一种多级剪销调节式伸缩接头的制作方法

1.本实用新型涉及井下管柱受井下压力影响技术领域，尤其涉及一种多级剪销调节式伸缩接头。


背景技术：

2.在井下石油作业过程中，会在井内下放不同工具连接的工具串，在下放到设计深度后坐封在井壁上，以保证不同工具井下作业位置的准确性。而由于地质环境的影响，不同区域的井中存在较大的井下环境差异，常见的如井下压力及温度，该两种环境因素会引起油管长度的变化，进而造成因轴向载荷过大而出现工具串及管柱拉伸或收缩而损坏的问题，同时造成井下工具坐封位置的变化及影响坐封的紧固性，进而影响井下作业的顺利进行，并对管柱及工具造成较大的损失。


技术实现要素：

3.针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种多级剪销调节式伸缩接头，在当因井下压力或温度变化而引起的油管长度的变化时，使得管柱上下自由蠕动或移动，从而避免因轴向载荷变化过大而出现的危险，来补偿管柱由于温度或压力变化而出现的伸长和收缩，以保证封隔器可靠的坐封。
4.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种多级剪销调节式伸缩接头，其特征在于：所述伸缩接头整体连接于井下工具串中，其具有上接头、下接头，在所述上接头与下接头之间设置有具有多级调节结构的调节部件，并在所述下接头受外力作用下、所述调节部件驱使所述下接头相对于所述上接头自由移动。
5.优选的，所述调节部件依次包括连接在所述上接头上的外筒、连接套，并在所述下接头顶端连接有依次穿设在所述连接套及外筒中的芯轴，在所述连接套靠近所述下接头一端连接有与所述芯轴实现多级调节的剪销调节装置。
6.优选的，所述剪销调节装置为螺纹连接在所述连接套底端的剪销套，所述剪销套上沿其周向间距开设有多个剪销孔，并在所述芯轴内壁上沿其长度方向间距开设有配合所述剪销孔的多级调节孔位，不同级的调节孔位均与所述剪销孔对应状态下共同穿设有剪销。
7.优选的，所述多级调节孔位包括一级调节孔、二级调节孔及三级调节孔，在所述一级调节孔与所述剪销孔对应的状态下、所述下接头顶端与所述剪销套底端相抵接触。
8.优选的，在所述连接套与剪销套内壁相接处嵌入有键，并在所述三级调节孔的上部的芯轴周面上开设有与所述键的端面接触限位的限位台肩。
9.优选的，在所述一级调节孔与所述剪销孔对应装配状态下、所述芯轴顶端与所述上接头底端之间预留有环空间隙。
10.优选的，所述剪销一侧设置有限位键，并在所述剪销孔侧壁上开设有配合所述限位键穿设的限位键槽，并且在所述剪销靠近所述上接头一侧的周面上开设有辅助剪断槽。
11.本实用新型的有益效果是：该伸缩接头通过多级调节孔位与所述剪销孔不同的对应状态下，可使得伸缩接头具有不同的下井长度及补偿长度。在当因井下压力或温度变化而引起的油管长度的变化时，剪断剪销，使得下接头相对于上接头上下自由蠕动或移动，从而避免因轴向载荷变化过大而出现的危险，来补偿管柱由于温度或压力变化而出现的伸长和收缩，以保证封隔器可靠的坐封，以及确保减少整套管柱蠕动，使顺利完成作业。
附图说明
12.图1为本实用新型调节式伸缩接头整体结构示意图。
13.图2为本实用新型图1中a处放大图。
14.图3为本实用新型图1中b处放大图。
15.图4为本实用新型图1中c处放大图。
16.图5为本实用新型剪销结构图。
具体实施方式
17.为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。
18.参照附图1～5所示的一种多级剪销调节式伸缩接头，所述伸缩接头整体连接于井下工具串中，其具有上接头1、下接头10，在所述上接头1与下接头10之间设置有具有多级调节结构的调节部件，并在所述下接头10受外力作用下、所述调节部件驱使所述下接头10相对于所述上接头1自由移动。在下井时，上接头1和下接头10上均连接有井下工具(优选的，将该伸缩接头整体放置在封隔器上部或两级封隔器中间)，在当因井下压力或温度变化而引起的油管长度的变化时，通过调节部件可使得下接头10及其连接的井下工具在受到井下压力时，可相对于上接头1上下自由蠕动或移动，从而避免因轴向载荷变化过大而出现的危险，来补偿管柱由于温度或压力变化而出现的伸长和收缩，以保证封隔器可靠的坐封。
19.具体的，所述调节部件依次包括连接在所述上接头1上的外筒5、连接套6，并在所述下接头10顶端连接有依次穿设在所述连接套6及外筒5中的芯轴4，在所述连接套6靠近所述下接头10一端连接有与所述芯轴4实现多级调节的剪销调节装置。在下井过程中，通过剪销调节装置保持下接头10和芯轴4相对于上接头1及其他部件位置固定，在当下接头10受到井下不同方向的压力时，通过剪销调节装置作用，使得下接头10和芯轴4解除与上接头1及其他部件的固定状态、并转变为相对移动状态，进而实现在受井下压力时，下接头10相对于上接头1上下自由移动，以补偿管柱由于温度或压力变化而出现的伸长和收缩。
