双向锚定器的制作方法

本发明涉及一种锚定器，尤其是双向锚定器。

背景技术：

油井管柱锚定器是原油开采中常用到的一种配套工具，其主要用途是锚定管柱在套管壁上，阻断地层或其它力量沿管柱传递，防止管柱弯曲或者蠕动，或者保护其它生产用主要工具等，生产中，最常用的有如油管水力锚定器，这种工具一般与封隔器连接使用，其原理是利用管柱内部的液压，达到锚定目的，液压消失，锚定力也就消失，管柱锚定解除，在压裂管柱中经常使用，油井开采管柱中常常用到一种油管旋转锚定器，它是通过旋转油管，实现锚定器锚定动作，通过上提管柱实现锚定解除，这类锚定器都用在整体管柱中使用，对于丢手管柱，锚定器的锚定功能一般和封隔器封堵功能合二为一，即设计成y441、y445型封隔器，这类封隔器设计结构复杂，对于正常套管油井，已有成熟的工具配套使用，不存在问题，对于大修后的套变井，由于套管进行了内部补贴，内径变小，所需要的封隔器为小直径封隔器，设计所限，比较好的一种方案就是把锚定功能和封堵功能分开，即用小直径锚定器实现丢手管柱锚定悬挂功能，配套小直径y341封隔器实现封堵，基于以上考虑，设计了该发明，本发明采用丢手式结构，锚定可靠，结构简单，可以满足小直径套管井工艺需要，或者配套其它工具满足特殊需要。

技术实现要素：

本发明的目的是，针对上述现有技术的不足，提供一种双向锚定器，该锚定器采用丢手式结构，锚定可靠，结构简单，可以满足小直径套管井工艺需要，或者配套其它工具满足特殊需要。

为达到上述技术效果，本发明所采用的技术方案如下：

本发明双向锚定器，包括丢手机构、解卡机构、锚定机构和坐卡锁定机构，所述丢手机构包括上接头、滑套、第一剪切销钉和提挂钢球，滑套内置于所述的上接头内部，上接头通过第一剪切销钉与滑套固定连接在一起，在上接头中下部设置有锥形孔，提挂钢球内置于锥形孔内，所述的提挂钢球内侧支撑在滑套下部外侧面上，提挂钢球外侧凸出于上接头下端圆面形成球形提挂台阶。

作为本发明的优选方案，所述的解卡机构包括捞头、接头、弹簧爪、第二剪切销钉、支撑体、连接头、中心管和下接头，所述的捞头内部设置有提挂凹槽，捞头下部设置有丝扣，所述的丢手机构的球形提挂台阶提挂在所述的捞头内部的提挂凹槽处形成提挂关系，所述的弹簧爪通过丝扣与所述的连接头上端连接，支撑体内置于所述的弹簧爪上端，所述的支撑体与弹簧爪通过第二剪切销钉连接；所述的弹簧爪上端外沿有带锥角的凸台，所述的弹簧爪下端与所述的连接头丝扣连接形成第一台阶，所述的弹簧爪上端外部凸台和与第一台阶之间形成凹陷区间，所述的接头内部为台阶状通孔，所述的接头前端位于凹陷区间内，且弹簧爪形成限位连接关系；所述的接头前端外部设置有丝扣，接头与捞头通过丝扣固定连接，所述的连接头下端通过丝扣与所述的中心管连接，所述的中心管与下接头通过丝扣连接。

作为本发明的优选方案，所述的锚定机构位于中心管外围，锚定机构包括上锥体、双向卡瓦、护套、复位弹簧、下锥体和第三剪切销钉，所述的上锥体上端通过丝扣与接头连接，护套通过内部台阶挂接在上锥体外部台阶上，所述的双向卡瓦置于所述的护套中部位置，所述的双向卡瓦上端部锥面紧靠在所述的上锥体锥面上，所述的护套中部有隔挡，复位弹簧置于所述的护套中部隔挡与双向卡瓦中部之间，所述的下锥体位于所述的护套内部，所述的下锥体锥面紧靠在所述的双向卡瓦下端锥面上，第三剪切销钉把所述的护套与下锥体连接在一起。

作为本发明的优选方案，所述的坐卡锁定机构位于中心管外围，坐卡锁定机构包括防动套、第四剪切销钉、锁环、锁柱、缸套和活塞，所述的防动套套接在所述的下锥体外部，所述的第四剪切销钉把所述的下锥体与所述的防动套连接在一起，所述的缸套与所述的防动套下端内部丝扣连接，所述的缸套与所述的防动套丝扣连接之间形成间槽，所述的锁环位于间槽内，所述的缸套与所述的下接头通过丝扣连接，活塞置于中心管与缸套之间。

