悬挂器固定组件及悬挂器的制作方法

文档序号:15306815发布日期:2018-08-31 21:08阅读:437来源:国知局

本实用新型涉及油田开采技术领域,尤其涉及一种悬挂器固定组件及悬挂器。



背景技术:

悬挂器作为油田开采的常用工具之一,悬挂器的主要作用是悬挂用于油液通过的中心管以及为生产井液提供的通道等。悬挂器的性能将直接影响生产作业的质量。

现有技术中,悬挂器包括丢手组件以及固定组件,丢手组件连接在固定组件的顶端。悬挂器的作业状态主要包括坐封以及丢手,坐封时,先将丢手组件及固定组件伸入套管内,然后驱动丢手组件使固定组件与套管内壁固定连接,实现坐封;丢手时,驱动丢手组件,使丢手组件与固定组件分离,将丢手组件从套管内取出。

但是现有技术中,固定组件结构通常较为复杂,不仅难以制造装配,且结构稳定性不高,容易导致固定组件与套管的连接失效。



技术实现要素:

本实用新型提供一种悬挂器固定组件及悬挂器,以克服现有技术悬挂器固定组件无法卡紧套管内壁的问题。

本实用新型提供一种悬挂器固定组件,包括:中心管、卡瓦、打捞管以及推动件。

所述中心管沿垂向设置,所述卡瓦包括固定部以及活动部,所述固定部固定在所述中心管的外侧壁上,所述活动部位于所述固定部的顶端;且所述活动部的外表面用于卡紧套管。

所述打捞管套设在所述中心管外,且所述打捞管与所述中心管通过坐封销钉连接,所述打捞管的底端与所述推动件的顶端固定连接,所述推动件的底端设置于所述中心管与所述活动部之间,且所述打捞管能够在驱动力的作用下剪断坐封销钉并带动所述推动件相对所述中心管运动,以推动所述活动部向远离所述外侧壁的方向移动。

且所述推动件与所述活动部之间或者所述推动件与所述中心管之间还设置有锁紧机构,所述锁紧机构用于当所述驱动力消失后,使得所述推动件与所述活动部保持相对固定。

如上所述的悬挂器固定组件,其中,所述推动件的外表面为锥形,所述锥形的横截面积从顶端向底端逐渐减小,所述活动部的内表面与所述推动件的外表面贴合,且所述推动件的外表面与所述中心管轴线之间的夹角小于所述活动部与所述推动件接触面摩擦系数的反正切值,且所述推动件的外表面与所述活动部的内表面共同构成所述锁紧机构。

如上所述的悬挂器固定组件,其中,所述打捞管的顶端凸出于所述中心管,且该端的内表面设置有用于与打捞工具固定连接的连接部。

如上所述的悬挂器固定组件,其中,所述活动部的外表面设置有凸起。

如上所述的悬挂器固定组件,其中,所述凸起的数量为多个,多个所述凸起沿圆周方向间隔设置在所述活动部上。

如上所述的悬挂器固定组件,其中,所述卡瓦的数量为多个,多个所述卡瓦沿圆周方向间隔设在所述中心管上。

本实用新型还提供一种悬挂器,包括:丢手组件以及如上所述的悬挂器固定组件,所述丢手组件连接在所述悬挂器固定组件的顶端,所述丢手组件用于产生所述驱动力,以使所述悬挂器固定组件与所述套管固定连接。

如上所述的悬挂器,其中,所述丢手组件包括:连接件以及驱动件;所述连接件的顶端设置有用于与外部设备连接的接头,所述连接件的底端伸入所述中心管内,且所述连接件通过丢手销钉与所述中心管固定连接,所述驱动件套设于所述连接件外,且所述驱动件的底端与所述打捞管的顶端接触,所述驱动件能够相对所述连接件沿垂向移动以推动所述打捞管。

