專利名稱：可鉆進(jìn)薄壁尾管液壓脫手裝置及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油鉆井用尾管掛技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于四級(jí)多底分支井較上部分支井眼的可鉆進(jìn)薄壁尾管液壓脫手裝置及其操作方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于油田鉆井中尾管固井裝置，目前已有很多技術(shù)開(kāi)發(fā)出來(lái)，但是由于井下的各種復(fù)雜條件，下入尾管、送入工具與尾管串脫手仍然比較困難，尤其是四級(jí)多底分支井和大斜度井尾管固井，要求在下入尾管過(guò)程中能夠旋轉(zhuǎn)活動(dòng)管串并實(shí)現(xiàn)循環(huán)，在尾管到位后液壓脫手；而對(duì)于四級(jí)多底分支井主井眼溝通時(shí)，則需要主井眼內(nèi)的尾管易于套銑來(lái)溝通下部井筒，目前這方面的研究尚屬空白?，F(xiàn)在已有的尾管脫手技術(shù)主要有反扣正轉(zhuǎn)脫手，由于正轉(zhuǎn)將使尾管串脫手，在設(shè)計(jì)脫手深度以上的井段下入期間不能旋轉(zhuǎn)，對(duì)于易發(fā)生縮徑或垮塌的井眼存在無(wú)法將尾管串下到設(shè)計(jì)深度的風(fēng)險(xiǎn)，即使下到設(shè)計(jì)井深也可能由于旋轉(zhuǎn)時(shí)尾管串不能提供反扭矩而無(wú)法脫手，可靠性差；液壓脫手，多年來(lái)在石油天然氣開(kāi)采工業(yè)中也有所應(yīng)用，目前國(guó)際上，尾管液壓脫手的研究已有過(guò)一些成功的例子，如貝克石油工具、威德福、哈里巴頓、斯倫貝謝等國(guó)際石油服務(wù)公司都擁有各自的尾管液壓脫手工具，但他們的工具實(shí)行脫手后留在井筒下的工具壁厚通常在22mm以上，而當(dāng)用于四級(jí)多底分支井中溝通主眼井時(shí)套銑困難，工作效率低、費(fèi)用昂貴并且交貨期長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種將尾管懸掛在送入工具上，用鉆桿送尾管串，下入至設(shè)計(jì)深度后液壓解除尾管串與其送入工具的鎖定，將尾管串坐放在設(shè)計(jì)深度，以完成后續(xù)固井作業(yè)的可旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的用于四級(jí)多底分支井較上部分支井眼的尾管液壓脫手裝置。該脫手裝置與尾管相連的外筒壁厚與尾管壁厚相近，易于井下套銑，以溝通下部井眼。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是此可鉆進(jìn)薄壁尾管液壓脫手裝置主要包括外筒、外筒下端連接有外筒延伸筒、外筒內(nèi)設(shè)有中心軸、中心軸頂部通過(guò)安全螺紋與送入工具頂部接頭連接，其特征在于壁厚與尾管壁厚相近的外筒通過(guò)頂端的外筒棘爪與中心軸上的扭矩傳遞槽楔合并限位，在外筒頂部通過(guò)螺紋安裝有扶正套，在中心軸內(nèi)通過(guò)剪釘固裝有鎖定解鎖機(jī)構(gòu)，該鎖定解鎖機(jī)構(gòu)下端通過(guò)螺紋連接導(dǎo)球套，導(dǎo)球套與其下側(cè)的中心軸變徑接頭可相對(duì)移動(dòng)，中心軸變徑接頭螺紋連接中心延伸管，在外筒和中心軸上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有數(shù)個(gè)外筒鎖定球窩和中心軸鎖定球窩，外筒和中心軸通過(guò)鎖定球鎖定，在鎖定解鎖機(jī)構(gòu)中部的外壁上設(shè)有不少于一圈的解鎖環(huán)形槽，鎖定解鎖機(jī)構(gòu)上部至解鎖環(huán)形槽之間內(nèi)壁固裝有球座。
