一种尾管悬挂器的制作方法

本发明涉及一种尾管悬挂器，尤其是驱动机构可回收的尾管悬挂器，属于石油固完井井下工具领域。

背景技术：

尾管悬挂器是目前石油勘探开发中常用的井下工具，其根据坐挂方式的不同可分为机械式、液压式和液压机械双作用式等三种类型，而液压式尾管悬挂器应用最为广泛。液压尾管悬挂器是通过管内憋压，启动尾管悬挂器液缸。目前，为解决深井、小间隙井、大位移井等复杂井况下的尾管固井难题，国内相继研发了多种不同类型的液压式尾管悬挂器，其具有高承载、下入可靠性高等特点。

但是，传统的液压式尾管悬挂器的坐挂驱动机构设计在悬挂器本体外部，固井施工结束后将长期留在井内，由于坐挂驱动机构不可避免地需要使用橡胶密封件，而橡胶密封件长期在井内的高温高压环境下易老化，导致坐挂驱动机构处密封失效，从而影响整个井筒的密封长久性。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种尾管悬挂器，其在坐封完成后，坐挂驱动机构在固井施工后提出井口，消除了坐挂驱动机构长期留在井内这个潜在的风险点和薄弱点，大幅提高的尾管悬挂器的耐压和管柱密封的长久性。并且，塞帽能够有效的防止悬挂机构在尾管下入过程中提前坐挂，提高了施工的安全可靠性。

为了实现以上发明目的，本发明提出了一种尾管悬挂器，包括：

外部装置，其包括设有卡瓦的悬挂机构，以及能够推动所述悬挂机构使卡瓦撑开的回接筒；

内部装置，其包括坐挂驱动机构，所述坐挂驱动机构能够通过塞帽连接所述回接筒，所述塞帽在所述坐挂驱动机构启动前处于锁定状态，从而固定住所述回接筒，并在所述坐挂驱动机构启动后处于解锁状态，从而驱动所述回接筒移动；

其中，所述外部装置构造成在井下施工作业后留在井内，而所述内部装置构造成能够在井下施工作业后提出井口。

本发明的进一步改进在于，所述坐挂驱动机构包括芯轴，所述芯轴的外部设置有液压缸，所述液压缸内设置活塞，所述活塞的端部伸入到所述塞帽内并与之连接；

其中，所述活塞在坐挂前处于上游的第一位置，并通过第一剪钉与所述芯轴相连，在坐挂时第一剪钉剪断，所述活塞向下移动，并通过所述塞帽推动所述回接筒向下移动，以使所述悬挂机构的卡瓦撑开。

本发明的进一步改进在于，所述活塞的端部设置有活塞连接筒，所述活塞连接筒上固定有能够推动所述塞帽向下移动的坐挂套。

本发明的进一步改进在于，所述活塞将所述液压缸的内部的空间分为上部空间和下部空间；

所述芯轴上沿径向设置有传压孔，所述传压孔连通所述上部空间，所述液压缸的下端的外壁上设置有泄压孔，所述泄压孔连通所述下部空间；

在坐挂时，在芯轴的中心流道内投入憋压球，使芯轴内的压力增大，芯轴内的液体在压力的作用下通过传压孔进入到第一空间内，并推动所述活塞向下移动。

本发明的进一步改进在于，所述塞帽包括与所述芯轴相连的固定套筒，所述固定套筒的下方设置有连接所述回接筒的坐挂推动装置；所述固定套筒和所述坐挂推动装置之间通过外侧的连接体相连。

本发明的进一步改进在于，所述连接体的内侧设置有隔离所述固定套筒和所述坐挂推动装置的腔体，所述坐挂套位于所述腔体内。

本发明的进一步改进在于，所述固定套筒的下部的内侧设置有环形槽，所述环形槽的侧壁上设置有第一开孔，所述第一开孔内设置有挡块，所述连接体对应所述第一开孔的位置设置有卡槽；

