本發(fā)明涉及一種用于石油天然氣行業(yè)開發(fā)油氣井固井作業(yè)中使用的防卡瓦回縮的機(jī)械液壓雙作用旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器。

背景技術(shù)：

在進(jìn)行各種深井、超深井、水平井、大斜度井、小井眼側(cè)鉆井等復(fù)雜井的鉆井過程中進(jìn)行尾管固井時，為了保證套管順利下到設(shè)計位置，往往要進(jìn)行大量的通井、洗井、觀察和泥漿處理，需要耗費(fèi)大量的鉆井時間及費(fèi)用，即使通過細(xì)致的井眼準(zhǔn)備和采取通徑規(guī)預(yù)下套管等措施，有時依然會發(fā)生尾管管柱中途遇阻，不能下到設(shè)計位置。進(jìn)行固井施工時，對于深井和超深井，管柱對流體和井壁的摩阻大，施工排量小，頂替效率低，固井質(zhì)量差；對于大斜度井和水平井，為保證套管下入到位，套管的居中度往往較低，也會導(dǎo)致頂替效率低，固井質(zhì)量差；對于小井眼側(cè)鉆井，為了降低裸眼井壁以及側(cè)鉆開窗點(diǎn)窗口對尾管管柱的摩擦阻力，從而加大施工的排量，很容易壓漏地層，甚至造成循環(huán)失返，在實(shí)際施工中往往為了保證固井施工的順利進(jìn)行，減小施工排量，也會造成頂替效率低，固井質(zhì)量差。因此，這些復(fù)雜井進(jìn)行尾管固井時，采用普通的尾管懸掛器已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)場施工的要求，有時還會造成惡性的井下事故。

目前為解決現(xiàn)場生產(chǎn)技術(shù)問題，尾管懸掛器得到了長足的發(fā)展，特別是研究了有利于復(fù)雜井尾管管柱下入和提高固井質(zhì)量、頂替效率及懸掛可靠度的旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，具有較大的進(jìn)步意義。尾管懸掛器主要包括懸掛器本體和送入工具，懸掛器本體實(shí)現(xiàn)尾管的懸掛及懸掛控制，送入工具實(shí)現(xiàn)尾管管柱的送入及丟手。

公開號CN103277060A的專利文獻(xiàn)中公開了一種機(jī)械-液壓雙作用丟手旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，在懸掛的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)尾管管柱的上提、下放、和旋轉(zhuǎn)。但是，在坐掛完成之后，往往需要判定是否坐掛牢靠，在實(shí)際的施工中會稍微上提和下放整個管柱一定噸位，由于該專利沒有防止卡瓦回縮的機(jī)構(gòu)，卡瓦會因此而回縮，造成懸掛失敗。

公開號CN101358512A的專利文獻(xiàn)中公開了一種可分別進(jìn)行鉆井和完井的旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井，但是尾管鉆井和常規(guī)鉆井是有本質(zhì)的區(qū)別，該專利沒有設(shè)計出一種可用于尾管鉆井的特制浮鞋。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，防止卡瓦回縮，增加浮鞋旋轉(zhuǎn)破巖能力，特提供一種防卡瓦回縮的機(jī)械液壓雙作用旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種防卡瓦回縮的機(jī)械液壓雙作用旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器，是由上接頭、丟手機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)、防卡瓦回縮機(jī)構(gòu)、雙母接頭、球座、浮箍、鉆絞式浮鞋和大膠塞組成。其結(jié)構(gòu)特征是：丟手機(jī)構(gòu)包括液壓丟手機(jī)構(gòu)和機(jī)械丟手機(jī)構(gòu)，其液壓丟手機(jī)構(gòu)由丟手剪釘、丟手液缸、上壓帽、卡簧A、彈性爪和上中心管構(gòu)成，丟手液缸安裝在上中心管上，彈性爪套裝在丟手液缸上，上壓帽螺紋連接在彈性爪的上端，卡簧A安裝在上壓帽與彈性爪之間，彈性爪的下端設(shè)置有凸起卡塊，彈性爪用雙母接頭上的微臺階支撐且卡在密封外殼的凹槽中，上壓帽用丟手剪釘與扭矩套連接，上壓帽、彈性爪及丟手液缸從上到下依次安裝在上中心管上；其機(jī)械丟手機(jī)構(gòu)由上接頭、扭矩套、上中心管、雙母接頭和密封外殼構(gòu)成，上接頭的花鍵軸與扭矩套上端的嚙合齒嵌合，扭矩套的下端嚙合齒與密封外殼上端的嚙合齒相互嵌入，上中心管與上接頭用TBG管螺紋連接，雙母接頭的上端與上中心管螺紋連接，雙母接頭的下端與下中心管螺紋連接；在懸掛機(jī)構(gòu)中，密封芯子用卡塊嵌入密封外殼的下凹槽中，軸承安裝在錐體與密封外殼之間，錐體的上端用螺紋連接在密封外殼的下端，錐體的下端用螺紋連接在本體的上端，卡瓦安裝在懸掛液缸的凹槽中，錐體與卡瓦用燕尾槽結(jié)構(gòu)連接；在防卡瓦回縮機(jī)構(gòu)中，包含鎖環(huán)、鎖環(huán)定位套、定位釘和鎖套；鎖環(huán)定位套用定位釘連接在本體上，鎖環(huán)用定位釘與鎖環(huán)定位套鏈接，鎖套上端用螺紋連接在懸掛液缸的最下端，鎖套的下端用剪釘與扶正環(huán)機(jī)構(gòu)連接；在球座中，包含球座公母接頭、球座上蓋、鋼球和球座篩體，球座公母接頭與球座上蓋用螺紋連接，球座篩體用剪釘與球座上蓋的下端連接，鋼球設(shè)置在球座篩體上；在浮箍中，浮箍包含浮箍公母接頭、浮箍上蓋、浮箍篩體、半球閥芯和彈簧，浮箍公母接頭與浮箍上蓋用螺紋連接，半球閥芯用彈簧與浮箍篩體連接，浮箍篩體螺紋連接在浮箍上蓋的下端；在鉆絞式浮鞋中，破巖的浮鞋胎體用螺紋連接在上述浮箍下端，PDC牙齒用釬焊與浮鞋胎體連接，PDC牙齒是用PDC聚晶金剛石復(fù)合片。

