一种耐压型大尺寸尾管挂及其使用方法与流程

1.本发明涉及石油天然气钻采装备技术领域，更具体地说涉及一种耐压型大尺寸尾管挂及其使用方法。


背景技术：

2.目前，常规的井身结构包括4层或者5层套管，当遇到地质情况复杂、临井资料少的高温高压井和超深水井时，使用大尺寸尾管挂，能为油气田的开发提供极大的自由度，大大降低作业难度和作业风险。


技术实现要素：

3.本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种耐压型大尺寸尾管挂及其使用方法，本发明能够单个甚至多个连接在大尺寸套管上，用来增加一层甚至多层套管层数，解决常规井身结构，难以应对高温高压井和超深水井作业期间出现的井下地质结构复杂、作业窗口窄的问题，本发明还能够承受井底高压的作业环境。
4.本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
5.一种耐压型大尺寸尾管挂，包括悬挂短节、本体、分体式承载环、开口锁环和驱动环，所述悬挂短节采用中空圆筒状结构，所述本体通过所述开口锁环安装在所述悬挂短节的内表面，所述本体采用中空圆筒状结构，在所述开口锁环上方的所述本体外壁上安装所述分体式承载环，分体式承载环用于传递载荷，在所述分体式承载环上方的所述本体的外壁上安装限位装置，限位装置用于限制本体与悬挂短节之间的移动，在所述开口锁环下方的所述本体外壁上安装驱动环，所述驱动环通过安全销与所述本体的外壁相连，与本体的相连的服务工具受到向下的力的作用后，驱动环向下移动接触到设置在悬挂短节内壁上的驱动销，在驱动环移动的同时，用于连接驱动环与本体的安全销失效，开口锁环随着本体向下移动，开口锁环与设置在本体外壁上的导向循环块接触，使得开口锁环膨胀变形后，嵌入到开设在悬挂短节内壁上的开口锁环槽内，同时，限位装置也嵌入到开设在悬挂短节内壁上的本体限位槽内，以实现悬挂短节和本体的连接。
6.在所述悬挂短节的内壁上部形成一短节密封面，所述短节密封面的首端开设有用于为本体进行导向的扶正斜面，在所述短节密封面的中部开设有用于对密封总成进行限位的密封总成限位槽，在所述短节密封面的尾端开设有用于与限位装置配合并对本体进行限位的本体限位槽，在短节密封面下方的所述悬挂短节的内壁上开设有用于与开口锁环配合并能够悬挂本体的开口锁环槽，在所述悬挂短节的内壁下部设置有用于驱动驱动环的驱动销。
7.所述驱动销的数量为3个，3个驱动销在所述悬挂短节的内壁下部非均匀分布，相邻的驱动销之间的缝隙能够允许五刀翼金刚石钻头、六刀翼金刚石钻头的刀翼通过即可。
8.所述本体的内表面形成一本体密封面，在所述本体密封面的首端均匀开设有用于与服务工具的防转销配合的防转销槽，在所述防转销槽下方的所述本体密封面上开设有用
于与服务工具的锁环配合的服务工具锁环槽，在所述本体的外壁上部形成用于密封总成配合的密封总成密封面，在所述密封总成密封面的下方的本体的外壁设置有用于固井循环的固井循环槽，在所述限位装置安装孔下方的固井循环槽下表面形成一承载斜面，承载斜面用于与分体式承载环配合以实现传递载荷的目的，导向循环块设置在所述固井循环槽下方的本体的外壁上，在所述导向循环块下方的本体的外壁上开设有用于安装安全销的安全销孔。
9.所述分体式承载环的上表面形成一与承载斜面相配合的斜面，在所述分体式承载环的上部开设有贯穿分体式承载环侧壁的用于固井循环的循环孔，在所述循环孔下方的所述分体式承载环的内壁上开设有内部循环槽，在所述循环孔上方的所述分体式承载环的外壁上开设有外部循环槽。
10.所述开口锁环的内壁形成一用于与导向循环块接触的扩张接触面，所述开口锁环的外壁形成一用于与开口锁环槽匹配的锁环面。
11.所述驱动环的外壁上均匀开设有用于安装安全销的安全销螺纹孔，所述安全销螺纹孔贯穿所述驱动环的外壁。
12.一种耐压型大尺寸尾管挂的使用方法，按照下述步骤进行：
13.步骤1，预安装悬挂短节及外层套管串：
14.在焊接车间，将悬挂短节的两端与外层套管进行焊接，待上述焊接有悬挂短节的外层套管运至钻台后，将其与外层套管串连接，得到安装有悬挂短节及外层套管串的外层套管，利用打桩法、钻井固井法或者喷射钻进法安装到海底；
