一种石油井下安全接头的制作方法

1.本发明涉及石油生产技术领域，具体为一种石油井下安全接头。


背景技术：

2.在石油开采过程中，安全接头用于钻井、打捞和测试等作业，其安装在油管柱需要脱开的位置，可同管柱一起传送扭矩和承受各种复合应力，且在井内发生故障时，通过井口操作完成作业管柱的脱扣、对扣，为下一步井下预防及事故解除提供先期条件。
3.现有石油生产中，施工措施不当或地层出砂会均导致砂埋管柱的情况，从而使得管柱不能够再进行旋转施工，目前针对埋砂的常用方法就是冲砂，通过高压喷出高速流动洗井液将井底的砂子冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带至地面，但该除砂作业方法往往需要几个月时间才能完成，同时冲砂作业过程中由于砂自身也会沉降，同时受到地层漏失的影响，沿程压力损失，井口返出总液量会低于入井总液量，有时连三分之一都达不到，严重影响脱困效率，且洗井液虽是针对性配置，但不可避免的依旧会对井内造成污染。本技术旨在提出一种井下安全接头，其以高压空气作为松砂的动力源，其既能够避免现有技术中洗井液冲砂耗时长的问题，也能够避免洗井液污染油井的问题，实现埋砂情况下快速脱困的目的。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种石油井下安全接头，解决了现有技术中洗井液冲砂耗时长、污染油井的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种石油井下安全接头，包括内管，所述内管的内部设置有内仓且所述内仓的两窄侧边对应由所述内管的侧壁封堵，所述内仓的内部设置有气动伸缩组件和与之联动的气动松砂组件，所述内管的外部上侧固定连接有上接头管，所述上接头管的内部设置有与气动伸缩组件、气动松砂组件联动的气动封堵组件；所述气动伸缩组件包括内气管，所述内气管的两侧安装有短杆，短杆的另一端分别对应安装在内管的侧壁上，所述内气管的两侧底部均安装有导轨，所述导轨的内部均滑动连接有滑架，所述滑架的底部均安装有动作筒，所述动作筒相对一端的内部下方均开设有弹簧复位仓，两侧所述动作筒之间设置有一弹簧且该弹簧的两端分别固定连接在弹簧复位仓的内壁处，所述内气管的内部下方滑动连接有圆形活塞，所述圆形活塞底部的活塞杆外部套有另一弹簧，且该活塞杆底端贯穿内气管的底部并安装有梯形楔块，两侧所述动作筒相对一端的上方均设置有与梯形楔块两侧斜边相适配的切角；所述气动松砂组件包括两根钻头，所述钻头分别转动连接在两侧所述动作筒的内部，其中，两侧所述动作筒相背一端的内部均开设有松砂仓，用作容纳钻头的钻取部位，两侧所述动作筒的内部中间均开设有高压气动仓，两侧所述钻头位于高压气动仓内部的轴杆段处一周均匀安装有多个叶片，两侧所述动作筒的顶部位于滑架的一侧开设有排气孔，两
侧所述排气孔对应与高压气动仓的内部相连通，两侧所述动作筒的顶部位于滑架的另一侧均安装并连通有一软管，软管的另一端口均安装并连通在内气管的侧面。
6.优选的，所述上接头管的两侧管壁内均开设有第二隔腔，所述上接头管的两侧管壁内位于第二隔腔的下方均开设有第一隔腔，所述上接头管的两侧内壁均开设有第一通孔，两侧所述第一通孔分别与第一隔腔的内部相连通，所述第一通孔的内部与动作筒的外部相适配，且所述第一通孔与动作筒的轴向中心线处于同一直线上，所述上接头管的两侧均开设有窗口，两侧所述窗口分别与第一隔腔的内部相连通；所述气动封堵组件包括两片封堵板和两件弧形活塞，两片所述封堵板分别对应滑动连接在第一隔腔的内部，用作封堵窗口，两件所述弧形活塞分别对应滑动连接在第二隔腔的内部，所述上接头管的两侧管壁内位于第一隔腔与第二隔腔的相邻位置处均滑动连接有一对导向滑杆，导向滑杆的底端分别对应安装在封堵板的顶部两侧，导向滑杆的顶端分别对应安装在弧形活塞的底部两侧。
7.优选的，所述上接头管的两侧内壁均安装有支气管，两侧所述支气管的外侧端口分别对应与第二隔腔的内部相连通，两侧所述支气管的内侧端口分别贯穿内管的两侧管壁并安装连通在内气管的侧面。
8.优选的，所述内管的两侧管壁均开设有第二通孔，所述第二通孔的内部与动作筒的外部相适配，且所述第二通孔与动作筒的轴向中心线处于同一直线上。
9.优选的，所述内仓的顶部安装有外气管且所述外气管与内仓的内部相连通，所述外气管套在内气管的外部且所述外气管与内气管之间形成有环状间隙。
10.优选的，所述内管的外部下侧螺纹连接有下接头管。
