套管头防磨套用顶丝的制作方法

本实用新型涉及石油与天然气钻井工具技术领域，尤其涉及一种套管头防磨套用顶丝。

背景技术：

随着我国钻井技术的不断进步，深井、超深井、大位移井、水平井在油气田开发过程中占的比例日益增加。随着井深和位移的不断增加，井口处的钻具在高速旋转时容易打磨套管头本体，损坏套管头，产生安全隐患。

现场通常采取的措施是在中空的套管头内安装防磨套，并用顶丝来固定防磨套，以减少钻具旋转对套管头的磨损。现有技术的顶丝不具备限位功能，只能依靠现场工具测量其在套管头内的位置或者在顶丝上划线的方法来判断顶丝是否顶紧防磨套或退出完毕。

然而，如果测量或者对划线判断不准确，比如，顶丝上的刻线容易被钻井泥浆遮挡，而井架底部的照明不足，不便于进行准确观察，使得现场无法方便有效的判断顶丝是否顶紧防磨套或退出完毕，从而导致防磨套在套管中转动，并随着钻具上下活动，更严重的还会引发溢流时关井失效以及顶丝冲出套管头，导致井喷、人员伤亡等多种工况发生。

技术实现要素：

本实用新型提供一种套管头防磨套用顶丝，以方便有效地判断顶丝的位置，避免不安全事故的发生。

本实用新型提供的一种套管头防磨套用顶丝，包括顶丝杆，所述顶丝杆的前端具有顶丝头，套管头的管壁上开设有与所述套管头的内腔连通的容置腔，所述顶丝杆可沿所述容置腔轴向移动，所述容置腔的内壁设有第一台阶面和第二台阶面，所述第一台阶面和所述第二台阶面的方向均与所述顶丝杆的移动方向垂直，所述顶丝杆上设有第一限位台阶，所述顶丝头顶紧位于所述套管头内腔中的防磨套时，所述第一限位台阶抵接在所述第一台阶面上；所述顶丝杆的尾端设有限位件，所述顶丝头与所述防磨套脱离接触且所述顶丝头退回至所述容置腔内时，所述限位件抵接在所述第二台阶面上。

如上所述的套管头防磨套用顶丝，所述顶丝杆的外侧壁上设有凹槽，所述限位件包括可转动的限位杆，所述限位杆的底端位于所述凹槽内，所述限位杆的顶端可伸出所述凹槽并抵接在所述第二台阶面上。

如上所述的套管头防磨套用顶丝，所述凹槽为扇形槽，所述扇形槽具有第一直边槽壁和第二直边槽壁，所述第一直边槽壁的长度小于所述限位杆的长度，所述第二直边槽壁的长度等于或大于所述限位杆的长度，所述限位杆的底端连接在所述扇形槽的圆心角处并可绕所述扇形槽的圆心转动。

如上所述的套管头防磨套用顶丝，所述限位件还包括螺杆，所述顶丝杆的尾端开设有用于容纳所述螺杆的通孔，所述通孔沿所述顶丝杆的轴向开设，且所述通孔与所述凹槽的底部连通，所述螺杆的头部显露于所述顶丝杆的尾端外部，所述螺杆的尾部伸入至所述通孔中，所述限位杆的底端与所述螺杆的尾部连接。

如上所述的套管头防磨套用顶丝，所述螺杆的外壁上设有螺孔，所述限位杆的底端与所述螺孔螺接。

如上所述的套管头防磨套用顶丝，所述容置腔的内壁上还设有第三台阶面，所述第三台阶面的方向与所述顶丝杆的移动方向垂直，所述第三台阶面位于所述套管头的内腔与所述第一台阶面之间，所述第三台阶面上设置有密封盘根，所述顶丝头和所述第一限位台阶之间还设有第二限位台阶，所述第一限位台阶抵接在所述第一台阶面时，所述第二限位台阶抵顶在所述密封盘根上。