15.步骤2，服务工具安装本体及内层套管串：
16.在焊接车间，在水平放置的内层套管焊接一个本体，将本体与内层套管的一端进行焊接，并在本体的外壁上安装分体式承载环、限位装置、开口锁环，将焊接有本体的内层套管运至钻台后，将焊接有本体的内层套管与所需长度的内层套管串相连后，坐卡瓦于转盘面，再将服务工具及内管串穿进本体内部，旋转服务工具使服务工具与本体上的服务工具锁环槽锁紧，再将钻杆连接到服务工具上，利用钻杆将服务工具、本体及内层套管串送到悬挂短节以上，调整其高度，将本体坐在悬挂短节上，释放一定重量，驱动环向下移动接触驱动销，连接在本体与驱动环之间起临时连接作用的安全销失效，开口锁环与导向循环块接触，开口锁环膨胀变形，嵌入到开口锁环槽内，限位装置嵌入到本体限位槽内，过提一定的力确认本体与悬挂短节连接，旋转服务工具使服务工具与本体分离，按需进行循环和固井操作，再将钻杆、服务工具、内管串回收到钻台；
17.步骤3，回收大尺寸尾管挂：
18.作业完成后，需要对井口进行切割回收，当悬挂短节深度超过泥面以下4米时，仅需对悬挂短节以上的外层套管进行回收，当作业水深超过800米时，套管能够不回收。
19.在步骤3中，大尺寸尾管挂的回收模式为一趟式回收大尺寸尾管挂模式、分阶段回收大尺寸尾管挂模式和仅回收外层套管模式：
20.模式一，一趟式回收大尺寸尾管挂模式：
21.在钻台连接能够切割2层或者2层以上套管的大尺寸水力割刀，对水力割刀进行功能测试，在水力割刀上连接钻杆，将水力割刀下到本体以下的预定切割深度，对套管进行切割，当最外层套管割断后，将钻杆、水力割刀回收至钻台，再下入用于打捞最外层套管的大
尺寸套管捞矛，连接钻杆，送大尺寸套管捞矛到指定作业深度，打捞最外层套管，将钻杆、大尺寸套管捞矛、焊接有悬挂短节的最外层套管、焊接有本体的内层套管回收至钻台；
22.模式二，分阶段回收大尺寸尾管挂模式：
23.首先，在钻台连接能够切割1层内层套管的水力割刀，对水力割刀进行功能测试，在水力割刀上连接钻杆，送水力割刀到本体以下的预定切割深度，对内层套管进行切割，当内层套管割断后，将钻杆、水力割刀回收至钻台，再下入用于打捞内层套管的套管捞矛，连接钻杆，送套管捞矛到指定作业深度，打捞内层套管，将钻杆、套管捞矛、焊接有本体的内层套管回收至钻台；
24.然后，在钻台连接能够切割1层外层套管的水力割刀，对水力割刀进行功能测试，在水力割刀上连接钻杆，送水力割刀到预定切割深度，对外层套管进行切割，当外层套管割断后，将钻杆、水力割刀回收至钻台，再下入用于打捞外层套管的大尺寸套管捞矛，连接钻杆，送大尺寸套管捞矛到指定作业深度，打捞外层套管，将钻杆、大尺寸套管捞矛、外层套管回收至钻台；
25.模式三，仅回收外层套管：
26.在钻台连接能够切割1层外层套管的水力割刀，对水力割刀进行功能测试，在水力割刀上连接钻杆，送水力割刀到预定切割深度，对外层套管进行切割，当外层套管割断后，将钻杆、水力割刀回收至钻台，再下入用于打捞外层套管的大尺寸套管捞矛，连接钻杆，送大尺寸套管捞矛到指定作业深度，打捞外层套管，将钻杆、大尺寸套管捞矛、外层套管回收至钻台。
27.本发明的有益效果为：本发明能够用来增加一层甚至多层套管层数，降低高温高压井、超深水井的作业难度，增加水下井口的适应性；本发明的悬挂短节直接焊接在套管上，安装位置灵活，适应性强；本发明的结构简单，零件数量少；本发明的回收过程中，使用常见打捞工具捞住本体下方连接的套管，过提剪断限位装置，实现本体和套管的回收，操作简单，作业工具及流程成熟、可靠性高；本发明可以承受井底高压的作业环境。
附图说明
28.图1是本发明的结构示意图；
29.图2是本发明中悬挂短节的结构示意图；
30.图3是本发明中驱动销与五刀翼钻头轮廓线相对位置图；
31.图4是本发明中驱动销与六刀翼钻头轮廓线相对位置图；
32.图5是本发明中驱动销与五刀翼钻头轮廓线、六刀翼钻头轮廓线相对位置叠加图；
33.图6是本发明中本体的结构示意图；
34.图7是本发明中分体式承载环的结构示意图；
35.图8是本发明中开口锁环的结构示意图；
