一种可循环液压式尾管悬挂器及其坐挂液力传递控制方法与流程

1.本发明涉油田钻完井作业技术领域，具体来讲，涉及一种可循环液压式尾管悬挂器及其坐挂液力传递控制方法。


背景技术：

2.尾管悬挂器是将尾管悬挂在上层套管内壁上的井下工具，在深井、超深井固井中被广泛应用，是油田钻完井作业施工中必要且关键的井下工具。在地层复杂的井段进行尾管固井，常见井壁垮塌、掉块、井壁存在虚厚泥饼等情况，在尾管及尾管悬挂器下入的过程中，需要开泵循环来疏通环空。循环疏通环空的过程中，部分循环压力作用在悬挂器液缸上，可能造成液缸剪钉提前剪断，造成悬挂器提前坐挂，所以循环过程中需要精细控制压力始终处于一定值以下，这就限制了循环排量，往往达不到希望的循环效果，造成下套管困难。针对这个问题，为保证套管下入顺利，防止悬挂器提前坐挂，设计了一种可循环液压式尾管悬挂器及其坐挂液力传递控制方法，既能正常循环疏通井底，悬挂器又不会提前坐挂，从而保证施工作业顺利，使尾管悬挂器应用更加可靠。
3.申请号为：cn201610900228.5，名称为“尾管悬挂器”公开了一种尾管悬挂器，所述尾管悬挂器包括内管和安装在所述内管的外表面上的卡瓦组件，在所述卡瓦组件和所述内管之间形成液压腔，在所述内管的侧壁上构造有将所述液压腔与所述内管的内腔连通的传压孔，封堵器对传压孔进行封堵或偏离，以控制传压孔的连通或断开，封堵器外壁轴向设置有两个间隔开的密封圈，密封圈根据不同情况处于传压孔的两侧或同侧，对传压进行进一步密封。当向内管中的液体加压时，则可将通过传压孔将压力传递到液压腔中，进而驱动卡瓦组件运动，从而实现尾管悬挂器坐挂。通过控制封堵器对传压孔的封堵或偏移，能够实现对尾管悬挂器坐挂的控制。区别于该技术方案，本技术的技术方案在进行坐挂时，可根据需要控制暂堵球座的通径大小以供暂堵球是否通过，并且通过后还可重新使暂堵球座恢复原状，更换操作状态。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种可循环液压式尾管悬挂器，本发明另一目的在于提供一种坐挂液力传递控制方法。
5.为了实现上述目的，本发明一方面提供了可循环液压式尾管悬挂器，所述可循环液压式尾管悬挂器包括悬挂器坐挂机构和液压传递控制机构，其中，
6.所述悬挂器坐挂机构包括悬挂器中心管、悬挂器锥体、坐挂卡瓦、液缸和液缸启动剪钉，其中，所述悬挂器中心管的上端与可循环液压式尾管悬挂器的上游工具管串的下端固定密封连接，下端与尾管上端固定密封连接；
7.所述悬挂器锥体、坐挂卡瓦、液缸依次套设在所述悬挂器中心管上，其中，悬挂器锥体与悬挂器中心管固定设置且其锥面朝下；所述液缸与悬挂器中心管连接；所述液缸启
动剪钉将液缸与悬挂器中心管固定；所述坐挂卡瓦一端与液缸固定或接触，另一端与悬挂器锥体的锥形面接触，悬挂器中心管上还径向设置有液缸进液通道；
8.所述液缸压力传递控制机构整体设置在悬挂器坐挂机构内部且包括注水泥密封管、上密封套、暂堵座外密封管、暂堵球座和下密封套，其中，
9.所述注水泥密封管与所述悬挂器中心管同轴设置且注水泥密封管外壁与悬挂器中心管内壁之间形成环空；
10.所述暂堵座外密封管上端与注水泥密封管下端同轴密封设置；
11.所述暂堵座外密封管上径向设置有侧孔；
12.所述暂堵球座设置在暂堵座外密封管内部且其上端进入所述注水泥密封管下端中、下端通过暂堵球座剪钉与暂堵座外密封管内壁固定设置将所述侧孔封闭；
13.所述上密封套设置在所述环空中将环空上端密封；
14.所述下密封套套设在所述暂堵座外密封管上且所述环空的下端封闭。