如上所述的套管头防磨套用顶丝，所述顶丝头为圆锥台状。

如上所述的套管头防磨套用顶丝，所述顶丝杆的外壁周向上还设有密封槽，所述密封槽内嵌装有密封圈。

如上所述的套管头防磨套用顶丝，所述密封槽位于所述顶丝杆的前端和/或所述顶丝杆的尾端。

本实用新型的套管头防磨套用顶丝，通过在套管头的用于容置顶丝杆的容置腔的内壁上设置第一台阶面和第二台阶面，第一台阶面和第二台阶面的方向均与顶丝杆的移动方向垂直，通过在顶丝杆上设置第一限位台阶，当顶丝头顶紧套管头内腔中的防磨套时，第一限位台阶抵接在第一台阶面上，从而通过第一限位台阶有效标定顶丝顶紧防磨套时的位置，从而防止防磨套在套管头中转动而引发不安全事故的发生；同时在顶丝杆的尾端设置限位件，当顶丝头与防磨套脱离接触且顶丝头退回至容置腔内时，限位件抵接在第二台阶面上，从而通过限位件标定顶丝杆退回的位置，从而方便有效的判断顶丝是否顶紧或退出完毕，而且由于限位件与第二台阶面的抵接作用，可防止由于压力过高以及溢流等引发的顶丝飞出套管头的事故发生。与现有技术相比，极大地减少了判断顶丝位置的工作量，限位标定结果准确可靠，有效避免了由于顶丝位置不正确而引发的各种工程事故的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的套管头防磨套用顶丝的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的套管头防磨套用顶丝中的限位杆升起时的A-A向剖视图；

图3为本实用新型一实施例提供的套管头防磨套用顶丝中的限位杆回落至凹槽内的A-A向剖视图；

图4为图1对应的B-B向剖视图；

图5为本实用新型一实施例提供的套管头防磨套用顶丝退回至套管头的容置腔内的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例提供的套管头防磨套用顶丝顶紧套管头内腔中的防磨套时的结构示意图。

附图标记说明：

1、顶丝杆； 11、顶丝头；

12、第一限位台阶； 13、第二限位台阶；

14、凹槽； 15、外螺纹；

16、密封槽； 2、限位杆；

3、螺杆； 141、第一直边槽壁；

142、第二直边槽壁； 4、密封圈；

5、密封盘根； 6、套管头；

61、第一台阶面； 62、第二台阶面；

63、第三台阶面； 7、防磨套。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在石油开采作业中，套管头为中空结构，其内部套设有用于防止钻具与套管头内腔接触的防磨套。套管头侧面设置有与套管头中空腔体连通的容置腔，容置腔内设置有顶丝。顶丝有两种状态：当顶丝杆的顶丝头穿过套管头，并和防磨套外侧顶紧时，此时防磨套和套管头之间相对固定，防磨套的位置被限死，而当顶丝头收回至容置腔内时，防磨套与套管头之间可以相互上下滑动。但现有技术的顶丝不具备限位功能，只能依靠现场工具测量其在套管头内的位置或者在顶丝上划线的方法来判断顶丝是否顶紧防磨套或退出完毕。然而，如果测量或者对划线判断不准确，比如，顶丝上的刻线容易被钻井泥浆遮挡，而井架底部的照明不足，不便于进行准确观察，使得现场无法方便有效的判断顶丝是否顶紧防磨套或退出完毕，从而导致防磨套在套管中转动，并随着钻具上下活动，更严重的还会引发溢流时关井失效以及顶丝冲出套管头，导致井喷、人员伤亡等多种工况发生。本实用新型提供一种套管头防磨套用顶丝，以解决现有技术中不能方便有效地判定顶丝是否顶紧或退出完毕的问题。

图1为本实用新型一实施例提供的套管头防磨套用顶丝的结构示意图。图2为本实用新型一实施例提供的套管头防磨套用顶丝中的限位杆升起时的A-A向剖视图。图3为本实用新型一实施例提供的套管头防磨套用顶丝中的限位杆回落至凹槽内的A-A向剖视图。图4为图1对应的B-B向剖视图。图5为本实用新型一实施例提供的套管头防磨套用顶丝退回至套管头的容置腔内的结构示意图；图6为本实用新型一实施例提供的套管头防磨套用顶丝顶紧套管头内腔中的防磨套时的结构示意图。