扶正環(huán)機(jī)構(gòu)包括扶正環(huán)、卡簧B和下壓帽，下壓帽用螺紋連接在扶正環(huán)的下端，卡簧B安裝在下壓帽與扶正環(huán)之間，扶正環(huán)和下壓帽用卡簧B安裝在本體上。大膠塞用螺紋連接在下中心管的下端，小膠塞與壓塞液、泥漿按先后順序依次注入，開泵，小膠塞與大膠塞碰壓形成一體固井

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有以下有益效果：(1)本發(fā)明保證了尾管下入時候能夠通過旋轉(zhuǎn)解阻和坐掛之后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)施工，采用了以液壓丟手為主、機(jī)械丟手為輔的雙保險結(jié)構(gòu)，丟手可靠；(2)本旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器的防卡瓦回縮機(jī)構(gòu)，提高了懸掛的可靠度，旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器配合鉆絞式浮鞋，能夠?qū)崿F(xiàn)尾管鉆井以及消除多余巖屑，有利于尾管順利下到設(shè)計位置。

附圖說明:

圖1為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器的結(jié)構(gòu)示意圖：

圖中：1—上接頭，2—扭矩套，3—上壓帽，4—丟手剪釘，5—彈性爪，6—卡簧A，7—丟手液缸，8—上中心管，9—雙母接頭，10—密封外殼，11—下中心管，12—密封芯子，13—軸承，14—錐體，15—卡瓦，16—本體，17—懸掛液缸，18—鎖環(huán)定位套，19—定位釘，20—鎖環(huán)，21—鎖套，22—液缸剪釘，23—扶正環(huán)，24—卡簧B，25—下壓帽，26—球座公母接頭，27—球座上蓋，28—球座篩體，29—浮箍公母接頭，30—浮箍上蓋，31—半球閥芯，32—浮箍篩體，33—浮鞋胎體，34—PDC牙齒,35—大膠塞，36—彈簧，37—扶正環(huán)機(jī)構(gòu)。

圖2為本發(fā)明防卡瓦回縮機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明球座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明浮箍的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明鉆絞式浮鞋的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