作为本发明的优选方案，在滑套中部设有销钉槽，在上接头中部设有销钉螺纹孔，所述的第一剪切销钉主体螺纹与销钉螺纹孔连接，所述的第一剪切销钉前端剪切部分插入所述的滑套销钉槽内，所述的上接头通过所述的第一剪切销钉和所述的滑套固定连接在一起。

作为本发明的优选方案，所述的锥形孔的数量有四个，四个锥形孔最小直径小于所述的提挂钢球的直径。

作为本发明的优选方案，所述的连接头下端通过丝扣与中心管连接形成第二台阶，所述的上锥体内孔为台阶式结构，上锥体小直径段套接在所述的中心管上，第二台阶对所述的上锥体向上移动形成限位。

作为本发明的优选方案，所述的上锥体外部有圆柱状台阶，所述的护套内部有圆柱状台阶，所述的护套内部台阶挂接在所述的上锥体外部台阶上。

作为本发明的优选方案，所述的下锥体外部开有两个销钉槽，所述的护套下端设置有销钉螺纹孔，所述的第三剪切销钉前端插入所述的下锥体外部的销钉槽内把护套与下锥体连接在一起。

作为本发明的优选方案，所述的缸套上端外部设有第三台阶，第三台阶上设置有丝扣，所述的防动套内部为台阶式结构，在防动套内部台阶上设置有丝扣，所述的防动套内部设置的丝扣与缸套上端外部的丝扣固定连接，所述的缸套与防动套丝扣连接之间形成间槽，锁环位于所述的间槽内。

本发明双向锚定器的使用方法如下：

a、下放管柱；

b、锚定；

c、封堵；

d、加固锚定；

e、管柱解卡；

具体的：

a、下放管柱：在油田现场将上述双向锚定器连接在封堵管柱的油管上，管住、双向锚定器和油管一起下入油井套管内；

b、锚定：管柱下放到位后，坐卡双向锚定器，从井口水泥车向管柱打入液体，液压力通过管柱传入双向锚定器中心管，再通过中心管上开设的进水孔进入活塞腔中，推动活塞向前运动，继而推动锁柱、下锥体向前移动，当推力达到设定力度时，第四剪切销钉先被剪断，此时，活塞继续前移，推动锁柱、上锥体，通过第三剪切销钉推动卡瓦护套向前移动，卡瓦护套推动卡瓦前移，在上锥体锥面的作用下，卡瓦前移同时不断向外径向扩张，当卡瓦扩张到贴紧套管内壁时，无法继续移动，护套也无法移动，活塞仍然在前移，推力通过锁柱、上锥体销钉槽传递到第三剪切销钉上，剪断第三剪切销钉，下锥体继续移动，最终下锥体锥面贴紧在卡瓦的下锥面上，活塞的推力及上、下锥体面的作用下迫使卡瓦紧紧地锚定在套管壁上，实现锚定器锚定动作，在此过程中，锁柱与锁环不断咬合、锁死，实现锚定器锚定动作；

c、封堵：锚定器实施锚定动作后，释放管线液压力，去掉地面打压管线，从油管内投入撞击杆，撞击杆在管柱内自由落体运动，形成冲击力，当撞击杆碰到滑套时，该冲击力通过滑套作用在第一剪切销钉上，剪断第一剪切销钉，滑套下落，致使滑套上的凹槽对准提挂钢球，提挂钢球径向回收，上接头下部外侧面形成的四个球形提挂台阶消失，上接头、滑套和钢球则从捞头中脱出，实现丢手动作，此时，上接头以上管柱从井中起出，在锚定器的锚定下，封堵管柱或者配套的其它工具则悬挂在油井下部，实现封堵功能；

d、加固锚定：当双向锚定器下部连接有封隔器实施油井封堵时，地层下部推力会通过封隔器、油管传递到双向锚定器的下接头，下接头再通过缸套、锁环、锁柱和下锥体，把该推力传递给卡瓦下锥面，迫使卡瓦更加牢固的锚定在套管壁上，防止管柱上移，当地层压力给管柱实施向下拉力时，该力量会通过封隔器的中心管和油管传递到下接头，下接头再通过双向锚定器中心管、连接头、弹簧爪、接头等把力量传递给上锥体，上锥体把该力量传递给卡瓦上锥面，迫使卡瓦更加牢固的锚定在套管壁上，防止管柱下移，如此，保证封堵管柱在油井中不能上下移动；

e、管柱解卡：解卡时，需下入打捞管柱，打捞管柱前端连接有打捞工具，下入管柱到位后，打捞工具撞击头能准确触碰锚定器的支撑体，在管柱自重力量作用下，剪断第二剪切销钉，支撑体下移到弹簧爪的根部，失去对弹簧爪内支撑作用，此时上提打捞管柱，管柱提挂捞头上移，捞头带动接头上移，接头上端部迫使弹簧爪内收，继续上提管柱，捞头、接头和上锥体上移，此时，弹簧爪、连接头、中心管、下接头、活塞、锁柱和下锥体保持不动，卡瓦失去上部支撑，上部解卡，继续实施上提动作，上锥体拉动滑套上移，滑套又拉动卡瓦上移，卡瓦下锥面离开下锥体锥面，实现卡瓦下部解卡，至此，完成管柱解卡动作，把整改丢手管柱起出油井。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用丢手式结构，锚定可靠，结构简单。