其中，所述活塞处于所述第一位置时，所述活塞连接筒的端部伸入到所述环形槽内并支撑所述挡块，使所述挡块的外端卡接在所述卡槽内。

本发明的进一步改进在于，所述坐挂推动装置包括挡块套筒，所述挡块套筒的一端与所述连接体相连，另一端与所述回接筒相配合；

所述挡块套筒的周向上设置有第二开孔，所述第二开孔内设置有锁定块，所述回接筒对应所述第二开孔的位置设置有回接筒卡槽；所述挡块套筒的内侧设置有支撑筒，所述支撑筒支撑所述锁定块的内侧，使所述锁定块的外端卡接在所述回接筒卡槽内。

本发明的进一步改进在于，所述支撑筒包括用于支撑所述锁定块的第一部分，以及直径小于所述第一部分的处于下方的第二部分，所述第一部分通过第二剪钉与所述挡块套筒相连，所述第二部分的下端延伸到所述挡块套筒的下方；

其中，在进行上提操作时，所述液压缸随芯轴向上移动从而剪断第二剪钉，并推动所述支撑筒向上移动，当所述支撑筒的第二部分移动到第二开孔的位置时，所述锁定块失去第一部分的支撑并从所述回接筒卡槽内滑出，导致所述塞帽与所述回接筒分离。

本发明的进一步改进在于，所述悬挂机构包括设置在中心管外的外部的悬挂机构本体，所述卡瓦固定设置在所述悬挂机构本体的下部；所述悬挂机构本体的上部设置有与所述卡瓦相配合的锥套，所述锥套通过卡簧套和悬挂机构连接筒连接所述回接筒；并且所述卡簧套和所述悬挂机构本体之间通过防退卡簧配合。

本发明的进一步改进在于，所述悬挂机构本体的下部通过解锁剪钉连接有剪钉套，所述剪钉套的上部设置有卡瓦支撑套；所述卡瓦固定在所述卡瓦支撑套上。

本发明的进一步改进在于，所述芯轴的上端通过变扣接头连接提拉接头，所述提拉接头与上方的送入钻具相连；所述芯轴的下端连接有中心管，所述中心管的下端通过胶塞接头连接下方的尾管。

本发明的进一步改进在于，所述坐挂驱动机构的下方设置有丢手机构；所述中心管和所述悬挂机构本体之间设置有密封芯子。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的尾管悬挂器，其在坐挂完成后，坐挂驱动机构在固井施工后提出井口，消除了坐挂驱动机构长期留在井内这个潜在的风险点和薄弱点，大幅提高的尾管悬挂器的耐压和管柱密封的长久性。并且，塞帽能够有效的防止悬挂机构在尾管下入过程中提前坐挂，提高了施工的安全可靠性。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的一个实施例的尾管悬挂器的结构示意图；

