一种防砂水力锚的制作方法

本实用新型涉及油气田开发领域，特别涉及用于出砂井在分层注水作业中配套使用的一种防砂水力锚。

背景技术：

在油气田开发中的分层注水作业中，针对高压分层注水井，常用锚定器来固定管柱，防止管柱蠕动，封隔器失效。

目前常用的锚定工具有水力锚，油管锚等。油管锚只能承受单向压差，在高压出砂井的锚定效果达不到现场要求。水力锚的工作过程为如管内压力大于环空压力，则水力锚活塞启动，在压力差的作用下将锚爪推向套管壁，卡紧在套管内壁上，克服施工中产生的轴向力，起到固定井下管柱的作用，实现管柱的可靠锚定，防止管柱轴向窜动。当油套管压差消失时，锚爪在复位弹簧的作用下收回，从而解除管柱的固定状态。常规水力锚工作时，锚爪内腔很容易进砂，而且在作业过程中，液体中的杂质、地层砂等进入到锚爪内腔后，易造成锚爪堵卡不能回位以至于解卡困难，严重时会造成大修事故。

中国专利ZL201520967015.5中公布了一种防砂防卡的水力锚，该水力锚在锚体内部设置了中心管和过滤网。施工时，液体由油管注入，液体进入过滤网和锚体之间的第二间隙中，然后进入中心管与锚体的第一间隙中，液体产生的压力最终作用在锚爪的内承压面上推动锚爪向外移动。由于液体需要首先流经过滤网才能进入过滤网和锚体之间，这样，液体中的砂子、污垢等均被阻挡在锚体外，解决了水力锚砂卡管柱等问题。但该水力锚工具结构比较复杂，并且在实际生产中，过滤网容易被沉积的砂子堵塞，其应用于高压出砂井时，锚定效果也达不到现场要求。

鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出适用于分层注水作业中出砂井的一种防砂水力锚，以期解决现有技术存在的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种防砂水力锚，不但可以过滤砂石和杂质，还能避免砂石沉积，有效满足分层注水工艺技术的现场需求。

为达到上述目的，本实用新型提出一种防砂水力锚，其中，所述防砂水力锚包括呈筒状的锚体，所述锚体具有上下贯通的内腔，所述锚体的外壁上开设有多个锚爪孔，所述锚爪孔的外端开放，所述锚爪孔的内端通过多条割缝与所述内腔相连通，每个所述锚爪孔内均安装有一个能伸出和收回的锚定机构，所述锚体的外壁上还开设有至少一个沉砂槽道，所述沉砂槽道沿所述锚体的轴向设置并且上下贯通。

如上所述的防砂水力锚，其中，两个以上的所述锚爪孔由上至下顺序排列组成锚爪孔组，所述锚体的外壁上沿周向均布有多个所述锚爪孔组，每个所述锚爪孔组均设有条状压板，所述压板沿所述锚体的轴向设置并固接在所述锚体的外壁上。

如上所述的防砂水力锚，其中，所述锚定机构包括活塞、锚爪和弹性元件，所述活塞设置在所述锚爪孔内并与所述锚爪孔的内壁密封配合，所述锚爪固接在所述活塞的外端面，所述活塞能沿所述锚爪孔的轴向往复移动并带动所述锚爪伸出和收回，所述锚爪上设有与所述压板对应配合的凹槽，所述弹性元件一端设置在所述凹槽内，所述弹性元件的另一端顶抵在所述压板上。

如上所述的防砂水力锚，其中，所述凹槽的底面上开设有安装孔，所述弹性元件的一端插入所述安装孔内。

如上所述的防砂水力锚，其中，所述锚爪的外端面上凸设有多条锚牙，多条所述锚牙沿水平方向设置并均为锥形锚牙。

如上所述的防砂水力锚，其中，所述活塞和所述锚爪孔的内壁之间安装有密封圈。

如上所述的防砂水力锚，其中，每个所述锚爪孔组内均包括有三个所述锚爪孔。

如上所述的防砂水力锚，其中，所述锚体的外壁上开设有多条沉沙槽道，多条所述沉沙槽道沿所述锚体的周向均布。

如上所述的防砂水力锚，其中，所述外壁上沿周向均布有四个所述锚爪孔组，在每两个相邻的所述锚爪孔组之间均开设有所述沉砂槽道。

如上所述的防砂水力锚，其中，所述沉砂槽道的横截面为梯形。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点：