参照图1至图6所示，本实施例提供一种套管头防磨套用顶丝，包括顶丝杆1，顶丝杆1的前端具有顶丝头11。套管头6的管壁上开设有与套管头6的内腔连通的容置腔，顶丝杆1可沿容置腔轴向移动。也就是说，防磨套7套设在套管头6的内腔中。套管头6的管壁上设有容置腔，容置腔与套管头6的内腔连通，顶丝杆1可沿着该容置腔轴向移动，以使顶丝头11伸出至套管头6的内腔中顶在防磨套7的外侧，或者与防磨套7脱离接触并退回至该容置腔内部。具体实现时，顶丝杆1的外壁设有外螺纹15，容置腔的内壁设有内螺纹，通过该内螺纹与外螺纹15的匹配连接，实现顶丝杆1在容置腔内的轴向移动。

其中，容置腔的内壁设有第一台阶面61和第二台阶面62，第一台阶面61和第二台阶面62的方向均与顶丝杆1的移动方向垂直。顶丝杆1上设有第一限位台阶12，顶丝头11顶紧位于套管头内腔中的防磨套7时，第一限位台阶12抵接在第一台阶面61上。顶丝杆1的尾端设有限位件，顶丝头11与防磨套7脱离接触且顶丝头11退回至容置腔内时，限位件抵接在第二台阶面62上，此时顶丝杆11不能继续退回。也就是说，当第一限位台阶12抵接在第一台阶面61上时，意味着此时顶丝头11已经伸出至容置腔外并顶紧在防磨套7的外侧，即通过第一限位台阶12标定顶丝顶紧防磨套7时的位置。当限位件抵接在第二台阶面62上时，意味着此时整个顶丝已经退回至容置腔内，即标定顶丝退回的位置。

本实施例提供的套管头防磨套用顶丝，通过在套管头的用于容置顶丝杆的容置腔的内壁上设置第一台阶面和第二台阶面，第一台阶面和第二台阶面的方向均与顶丝杆的移动方向垂直，通过在顶丝杆上设置第一限位台阶，当顶丝头顶紧套管头内腔中的防磨套时，第一限位台阶抵接在第一台阶面上，从而通过第一限位台阶有效标定顶丝顶紧防磨套时的位置，以防止防磨套在套管中转动而引发不安全事故发生；同时在顶丝杆的尾端设置限位件，当顶丝头与防磨套脱离接触且顶丝头退回至容置腔内时，限位件抵接在第二台阶面上，从而通过限位件标定顶丝杆退回的位置，从而方便有效的判断顶丝是否顶紧或退出完毕。而且由于限位件与第二台阶面的抵接作用，可防止由于压力过高以及溢流等引发的顶丝飞出套管头的事故发生。与现有技术相比，极大地减少了判断顶丝位置的工作量，限位标定结果准确可靠，有效避免了由于顶丝位置不正确而引发的各种工程事故的发生。

为了减小顶丝头11在顶紧防磨套7时对防磨套7的磨损，在本实施例中，可以将顶丝头11的形状设置为圆锥台状，即参照图1所示，顶丝头11的前端面与防磨套7直接接触，顶丝头11的前端面的尺寸小于顶丝头11其余部位的尺寸。

在本实施例中，顶丝杆1的外侧壁上设有凹槽14，限位件包括可转动的限位杆2，限位杆2的底端位于凹槽14内，限位杆2的顶端可伸出凹槽14并抵接在第二台阶面62上。较为优选的，凹槽14为扇形槽，扇形槽具有第一直边槽壁141和第二直边槽壁142，第一直边槽壁141的长度小于限位杆2的长度，第二直边槽壁142的长度等于或大于限位杆2的长度，限位杆2的底端连接在扇形槽的圆心角处并可绕扇形槽的圆心转动。当限位杆2的底端绕扇形槽的圆形转动至第一直边槽壁141时，由于第一直边槽壁141的长度小于限位杆2的长度，此时限位杆2的顶端伸出至扇形槽的外部，从而使限位杆2的顶端可与第二台阶面62抵接，以标定顶丝退回的位置，且可防止顶丝飞出容置腔外。当限位杆2转动至第二直边槽壁142时，由于第二直边槽壁142的长度等于或大于限位杆2的长度，此时限位杆2的顶端位于扇形槽内，即整个限位杆2回落至扇形槽内，从而在需要拆卸顶丝时，使限位杆2转动至第二直边槽壁142，以方便地将整个顶丝从套管头的容置腔中取出。