图2所示为本发明的一个实施例的塞帽和坐挂驱动机构的结构示意图；

图3所示为本发明的一个实施例的塞帽的结构示意图，显示了挡块伸入到卡槽内的状态；

图4所示为本发明的一个实施例的塞帽的结构示意图，显示了挡块从卡槽内滑出的状态；

图5所示为本发明的一个实施例的坐挂推动装置的结构示意图，显示了坐挂后挡块套筒和回接筒连接的状态；

图6所示为本发明的一个实施例的坐挂推动装置的结构示意图，显示了液压缸推动支撑筒的状态；

图7所示为本发明的一个实施例的坐挂推动装置的结构示意图，显示了锁定块从回接筒卡槽内滑出的状态；

图8所示为本发明的一个实施例的坐挂推动装置的结构示意图，显示了坐挂推动装置完全与回接筒脱离的状态；

图9所示为本发明的一个实施例的悬挂机构的结构示意图；

图10所示为本发明的一个实施例的回接筒的连接结构示意图

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、提拉接头，2、变扣接头，3、塞帽，4、回接筒，5、坐挂驱动机构，6、丢手机构，7、密封芯子，8、悬挂机构，9、中心管，10、胶塞接头；301、固定套筒，302、连接体，303、坐挂推动装置，311、第一开孔，312、挡块，313、环形槽，321、腔体，322、卡槽，331、挡块套筒，332、第二开孔，333、支撑筒，334、第二剪钉，335、锁定块，401、回接筒卡槽，501、芯轴，502、活塞，503、液压缸，504、第一剪钉，505、活塞连接筒，506、坐挂套，507、下接头，508、传压孔，509、泄压孔，601、丢手上接头，801、悬挂机构本体，802、卡瓦，803、悬挂机构连接筒，804、防退卡簧，805、卡簧套，806、锥套，807、剪钉套，808、解锁剪钉，809、卡瓦支撑套。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的尾管悬挂器。根据本发明的尾管悬挂器，其消除了坐挂驱动机构长期留在井内这个潜在的风险点和薄弱点，大幅提高的尾管悬挂器的耐压和管柱密封的长久性。并且，塞帽能够有效的防止悬挂机构在尾管下入过程中提前坐挂，提高了施工的安全可靠性。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的尾管悬挂器，包括外部装置，所述外部装置包括悬挂机构8，悬挂机构8上设置有卡瓦。外部装置还包括回接筒4，回接筒4设置在悬挂机构8的上方，与悬挂机构8相连。回接筒4能够沿轴向方向移动(在工作状态时沿上下移动)，在回接筒4向下移动时，能够向悬挂机构8施加推力，从而使卡瓦撑开。所述尾管悬挂器还包括内部装置，内部装置包括坐挂驱动机构5和塞帽3。坐挂驱动机构5在液压的作用下通过塞帽3推动回接筒4移动。当本实施例所述的尾管悬挂器下入到合适的位置时，坐挂驱动机构5在投球憋压后会增加压力，从而带动塞帽3推动回接筒4移动，进而推动悬挂机构8的卡瓦802撑开完成坐挂。塞帽3构造成能够防止提前坐挂，在坐挂前塞帽3处于锁定状态，能够固定住所述回接筒4，并在所述坐挂驱动机构5启动后解锁从而驱动所述回接筒4移动。在本实施例中，所述外部装置在井下施工作业后留在井内，所述内部装置在井下施工作业后提出井口，在本实施例中，井下施工作业为固井施工，其他的情况如完井施工也在本发明范围内。

在本实施例中，“上”、“下”等方位是根据本实施例所述尾管悬挂器在井下工作状态时的状态确定的，“上”方为朝向井口的方向，“下”方为远离井口的方向，图1和图9显示了工作状态下的位置特征，其图中的上方即本实施例所述的“上”方；图2至图8、图10中，左方为本实施例所述的“上”方。

在使用根据本实施例所述的尾管悬挂器时，本实施例所述的尾管悬挂器随尾管下入过程中，由于塞帽3的作用，回接筒4无法相对下行，从而不会导致悬挂机构8提前坐挂。当尾管下入到位后，通过投球憋压，坐挂驱动机构5向塞帽3施加压力。首先解锁塞帽3，随后驱动回接筒4下行，回接筒4推动悬挂机构8的卡瓦撑开，从而使悬挂机构8实现坐挂。最终施工完成后，提出内部所有部件。本实施例所述的尾管悬挂器相比于现有的尾管悬挂器，其坐挂驱动机构5设置在内部装置内，在施工完成后随内部装置整体上提到井口外，不会留在井内。这样，避免了坐挂驱动机构5的橡胶密封器件在井下的高温高压环境下发生老化失效，影响整个井筒的密封长久性的问题。

在一个实施例中，如图2所示，所述坐挂驱动机构5芯轴501，芯轴501为管状结构，其设置在中部，芯轴501的外部设置有液压缸503。液压缸503设置有向上的开口，其内部设置有活塞502，活塞502从液压缸503的开口向上伸出。活塞502的上端连接塞帽3。在本实施例中，所述活塞502在坐挂前处于向上伸出的状态，将此时活塞502所处在液压缸503内的位置作为第一位置，在坐挂时所述活塞502向下移动带动所述塞帽3推动所述回接筒4向下移动，从而使所述悬挂机构8的卡瓦802撑开。