本实用新型提出的防砂水力锚，其锚爪孔的内端通过多条割缝与内腔相联通，可以过滤较大颗粒的砂石和杂质，避免了砂石或杂质进入锚爪孔造成锚定机构堵卡，保证了锚定机构能够及时回位和解卡。

本实用新型提出的防砂水力锚，在锚体的外壁上开设有多条沉砂槽道，沉砂槽道有利于反洗井时水流的通过，增加了反洗过流面积，砂石可以通过沉砂槽道流向防砂水力锚的下部，避免了砂石沉积在防砂水力锚的位置，也就避免了砂石对防砂水力锚的堵塞，保证了防砂水力锚能够长期有效的使用。

本实用新型提出的防砂水力锚，既有防砂设计，又设置了沉砂槽道，能够有效满足分层注水工艺技术的现场需求。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型防砂水力锚的结构示意图；

图2为本实用新型中锚体的剖视图；

图3为本实用新型中锚爪的结构示意图；

图4为本实用新型活塞和锚爪的连接示意图；

图5为本实用新型中割缝的结构示意图。

附图标记说明：

100 防砂水力锚； 110 锚体；

111 内腔； 112 锚爪孔；

113 割缝 114 沉沙槽道；

115 嵌槽； 120 锚定机构；

121 活塞； 122 锚爪；

123 弹性元件； 124 凹槽；

125 安装孔； 126 锚牙；

127 密封圈。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

请参考图1和图2，图1为本实用新型防砂水力锚的结构示意图，图2为本实用新型中锚体的剖视图，图3为本实用新型中锚爪的结构示意图，图4为本实用新型活塞和锚爪的连接示意图，图5为本实用新型中割缝的结构示意图。如图1、图2所示，本实用新型提出的防砂水力锚100包括呈筒状的锚体110，锚体110具有上下贯通的内腔111，锚体110的外壁上开设有多个锚爪孔112，锚爪孔112的外端开放，锚爪孔112的内端通过多条割缝113与内腔111相连通，每个锚爪孔112内均安装有一个能伸出和收回的锚定机构120，锚体110的外壁上还开设有至少一个沉砂槽道114，沉砂槽道114沿竖直方向设置并上下贯通。锚体110的上下两端还分别形成上接头和下接头，上接头和下接头均设有螺纹，用于连接油管。

本实用新型提出的防砂水力锚100在使用时通过上接头和下接头连接在油管上，当从油管打压时，液体进入锚体110的内腔111并由内腔111经割缝113进入到锚爪孔112中，在压力的作用下液体将锚定机构120推向锚爪孔112的外端，锚定机构120伸出锚爪孔112并卡紧在套管的内壁上，克服施工中产生的轴向力，起到固定井下管柱的作用，实现管柱的可靠锚定；泄压后，锚定机构120缩回，锚定解除。

本实用新型提出的防砂水力锚100，如图1、图5所示，其锚爪孔112的内端通过多条割缝113与内腔111相联通，割缝112可以过滤较大颗粒的砂石和杂质，避免了砂石或杂质进入锚爪孔112造成锚定机构120的堵卡，保证了锚定机构120能够顺利回位和解卡。

本实用新型提出的防砂水力锚100，在锚体110的外壁上开设有多条沉砂槽道114，沉砂槽道114有利于反洗井时水流的通过，增加了反洗过流面积，由于反洗过流面积的增加，在反洗井时，液体的流量增加，砂石可以随洗井液通过沉砂槽道114流向防砂水力锚100的下部，避免砂石沉积在防砂水力锚100的位置，也就避免了砂石对防砂水力锚100的堵塞，从而保证了防砂水力锚100能够长期有效的使用。

