套管钻井用无螺纹自密封连接器的制作方法

本发明属于钻井技术领域，尤其涉及一种套管钻井用无螺纹自密封连接器。

背景技术：

套管钻井，是指在钻进过程中直接用套管代替钻杆向下传递机械和水力能量，完钻后套管直接留在经筒内完井的一种先进钻井方式。该钻井方式可减少起下钻、卡钻、钻关等问题，并降低钻井成本。目前，套管钻井实时过程中存在如下的技术问题：

套管钻井时，位于最上面的一根套管的上端均是通过套管螺纹连接在套管上接头上，每下一根套管，套管上接头上的套管公螺纹便需要进行一次拆卸，而套管螺纹本身并不适合频繁拆卸，因此套管上接头损坏非常频繁。套管上接头的维修更换费用较高，并会对施工进度和施工节奏造成重大不利影响，因此，有必要设计一种新型的套管连接装置来代替现有的套管上接头，进而解决上述的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种套管钻井用无螺纹自密封连接器，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种套管钻井用无螺纹自密封连接器，包括上接头、连接体、牙掌座、牙掌、密封活塞、密封头、缸体、夹紧活塞，上接头、连接体和牙掌座由上至下依次通过螺纹连接，所述的牙掌的上端铰接在牙掌座的侧面，所有牙掌沿着牙掌座的外圆周均匀排布，所述密封活塞滑动安装在所述的连接体内，密封活塞的下端从连接体的下端伸出，所述的密封头通过螺纹连接在密封活塞的下端，密封活塞和密封头的中央设置有供钻井液通过的钻井液通道；

所述缸体的上端套在所述连接体上端，缸体的上侧通过上接头的下端面限位，缸体的下侧通过连接体上部的台肩限位，所述的夹紧活塞活动安装在连接体与缸体之间的环形空间内，缸体上部的内侧设置有上油腔，缸体的外壁上与上油腔对应设置有快接接头，夹紧活塞的上端面、连接体外柱面与缸体内表面合围成下油腔，下油腔与上油腔之间设置有单向阀，单向阀的导通方向为由上到下，上油腔与下油腔之间还设置有泄压阀，所述牙掌座的外侧套有复位弹簧，所述夹紧活塞在复位弹簧的作用下始终保持向上的运动趋势；

所述夹紧活塞下端的内侧和牙掌的外侧均设置有相互滑动配合的斜面。

通过采用上述的技术方案，可通过牙掌“抓”的动作将套管接箍抓住并向套管传递扭矩，同时将套管内孔封堵，与现有的套管连接头相比，频繁使用后几乎无损伤，因此使用寿命更长。

作为进一步的技术方案，所述牙掌和牙掌座的铰接处设置有扭簧，牙掌在扭簧的作用下保持向外张开的运动趋势。夹紧活塞在复位弹簧的作用下复位后，夹紧活塞下端斜面对牙掌的限位作用解除，此时，牙掌便可在扭簧的作用下自动向外张开，从而便于将套管接箍插入牙掌内侧。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是夹紧活塞内侧设置斜槽时，夹紧活塞与牙掌9之间的配合关系示意图。

图中，1-上接头，2-缸体，3-上油腔，4-下油腔，5-连接体，6-复位弹簧，7-牙掌座，8-夹紧活塞，9-牙掌，10-斜面，11-套管接箍，12-套管，13-密封头，14-平衡孔，15-密封活塞，16-泄压阀，17-快接接头，18-单向阀，19-喇叭口，20-钻井液通道，21-凸出部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

如图1所示，本实施例包括上接头1、连接体5、牙掌座7、牙掌9、密封活塞15、密封头13、缸体2、夹紧活塞8，上接头1、连接体5和牙掌座7由上至下依次通过螺纹连接，螺纹连接处最好采取防松措施。

所述的牙掌9的上端铰接在牙掌座7的侧面，所有牙掌9沿着牙掌座7的外圆周均匀排布，牙掌9的内侧可设置有防滑齿，以便在向套管接箍11传递扭矩时不至于打滑。另外为了消除套管管柱掉落的隐患，可在牙掌9下端的内侧设置凸出部21，凸出部21挡在套管接箍11的下侧，从而将套管接箍11钩住，防止套管管柱掉落。

所述密封活塞15滑动安装在所述的连接体5内，密封活塞15的下端从连接体5的下端伸出，所述的密封头13通过螺纹连接在密封活塞15的下端，密封活塞15和密封头13的中央设置有供钻井液通过的钻井液通道20。密封活塞15在钻井液液流压力作用下向下运动，从而使下端的密封头压紧密封在套管12上端或套管接箍11的上端，从而防止钻井液从本发明与套管接箍11之间的缝隙溢出。

为了进一步保证密封头13密封套管的效果，可在连接体5侧壁上设置内外连通的平衡孔14，平衡孔14将密封活塞15下侧空间与外界连通，这一措施有效增加了密封头13外侧密封面承受的接触压力，钻井液流速越快，压力越大，密封头13的密封效果越好。

所述缸体2的上端套在所述连接体5上端，缸体2的上侧通过上接头1的下端面限位，缸体2的下侧通过连接体5上部的台肩限位，从而将缸体2与上接头1和连接体5固定。

所述的夹紧活塞8活动安装在连接体5与缸体2之间的环形空间内，缸体2上部的内侧设置有上油腔3，缸体2的外壁上与上油腔3对应设置有快接接头17，快接接头17是一种常用的液压管路配件，此处应该选取带有逆止机构的快接接头17，以减少液压软管插拔时的液压油损失。夹紧活塞8的上端面、连接体5外柱面与缸体2内表面合围成下油腔4，下油腔4与上油腔3之间设置有单向阀18，单向阀18的导通方向为由上到下，可使液压油顺利地进入下油腔4，同时保持下油腔4内的压力，从而保证夹紧活塞8在牙掌9外侧的限位作用持续有效，最终达到防止套管管柱脱落的目的。上油腔3与下油腔4之间还设置有泄压阀16，泄压阀16可采用最常见的球阀结构，球阀的阀杆从缸体2的外壁露出，通过扳手驱动球阀的阀杆旋转，实现泄压阀16的开关。所述夹紧活塞8下端的内侧和牙掌9的外侧均设置有相互滑动配合的斜面10。

抓住套管接箍11前，夹紧活塞8处于上极限位置，此时，想要抓住套管接箍11，首先要将套管接箍11插在牙掌9的内侧，然后将所述的快速接头17接入钻井设备上的液压系统中，使液压油通过快速接头17进入上油腔3和下油腔4，进而推动夹紧活塞8向下移动，继而使牙掌9向内摆动，最终夹住套管接箍11。想要解除夹紧时，先将液压管接在快接接头17上，然后通过扳手拧动泄压阀16的阀杆，使下油腔4内的压力解除，夹紧活塞8在复位弹簧6的作用下向上运动，牙掌9在扭簧的作用下向外张开，从而解除对套管接箍11的夹持。

通过采用上述的技术方案，可通过牙掌9“抓”的动作将套管接箍11抓住并向套管12传递扭矩，同时将套管12内孔封堵，与现有的套管连接头相比，频繁使用后几乎无损伤，因此使用寿命更长。

具体实施时，作为进一步的技术方案，可在夹紧活塞8的内侧设置斜槽，所述的牙掌9在斜槽的限制下滑动(如图2所示)，所述的斜面10位于斜槽的槽底。这样的设计可有效防止牙掌9横向摆动，从而增加其传递扭矩的能力。