜, 徐鹏, 杨文领, 江尧, 王玥, 王益山 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司