專利名稱：一種用于封隔式尾管懸掛器的座封機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于封隔式尾管懸掛器的座封機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步的說是涉及用 于大斜度井、大位移井、水平井和超深井尾管固井用的一種與封隔式尾管懸掛 器配套使用的座封機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在超深井、大斜度井、水平井、大位移井的尾管固井作業(yè)中，由于送入鉆 具過長(zhǎng)、尾管串不居中及井斜角偏大、遇阻等因素，時(shí)常會(huì)造成懸掛器頂部的 封隔器提前座封，致使固井作業(yè)無(wú)法正常，同時(shí)處理此類事故又消耗巨大。
目前對(duì)于懸掛器頂部的封隔器，其座封方式為通過送入工具座封短節(jié)上的 座封擋塊施加向下的軸向載荷到回接筒上，再通過回接筒傳遞到分隔器座封套， 從而剪斷座封剪釘來(lái)座封封隔器。但是在超深井、大斜度井、水平井、大位移 井的尾管固井作業(yè)中，該型送入工具由于其結(jié)構(gòu)問題，造成很多操作難題。比 如，在將封隔式懸掛器送入到設(shè)計(jì)深度的過程中遇阻時(shí)，通常要上提或下放送 入鉆具，易造成封隔器提前座封。另外，在大斜度井中，由于摩阻較大，在有 限的上提距離內(nèi)難以判斷送入工具是否與懸掛器分離，稍不注意，座封擋塊即 從回接筒彈出，在放回送入工具時(shí)就會(huì)導(dǎo)致提前座封，造成固井施工無(wú)法正常 進(jìn)行的事故。還有，座封擋塊在回接筒內(nèi)的上下移動(dòng)，易造成回接筒內(nèi)表面的 劃傷，從而造成后期回接固井作業(yè)的不密封，影響回接固井作業(yè)質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
為解決封隔式懸掛器易發(fā)生的提前座封等問題，本發(fā)明人設(shè)計(jì)開發(fā)了一種 適用于超深井、大斜度井、大位移井的新型封隔式懸掛器座封機(jī)構(gòu)。它可將尾 管順利送至設(shè)計(jì)位置，在結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)了防止封隔器提前座封的裝置，為封隔式尾管懸掛器的下入、座掛、注水泥、座封等作業(yè)的順利實(shí)施提供了有效的技術(shù) 保障。
本發(fā)明的目的是為復(fù)雜井用封隔式懸掛器提供一種安全、可靠的座封機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明所述的一種用于封隔式尾管懸掛器的座封機(jī)構(gòu)，包括送入工具、密封 外殼、回接筒和封隔器等。其中在密封外殼上開有若干通孔，其內(nèi)設(shè)置有安全 擋塊，對(duì)應(yīng)于通孔的位置回接筒內(nèi)壁上開有環(huán)形淺槽。當(dāng)送入工具中的倒扣螺 母與密封外殼旋緊時(shí)，倒扣螺母將安全擋塊擠入回接筒內(nèi)壁的環(huán)形槽內(nèi)，這樣 送入工具、密封外殼及回接筒通過安全擋塊連接為一個(gè)整體，它們之間不會(huì)有 相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)，可防止尾管下入過程中提前座封。此外在送入工具中的座封短 節(jié)上，于座封擋塊外套著的座封套筒外再套有保護(hù)液缸，并通過剪釘將保護(hù)液 缸和座封套筒固定在一起，將座封擋塊保護(hù)在保護(hù)液缸內(nèi)。以防止在送入工具 倒扣丟手后的上提的過程中座封擋塊意外彈出提前座封，同時(shí)也防止了座封擋 塊對(duì)回接筒內(nèi)壁劃傷。從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