如上所述的悬挂器,其中,所述连接件与所述驱动件之间形成有封闭的环状空间,所述连接件上形成有与所述环状空间连通的进液孔。

如上所述的悬挂器,其中,所述连接件与所述驱动件之间还设置有用于密封所述环状空间的密封圈。

本实用新型提供的悬挂器固定组件及悬挂器,通过设置中心管、卡瓦、打捞管以及推动件;其中,卡瓦包括与中心管外侧壁固定的固定部以及位于所述固定部顶端的活动部,推动件的底端设置在中心管和活动部之间,打捞管与中心管通过坐封销钉连接,且打捞管的底端与推动件的顶端固定连接,打捞管可以在驱动力的作用下推动推动件,使得活动部向远离中心管的方向移动,以卡紧套管内壁,实现封隔器固定组件与套管的固定连接,且推动件与活动部之间或者推动件与中心管之间还设置有锁紧机构,使得当驱动力消失后,推动件与活动部能够保持相对固定,提高悬挂器固定组件的卡紧效果。

附图说明

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明,应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型,本实用新型不局限于下述的具体实施方式。

图1为本实用新型悬挂器固定组件的整体结构示意图;

图2为图1中卡瓦及推动件的局部结构放大图;

图3为图2的原理图;

图4为本实用新型悬挂器的整体结构示意图;

图5为凸4中丢手组件的整体结构示意图;

图6为本实用新型悬挂器固定组件及丢手组件的连接处结构示意图。

附图标记说明:

1:中心管;

11:坐封销钉;

2:卡瓦;

21:固定部;

22:活动部;

221:凸起;

3:推动件;

4:打捞管;

41:连接部;

5:连接件;

51:接头;

52:丢手销钉;

53:上部管;

54:中部管;

55:下部管;

6:驱动件;

61:第一部分;

62:第二部分;

7:环状空间;

71:进液孔;

72:密封圈。

具体实施方式

悬挂器作为油田开采的常用工具之一,悬挂器的主要作用是悬挂用于油液通过的中心管以及为生产井液提供的通道等。悬挂器的性能将直接影响生产作业的质量。

现有技术中,悬挂器包括丢手组件以及固定组件,丢手组件连接在固定组件的顶端。悬挂器的作业状态主要包括坐封以及丢手,坐封时,先将丢手组件及固定组件伸入套管内,然后驱动丢手组件使固定组件与套管内壁固定连接,实现坐封;丢手时,驱动丢手组件,使丢手组件与固定组件分离,将丢手组件从套管内取出。

但是现有技术中,固定组件结构通常较为复杂,不仅难以制造装配,且结构稳定性不高,容易导致固定组件与套管的连接失效。

因此,为了解决上述问题,本实用新型实施例提供一种悬挂器固定组件及悬挂器,能够增强悬挂器固定组件与套管内壁的固定效果,提高悬挂器的可靠性。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明,应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型,本实用新型不局限于下述的具体实施方式。

图1为本实用新型悬挂器固定组件的整体结构示意图;图2为图1中卡瓦及推动件的局部结构放大图。

请结合图1和图2,本实施例提供一种悬挂器固定组件,包括:中心管1、卡瓦2、打捞管4以及推动件3;中心管1沿垂向设置,卡瓦2包括固定21部以及活动部22,固定部21固定在中心管1的外侧壁上,活动部 22位于固定部21的顶端;且活动部22的外表面用于卡紧套管;打捞管4 套设在中心管1外,且打捞管4与中心管1通过坐封销钉11连接,打捞管4的底端与推动件3的顶端固定连接,推动件3的底端设置于中心管1 与活动部22之间,且打捞管4能够在驱动力的作用下剪断坐封销钉11并带动推动件3相对中心管1运动,以推动活动部22向远离外侧壁的方向移动;且推动件3与活动部22之间或者推动件3与中心管1之间还设置有锁紧机构,锁紧机构用于当驱动力消失后,使得推动件3与活动部22 保持相对固定。

具体地,悬挂器固定组件可以应用于石油开采作业中,其可以包括有用于油液通过的中心管1、固定在中心管1外侧壁上的卡瓦2、推动件3 以及打捞管4,推动件3的底端能够位于中心管1和卡瓦2之间,推动件 3的顶端固定在打捞管4上,且打捞管4与中心管1之间通过坐封销钉11 连接,当驱动力作用于打捞管4时,可以剪断坐封销钉11,并推动推动件 3,推动件3的底端可以撑开卡瓦2,使得卡瓦2卡紧套管内壁。