36.图9是本发明中驱动环的结构示意图；
37.图中：1为悬挂短节，101为扶正斜面，102为密封总成限位槽，103为短节密封面，104为本体限位槽，105为开口锁环槽，106为驱动销，2为本体，207为防转销槽，208为本体密封面，209为服务工具锁环槽，210为密封总成密封面，211为限位装置安装孔，212为承载斜面，213为固井循环槽，214为导向循环块，215为安全销孔，3为限位装置，4为分体式承载环，
416为斜面，417为循环孔，418为内部循环槽，419为外部循环槽，5为开口锁环，520为扩张接触面，521为锁环面，6为驱动环，622为安全销螺纹孔，7为安全销。
38.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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
39.下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
40.实施例一
41.一种耐压型大尺寸尾管挂，包括悬挂短节1、本体2、分体式承载环4、开口锁环5和驱动环6，悬挂短节1采用中空圆筒状结构，本体2采用中空圆筒状结构，本体2通过开口锁环5安装在悬挂短节1的内表面，在开口锁环5上方的本体2外壁上安装分体式承载环4，分体式承载环4用于传递载荷，在分体式承载环4上方的本体的外壁上安装限位装置3，限位装置3用于限制本体2与悬挂短节1之间的移动，在开口锁环5下方的本体2外壁上安装驱动环6，驱动环6通过安全销7与本体2的外壁相连，与本体2的相连的服务工具受到向下的力的作用后，驱动环6向下移动接触到设置在悬挂短节1内壁上的驱动销106，在驱动环6移动的同时，用于连接驱动环6与本体2的安全销7失效，开口锁环5随着本体1向下移动，开口锁环5与设置在本体2外壁上的导向循环块214接触，使得开口锁环5膨胀变形后，嵌入到开设在悬挂短节1内壁上的开口锁环槽105内，同时，限位装置3也嵌入到开设在悬挂短节1内壁上的本体限位槽104内，以实现悬挂短节1和本体2的连接。
42.实施例二
43.在实施例一的基础上，在悬挂短节1的内壁上部形成一短节密封面103，短节密封面103的首端开设有用于为本体2进行导向的扶正斜面101，在短节密封面103的中部开设有用于对密封总成进行限位的密封总成限位槽102，在短节密封面103的尾端开设有用于与限位装置3配合并对本体2进行限位的本体限位槽104，在短节密封面103下方的悬挂短节1的内壁上开设有用于与开口锁环5配合并能够悬挂本体2的开口锁环槽105，在悬挂短节1的内壁下部设置有用于驱动驱动环6的驱动销106。
44.驱动销106的数量为3个，3个驱动销106在悬挂短节1的内壁下部非均匀分布，相邻的驱动销106之间的缝隙能够允许五刀翼金刚石钻头、六刀翼金刚石钻头的刀翼通过即可。
45.本体2的内表面形成一本体密封面208，在本体密封面208的首端均匀开设有用于与服务工具的防转销配合的防转销槽207，在防转销槽207下方的本体密封面208上开设有用于与服务工具的锁环配合的服务工具锁环槽209，在本体2的外壁上部形成用于密封总成配合的密封总成密封面210，在密封总成密封面210的下方的本体2的外壁设置有用于固井循环的固井循环槽213，在限位装置安装孔211下方的固井循环槽213下表面形成一承载斜面212，承载斜面212用于与分体式承载环4配合以实现传递载荷的目的，导向循环块214设置在固井循环槽213下方的本体2的外壁上，在导向循环块214下方的本体2的外壁上开设有用于安装安全销7的安全销孔215。
46.实施例三
47.在实施例二的基础上，分体式承载环4的上表面形成一与承载斜面212相配合的斜面416，在分体式承载环4的上部开设有贯穿分体式承载环4侧壁的用于固井循环的循环孔
417，在循环孔417下方的分体式承载环4的内壁上开设有内部循环槽418，在循环孔417上方的分体式承载环4的外壁上开设有外部循环槽419。