上述本發(fā)明的座封機(jī)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)可見以下描述。
本發(fā)明所述的座封機(jī)構(gòu)包括送入工具、密封外殼、回接筒和封隔器等。 其中所述封隔器包括封隔器本體和套在封隔器本體中部的座封套，兩者均 為筒狀結(jié)構(gòu)，其之間用剪釘固定。所述密封外殼和回接筒也均為筒狀結(jié)構(gòu)。封 隔器本體上座封套以上的部分插入密封外殼的下端以螺紋連接，并設(shè)有密封。 回接筒套在密封外殼外面，封隔器本體上座封套的上端插入回接筒的下端，并 以螺紋連接。所述送入工具插入回接筒中，送入工具中倒扣丟手機(jī)構(gòu)中的倒扣 螺母插入回接筒內(nèi)的密封外殼內(nèi)，送入工具通過倒扣螺母外壁上部和密封外殼 內(nèi)壁上部之間的左旋螺紋連接密封外殼及其以下的管串。
其中所述送入工具包括提升短節(jié)、座封短節(jié)、倒扣丟手機(jī)構(gòu)及中心管。 上述送入工具中提升短節(jié)、座封短節(jié)和中心管均為筒狀結(jié)構(gòu)。提升短節(jié)下 端插入座封短節(jié)的上端并以螺紋連接，連接處設(shè)有密封。座封短節(jié)下端插入倒扣丟手機(jī)構(gòu)中倒扣上接頭的上端并以螺紋連接，中心管上端插入倒扣丟手機(jī)構(gòu) 中倒扣下接頭的下端并以螺紋連接，所述各連接部分均設(shè)有密封。
上述送入工具中的倒扣丟手機(jī)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)中封隔式尾管懸掛器送入工具 中通常的倒扣丟手機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，如所述倒扣丟手機(jī)構(gòu)包括倒扣上接頭和倒扣 下接頭。倒扣上接頭和倒扣下接頭均為筒狀結(jié)構(gòu)。倒扣下接頭的上端插入倒扣 上接頭的下端并以螺紋連接，連接處設(shè)有密封。在倒扣下接頭上從上至下安裝 有倒扣軸承組、載荷支撐套及倒扣螺母。其中倒扣下接頭外壁的中部設(shè)有一下 寬上窄的臺(tái)階，載荷支撐套為一筒狀結(jié)構(gòu)，筒的內(nèi)壁中部徑向上向內(nèi)設(shè)有環(huán)狀 凸起，可卡在倒扣下接頭外壁的臺(tái)階上。載荷支撐套內(nèi)壁環(huán)狀凸起將載荷支撐 套分為上筒體和下筒體。載荷支撐套上筒體可放置倒扣軸承組，當(dāng)?shù)箍凵辖宇^ 與倒扣下接頭旋緊后，倒扣上接頭的下端面抵在倒扣軸承組的上端面上。載荷 支撐套內(nèi)壁環(huán)狀凸起的下端面上固定有倒扣彈簧，倒扣彈簧的另一頭與套在倒 扣下接頭外壁下部的倒扣螺母上。與倒扣螺母相套部分的倒扣下接頭的外壁上， 削出與軸線平行的兩個(gè)對(duì)稱嚙合平面。倒扣螺母內(nèi)壁形狀同此部分的倒扣下接 頭的外壁形狀相符。當(dāng)?shù)箍巯陆宇^轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其外壁上的嚙合平面可帶動(dòng)與其相 套的倒扣螺母一起轉(zhuǎn)動(dòng)。