15.在发明一方面的一个示例性实施例中，所述侧孔可包括沿暂堵座外密封管径向设置且位于同一截面上的多个开孔。
16.在发明一方面的一个示例性实施例中，所述暂堵球座下端外壁上可周向设置有剪切槽，所述暂堵球座剪钉的一端可设置在所述多个开孔中的部分开孔中，另一端可设置在所述剪切槽中。
17.在发明一方面的一个示例性实施例中，所述下密封套可包括暂堵密封套和暂堵密封套壳体，其中，
18.所述暂堵密封套的内壁与所述暂堵座外密封管的外壁可密封设置、外壁与所述暂堵密封套壳体内壁可密封设置；
19.所述暂堵密封套壳体的外壁与所述悬挂器中心管内壁可密封设置，且暂堵密封套壳体上均可设置有限位台阶，内壁上的限位台阶可用于限制暂堵密封套向下移动，外壁上的限位台阶可用于与悬挂器中心管内壁接触限制自身向下移动。
20.在发明一方面的一个示例性实施例中，所述在注水泥密封管与暂堵座外密封管的连接端之间还可设置有球座外套，所述球座外套的外壁与暂堵座外密封管内壁可同轴密封配合，当暂堵球座收缩后，球座外套将暂堵球座上端可固定于自身内壁中，对暂堵球座进行限制可使暂堵球座保持收缩的状态。
21.在发明一方面的一个示例性实施例中，所述暂堵密封套外壁与悬挂器中心管内壁可同轴密封配合，防止液体从液缸压力传递控制机构下端进入悬挂器中心管与暂堵座外密封管之间。
22.在发明一方面的一个示例性实施例中，所述暂堵球座可包括依次连接的上部暂堵部分、中部暂堵部分和下部暂堵部分，所述上部暂堵部分和中部暂堵部分能够回弹复位，其中，
23.所述上部暂堵部分被配置为分瓣结构，所述分瓣结构收拢后可呈完整球座状；
24.所述中部暂堵部分收拢或扩张的状态可都成镂空状，液体能够通过镂空部分径向渗透至暂堵座外密封管内壁；
25.所述下部暂堵部分外壁上可周向设置有剪切槽和密封槽，所述密封槽可被设置为密封液缸进液通道，剪切槽可被配置为与暂堵座外密封管上的开孔配合安装暂堵球座剪
钉。
26.在发明一方面的一个示例性实施例中，所述暂堵球座被装配至球座外套内壁中时，暂堵球座的形状可成锥形管体，所述暂堵球座的上部暂堵部分、中部暂堵部分和下部暂堵部分的内径大小可依次递增，所述锥形管体的最小内径可小于暂堵球内径，当上部暂堵部分脱离球座外套的内壁后，上部暂堵部分和中部暂堵部分可复位扩张，上部暂堵部分外壁可紧贴于暂堵座外密封管内壁，此时暂堵球座由于暂堵座外密封管的限制仍然处于收拢状态，此时暂堵球座内径大小可一致。
27.本发明另一方面提出了一种坐挂液力传递控制方法，所述坐挂液力传递控制方法使用如上任意一项中所述的可循环液压式尾管悬挂器，所述坐挂液力传递控制方法包括以下步骤：
28.将悬挂器坐挂机构上端与上游工具管串连接至井口，悬挂器坐挂机构下端与尾管连接至井底，组合成完整的工具管串；
29.需要循环疏通环空时，液体从井口注入，注水泥密封管将液体排放至井底以正循环疏通环空，循环过程中循环排量大小根据现场需要设定不受压力限制。
30.在发明另一方面的一个示例性实施例中，所述坐挂液力传递控制方法还可包括步骤：
31.需要坐挂悬挂器时，可将暂堵球投入悬挂器以上的工具管串，从井口循环注入液体推送暂堵球，将暂堵球推送至暂堵球座上端锥形管体最小内径处；
32.暂堵球的内径大于暂堵球座锥形管体最小内径，暂堵球不可通过，暂堵球以上部分的管柱内的液体压力上升，当达到预设压力时，将暂堵球座剪钉剪断，推动暂堵球座带动暂堵球下行；
33.当暂堵球座上端外壁下行至完全脱离球座外套内壁时，暂堵球座上端失去径向控制，暂堵球座的上部暂堵部分、中部暂堵部分可回弹复位，复位后暂堵球座外壁紧贴于暂堵座外密封管的内壁，暂堵球外径小于暂堵球座的通径，暂堵球通过暂堵球座并继续下行；