本实用新型提出的防砂水力锚100，结构简单，既有防砂设计，又设置了沉砂槽道114，能够有效满足分层注水工艺技术的现场需求。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1所示，两个以上的锚爪孔112由上至下顺序排列组成锚爪孔组，锚体110的外壁上沿周向均布有多个锚爪孔组，每组锚爪孔组上均设有条状压板130，压板130沿竖直方向设置并固接在锚体110的外壁上。如图1所示，锚体110的外壁上开设有用于安装压板130的嵌槽115，嵌槽115沿竖直方向开设并穿过其所在的锚爪孔组内的所有锚爪孔112，压板130由上至下顺序设置在其所在的锚爪孔组的所有锚爪孔112的外侧并通过螺钉固定在嵌槽115内，压板130起限位作用，防止锚定机构120脱离锚爪孔112。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1、图3和图4所示，锚定机构120包括活塞121、锚爪122和弹性元件123，活塞121设置在锚爪孔112内，活塞121呈柱状并与锚爪孔112的内壁密封配合，锚爪122固接在活塞121朝向锚爪孔112外端的端面上(锚爪122和活塞121也可为同一体结构)，活塞121能沿锚爪孔112的轴向往复移动并带动锚爪122伸出锚爪孔112以及收回至锚爪孔112内，锚爪122上设有与压板130对应配合的凹槽124，弹性元件123一端设置在凹槽123内，弹性元件123的另一端顶抵在压板130上。当从油管打压时，液体进入锚体110的内腔111并由内腔111经割缝113进入到锚爪孔112内，在压力的作用下液体将活塞121向外推出，锚爪122在活塞121的推动下伸出锚爪孔112，由于锚爪122上设有与压板130对应配合的凹槽124，当锚爪122向外伸出时，压板130陷入凹槽124中，锚爪122卡紧在套管的内壁上，从而起到防止管柱位移的锚定的作用；泄压后，液体对于活塞121的推力消失，在设置于凹槽124和压板130之间的弹性元件123的弹性恢复力的作用下，活塞121和锚爪122收回至锚爪孔112内，回到原位，锚爪122对套管内壁的锚定解除，实现对管柱的解封。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1、图3所示，凹槽124的底面上开设有安装孔125，弹性元件123的一端插入安装孔125内，安装孔125起到对弹性元件123固定的作用，避免弹性元件123从凹槽124中脱出。在一个可选的例子中弹性元件123为弹簧，当然，弹性元件123也可以采用本领域技术人员熟悉的其他形式。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1、图3和图4所示，锚爪122的外端面上凸设有多条锚牙126，多条锚牙126沿水平方向设置且均为锥形锚牙。当锚爪122伸出锚爪孔112后，锚牙126咬合在套管的内壁上，如图4所示，锚牙采用锥形结构，即锚牙的横截面为三角形，与常规防砂水力锚相比，咬合力明显增加。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1所示，活塞121和锚爪孔112的内壁之间安装有密封圈127。密封圈127能实现活塞121和锚爪孔112内壁之间的密封。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1所示，锚体110的外壁上沿周向均布有四个锚爪孔组，在每两个相邻的锚爪孔组之间均开设有沉砂槽道114。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1所示，在每个锚爪孔组内均包括三个由上至下顺序设置的锚爪孔112。这样，在锚体110上一共设置有12个锚爪孔112，锚爪孔112越多，活塞121越多，锚爪122越多，其锚定力也就越大，因此在数量上活塞越多越好，但限于锚体110的尺寸，在锚体110上一共设置有12个锚爪孔112，即安装有12个锚定机构120，不但能保证防砂水力锚100具有较大的锚定力，还能保证锚体110具有足够的结构强度，进而使得防砂水力锚100达到最佳的使用效果。

在本实用新型一个可选的例子中，图1和图2所示，沉砂槽道114的两侧壁面底端之间的距离小于沉砂槽道114的两侧壁面顶端之间的距离，即沉砂槽道114的横截面为梯形。由于沉沙槽道114开口处的两边加宽，使得反洗过流面积加大，进一步保证了砂子能够顺利通过沉沙槽道流向下部，避免砂子沉积在防砂水力锚100的位置。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本实用新型进行解释，以便于能够更好地理解本实用新型，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本实用新型的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。