倒扣下接頭的外壁末端還設(shè)置有一個(gè)下寬上窄的臺(tái)階， 當(dāng)?shù)箍巯陆宇^轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)套在其外的倒扣螺母與密封外殼旋緊時(shí)，倒扣螺母的下 端面抵在此臺(tái)階上。當(dāng)?shù)箍勐菽冈诘箍巯陆宇^的帶動(dòng)下倒扣與密封外殼丟手分 離后，可由于倒扣彈簧作用回縮在載荷支撐套的下筒體內(nèi)。
在上述密封外殼與倒扣螺母螺紋連接部分以下的相套部分，于密封外殼的 同一橫截面上開有若干(兩個(gè)或兩個(gè)以上)通孔，對(duì)應(yīng)于通孔位置套在密封外 殼外的回接筒內(nèi)壁上開有環(huán)形淺槽。在密封外殼的通孔內(nèi)安裝有安全擋塊，安 全擋塊的徑向長(zhǎng)度大于密封外殼的壁厚，其一端卡在回接筒的環(huán)形淺槽內(nèi)，一 端抵在倒扣螺母的外壁上，由此安全擋塊被固定在回接筒內(nèi)壁環(huán)形淺槽、密封 外殼通孔及倒扣螺母外壁之間形成的空間內(nèi)，以防止回接筒在外力的作用下發(fā) 生相對(duì)于密封外殼的軸向位移。
7以上所述回接筒內(nèi)壁的環(huán)形淺槽的垂直截面為梯形結(jié)構(gòu)，槽口的縱向長(zhǎng)度 大于槽底的縱向長(zhǎng)度；所述安全擋塊的垂直截面為矩形結(jié)構(gòu)，其插入環(huán)形淺槽 的一端的上下角為與環(huán)形淺槽垂直截面的梯形形狀相對(duì)應(yīng)的倒角，以便于在送 入工具倒扣丟手、倒扣螺母上行后，進(jìn)行座封回接筒下行時(shí)安全擋塊能夠徑向 向內(nèi)收回順利滑出回接筒內(nèi)壁的環(huán)形淺槽，以結(jié)除對(duì)回接筒軸向位移的限制而 順利完成座封。
以上所述安全擋塊的水平截面優(yōu)選呈T字形結(jié)構(gòu)卡在回接筒環(huán)形淺槽的
一端為T字形的寬端，抵在倒扣螺母外壁上的一端為T字形的窄端。相應(yīng)的設(shè) 在密封外殼上的通孔水平截面也優(yōu)選呈T字形結(jié)構(gòu)，由寬孔和窄孔構(gòu)成，寬孔
和窄孔徑向之間形成一個(gè)臺(tái)階。其寬孔的徑向長(zhǎng)度大于等于安全擋塊寬端的徑 向長(zhǎng)度與密封外殼外壁和回接筒內(nèi)壁間的間距之和。由此在安全擋塊被固定在 環(huán)形淺槽、密封外殼通孔及倒扣螺母外壁之間形成的空間內(nèi)時(shí)，在安全擋塊的 寬端內(nèi)側(cè)壁與密封外殼上通孔內(nèi)的臺(tái)階在徑向上留有間隙，當(dāng)座封時(shí)，倒扣螺 母己上提，在回接筒下行作用下，回接筒內(nèi)壁上的環(huán)形淺槽迫使安全擋塊產(chǎn)生 徑向位移，所述間隙使安全擋塊能夠向內(nèi)徑向移動(dòng)一定位移結(jié)束對(duì)回接筒的約 束，但不會(huì)落入到密封外殼的內(nèi)腔里。
以上所述倒扣螺母的下端面優(yōu)選為倒錐面以便當(dāng)?shù)箍勐菽感朊芊馔鈿ず?其可將安全擋塊的一端順利推入回接筒內(nèi)壁的環(huán)形淺槽內(nèi)。