2、可以满足更小直径套管井工艺需要，或者配套其它工具满足特殊需要。

3、能够对油井下入管柱实施锚定，使得传递到管柱上的力量传递到油井套管上，防止管柱上窜或者弯曲，进而保护其它管柱配套工具。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明双向锚定器，包括丢手机构、解卡机构、锚定机构和坐卡锁定机构，通过设置丢手机构、解卡机构、锚定机构和坐卡锁定机构形成锚定器。本发明双向锚定器，用于油田油井原油开采，它是一种采油辅助工具，主要功能是能够对油井下入管柱实施锚定，使得传递到管柱上的力量传递到油井套管上，防止管柱上窜或者弯曲，进而保护其它管柱配套工具。

具体的，所述丢手机构包括上接头1、滑套2、第一第三剪切销钉和提挂钢球4，滑套2内置于所述的上接头1内部，上接头1通过第一第三剪切销钉与滑套2固定连接在一起，在上接头1中下部设置有锥形孔，优选的，所述的锥形孔的数量有四个，提挂钢球4内置于锥形孔内，所述的提挂钢球4内侧支撑在滑套2下部外侧面上，提挂钢球4外侧凸出于上接头1下端圆面形成球形提挂台阶。优选的，四个锥形孔最小直径小于所述的提挂钢球4的直径。

解卡机构包括捞头5、接头6、弹簧爪7、第二剪切销钉8、支撑体9、连接头10、中心管11和下接头12，所述的捞头5内部设置有提挂凹槽，捞头5下部设置有丝扣，所述的丢手机构的球形提挂台阶提挂在所述的捞头5内部的提挂凹槽处形成提挂关系，所述的弹簧爪7通过丝扣与所述的连接头10上端连接，支撑体9内置于所述的弹簧爪7上端，所述的支撑体9与弹簧爪7通过第二剪切销钉8连接；所述的弹簧爪7上端外沿有带锥角的凸台，所述的弹簧爪7下端与所述的连接头丝扣连接形成第一台阶，所述的弹簧爪7上端外部凸台和与第一台阶之间形成凹陷区间，所述的接头6内部为台阶状通孔，所述的接头6前端位于凹陷区间内，且弹簧爪7形成限位连接关系；所述的接头6前端外部设置有丝扣，接头6与捞头5通过丝扣固定连接，所述的连接头10下端通过丝扣与所述的中心管11连接，所述的中心管11与下接头12通过丝扣连接。进一步的，所述的弹簧爪上端外部凸台和与连接头形成的台阶之间形成凹陷区间，所述的凹陷区间对接头形成限位。

锚定机构位于中心管外围，锚定机构包括上锥体13、双向卡瓦1、护套15、复位弹簧16、下锥体17和第三第一剪切销钉8，连接头10下端通过丝扣与中心管11连接形成第二台阶，所述的上锥体13内孔为台阶式结构，上锥体13小直径段套接在所述的中心管11上，第二台阶对所述的上锥体13向上移动形成限位。

上锥体13上端通过丝扣与接头6连接，护套15通过内部台阶挂接在上锥体13外部台阶上，所述的双向卡瓦14置于所述的护套15中部位置，所述的双向卡瓦14上端部锥面紧靠在所述的上锥体13锥面上，所述的护套15中部有隔挡，复位弹簧16置于所述的护套15中部隔挡与双向卡瓦14中部之间，所述的下锥体17位于所述的护套15内部，所述的下锥体17锥面紧靠在所述的双向卡瓦14下端锥面上，第三第一剪切销钉8把所述的护套15与下锥体17连接在一起。

进一步的，上锥体13外部有圆柱状台阶，所述的护15内部有圆柱状台阶，所述的护套15内部台阶挂接在所述的上锥体13外部台阶上。

所述的下锥体17外部开有两个销钉槽，所述的护套15下端设置有销钉螺纹孔，所述的第三第一剪切销钉8前端插入所述的下锥体17外部的销钉槽内把护套15与下锥体17连接在一起。

坐卡锁定机构位于中心管11外围，坐卡锁定机构包括防动套19、第四剪切销20、锁环21、锁柱22、缸套23和活塞24，所述的防动套套接在所述的下锥体17外部，所述的第四第二剪切销钉0把所述的下锥体17与所述的防动套19连接在一起，所述的缸套23与所述的防动套19下端内部丝扣连接，所述的缸套23与所述的防动套19丝扣连接之间形成间槽，所述的锁环21位于间槽内，所述的缸套23与所述的下接头12通过丝扣连接，活塞24置于中心管11与缸套23之间。