所述的上接頭1的花鍵軸與扭矩套2上端的嚙合齒嵌合，扭矩套2的下端嚙合齒與密封外殼10上端的嚙合齒相互嵌入，上中心管8與上接頭1用TBG管螺紋連接，上壓帽3、丟手剪釘4、彈性爪5、卡簧A6、丟手液缸7從上往下依次安裝在上中心管8上，上壓帽3螺紋連接在彈性爪5的上端，卡簧A6安裝在上壓帽3與彈性爪5之間，彈性爪5的下端用雙母接頭9上的微臺階支撐且卡在密封外殼10的凹槽中，雙母接頭9的上下端分別與上中心管8、下中心管11螺紋連接，密封芯子12用卡塊嵌入密封外殼10的下凹槽中，軸承13安裝在錐體14與密封外殼10之間，密封外殼10、錐體14和本體16從上往下依次用螺紋連接，卡瓦15的下端被懸掛液缸17支撐并用燕尾槽結(jié)構(gòu)卡在錐體14內(nèi)，懸掛液缸17套裝在本體16上，懸掛液缸17的下端與鎖套21螺紋連接并用定位螺釘固定；防卡瓦回縮機(jī)構(gòu)包括鎖環(huán)定位套18、定位釘19、鎖環(huán)20和鎖套21，鎖環(huán)定位套18用定位釘19連接在本體16上，鎖套21上端與懸掛液缸17用螺紋連接，鎖套21的下端用剪釘與扶正環(huán)機(jī)構(gòu)37連接；球座主要包括球座公母接頭26、球座上蓋27、球座篩體28，球座公母接頭26與球座上蓋27用螺紋連接，球座篩體28用剪釘與球座上蓋27連接；浮箍包括浮箍公母接頭29、浮箍上蓋30、半球閥芯31、浮箍篩體32和彈簧36，浮箍公母接頭29和浮箍上蓋30用螺紋連接，半球閥芯31安裝在浮箍上蓋30和浮箍篩體32之間，半球閥芯31下端安裝有彈簧36，浮箍上蓋30和浮箍篩體32用螺紋連接；鉆絞式浮鞋包括浮箍、浮鞋胎體33和PDC齒34，浮鞋胎體33用螺紋連接在浮箍的下部，PDC齒34用釬焊焊接在浮鞋胎體25的四瓣尾翼上。

在下尾管之前首先應(yīng)進(jìn)行通井、洗井、泥漿預(yù)處理作業(yè)。本發(fā)明上接頭1與鉆桿相連接，本體16下部用TBG管螺紋與尾管連接，尾管的下端依次用螺紋連接球座、浮箍和鉆絞式浮鞋，整個管柱連接完成之后下入到設(shè)計位置，本發(fā)明的正常工作情況是在井口投入鋼球，待其落在球座上時，開泵憋壓9—10MPa，此時懸掛液缸17剪釘剪斷，懸掛液缸17推動卡瓦15上行，卡瓦15吃入套管內(nèi)壁，穩(wěn)壓5—7分鐘，下放鉆柱，直至指示表讀數(shù)減小后穩(wěn)定無增加，表明尾管懸掛成功，然后繼續(xù)憋壓至13-16MPa，液壓丟手機(jī)構(gòu)的剪釘剪斷，此時液缸推動彈性爪5上行，卡簧A6卡入上中心管的凹槽中，實(shí)現(xiàn)彈性爪5和雙母接頭9的永久分開，繼續(xù)加壓，憋通球座建立循環(huán)。最后固井時，按照隔離液、泥漿、隔離液、小膠塞、壓塞液、泥漿的先后順序依次注入，開泵，小膠塞與大膠塞35碰壓形成一體固井，水泥頂替完成之后候凝48小時，接著上提鉆柱2米，開泵循環(huán)，清除多余水泥。

如果下尾管的過程中在裸眼段遇阻，可以通過所述液壓丟手機(jī)構(gòu)來解阻，具體實(shí)施方式：通過轉(zhuǎn)盤驅(qū)動方鉆桿帶動下部尾管串以低于15r/min的速度旋轉(zhuǎn)尾管，并釋放一定噸位的大鉤載荷，在液缸剪釘被剪斷的排量范圍內(nèi)，開泵循環(huán)，這樣的方式就能解除管柱與裸眼段之間由摩擦阻力引起的正弦屈曲和自鎖現(xiàn)象，同時尾管管柱配合鉆絞式浮鞋可以再次破巖，消除因地層不穩(wěn)定而造成的裸眼井徑塌陷和巖屑的堆積。

本發(fā)明還包括一種防卡瓦回縮機(jī)構(gòu)，具體應(yīng)用工況是：在預(yù)判懸掛器坐掛是否成功的過程中往往需要上提下放尾管管柱，這樣會導(dǎo)致卡瓦發(fā)生松動、回縮的現(xiàn)象，本機(jī)構(gòu)通過鎖環(huán)20和鎖套21之間的相互作用，限制了卡瓦只有一個自由度方向，即只能上行而無法回縮，這種結(jié)構(gòu)有效的提高了尾管懸掛器懸掛的可靠度。

本發(fā)明還設(shè)置有一種機(jī)械丟手裝置，在液壓丟手失效的情況下，通過左轉(zhuǎn)30°,剪斷機(jī)械丟手剪釘，并下壓鉆柱4噸，使上中心管8的凹槽與卡簧A6連接在一起，這樣彈性爪5就會和雙母接頭9永久分離，實(shí)現(xiàn)緊急丟手。