在以上所述本發(fā)明的座封機(jī)構(gòu)中，所述送入工具中座封短節(jié)中段的外部套 有座封套筒。座封套筒為筒狀結(jié)構(gòu)。座封套筒上段與座封短節(jié)相套的部分之間 通過螺紋連接，并設(shè)有密封。在座封套筒下段與座封短節(jié)相套的部分，于座封 短節(jié)外壁上開有若干(兩個(gè)或兩個(gè)以上)軸向條形槽，條形槽優(yōu)選為均勻分布。 相對(duì)應(yīng)于條形槽位置的座封套筒上開有軸向條形通孔，通孔的上沿低于條形槽
上沿，通孔的下沿高于條形槽下沿；在所述座封短節(jié)的條形槽和座封套筒的通 孔所圍成的空間內(nèi)安裝有座封擋塊。用來(lái)在座封時(shí)傳遞對(duì)回接筒施加的下壓力， 以實(shí)現(xiàn)座封。座封擋塊下部朝向座封短節(jié)的一面由螺釘橫向固定有彈簧，用來(lái)彈開座封擋塊。優(yōu)選在座封擋塊面向座封短節(jié)的一側(cè)壁上設(shè)有的徑向孔，將所 述彈簧放置于內(nèi)。座封擋塊的上端面低于座封套筒通孔上沿，其下端面高于座 封套筒通孔下沿。座封擋塊上下端面內(nèi)側(cè)分別設(shè)置有向上和向下的凸起，當(dāng)座 封擋塊被彈開，座封擋塊彈出座封套筒通孔，其上端面和下端面上的凸起被卡 在座封套筒內(nèi)。座封擋塊優(yōu)選上窄下寬的楔形塊。
在以上所述的座封套筒上套有保護(hù)液缸..保護(hù)液缸為一筒形結(jié)構(gòu)，其上段 高于座封套筒的上端面直接套在座封短節(jié)上，并且在相套部分設(shè)有密封。同時(shí) 在相套部分保護(hù)液缸的內(nèi)壁上設(shè)有收縮卡簧。保護(hù)液缸的下段套在座封套筒外， 其與座封套筒通孔下沿以下部分的相套部分通過剪釘固定，由此可將座封擋塊 保護(hù)在保護(hù)液缸與座封短節(jié)條形槽、座封套筒通孔組成的空腔內(nèi)。座封套筒通 孔上沿部分的外壁有向外的徑向凸起環(huán)，該凸起環(huán)外壁與保護(hù)液缸下段的內(nèi)壁 為間隙式配合，并設(shè)有密封。除此部分以上的座封套筒的外壁包括其上端面同 保護(hù)液缸的內(nèi)壁之間留有空隙，即不同保護(hù)液缸接觸。由此座封套筒通孔上沿 以上部分與保護(hù)液缸的內(nèi)壁及座封短節(jié)外壁構(gòu)成腔體，與腔體相應(yīng)的座封短節(jié) 上設(shè)有傳壓孔，該傳壓孔為一通孔，在憋壓時(shí)能夠?qū)⒆舛坦?jié)內(nèi)腔的液壓傳遞 到腔體中，在壓力的作用下，剪斷將保護(hù)液缸和座封套筒下部固定在一起的剪 釘，保護(hù)液缸上行，當(dāng)保護(hù)液缸上行至完全不限制座封擋塊彈出的位置，在此 位置相應(yīng)于座封短節(jié)的外壁上預(yù)先設(shè)有卡簧槽，保護(hù)液缸上段內(nèi)壁上設(shè)置的收 縮卡簧卡到卡簧槽內(nèi)，限制保護(hù)液缸的軸向上下移動(dòng)。此時(shí)座封擋塊在彈簧的 作用下彈出座封套筒。
以上設(shè)置保護(hù)液缸的作用是首先，防止了沉砂或巖屑等雜質(zhì)進(jìn)入到座封 套筒內(nèi)影響座封擋塊的彈出；其次，防止座封擋塊對(duì)回接筒內(nèi)表面的劃傷；再 次，結(jié)合壓縮彈簧的作用，將擋塊限制在座封套筒內(nèi)，在送入工具倒扣丟手后 的上提送入工具判斷丟手分離時(shí)，增加了送入工具的上提判斷距離，因?yàn)榧词?將座封擋塊部分提出回接筒，座封擋塊也不會(huì)自由彈開，造成送入工具無(wú)法放 回原位，或防止提前座封。