中心管1作为油液的通道,其可以为管状,并可以沿垂向延伸,其外径尺寸小于套管内径的尺寸,从而方便地将其伸入套管中。

卡瓦2作为卡紧套管内壁的主要部件,其连接在中心管1的外侧壁上,且可以包括固定部21和活动部22,固定部21可以固定在中心管1上,活动部22可以连接在固定部21的顶端。卡瓦2的结构可以有多种例如卡瓦 2可以为环状,其套设在中心管1外,且其上部可以形成有多个豁口,豁口可以沿平行于轴线的方向延伸,且该豁口的长度小于卡瓦2的长度,即豁口并不能贯穿卡瓦2,卡瓦2的底端依然为完整的环形;卡瓦2的底端可以形成固定部21,固定部21可以通过螺接或焊接的方式固定在中心管 1上,卡瓦2的顶部带有豁口的部分可形成活动部22,活动部22可以在力的作用下向外扩张,以卡紧套管内壁。又例如,卡瓦2的活动部22可以相对固定部21向外滑动,从而改变卡瓦2凸出中心管1的尺寸,使得活动部22可以卡紧套管内壁。

推动件3作为推动活动部22向外扩张的部件,其的底端可以位于活动部22与中心管1之间,且推动部21可以相对中心管1运动从而将活动部22向外推出。推动件3的结构可以有多种,例如推动件3可以在外表面上设置有多个环状凸条,推动件3的内壁表设置有滑块,中心管1上形成有与滑块配合的滑槽,滑槽沿轴线方向延伸,当推动件3沿中心管1的轴线方向运动时,滑块相对滑槽移动,可以将环状凸条起卡入中心管1与活动部22之间,使得活动部22可以向外凸出而卡紧套管内壁,又例如推动件3的内表面可以设置有内螺纹,外表面可以设置有上述环状凸条,中心管1的外表面可以设置有外螺纹,推动件3可以依靠螺纹配合相对于中心管1转动而将环状凸条卡入中心管1与活动部22之间,使得活动部22 可以向外凸出而卡紧套管内壁。

打捞管4作为连接推动件3的主要部件,其可以套设在中心管1外,其底端可以与推动件3的顶端固定连接,例如可以采用螺接或销接的方式实现与固定端的固定连接。另外,在将悬挂器固定组件放入井下的过程中,为了提高对悬挂器固定组件的支撑作用,打捞管4还可以与中心管1通过坐封销钉11连接。当悬挂器固定组件放入井下预设位置时,可以通过驱动力推动打捞管4,当驱动力大于坐封销钉11的剪切力时,坐封销钉11 被剪断,使其带动推动件3相对中心管1运动,以完成坐封。

同时,为了防止驱动力消失后,在套管与活动部22之间压力的作用下,推动件3会相对中心管1向上运动,使得卡瓦2不能卡紧套管内壁的情况发生,推动件3与中心管1之间或者推动件3与活动部22之间可以设置有锁紧机构,锁紧机构的结构可以有多种,例如其可以为设置在推动件3上的伸缩销,中心管1或者活动部22上可以设置有销孔,销孔的位置可以根据套管内径尺寸进行设置,使得当推动件3移动到卡瓦2卡紧套管时,伸缩销可以刚好对准销孔,并伸入销孔中,防止推动件3与中心管 1之间发生相对运动。

当悬挂器固定组件下入井底预设位置时,可以施力驱动打捞管4,使得坐封销钉11剪断,打捞管4可以相对中心管1运动,由于打捞管4的底端与推动件3固定连接,可以带动推动件3相对中心管1运动,从而使得活动部22向外扩张以与套管内壁接触,当活动部22卡紧套管后,可以使用锁紧机构将活动部22与推动件3相对固定,接着可以撤销驱动力,完成坐封。