在根据本实施例所述的尾管悬挂器中，活塞502的底端的初始位置位于液压缸503的上部，其中，芯轴501上位于液压缸503上部的位置设置有传压孔。进液口的位置位于活塞502底端的初始位置的上方，当投球憋压后，芯轴501内的液体通过进液口进入到液压缸503内。这时，液体的压力挤压活塞502向下移动，从而使塞帽3解锁，并带动回接筒4向下移动，完成坐挂。当然，本实施例中的液压缸503的压力来源也可以是其他的方式。

在一个实施例中，如图1所示，所述芯轴501的上端通过变扣接头2连接提拉接头1，所述提拉接头1与上部的送入钻具相连。所述芯轴501的下端连接有中心管9，所述中心管9的下端通过胶塞接头10连接尾管管串。尾管贯串的上端设置有尾管固井接头，用于连接胶塞接头10。

在一个优选的实施例中，如图2所示，所述活塞502的端部设置有活塞连接筒505，所述活塞连接筒505上设置有坐挂套506。坐挂套506设置在活塞连接筒505的外壁上，并与塞帽3相配合。在坐挂前，活塞502与芯轴501之间通过第一剪钉504相连，其保证在坐挂前活塞502处于伸长的状态。

通过设置第一剪钉504，进一步保证了活塞502和芯轴501在坐挂之前保持固定，避免活塞502提前收缩而是塞帽3解锁，从而使回接筒4下移，提前坐挂。

在一个优选的实施例中，所述活塞502将所述液压缸503的内部的空间分为上部空间和下部空间。所述芯轴501上沿径向设置有传压孔508，所述传压孔508连通所述上部空间，所述液压缸503的下端的外壁上设置有泄压孔509，所述泄压孔509连通所述下部空间。在芯轴501的中心设置有流道，用于流通钻井液或其他的液体。在坐挂时，在流道内投入憋压球，憋压球会卡在尾管的上端，使芯轴501内的压力增大，芯轴501内的液体在压力的作用下通过传压孔508进入到第一空间内，并推动所述活塞502向下移动。

在一个实施例中，如图2所示，所述塞帽3包括固定套筒301，固定套筒301与芯轴501相连。在本实施例中，固定套筒301和芯轴501之间设置有台阶结构，台阶结构为上细下粗形状。这样，固定套筒301相对于芯轴501不会向下滑动。当然，固定套筒301与芯轴501之间采用其他的固定方式也可以，台阶结构便于加工和组装。在本实施例中，固定套筒301的下方设置有坐挂推动装置303，坐挂推动装置303连接所述回接筒4。固定套筒301和坐挂推动装置303之间通过连接体302相连，连接体302连接在固定套筒301和坐挂推动装置303外。

优选地，固定套筒301和坐挂推动装置303之间具有一定的距离，这样，固定套筒301和坐挂推动装置303之间、连接体302和芯轴501之间形成了一个腔体321。所述活塞502端部的活塞连接筒505伸入到所腔体321内，而坐挂套506限定在腔体321内，并能够随活塞502移动而在腔体321内上下滑动。优选地，本实施例中，固定套筒301和连接体302之间为可拆卸相连，坐挂推动装置303和回接筒4之间同样为可拆卸相连。

在一个实施例中，固定套筒301的下部的内侧设置有环形槽313，活塞连接筒505的端部可以伸入到环形槽313内。固定套筒301的周向上位于所述环形槽313的侧壁的位置设置有若干第一开孔311，围固定套筒301一周，第一开孔311沿固定套筒301的径向方向贯穿固定套筒301。所述第一开孔311内设置有挡块312，挡块312能够在第一开孔311内沿固定套管的径向移动。在所述连接体302对应所述第一开孔311的位置设置有卡槽，挡块312可以伸入到所述卡槽内。在坐挂前，活塞502处于伸出的状态的第一位置时，这时活塞连接筒505的端部固定在环形槽313内，并且支撑所述挡块312的内侧，挡块312的外端卡接在连接体302的卡槽内。