11.工作原理：首先，上接头管与下接头管分别用作连接需要衔接的上下管柱，外气管与内气管分别与外接套管对应相连，外接套管组合设置形式与外气管、内气管之间的形式一致，外接套管的外管、内管分别外气管、内气管接通，其中内气管与高压气源出气口相连通，用作向本接头内部引入高压气流，而外气管与内气管之间的环状间隙用作排出高压废气流，以保证本接头内部气压平衡，当本接头在井下因埋砂而困死无法旋转脱困时，即可将高压气流自内气管中引入，进而部分高压气体将自两侧支气管涌入第二隔腔中，进而将会在持续的压力作用下压迫两侧弧形活塞下移，进而通过导向滑杆即可推挤第一隔腔中的封堵板下移，从而解除了对于窗口的封堵，使得外部的砂拥入第一隔腔中，同时内气管内部留存的部分高压气体将会作用在圆形活塞的顶部，从而推挤圆形活塞下移，进而在梯形楔块的推挤作用下，使得两侧动作筒在导轨、滑架的导向限位作用下，向两侧伸出，并经由第二通孔、第一通孔进入第一隔腔中与涌入的砂相接触，同样的，内气管内部留存的部分高压气体同时也将会自两侧软管进入高压气动仓中，此时，该部高压气体将会持续作用在钻头轴杆外部的叶片上，进而带动钻头旋转，并且引入的高压气体将在带动钻头旋转后自排气孔处排出高压气动仓的内部，并经由外气管、内气管之间的环状间隙排出本接头内，从而实现气压的平衡，进而钻头的钻取端由于先前在进入第一隔腔中时已接触砂，故在其旋转时，将会对砂进行钻取，钻取的砂将自松砂仓底部的开孔落入内仓的内部底部，从而在持续钻取时，外部的砂将会因流失而产生松动，从而解除了埋砂对于本接头的埋困作用，使得本接头得以依靠气动松砂方式实现脱困，进而依靠现有的施工技术对上方管柱施加旋转力，在停止高压气流的引入后，即可使得本接头能够得以旋转以卸下下接头管，最终实现上下管柱
之间的脱离。
12.本发明提供了一种石油井下安全接头。具备以下有益效果：1、本发明通过高压气体能够同时驱动气动伸缩组件、气动松砂组件及气动封堵组件运作，在本接头因埋砂受困时，通过高压气流的冲击，气动封堵组件能够解除对于气动松砂组件封堵、保护作用，使得气动松砂组件暴露出来，同时气动伸缩组件作为输送结构，能够将气动松砂组件送出，从而使其与砂相互接触，进而在高压气流催动钻头旋转时，能够对砂进行钻取并引入到内仓中，从而外部的砂将会因流失而产生松动，从而解除了砂对于本接头的埋困作用，相比于现有的冲砂技术，本技术手段无需带走大量的砂，降低了脱困耗时。
13.2、本发明通过高压气体作为动力源，有别于现有的液力驱动形式，不会对井内环境产生污染，且该动力源设备、原理简单，技术成熟，使用成本低。
附图说明
14.图1为本发明的内部示意图；图2为图1中a处的放大图；图3为本发明的内仓内部示意图；图4为图3中b处的放大图；图5为本发明实施中的气动伸缩组件、气动松砂组件示意图；图6为图5中结构的内部示意图；图7为图6中结构的拆分示意图；图8为本发明的动作筒示意图；图9为本发明的立体示意图；图10为本发明的上接头管管壁内部示意图；图11为本发明的俯视示意图；图12为本发明的封堵板、弧形活塞示意图；图13为本发明的内管示意图；图14为本发明的内管内部示意图。
15.其中，1、内管；2、内仓；3、下接头管；4、上接头管；5、第一通孔；6、第一隔腔；7、第二隔腔；8、窗口；9、封堵板；10、弧形活塞；11、外气管；12、内气管；13、支气管；14、圆形活塞；15、梯形楔块；16、导轨；17、滑架；18、动作筒；19、弹簧复位仓；20、高压气动仓；21、松砂仓；22、钻头；23、第二通孔；24、排气孔。
具体实施方式
16.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做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。
17.实施例：如图1-14所示，本发明实施例提供一种石油井下安全接头，包括内管1，内管1的内
部设置有内仓2且内仓2的两窄侧边对应由内管1的侧壁封堵，内仓2的内部设置有气动伸缩组件和与之联动的气动松砂组件，内管1的外部下侧螺纹连接有下接头管3，内管1的外部上侧固定连接有上接头管4，上接头管4的内部设置有与气动伸缩组件、气动松砂组件联动的气动封堵组件，其中，上接头管4与下接头管3分别用作连接需要衔接的上下管柱。