20.具体的，所述剪销调节装置为螺纹连接在所述连接套6底端的剪销套8，所述剪销套8上沿其周向间距开设有多个剪销孔801，并在所述芯轴4内壁上沿其长度方向间距开设有配合所述剪销孔801的多级调节孔位，不同级的调节孔位均与所述剪销孔801对应状态下共同穿设有剪销9。在下井前装配该伸缩接头时，可以通过不同级的调节孔位与剪销孔801对应，并在其中穿设剪销9实现相对定位，以获得伸缩接头的不同长度，进而可以调节不同井下工具的设计位置(如封隔器的坐封位置)，而当下井后并在受到井下压力时，下接头10上推或下拉芯轴4，使其相应级的调节孔位与剪销孔801发生错位，进而将剪销9剪断，从而实现下接头10和芯轴4在受井下外力作用下相对于上接头1的上下移动，从而补偿管柱的上
下伸缩。由于不同的调节孔位与剪销孔801的对应，实现封隔器不同的坐封位置，进而可以调节补偿管柱上下移动的行程，适应于不同井下环境的使用。
21.具体的，所述多级调节孔位包括一级调节孔4a、二级调节孔4b及三级调节孔4c，如图3-4所示，不同级的调节孔分别与剪销孔801对应，可实现伸缩接头具有不同的装配(下井)长度。
22.而为了避免在下井过程中受到井下过大向上冲击的压力，而使得下接头上移剪断剪销9而影响到封隔器坐封及工具设计的下放位置的问题，如图4所示，在所述一级调节孔4a与所述剪销孔801对应的状态下、所述下接头10顶端与所述剪销套8底端相抵接触。在该装配结构下，下接头10的顶端与剪销套8底端相抵限位，克服因下接头10受到的外力而过早的将剪销9剪断的弊端，同时也能在运输过程中减少伸缩接头的整体长度，该装配结构适用于下井压力较大的环境。而在下井压力较小的环境中，在下井前可以优选的使二级调节孔4b或三级调节孔4c与剪销孔801对应，并穿入剪销9对装配结构进行限定。
23.为了避免下接头10和芯轴4下移的深度过大而与上接头1及其他部件脱离的问题，如图4所示，在所述连接套6与剪销套8内壁相接处嵌入有键7，并在所述三级调节孔4c的上部的芯轴4周面上开设有与所述键的端面接触限位的限位台肩41。当下接头10和芯轴4相对于上接头1下移深度过深时，芯轴4的限位台肩41接触到键7的上端面处，通过连接套6和剪销套8对键7的嵌入固定作用，进而限制下接头10和芯轴4的持续下移，避免连接在下接头10上的井下工具的掉落。
24.进一步为了优化该伸缩接头的结构，如图2所示，在所述一级调节孔4a与所述剪销孔801对应装配状态下、所述芯轴4顶端与所述上接头1底端之间预留有环空间隙101。封隔器坐封后，当井下压力作用在管柱上时，一方面给下部管柱一个下推力，另一方面，所述环空间隙101将芯轴4的顶端实现于一个活塞面积，管柱内的压力(优选的，可以从井口向下打压、或者井下压力上串到工具串内孔里)作用在芯轴4顶端，将芯轴4向下推，通过该两种作用力共同作用在芯轴4上，将剪销9顺利且有效的剪断，以实现在下接头10下拉剪断剪销9时的作用力较小，而不能实现顺利断裂的问题(实际井下作业环境为：井下压力向上推动下接头10和芯轴4上移的作用力大于下拉的作用力，因此存在下拉剪断剪销9的作用力过小而存在不能剪断的问题，因此通过该环空间隙101对芯轴4下移增加辅助作用力，使得剪销下拉剪断便于顺利实现)。
25.为了进一步解决下拉剪断时较小的作用力，在所述剪销9一侧设置有限位键91，并在所述剪销孔801侧壁上开设有配合所述限位键91穿设的限位键槽(图中未示出)，并且在所述剪销9靠近所述上接头1一侧的周面上开设有辅助剪断槽9a。安装剪销9时，使其限位键91配合穿设在剪销孔801的限位键槽中，并保持辅助剪断槽9a朝向上接头1方向。在下拉剪断剪销9的过程，外力作用包括有井下下拉力、工具自身重力，管柱内对芯轴4顶端产生的下推力、以及辅助剪断槽9a便于剪销9向下下拉断裂的结构，共同使得下拉时能顺利将剪销9剪断，实现下接头10相对于上接头1的自由伸缩作用。同时保持剪销9具有一定的坐封强度，保证封隔器能顺利坐封。
26.注：标号2为压帽、3为密封组件、11-13为支撑密封、14-15为o型圈、16-17为止退螺钉。其中压帽2优选的螺纹连接在芯轴4顶端，用于将密封组件3压紧，并在密封组件3底端的芯轴4上设置有台肩42，共同对密封组件3进行限位，在芯轴4相对于外筒5上下移动的过程
中，通过密封组件3始终保持两者滑动密封。
27.本实用新型的原理是：通过一级调节孔4a与所述剪销孔801对应的状态下，伸缩结构处于最短长度结构，便于其运输。而在下井前可以优选的使二级调节孔4b或三级调节孔4c与剪销孔801对应，并穿入剪销9对装配结构进行限定，以调节伸缩接头的下井长度。下井并坐封完成后，下接头10受到井下压力上推或下拉芯轴4，使其相应级的调节孔位与剪销孔801发生错位，进而将剪销9剪断，从而实现下接头10和芯轴4在受井下外力作用下相对于上接头1的上下移动，来补偿管柱的上下伸缩。由于不同的调节孔位与剪销孔801的对应，实现封隔器不同的坐封位置，进而可以调节补偿管柱上下移动的行程，适应于不同井下环境的使用。
28.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。