在根据本实施例所述的尾管悬挂器中，当活塞502处于伸长状态时，如图3所示，活塞连接筒505支撑所述挡块312，挡块312伸入到连接体302的卡槽内，使固定套筒301与连接筒相连，由于固定套筒301和芯轴501之间相对固定，固定套筒301无法相对于芯轴501向下移动，从而限定连接筒不能向下移动，而与连接筒相连的坐挂推动装置303、回接筒4也无法向下移动，从而保证了本实施例所述的尾管悬挂器不会提前坐挂。当活塞502向下移动时，如图4所示，活塞连接筒505向下移动从而使挡块312的内侧失去支撑，从而向内滑动，使连接筒和所述固定套筒301分离。优选地，挡块312的外侧的边缘设置成圆角、倒角或斜面，这样与连接体302的卡槽之间平滑连接，当连接体302向下移动时就会为挡块312提供一个向内的力，使挡块312与连接体302之间脱离。

在一个优选的实施例中，如图2所示，坐挂推动装置303包括挡块套筒331，挡块套筒331为筒形结构，其上部连接所述连接筒，下部的外侧设置有锥形或环形的槽，回接筒4的上端的内侧卡在所述锥形或环形的槽内。在本实施例中，挡块套筒331上设置有若干第二开孔332，第二开孔332沿挡块套筒331的周向设置一周，第二开孔332的开孔方向沿挡块套筒331的径向设置。在第二开孔332内设置有锁定块335，所述锁定块335能够在第二开孔332内沿挡块套筒331的径向移动。所述回接筒4的对应所述第二开孔332的位置设置有回接筒卡槽401，锁定块335的外端能够伸入到回接筒卡槽401内。在本实施例中，挡块套筒331的内侧设置有支撑筒333，支撑筒333支撑所述锁定块335的内侧，使锁定块335的外端卡接在回接筒卡槽401内，当失去支撑筒333支撑时，锁定块335会从回接筒卡槽401内滑出。

在使用根据本实施例所述的尾管悬挂器时，在坐挂推动装置303推动回接筒4向下移动时，通过锁定块335和回接筒卡槽401能够保证坐挂推动装置303和回接筒4保持稳定地连接。当上提钻具时，锁定块335从回接筒4的卡槽内滑出，从而使坐挂推动装置303和回接筒4分离，这样回接筒4留在井下，而塞帽3上提到井口。

在一个优选的实施例中，所述支撑筒333的上部通过第二剪钉334与所述挡块套筒331相连，下部设置有台阶结构，台阶结构为上部粗下部细的结构，台阶结构将支撑筒333分隔为第一部分和第二部分，第一部分比第二部分粗。支撑筒333的上端与挡块套筒331的上端相齐平，支撑筒333的第二部分下部延伸出所述挡块套筒331的下方，这样支撑筒333能够支撑锁定块335(如图5所示)。在上提钻具时，所述液压缸503随芯轴501向上移动，接触到支撑筒333的下端，并推动支撑筒333向上移动，从而剪断第二剪断(如图6所示)。当台阶结构移动到第二开孔332上方后，所述锁定块335失去支撑筒333第一部分支撑并从所述回接筒卡槽401内滑出(如图7)。液压缸503继续推动支撑筒333，直到坐挂推动装置303完全与回接筒4脱离(如图8所示)。

优选地，锁定块335与挡块312的结构相似，锁定块335的外侧的边缘设置成圆角、倒角或斜面，这样与回接筒卡槽401之间平滑连接，当挡块套筒331向上移动时就会为锁定块335提供一个向内的力，使锁定块335从回接筒卡槽401内滑出，从而使坐挂推动装置303脱离回接筒4。