本發(fā)明還采用如下技術(shù)措施所述鎖定解鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)呈圓筒狀，其頂部至解鎖環(huán)形槽之間依次開(kāi)有泄壓孔、反循環(huán)孔，解鎖環(huán)形槽下側(cè)開(kāi)有止回銷釘孔，止回銷釘通過(guò)止回銷釘彈簧和止回銷釘壓帽壓縮在止回銷釘孔內(nèi)。
所述外筒鎖定球窩和中心軸鎖定球窩設(shè)計(jì)呈錐形，鎖定球的球心設(shè)置在中心軸本體上。
中心軸安全螺紋一側(cè)依次開(kāi)有傳壓孔、反循環(huán)孔和導(dǎo)壓槽，中心軸對(duì)應(yīng)于鎖定解鎖機(jī)構(gòu)止回銷釘孔的下方開(kāi)有止回銷釘槽。
在導(dǎo)球套套體上開(kāi)有傳壓孔。
可鉆進(jìn)薄壁尾管液壓脫手裝置的操作方法，其特征在于按照尾管串設(shè)計(jì)要求連接所需常規(guī)部件，用鉆桿將尾管串送入到位后實(shí)現(xiàn)液壓脫手并進(jìn)行固井作業(yè)。
當(dāng)將尾管串送入過(guò)程中遇阻時(shí)可通過(guò)鉆桿、中心軸扭矩傳遞槽和外筒棘爪對(duì)尾管串施加扭矩旋轉(zhuǎn)，當(dāng)尾管串送入到位后，從鉆桿內(nèi)投入解鎖球并使其落入球座內(nèi)，憋壓至3～6MPa，使鎖定解鎖機(jī)構(gòu)剪斷剪釘向下運(yùn)動(dòng)，鎖定解鎖機(jī)構(gòu)的解鎖環(huán)形槽到達(dá)鎖定球位置時(shí)，鎖定球退回至中心軸鎖定球窩和解鎖環(huán)形槽形成的空間內(nèi)，中心軸與外筒的鎖定解除，止回銷釘?shù)竭_(dá)中心軸止回銷釘槽并鎖定，防止鎖定解鎖機(jī)構(gòu)二次移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)尾管串脫手。上提送入鉆具將反循環(huán)孔提出外筒頂端，將解鎖球反循環(huán)出井，然后下放送入鉆具關(guān)閉反循環(huán)孔，進(jìn)行固井作業(yè)并起出鉆桿和送入工具。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明外筒頂部的外筒棘爪與中心軸上的扭矩傳遞槽楔合并限位，當(dāng)鉆桿將尾管串送入井下過(guò)程中遇阻時(shí)，通過(guò)鉆桿、中心軸扭矩傳遞槽和外筒棘爪對(duì)尾管串施加扭矩實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，解決了現(xiàn)有的尾管工具在尾管下入過(guò)程中遇卡不能旋轉(zhuǎn)的難題；外筒與中心軸采用鎖定球和錐形鎖定球窩的鎖定解鎖機(jī)構(gòu)鎖定，而且將鎖定球的球心設(shè)置在中心軸本體內(nèi)，同時(shí)利用液壓方式解除對(duì)鎖定球的限制使得鎖定球離開(kāi)鎖定位置，解除送入工具與尾管串的懸掛鎖定；留在井下的外筒壁厚與尾管壁厚相近，四級(jí)多底分支井主井眼溝通時(shí)留在主井眼內(nèi)的尾管附件易于套銑溝通下部井筒，這不僅節(jié)省鋼材、提高井下套銑工作效率、而且還可降低操作費(fèi)用；此外本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、制造成本低以及安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是圖1的I部放大圖；圖4是圖1的II部放大圖；圖5是圖1的III部放大圖；圖6是本發(fā)明單向密封閥結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1外筒、1-1外筒棘爪、1-2外筒鎖定球窩、2外筒延伸筒、3中心軸、3-1中心軸密封圈、3-2扭矩傳遞槽、3-3安全螺紋、3-4傳壓孔、3-5反循環(huán)孔、3-6導(dǎo)壓槽、3-7止回銷釘槽、