本实施例提供的悬挂器固定组件,通过设置中心管、卡瓦、打捞管以及推动件;其中,卡瓦包括与中心管外侧壁固定的固定部以及位于所述固定部顶端的活动部,推动件的底端设置在中心管和活动部之间,打捞管与中心管通过坐封销钉连接,且打捞管的底端与推动件的顶端固定连接,打捞管可以在驱动力的作用下推动推动件,使得活动部向远离中心管的方向移动,以卡紧套管内壁,实现封隔器固定组件与套管的固定连接,且推动件与活动部之间或者推动件与中心管之间还设置有锁紧机构,使得当驱动力消失后,推动件与活动部能够保持相对固定,提高悬挂器固定组件的卡紧效果。

图3为图2的原理图。请结合图3,进一步地,作为锁紧机构的优选地实施方式,推动件3的外表面为锥形,锥形的横截面积从顶端向底端逐渐减小,活动部22的内表面与推动件2的外表面贴合,且推动件3的外表面与中心管1轴线之间的夹角小于活动部22与推动件3接触面摩擦系数的反正切值,且推动件3的外表面与活动部22的内表面共同构成锁紧机构。

具体地,锁紧机构可以由活动部22与推动件3接触面形成。推动件3 的外表面可以为锥形斜面,其横截面积可以由底端向顶端逐渐增大。活动部22的内表面可以为与推动件3的外表面贴合的锥形,且推动件3的外表面与中心管1轴线之间的夹角小于活动部22与推动件3接触面摩擦系数的反正切值,使得锥形与中心管1轴线的夹角α小于自锁角,而自锁角的大小与活动部22与推动件3接触面的摩擦系数μ有关,具体可以参考图3。

摩擦力f=正压力F*摩擦系数μ,重力G分解到摩擦力方向的分力F’=重力G*sinα。摩擦力f>分力F’形成自锁现象,可以推算出α<arctanμ。

此时,当坐封完成驱动力消失之后,推动件3与活动部22之间也不会出现相对运动,从而实现悬挂器固定组件与套管的固定连接。

另外,打捞管4的顶端凸出于中心管1,且该端的内表面设置有用于与打捞工具固定连接的连接部41。

具体地,当悬挂器固定组件发生故障需要打捞到地面上时,为了方便打捞,可以使打捞管4向上凸出于中心管1,并在其的内表面设置有连接部41,连接部41为与打捞工具固定连接的卡扣或螺纹等,在此不做具体限定。中心管1可以为阶梯形结构,其两段阶梯的轴肩处可以作为推动件 3的顶端限位部,当将打捞工具与打捞管4固定连接后,可以将通过向上提拉打捞管4带动推动件3相对中心管1向上移动,使得活动部22可以向靠近中心管1外侧壁的方向移动,使得卡瓦2与套管分离,实现解封。当推动件3移动到抵顶中心管1轴肩时,继续向上移动可以带动中心管1 一起向上运动,从而将悬挂器固定组件提出井外,实现打捞。

在上述实施例的基础上,活动部22的外表面设置有凸起221。凸起 221的形状可以有多种,例如尖端朝向套管的锤形或三棱柱形等。凸起221 可以提高套管与卡瓦2之间的摩擦力,增加固定效果。

进一步地,凸起221的数量为多个,多个凸起221沿圆周方向间隔设置在活动部22上,进一步增强卡瓦2与套管的固定效果。

另外,卡瓦2的数量为多个,多个卡瓦2沿圆周方向间隔设在中心管1上,使得悬挂器固定组件的可靠性更好。

图4为本实用新型悬挂器的整体结构示意图;图5为凸4中丢手组件的整体结构示意图;图6为本实用新型悬挂器固定组件及丢手组件的连接处结构示意图。

请结合图4至图6,本实施例还提供一种悬挂器,包括:丢手组件以及悬挂器固定组件,丢手组件连接在悬挂器固定组件的顶端,丢手组件用于产生驱动力,以使悬挂器固定组件与套管固定连接。