34.在暂堵球坐在暂堵球座上端被推动下行的同时，暂堵球座整体也可同时下行，解除对暂堵座密封管内壁侧孔的封堵，液体通过侧孔进入悬挂器中心管与暂堵座外密封管之间的环空，并进入液缸进液通道；液缸进液通道恢复后继续对井筒加压，当达到预定压力值时，液缸启动剪钉剪断，悬挂器坐挂功能启动，推动液缸带动坐挂卡瓦一起沿悬挂器锥体的锥面上行，实现卡瓦径向扩张移动，完成尾管坐挂。
35.与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：
36.(1)在悬挂器坐挂前，液压传递控制机构对液缸进液通道暂堵，满足悬挂器坐挂前的正常循环疏通环空，排量大小可不受限制；
37.(2)在悬挂器坐挂时，液压传递控制结构有可开启液缸的进液通道，将液压传递悬挂器液缸，实现坐挂，避免悬挂器提前坐挂，达到套管顺利下入的目的。
附图说明
38.通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：
39.图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的可循环液压式尾管悬挂器的整体结
构示意图；
40.图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的悬挂器坐挂机构的结构示意图；
41.图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的液缸压力传递控制机构初始状态的结构示意图；
42.图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的液缸压力传递控制机构的开启状态的结构示意图；
43.图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的暂堵座外密封管的示意图；
44.图6示出了图5沿f-f向的剖视图。
45.主要附图标记：
46.1-悬挂器坐挂机构，11-悬挂器中心管，12-悬挂器锥体，13-坐挂卡瓦，14-液缸，15-液缸启动剪钉，2-液缸压力传递控制机构，21-注水泥密封管，22-上密封套，23-球座外套，24-暂堵座外密封管，241-侧孔，25-暂堵球座，251-上部暂堵部分，252-中部暂堵部分，253-下部暂堵部分，26-暂堵球座剪钉，27-暂堵密封套，28-暂堵密封套壳体，29-剪切槽。
具体实施方式
47.在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的一种可循环液压式尾管悬挂器及其坐挂液力传递控制方法。
48.需要说明的是，“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“上”、“下”、“内”、“外”仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。
49.图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的可循环液压式尾管悬挂器的整体结构示意图；图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的悬挂器坐挂机构的结构示意图；图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的液缸压力传递控制机构初始状态的结构示意图；图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的液缸压力传递控制机构的开启状态的结构示意图；图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的暂堵座外密封管的示意图；图6示出了图5沿f-f向的剖视图。