3-8中心軸鎖定球窩、4鎖定球、5中心軸變徑接頭、6中心延伸管、7鎖定解鎖機(jī)構(gòu)、7-1球座、7-1-1球座密封、7-1-2球座導(dǎo)球套、7-2解鎖環(huán)形槽、7-3泄壓孔、7-4反循環(huán)孔、7-5鎖定解鎖密封圈、7-6導(dǎo)球套、7-6-1導(dǎo)球套傳壓孔、8解鎖球、9送入工具頂部接頭、9-1頂部接頭安全螺紋、9-2密封圈、10尾管、11單向密封閥、11-1閥板、11-2單向密封閥密封、12拋光管、13剪釘、14止回銷釘、14-1止回銷釘彈簧、14-2止回銷釘壓帽、15扶正套、16尾管膠塞、17浮箍、18浮鞋。
具體實(shí)施例方式
為能進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下請(qǐng)參閱圖1-圖6，可鉆進(jìn)薄壁尾管液壓脫手裝置，主要包括外筒1、外筒下端連接有外筒延伸筒2、外筒內(nèi)設(shè)有中心軸3、中心軸頂部通過(guò)安全螺紋3-3和9-1與送入工具頂部接頭9連接，壁厚與尾管壁厚相近的外筒通過(guò)頂端的外筒棘爪1-1與中心軸上的扭矩傳遞槽3-2楔合并限位，在外筒頂部通過(guò)螺紋安裝有扶正套15，在中心軸內(nèi)通過(guò)剪釘13固裝有鎖定解鎖機(jī)構(gòu)7，該鎖定解鎖機(jī)構(gòu)下端通過(guò)螺紋連接導(dǎo)球套7-6，在外筒和中心軸上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有多個(gè)外筒鎖定球窩1-2和中心軸鎖定球窩3-8，所述外筒鎖定球窩和中心軸鎖定球窩設(shè)計(jì)呈錐形，外筒和中心軸通過(guò)鎖定球4鎖定，鎖定球4的球心設(shè)置在中心軸3本體上，鎖定解鎖機(jī)構(gòu)的外壁頂住鎖定球。所述鎖定解鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)呈圓筒狀，在鎖定解鎖機(jī)構(gòu)與解鎖環(huán)形槽7-2之間，依次開(kāi)有泄壓孔7-3、反循環(huán)孔7-4，解鎖環(huán)形槽7-2下側(cè)開(kāi)有止回銷釘孔，止回銷釘14通過(guò)止回銷釘彈簧14-1和止回銷釘壓帽14-2壓縮在止回銷釘孔內(nèi)，解鎖環(huán)形槽7-2的上下均設(shè)有密封圈7-5，所述解鎖環(huán)形槽7-2的位置對(duì)應(yīng)于外筒鎖定球窩1-2和中心軸鎖定球窩3-8的上下兩側(cè)，其作用是為解除外筒與中心軸鎖定時(shí)提供放置鎖定球的空間。中心軸安全螺紋3-3下部依次開(kāi)有傳壓孔3-4、反循環(huán)孔3-5和導(dǎo)壓槽3-6，中心軸對(duì)應(yīng)于鎖定解鎖機(jī)構(gòu)止回銷釘孔的下側(cè)開(kāi)有止回銷釘槽3-7，反循環(huán)孔3-5上下各設(shè)有中心軸密封圈3-1。在鎖定解鎖機(jī)構(gòu)7的中上部設(shè)有球座7-1，球座7-1上側(cè)的導(dǎo)球套7-1-2與送入工具頂部接頭螺紋連接，在球座和泄壓孔7-3之間固裝有球座密封7-1-1，導(dǎo)球套7-6上端螺紋連接鎖定解鎖機(jī)構(gòu)7，導(dǎo)球套7-6下端與其下側(cè)的中心軸變徑接頭5可相對(duì)移動(dòng)，中心軸變徑接頭通過(guò)螺紋連接中心延伸管6，在導(dǎo)球套7-6套體上開(kāi)有導(dǎo)球套傳壓孔7-6-1。送入工具頂部接頭9靠近下部還設(shè)有密封圈9-2。
中心延伸管6通過(guò)螺紋連接拋光管12，拋光管穿過(guò)尾管10通過(guò)銷釘連接尾管膠塞16，拋光管通過(guò)與單向密封閥密封11-2的配合實(shí)現(xiàn)與尾管密封。閥板11-1安裝在單向密封閥11的頂端并處于開(kāi)啟狀態(tài)。外筒延伸筒2下端依次螺紋連接有一節(jié)尾管10，尾管10連接單向密封閥、尾管10、浮箍17、尾管10、浮鞋18。