具体地,悬挂器固定组件的结构和功能与上述实施例相同,在此不再赘述,丢手组件连接在悬挂器固定组件的上方,能够为其提供驱动力,丢手组件的结构可以有多种,例如可以为利用液压力的液压驱动装置,也可以为利用电力的电机驱动装置,在此不做具体限定。

本实施例提供的悬挂器,通过设置丢手组件及悬挂器固定组件,其中悬挂器固定组件包括中心管、卡瓦、打捞管以及推动件;卡瓦包括与中心管外侧壁固定的固定部以及位于所述固定部顶端的活动部,推动件的底端设置在中心管和活动部之间,打捞管与中心管通过坐封销钉连接,且打捞管的底端与推动件的顶端固定连接,打捞管可以在驱动力的作用下推动推动件,使得活动部向远离中心管的方向移动,以卡紧套管内壁,实现封隔器固定组件与套管的固定连接,且推动件与活动部之间或者推动件与中心管之间还设置有锁紧机构,使得当驱动力消失后,推动件与活动部能够保持相对固定,提高悬挂器固定组件的卡紧效果。

进一步地,丢手组件包括:连接件5以及驱动件6;连接件5的顶端设置有用于与外部设备连接的接头51,连接件5的底端伸入中心管1内,且连接件5通过丢手销钉52与中心管1固定连接,驱动件6套设于连接件5外,且驱动件6的底端与打捞管4的顶端接触,驱动件6能够相对连接件5沿垂向移动以推动打捞管4。

具体地,丢手组件可以包括一端与中心管1固定连接的连接件5,连接件5的另一端可以设置有接头51,接头51可以通过卡接或螺接的方式与外部设备连接;连接件5与中心管1之间可以通过丢手销钉52固定连接。

驱动件6套设在连接件5外,且其底端与打捞管4的顶端接触,驱动件6能够相对连接件5向下运动,从而推动打捞管4实现坐封。驱动件6 相对连接件5的运动方式与推动件3与中心管1的运动相似,具体可以参见推动件3和中心管1的运动,在此不再赘述。

下井时,丢手组件与悬挂器固定组件一起放入井中,当到达预设位置后,驱动件6可以相对连接件5运动,从而将打捞管4向下运动,剪断坐封销钉11,然后推动件3可以撑开卡瓦2,使其与套管固定连接,实现坐封,坐封完成后,可以使用外部设备向上提拉丢手组件,使得丢手销钉52 剪断,丢手组件与悬挂器固定组件分离,丢手组件可以提拉到地面,完成丢手,且结构简单,容易实现。

进一步地,连接件5与驱动件6之间形成有封闭的环状空间7,连接件5上形成有与环状空间7连通的进液孔71。

具体地,连接件5与驱动件6可以依靠液压力实现相对运动,例如驱动件6的内表面形成有凹槽,凹槽上方和凹槽下方的驱动件6内表面可以与连接件5的外表面紧密贴合,使得凹槽与连接件5外表面之间形成封闭的环状空间7,另外,连接件5上还形成有与环状空间7连通的进液孔71,当需要使得驱动件6向下运动时,可以通过进液孔71向环状空间7内注入液体,使得环状空间7的体积变大,促使驱动件6运动,依靠液压驱动可以使得运动更加平稳,且驱动力大。

更进一步地,连接件5可以包括上部管53、中部管54和下部管55,其依次连接,上部管53上设置有接头51,下部管55通过丢手销钉52与中心管1连接。驱动件6可以包括第一部分61和第二部分62,第一部分 61套设在上部管53外,第二部分62套设在中部管54外,第一部分61 和上部管53之间形成有环状空间7,上部管53上形成有进液孔71,第二部分62下方与打捞管4接触。需坐封时,第一部分61向下推动第二部分 62,第二部分62推动打捞管4,实现卡瓦2向外扩张,推动更加平稳。

进一步地,连接件5与驱动件6之间还设置有用于密封环状空间7的密封圈72,以增加密封效果。

在本实用新型中,术语“第一”、“第二”仅仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性;术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型,而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作;除非另有明确的规定和限定,“安装”、“连接”等术语均应广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

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。

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