50.在本发明的第一示例性实施例中，如图1所示，所述可循环液压式尾管悬挂器包括悬挂器坐挂机构1和液缸压力传递控制机构2。
51.如图2所示，悬挂器坐挂机构包括悬挂器中心管11、悬挂器锥体12、坐挂卡瓦13、液缸14和液缸启动剪钉15。悬挂器中心管与可循环液压式尾管悬挂器的上游工具管串于井口固定密封连接，悬挂器中心管的下端与尾管上端固定密封连接从而实现与井底连接。
52.进一步的，悬挂器锥体、坐挂卡瓦和液缸依次套设在悬挂器中心管上。悬挂器锥体与悬挂器中心管固定密封连接，且其锥面朝下。
53.进一步的，液缸与悬挂器中心管连接。在液缸及悬挂器中心管相应位置开设有固定孔，液缸启动剪钉固定在液缸及悬挂器中心管上的固定孔中。
54.进一步的，坐挂卡瓦的一端与液缸固定连接或接触，另一端与悬挂器锥体的锥形面接触。
55.进一步的，悬挂器中心管外壁上设置有液缸进液通道，液缸进液通道与液缸连通。
56.进一步的，如图1所示，液缸压力传递控制机构2整体设置于悬挂器坐挂机构1中。
如图3或图4所示，液缸压力传递控制机构包括注水泥密封管21、上密封套22、暂堵座外密封管24和下密封套。
57.进一步的，注水泥密封管与悬挂器中心管同轴设置。注水泥密封管的外壁与悬挂器中心管的内壁之间形成环空。注水泥密封管的内径小于悬挂器中心管的内径。
58.进一步的，暂堵座外密封管的上端与注水泥密封环的下端同轴密封设置。如图5和6所示，暂堵座外密封管24上径向设置有侧孔241。
59.进一步的，暂堵球座设置在暂堵座外密封管内部。暂堵球座上端进入注水泥密封管下端。暂堵球座下端通过暂堵球座剪钉与暂堵座外密封管内壁进行固定将侧孔进行封闭。
60.进一步的，上密封套设置在所述环空中，对环空的上端进行密封。下密封套套设在所述暂堵座外密封管一端，将环空的下端封闭。
61.在本示例性实施例中，如图3或图4所示，所述侧孔可包括沿暂堵座外密封管24径向的多个开孔，且所述多个开孔可设置于同一截面上。
62.在本示例性实施例中，如图3或图4所示，所述暂堵球座25外壁下端周向可开设有剪切槽29。暂堵球座剪钉26一端可设置在多个开孔中的部分开孔中。另一端可设置在所述剪切槽中。
63.在本示例性实施例中，如图3或图4所示，所述下密封套可包括暂堵密封套27和暂堵密封套壳体28。暂堵密封套内壁与暂堵座外密封管24的外壁固定密封连接，暂堵密封套外壁与暂堵密封套壳体内壁密封设置。暂堵座外密封套壳体外壁与悬挂器中心管内壁密封设置。暂堵密封套壳体内壁与外壁可设置限位台阶，其中，内壁上的台阶可用于限制暂堵密封套向下移动，外壁上的限位台阶可用于与悬挂器中心管内壁接触限制自身向下移动。
64.在本示例性实施例中，如图3或图4所示，所述注水泥密封管21与暂堵座外密封管24的连接端之间可设置球座外套23。球座外套23的外壁可与暂堵座外密封管24的内壁同轴密封配合。当暂堵球座25收缩后，球座外套可将暂堵球座上端限制固定于自身的内壁中，使暂堵球座保持收缩的状态。
65.在本示例性实施例中，如图3或图4所示，所述暂堵球座可包括依次连接的上部暂堵部分251、中部暂堵部分252和下部暂堵部分253。进一步的，上部暂堵部分可设置为分瓣结构。如图3所示，分瓣结构收拢后可呈完整的球座结构。