本發(fā)明的操作方法敘述如下按照設(shè)計(jì)要求連接尾管串，用鉆桿將尾管串送入到位。在尾管串送入過(guò)程中遇阻時(shí)，可以通過(guò)鉆桿、中心軸扭矩傳遞槽3-2和外筒棘爪1-1對(duì)尾管串施加扭矩旋轉(zhuǎn)。循環(huán)調(diào)整鉆井液性能。先在鉆桿內(nèi)投入解鎖球8，解鎖球落入球座7-1內(nèi)，憋壓至3-6MPa，此時(shí)由鎖定解鎖機(jī)構(gòu)7產(chǎn)生的下行力剪斷剪釘13，當(dāng)鎖定解鎖機(jī)構(gòu)下行至解鎖環(huán)形槽7-2對(duì)應(yīng)于鎖定球4位置時(shí)，鎖定球退回至中心軸鎖定球窩3-8和解鎖環(huán)形槽形成的空間內(nèi)，此時(shí)便可解除中心軸3與外筒的鎖定，同時(shí)止回銷釘14運(yùn)行至止回銷釘槽3-7并鎖定，防止鎖定解鎖機(jī)構(gòu)7的二次移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)尾管串脫手。上提鉆桿和送入工具，使中心軸的反循環(huán)孔3-5和鎖定解鎖機(jī)構(gòu)的反循環(huán)孔7-4均位于外筒1頂端以上，經(jīng)中心軸的反循環(huán)孔3-5和鎖定解鎖機(jī)構(gòu)反循環(huán)孔7-4進(jìn)行反循環(huán)，將解鎖球8反循環(huán)出井，然后下放鉆桿和送入工具至原位，進(jìn)行固井作業(yè)，注完水泥后在鉆桿內(nèi)投入鉆桿膠塞，用泥漿泵頂替鉆桿膠塞至尾管膠塞處，繼續(xù)憋壓至6-10MPa，剪斷尾管膠塞與拋光管12的銷釘，正循環(huán)頂替鉆桿膠塞和尾管膠塞16下行至浮箍17，實(shí)現(xiàn)固井碰壓。上提送入工具，該送入工具由中心軸3、中心延伸管6及其內(nèi)的鎖定解鎖機(jī)構(gòu)7、鎖定球4和拋光管12構(gòu)成，拋光管脫離尾管單向密封閥11后，閥板11-1在彈簧的作用下關(guān)閉。將送入工具繼續(xù)上提至外筒1頂部扶正套15以上，循環(huán)清洗多余泥漿。固井水泥漿初凝以后，在尾管頂部注入水泥段塞，繼續(xù)上提送入工具至水泥段塞頂，關(guān)閉防噴器，將水泥擠至外層套管窗口處，提高外層套管窗口處固井質(zhì)量，打開(kāi)防噴器并起出鉆桿和送入工具。
權(quán)利要求
1.一種可鉆進(jìn)薄壁尾管液壓脫手裝置，主要包括外筒、外筒下端連接有外筒延伸筒、外筒內(nèi)設(shè)有中心軸、中心軸頂部通過(guò)安全螺紋與送入工具頂部接頭連接，其特征在于壁厚與尾管壁厚相近的外筒通過(guò)頂端的外筒棘爪與中心軸上的扭矩傳遞槽楔合并限位，在外筒頂部通過(guò)螺紋安裝有扶正套，在中心軸內(nèi)通過(guò)剪釘固裝有鎖定解鎖機(jī)構(gòu)，該鎖定解鎖機(jī)構(gòu)下端通過(guò)螺紋連接導(dǎo)球套，導(dǎo)球套與其下側(cè)的中心軸變徑接頭可相對(duì)移動(dòng)，中心軸變徑接頭螺紋連接中心延伸管，在外筒和中心軸上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有數(shù)個(gè)外筒鎖定球窩和中心軸鎖定球窩，外筒和中心軸通過(guò)鎖定球鎖定，在鎖定解鎖機(jī)構(gòu)中部的外壁上設(shè)有不少于一圈的解鎖環(huán)形槽，鎖定解鎖機(jī)構(gòu)上部至解鎖環(huán)形槽之間內(nèi)壁固裝有球座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可鉆進(jìn)薄壁尾管液壓脫手裝置，其特征在于所述鎖定解鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)呈圓筒狀，其頂部至解鎖環(huán)形槽之間依次開(kāi)有泄壓孔、反循環(huán)孔，解鎖環(huán)形槽下側(cè)開(kāi)有止回銷釘孔，止回銷釘通過(guò)止回銷釘彈簧和止回銷釘壓帽壓縮在止回銷釘孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可鉆進(jìn)薄壁尾管液壓脫手裝置，其特征在于所述外筒鎖定球窩和中心軸鎖定球窩設(shè)計(jì)呈錐形，所述鎖定球的球心設(shè)置在中心軸本體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可鉆進(jìn)薄壁尾管液壓脫手裝置，其特征在于中心軸安全螺紋一側(cè)依次開(kāi)有傳壓孔、反循環(huán)孔和導(dǎo)壓槽，中心軸對(duì)應(yīng)于鎖定解鎖機(jī)構(gòu)止回銷釘孔的下方開(kāi)有止回銷釘槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可鉆進(jìn)薄壁尾管液壓脫手裝置，其特征在于在導(dǎo)球套套體上開(kāi)有傳壓孔。
6.一種可鉆進(jìn)薄壁尾管液壓脫手裝置的操作方法，其特征在于按照尾管串設(shè)計(jì)要求連接所需常規(guī)部件，然后用鉆桿將尾管串送入到位，并一次實(shí)現(xiàn)尾管固井和外層套管窗口擠水泥；尾管下入過(guò)程中遇阻，可通過(guò)鉆桿、中心軸扭矩傳遞槽和外筒棘爪對(duì)尾管串施加扭矩旋轉(zhuǎn)。當(dāng)尾管串送入到位后，從鉆桿內(nèi)投入解鎖球并使其落入球座內(nèi)，憋壓至3～6MPa，使鎖定解鎖機(jī)構(gòu)產(chǎn)生向下運(yùn)動(dòng)的力，剪斷剪釘，鎖定解鎖機(jī)構(gòu)的解鎖環(huán)形槽下行至鎖定球位置時(shí)，鎖定球退回至中心軸鎖定球窩和解鎖環(huán)形槽形成的空間內(nèi)，解除中心軸與外筒的鎖定，同時(shí)止回銷釘運(yùn)行至止回銷釘槽并鎖定，這樣可防止鎖定解鎖機(jī)構(gòu)二次移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)尾管串脫手。然后進(jìn)行固井作業(yè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可鉆進(jìn)薄壁尾管液壓脫手裝置及其操作方法，主要包括外筒、外筒延伸筒、中軸、送入工具頂部接頭，外筒通過(guò)外筒棘爪與中心軸扭矩傳遞槽楔合并限位，外筒頂部裝有扶正套，在中心軸內(nèi)通過(guò)剪釘和剪釘銷孔固裝有鎖定解鎖機(jī)構(gòu)，該鎖定解鎖機(jī)構(gòu)下端通過(guò)螺紋連接導(dǎo)球套，外筒和中心軸上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有數(shù)個(gè)鎖定球窩，并通過(guò)鎖定球鎖定，在鎖定解鎖機(jī)構(gòu)中部的外壁上設(shè)有不少于一圈的解鎖環(huán)形槽，鎖定解鎖機(jī)構(gòu)下部固裝有球座。優(yōu)點(diǎn)是下入過(guò)程中可旋轉(zhuǎn)、上提下放并循環(huán)；外筒壁厚與尾管壁厚相近，四級(jí)多底分支井主井眼溝通時(shí)留在主井眼內(nèi)的尾管串易于套銑溝通下部井筒；可一趟鉆完成丟手、固井和外層套管窗口擠水泥作業(yè)；操作簡(jiǎn)便、制造成本低以及安全可靠。
文檔編號(hào)E21B7/04GK1804364SQ200610013100
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2006年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月23日
發(fā)明者楊立平, 劉良躍, 張春陽(yáng), 陳建兵, 鄧建明, 邵明仁, 范白濤 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海石油基地有限責(zé)任公司