进一步地，限位件还包括螺杆3，通过螺杆3实现限位杆2在凹槽14内的转动，具体地，顶丝杆1的尾端开设有用于容纳螺杆3的通孔，通孔沿顶丝杆1的轴向开设，且通孔与凹槽14的底部连通，螺杆3的头部显露于顶丝杆1的尾端外部，螺杆3的尾部伸入至通孔中，限位杆2的底端与螺杆3的尾部连接。在具体实现时，可以在螺杆3的外壁上设有螺孔，限位杆2的底端与该螺孔螺接，本实用新型对限位杆2和螺杆3的具体连接方式并不限于此，只要能够实现限位杆2的底端与螺杆3之间的固定即可。通过转动螺杆3即可带动限位杆2在凹槽14内转动，使用非常方便。

在上述实施例的基础上，套管头6的容置腔的内壁上还设有第三台阶面63，第三台阶面63的方向与顶丝杆1的移动方向垂直，第三台阶面63位于套管头6的内腔与第一台阶面61之间，第三台阶面63上设置有密封盘根5，顶丝头11和第一限位台阶12之间还设有第二限位台阶13，第一限位台阶12抵接在第一台阶面61时，第二限位台阶13抵顶在密封盘根5上。

此外，顶丝杆1的外壁周向上还设有密封槽16，密封槽16内嵌装有密封圈4。在本实施例中，密封槽16具体设置在顶丝杆1的顶端和尾端。密封圈4起到密封作用，可防止地层产物及外部泥浆等侵入顶丝和套管头的孔隙，防止堵死顶丝的事故发生。

在上述实施例的基础上，下面对顶丝装入套管头6的容置腔、顶丝顶紧防磨套7、顶丝头退回套管头6的容置腔内的过程进行详细说明：

将顶丝装入套管头6：首先，将螺杆3安装在该顶丝的尾端内部，当螺杆3底部的螺孔到达凹槽14后，将限位杆2的底端安装在螺杆3底部，并利用螺杆3的转动使限位杆2回落到凹槽14的第二直边侧壁142一侧，使限位杆2的顶端处于凹槽14的内部；然后将密封盘根5安装在第三台阶面63上，将整个顶丝通过外螺纹15安装在套管头管壁的容置腔内；最后，当顶丝顶到容置腔最左端时，转动螺杆3，使限位杆2升起，将顶丝退回到最右端，则顶丝在套管头6中的安装完毕。卸载该顶丝时，转动螺杆3，将限位杆2回落到凹槽14内，即，使限位杆2转动至第二直边槽壁142一侧，然后直接将顶丝退出。

顶丝顶紧防磨套7：如图6所示，将顶丝在套管头6的容置腔中安装完毕后，如果需要顶紧防磨套7，在确定限位杆2升起的前提下，即，限位杆2转动至第一直边槽壁141一侧，然后转动顶丝使顶丝向前移动，直到第一限位台阶12与套管头容置腔内的第一台阶面61接触，第二限位台阶13将压缩密封盘根5，则该顶丝顶到最大位置，此时顶丝头11顶紧防磨套7，这样可以防止顶丝的顶出距离过大，从而磨损防磨套7，第一限位台阶12有效标定了顶丝顶出套管头6内壁的最大距离。顶丝超出套管头6内壁的距离就是该顶丝顶出的最大距离。

顶丝退回套管头6管壁的容置腔内：如果遇到换防磨套7等作业需要将顶丝头退回套管头6管壁的容置腔内时，则只需要转动顶丝，使其向后运动，当限位杆2与第二台阶面62接触，顶丝不能继续退回时，则顶丝已经完全退入到套管头管壁的容置腔内部。限位杆2不仅标定了顶丝退回时的位置，同时可防止由于压力升高以及溢流等引发的顶丝飞出套管头的事故发生。

本实施例提供的顶丝用于套管头防磨套的固定，其操作简单，固定效果好，而且该顶丝易于加工，可实现自动标定顶丝顶紧和退回的位置，极大的减少了判断顶丝位置的工作量，限位标定结果准确可靠，有效避免了由于顶丝位置不正确而引发的各种工程事故的发生。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。