在滑套2中部设有销钉槽，在上接头1中部设有销钉螺纹孔，所述的第一第三剪切销钉主体螺纹与销钉螺纹孔连接，所述的第一第三剪切销钉前端剪切部分插入所述的滑套销钉槽内，所述的上接头1通过所述的第一第三剪切销钉和所述的滑套2固定连接在一起。所述的滑套下半部设置有一个凹形槽，丢手时，当所述的滑套下行后，所述的提挂钢球能够回落其中。

所述的缸套23上端外部设有第三台阶，第三台阶上设置有丝扣，所述的防动套19内部为台阶式结构，在防动套19内部台阶上设置有丝扣，所述的防动套19内部设置的丝扣与缸套23上端外部的丝扣固定连接，所述的缸套23与防动套19丝扣连接之间形成间槽，锁环21位于所述的间槽内。

本发明的工作原理：

在油田现场应用时将上述锚定器以及配套的其它工具连接在设计的封堵管柱（或其它管柱）的油管上，一起下入油井套管内，管柱下放到位后，开始坐卡锚定器（或者同时坐封封隔器等配套工具），从井口水泥车打入液体，液压力通过下入管柱传入中心管，再通过中心管上开设的进水孔进入活塞腔中，推动活塞向前运动，继而推动锁柱、下锥体向前移动，当推力达到设定力度时，第四剪切销钉先被剪断，此时，活塞继续前移，推动锁柱、上锥体，通过第三剪切销钉推动卡瓦护套向前移动，卡瓦护套推动卡瓦前移，在上锥体锥面的作用下，卡瓦前移同时不断向外径向扩张，当卡瓦扩张到贴紧套管内壁时，无法继续移动，护套也无法移动，活塞仍然在前移，推力通过锁柱、上锥体销钉槽传递到第三剪切销钉上，剪断第三剪切销钉，下锥体继续移动，最终下锥体锥面贴紧在卡瓦的下锥面上，活塞的推力及上、下锥体面的作用下迫使卡瓦紧紧地锚定在套管壁上，实现锚定器锚定动作，在此过程中，锁柱与锁环不断咬合、锁死，实现锚定器锁定动作，防止液压力释放后，下锥体回退，造成锚定器失效。

锚定器实施锚定动作后，释放管线液压力，去掉地面打压管线，从油管内投入撞击杆，撞击杆在管柱内自由落体运动，形成一定的冲击力，当撞击杆碰到锚定器滑套时，该冲击力通过滑套作用在第一剪切销钉上，剪断第一剪切销钉，滑套下落，致使滑套上的凹槽正好对准提挂钢球，提挂钢球径向回收，上接头下部外侧面形成的四个球形提挂台阶消失，上接头、滑套、钢球等则从捞头中脱出，实现丢手动作，此时，上接头以上管柱可以从井中起出，在锚定器的锚定下，封堵管柱或者配套的其它工具则悬挂在油井下部，实现封堵功能等。

如果锚定器下部连接有封隔器实施油井封堵，地层下部推力会通过封隔器、油管传递到锚定器的下接头，下接头再通过缸套、锁环、锁柱、下锥体，把该推力传递给卡瓦下锥面，迫使卡瓦更加牢固的锚定在套管壁上，防止管柱上移，当地层压力给管柱实施向下拉力时，该力量会通过封隔器中心管、油管传递到下接头，下接头再通过锚定器中心管、连接头、弹簧爪、接头等把力量传递给上锥体，上锥体把该力量传递给卡瓦上锥面，迫使卡瓦更加牢固的锚定在套管壁上，防止管柱下移，如此，保证封堵管柱在油井中不能上下移动。

解卡时，需要下入打捞管柱，打捞管柱前端连接有专门的打捞工具，下入管柱到位后，打捞工具撞击头能够准确触碰锚定器的支撑体，在管柱自重力量作用下，剪断第二剪切销钉，支撑体下移到弹簧爪的根部，失去对弹簧爪内支撑作用，此时上提打捞管柱，管柱会提挂捞头上移，捞头带动接头上移，接头上端部迫使弹簧爪内收，继续上提管柱，捞头、接头、上锥体等上移（此时，弹簧爪、连接头、中心管、下接头、活塞、锁柱、下锥体等保持不动），卡瓦失去上部支撑，上部解卡，继续实施上提动作，上锥体拉动滑套上移，滑套又拉动卡瓦上移，卡瓦下锥面离开下锥体锥面，实现卡瓦下部解卡，至此，完成管柱解卡动作，就可以把整改丢手管柱起出油井。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。