在一个实施例中，如图9所示，所述悬挂机构8包括悬挂机构本体801，悬挂机构本体801为管状接头，其套接在中心管9的外部。所述卡瓦802固定设置在所述悬挂机构本体801的下部，卡瓦802的上方，设置有连接所述悬挂机构本体801的锥套806，所述锥套806与卡瓦802相配合。当锥套806与卡瓦802位置相对移动时，锥套806会推动卡瓦802撑开。在本实施例中，锥套806的上方连接有卡簧套805，卡簧套805通过悬挂机构连接筒803连接回接筒4。且所述卡簧套805和所述悬挂机构本体801之间通过防退卡簧804配合。

在使用根据本实施例所述的尾管悬挂器时，回接筒4受到坐挂驱动机构5和防提前坐挂装置的作用而向下移动，回接筒4会向悬挂机构连接筒803和卡簧套805提供向下推力，带动锥套806向下移动，从而将卡瓦802撑开。悬挂机构本体801上设置有防退卡簧804，能够保证卡簧套805只能向下移动，而不能向上移动。在现有技术中，悬挂机构8采用锥套806不动，驱动机构推动卡瓦802上行实现坐挂。而本实施例所述尾管悬挂器的坐挂驱动机构5转移到了内部送入工具上，且悬挂机构8采用卡瓦802不动，驱动机构推动回接筒4和锥套806下行的方式实现坐挂。这样留在井内的只有外部的回接筒4和悬挂机构8，且悬挂机构8无任何密封件和薄弱点，将大幅提高工具的耐压和密封长久性。

在一个实施例中，所述悬挂机构本体801设置有剪钉套807，剪钉套807和悬挂机构本体801之间通过所述剪钉相连。所述剪钉套807的上部设置有卡瓦支撑套809，所述卡瓦802固定在所述卡瓦支撑套809上。

在使用根据本实施例所述的尾管悬挂器时，若在尾管下入过程中出现悬挂机构8提前坐挂的问题，可以上提管柱至一定吨位，剪断解锁剪钉808，卡瓦802可以向下运动，从而使悬挂机构8解锁，可以将整个管串提出井口。

在一个优选的实施例中，如图1和图9所示，所述坐挂驱动机构5的下方设置有丢手机构6，其中，坐挂驱动机构5的下方设置下接头507，下接头507的下方连接所述丢手机构6。在使用时，坐挂成功后，通过旋转钻具实现丢手，即使丢手机构6与悬挂机构本体801解除连接。上提钻具，坐挂驱动机构5随之上移，使液压缸503的上端面与支撑筒333的下端面接触。所述中心管9和所述悬挂机构本体801之间设置有密封芯子7。

在使用根据本实施例所述的尾管悬挂器的过程中，首先将本实施例所述的尾管悬挂器下入到井下合适的位置，之后投球憋压，液压缸503内充入压力，活塞502受到向下的力，拉断第一剪钉504。之后活塞502向下移动，活塞502上端的活塞连接筒505从环形槽313内拉出。当活塞连接筒505的端部拉出到第一开孔311以下的位置时，挡块312失去支撑，其内侧滑落到环形槽313内，外端从卡槽内滑出，固定套筒和连接体分离。活塞连接筒505继续向下移动，坐挂套506接触坐挂推动装置303，这时坐挂推动装置303与回接筒4相连，带动回接筒4向下移动。回接筒4向下移动的过程中带动悬挂机构8中的卡簧套805和锥套806向下移动，锥套806推动卡瓦802撑开，完成坐挂。

坐挂完成后，通过旋转钻具实现丢手，使丢手机构6与悬挂机构本体801解除连接。上提钻具，坐挂驱动机构5随之向上移动，液压缸503向上移动的过程中接触支撑筒333，随后第二剪钉受力拉断，支撑筒333随着液压缸503向上移动。当支撑筒333的台阶结构移动到第二开孔332上方后，锁定块335从回接筒卡槽401内滑出，这时挡块套筒331和回接筒4分离，液压缸503与挡块套筒331接触后带动挡块套筒331向上移动，从而将整个塞帽3和坐挂驱动机构5提出井口。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。