48.开口锁环5的内壁形成一用于与导向循环块214接触的扩张接触面520，开口锁环5的外壁形成一用于与开口锁环槽105匹配的锁环面521。
49.驱动环6的外壁上均匀开设有用于安装安全销7的安全销螺纹孔622，安全销螺纹孔622贯穿驱动环6的外壁。
50.实施例四
51.一种耐压型大尺寸尾管挂的使用方法，按照下述步骤进行：
52.步骤1，预安装悬挂短节及外层套管串：
53.在焊接车间，将悬挂短节的两端与外层套管进行焊接，待上述焊接有悬挂短节的外层套管运至钻台后，将其与外层套管串连接，得到安装有悬挂短节及外层套管串的外层套管，利用打桩法、钻井固井法或者喷射钻进法安装到海底；
54.步骤2，服务工具安装本体及内层套管串：
55.在焊接车间，在水平放置的内层套管焊接一个本体，将本体与内层套管的一端进行焊接，并在本体的外壁上安装分体式承载环、限位装置、开口锁环，将焊接有本体的内层套管运至钻台后，将焊接有本体的内层套管与所需长度的内层套管串相连后，坐卡瓦于转盘面，再将服务工具及内管串穿进本体内部，旋转服务工具使服务工具与本体上的服务工具锁环槽锁紧，再将钻杆连接到服务工具上，利用钻杆将服务工具、本体及内层套管串送到悬挂短节以上，调整其高度，将本体坐在悬挂短节上，释放一定重量，驱动环向下移动接触驱动销，连接在本体与驱动环之间起临时连接作用的安全销失效，开口锁环与导向循环块接触，开口锁环膨胀变形，嵌入到开口锁环槽内，限位装置嵌入到本体限位槽内，过提一定的力确认本体与悬挂短节连接，旋转服务工具使服务工具与本体分离，按需进行循环和固井操作，再将钻杆、服务工具、内管串回收到钻台；
56.步骤3，回收大尺寸尾管挂：
57.作业完成后，需要对井口进行切割回收，当悬挂短节深度超过泥面以下4米时，仅需对悬挂短节以上的外层套管进行回收，当作业水深超过800米时，套管能够不回收。
58.在步骤3中，大尺寸尾管挂的回收模式为一趟式回收大尺寸尾管挂模式、分阶段回收大尺寸尾管挂模式和仅回收外层套管模式：
59.模式一，一趟式回收大尺寸尾管挂模式：
60.在钻台连接能够切割2层或者2层以上套管的大尺寸水力割刀，对水力割刀进行功能测试，在水力割刀上连接钻杆，将水力割刀下到本体以下的预定切割深度，对套管进行切割，当最外层套管割断后，将钻杆、水力割刀回收至钻台，再下入用于打捞最外层套管的大尺寸套管捞矛，连接钻杆，送大尺寸套管捞矛到指定作业深度，打捞最外层套管，将钻杆、大尺寸套管捞矛、焊接有悬挂短节的最外层套管、焊接有本体的内层套管回收至钻台；
61.模式二，分阶段回收大尺寸尾管挂模式：
62.首先，在钻台连接能够切割1层内层套管的水力割刀，对水力割刀进行功能测试，在水力割刀上连接钻杆，送水力割刀到本体以下的预定切割深度，对内层套管进行切割，当内层套管割断后，将钻杆、水力割刀回收至钻台，再下入用于打捞内层套管的套管捞矛，连接钻杆，送套管捞矛到指定作业深度，打捞内层套管，将钻杆、套管捞矛、焊接有本体的内层
套管回收至钻台；
63.然后，在钻台连接能够切割1层外层套管的水力割刀，对水力割刀进行功能测试，在水力割刀上连接钻杆，送水力割刀到预定切割深度，对外层套管进行切割，当外层套管割断后，将钻杆、水力割刀回收至钻台，再下入用于打捞外层套管的大尺寸套管捞矛，连接钻杆，送大尺寸套管捞矛到指定作业深度，打捞外层套管，将钻杆、大尺寸套管捞矛、外层套管回收至钻台；
64.模式三，仅回收外层套管：
65.在钻台连接能够切割1层外层套管的水力割刀，对水力割刀进行功能测试，在水力割刀上连接钻杆，送水力割刀到预定切割深度，对外层套管进行切割，当外层套管割断后，将钻杆、水力割刀回收至钻台，再下入用于打捞外层套管的大尺寸套管捞矛，连接钻杆，送大尺寸套管捞矛到指定作业深度，打捞外层套管，将钻杆、大尺寸套管捞矛、外层套管回收至钻台。
66.为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
67.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
68.以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。