66.进一步的，中部暂堵部分在收拢或扩展的状态下都成镂空状。液体可通过镂空部分径向的渗透至暂堵密封座外密封管内壁。
67.进一步的，如图3或图4所示，下部暂堵部分外壁上可沿周向设置剪切槽29与密封槽。密封槽可用于对液缸进液通道进行暂堵。剪切槽可用于固定暂堵球座剪钉。
68.进一步的，暂堵球座剪钉的位置与侧孔241位置相对应，液缸进液通道的位置于密封槽的位置相对应。
69.进一步的，上部暂堵部分和中部暂堵部分可回弹复位。
70.在本示例实施例中，如图3所示，当暂堵球座被固定于球座外套的内壁中时。暂堵球座可为锥形管状结构。此时上部暂堵部分、中部暂堵部分和下部暂堵部分的内径大小依次递增。锥形管体的最小内径小于暂堵球球径。如图4所示，当上部暂堵部分脱离球座外套内壁的限制后，上部暂堵部分与中部暂堵部分复位扩张。此时上部暂堵部分外壁紧贴于暂
堵座外密封管24内壁。暂堵座外密封管24对暂堵球座25进行限制，使暂堵球座仍处于收拢状态。复位扩展后的暂堵球座内径大小一致。
71.在本发明的第二示例性实施例中，所述坐挂液力传递控制方法通过上述第一示例性实施例中所述的可循环液压式尾管悬挂器来实现，所述坐挂液力传递控制方法包括步骤：
72.将悬挂器坐挂机构上端与上游工具管串下端连接至井口，悬挂器坐挂机构下端与尾管连接至井底，组合形成完整的工具管串。
73.需要进行循环疏通环空时，液体从井口注入，注水泥密封管将液体排放至井底以正循环疏通环空。循环过程中的循环排量大小可根据现场需要设定，不受压力的限制。
74.在本示例性实施例中，所述坐挂液力传递控制方法还可包括步骤：
75.当需要坐挂悬挂器时，将暂堵球投入悬挂器以上的工具管串中，向井口循环注入液体推送暂堵球至暂堵球座锥形管状结构的最小内径处。
76.暂堵球的内径大于暂堵球座锥形管状结构的最小内径，此时暂堵球座可对暂堵球的移动进行限制。
77.暂堵球以上的暂堵球座锥形管状结构内的液体压力上升，但液体压力达到预设压力值时，暂堵球座剪钉剪断，推动暂堵球座带动暂堵球下行。
78.当暂堵球座上端内壁下行至完全脱离球座外套内壁时，暂堵球座上端失去径向控制，暂堵球座的上部暂堵部分、中部暂堵部分扩展复位，复位后的暂堵球座外壁紧贴于暂堵座外密封管的内壁，上部暂堵部分、中部暂堵部分和下部暂堵部分的内径一致，此时暂堵球的外径小于暂堵球座的内径，暂堵球得以通过暂堵球座并继续下行。
79.在暂堵球坐在暂堵球座上端，被推动下行的同时，暂堵球座的整体也同时下行，暂堵球座整体进行下行后，不再对暂堵座外密封管管壁上的侧孔进行封堵，液体通过侧孔流至悬挂器中心管与暂堵座外密封管之间的环空并进入液缸进液通道。液缸进液通道恢复后继续对井筒进行加压，当加压至预设压力值时，液缸启动剪钉剪断，悬挂器坐挂功能启动，推动液缸带动坐挂卡瓦一起沿悬挂器锥体的锥面上行，实现坐挂卡瓦径向扩展移动，完成尾管坐挂。
80.综上所述，本发明的优点可包括以下内容中至少一点：
81.(1)本发明设计的液缸压力传递控制机构在套管下入过程中，控制暂堵液缸进液通道，既可保护液缸剪钉不被意外剪断，有效防止悬挂器提前坐挂，还能保证井筒内液体正常循环；
82.(2)当套管下入到位，需要坐挂悬挂器时，可通过投球憋压推动暂堵座下行，既可恢复液缸进液通道，完成压力传递，后续正常憋压施工完成悬挂器坐挂，便捷高效。
83.尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明的一种可循环液压式尾管悬挂器及其坐挂液力传递控制方法，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。