18.具体的，气动伸缩组件包括内气管12，内气管12的两侧安装有短杆，短杆的另一端分别对应安装在内管1的侧壁上，进一步地，内仓2的顶部安装有外气管11且外气管11与内仓2的内部相连通，外气管11套在内气管12的外部且外气管11与内气管12之间形成有环状间隙，在脱困工作时，外气管11与内气管12分别与外接套管对应相连，外接套管组合设置形式与外气管11、内气管12之间的形式一致，外接套管的外管、内管分别外气管11、内气管12接通，其中内气管12与高压气源出气口相连通，用作向本接头内部引入高压气流，而外气管11与内气管12之间的环状间隙用作排出高压废气流，以保证本接头内部气压平衡。
19.具体的，气动伸缩组件中，内气管12的两侧底部还均安装有导轨16，导轨16的内部均滑动连接有滑架17，滑架17的底部均安装有动作筒18，动作筒18相对一端的内部下方均开设有弹簧复位仓19，两侧动作筒18之间设置有一弹簧且该弹簧的两端分别固定连接在弹簧复位仓19的内壁处，内气管12的内部下方滑动连接有圆形活塞14，圆形活塞14底部的活塞杆外部套有另一弹簧，且该活塞杆底端贯穿内气管12的底部并安装有梯形楔块15，两侧动作筒18相对一端的上方均设置有与梯形楔块15两侧斜边相适配的切角，进一步地，内管1的两侧管壁均开设有第二通孔23，第二通孔23的内部与动作筒18的外部相适配，且第二通孔23与动作筒18的轴向中心线处于同一直线上。
20.具体的，气动松砂组件包括两根钻头22，钻头22分别转动连接在两侧动作筒18的内部，其中，两侧动作筒18相背一端的内部均开设有松砂仓21，用作容纳钻头22的钻取部位，两侧动作筒18的内部中间均开设有高压气动仓20，两侧钻头22位于高压气动仓20内部的轴杆段处一周均匀安装有多个叶片，两侧动作筒18的顶部位于滑架17的一侧开设有排气孔24，两侧排气孔24对应与高压气动仓20的内部相连通，两侧动作筒18的顶部位于滑架17的另一侧均安装并连通有一软管，软管的另一端口均安装并连通在内气管12的侧面。
21.具体的，上接头管4的两侧管壁内均开设有第二隔腔7，上接头管4的两侧管壁内位于第二隔腔7的下方均开设有第一隔腔6，上接头管4的两侧均开设有窗口8，两侧窗口8分别与第一隔腔6的内部相连通，上接头管4的两侧内壁均开设有第一通孔5，两侧第一通孔5分别与第一隔腔6的内部相连通，第一通孔5的内部与动作筒18的外部相适配，且第一通孔5与动作筒18的轴向中心线处于同一直线上，进一步地，上接头管4的两侧内壁均安装有支气管13，两侧支气管13的外侧端口分别对应与第二隔腔7的内部相连通，两侧支气管13的内侧端口分别贯穿内管1的两侧管壁并安装连通在内气管12的侧面。
22.具体的，气动封堵组件包括两片封堵板9和两件弧形活塞10，两片封堵板9分别对应滑动连接在第一隔腔6的内部，用作封堵窗口8，两件弧形活塞10分别对应滑动连接在第二隔腔7的内部，上接头管4的两侧管壁内位于第一隔腔6与第二隔腔7的相邻位置处均滑动连接有一对导向滑杆，导向滑杆的底端分别对应安装在封堵板9的顶部两侧，导向滑杆的顶端分别对应安装在弧形活塞10的底部两侧。
23.本实施例中，当本接头在井下因埋砂而困死无法旋转脱困时，即可将高压气流自内气管12中引入，进而部分高压气体将自两侧支气管13涌入第二隔腔7中，进而将会在持续
的压力作用下压迫两侧弧形活塞10下移，进而通过导向滑杆即可推挤第一隔腔6中的封堵板9下移，从而解除了对于窗口8的封堵，使得外部的砂拥入第一隔腔6中，同时内气管12内部留存的部分高压气体将会作用在圆形活塞14的顶部，从而推挤圆形活塞14下移，进而在梯形楔块15的推挤作用下，使得两侧动作筒18在导轨16、滑架17的导向限位作用下，向两侧伸出，并经由第二通孔23、第一通孔5进入第一隔腔6中与涌入的砂相接触，同样的，内气管12内部留存的部分高压气体同时也将会自两侧软管进入高压气动仓20中，此时，该部高压气体将会持续作用在钻头22轴杆外部的叶片上，进而带动钻头22旋转，并且引入的高压气体将在带动钻头22旋转后自排气孔24处排出高压气动仓20的内部，并经由外气管11、内气管12之间的环状间隙排出本接头内，从而实现气压的平衡，进而钻头22的钻取端由于先前在进入第一隔腔6中时已接触砂，故在其旋转时，将会对砂进行钻取，钻取的砂将自松砂仓21底部的开孔落入内仓2的内部底部，从而在持续钻取时，外部的砂将会因流失而产生松动，从而解除了埋砂对于本接头的埋困作用，使得本接头得以依靠气动松砂方式实现脱困，进而依靠现有的施工技术对上方管柱施加旋转力，在停止高压气流的引入后，即可使得本接头能够得以旋转以卸下下接头管3，最终实现上下管柱之间的脱离。
24.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。