9此外本發(fā)明所述的座封機(jī)構(gòu)中，所述送入工具中所述提升短節(jié)上套有塞帽， 通過固定螺釘緊固在提升短節(jié)上。塞帽可選保齡球形或上寬下窄的楔形，當(dāng)所 述送入工具插入回接筒中，所述倒扣螺母外壁上部和密封外殼內(nèi)壁上部之間的 左旋螺紋連接后，塞帽卡在回接筒的上端筒口，蓋住回接筒的上端筒口?？梢?有效防止井內(nèi)的沉砂、碎巖屑等雜質(zhì)進(jìn)入到回接筒與送入工具形成的環(huán)形空間 內(nèi)，保證后期操作中倒扣丟手等動(dòng)作的順利實(shí)現(xiàn)。
此外本發(fā)明的所述的座封機(jī)構(gòu)，在中心管外壁與密封外殼內(nèi)壁之間還安裝 有密封芯組，用于形成管內(nèi)密封，使通過中心管的液流下行進(jìn)入尾管外環(huán)空， 并為憋壓操作提供密閉空間。
以上本發(fā)明所述的座封機(jī)構(gòu)的其工作原理簡(jiǎn)述為送入工具通過倒扣螺母與 密封外殼連接，且密封外殼及回接筒通過安全擋塊連為一體，相互之間不會(huì)有 軸向運(yùn)動(dòng)，既使在尾管下入過程中遇阻，也不會(huì)因送入鉆具的上提、下放導(dǎo)致 封隔器的提前座封。在座掛完畢并確保座掛成功后，正轉(zhuǎn)倒扣螺母數(shù)圈進(jìn)行倒 扣，上提一定距離判斷丟手，由于有液缸的保護(hù)，既使座封擋塊位于回接筒上 方以外，也不會(huì)導(dǎo)致提前座封；確保倒扣成功后，加液壓剪斷保護(hù)液缸剪釘， 保護(hù)液缸上行至卡簧槽位置，讓開座封擋塊，使其在彈簧作用下接觸到回接筒 內(nèi)壁；繼續(xù)憋壓至球座剪釘剪斷，建立循環(huán)，注水泥完畢，上提送入工具使座 封擋塊位于回接筒頂部，此時(shí)座封擋塊完全漲開，下放送入工具至一定噸位， 可實(shí)現(xiàn)封隔器座封。
本發(fā)明的用于封隔式尾管懸掛器的座封機(jī)構(gòu)具有以下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)
1) 送入工具作為單獨(dú)的部件，可與機(jī)械式懸掛器或液壓式懸掛器配套使用；
2) 座封套和座封短節(jié)通過了螺紋連接且形成的環(huán)形空間內(nèi)有數(shù)個(gè)座封擋 塊；在座封擋塊的徑向孔內(nèi)有壓縮彈簧；
3) 在座封套外圓周設(shè)有保護(hù)液缸，通過剪釘將保護(hù)液缸與座封套連接；液 缸上端的內(nèi)壁上內(nèi)裝防退卡簧，在座封短節(jié)上設(shè)計(jì)有傳壓孔和卡簧槽， 保護(hù)液缸上的防退卡簧可以卡在座封短節(jié)的卡簧槽內(nèi)牢牢限制液缸爬行后的位置；由于設(shè)計(jì)了保護(hù)液缸從而增加了送入工具的上提位移，便于 送入工具的丟手判斷；同時(shí)防止了座封擋塊對(duì)回接筒內(nèi)表面的劃傷 4)在密封外殼環(huán)向數(shù)個(gè)通孔內(nèi)設(shè)置了數(shù)個(gè)安全擋塊，當(dāng)?shù)箍勐菽概c密封外 殼旋緊時(shí)，倒扣螺母下端的光柱面將安全擋塊擠入回接筒內(nèi)孔的環(huán)形槽 內(nèi)，這樣送入工具、密封外殼及回接筒通過安全擋塊連接為一個(gè)整體， 它們之間不會(huì)有相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)，可防止尾管下入過程中提前座封。
本發(fā)明的用于封隔式尾管懸掛器的座封機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)確、安全的將懸掛器送入 到設(shè)計(jì)位置；在懸掛器被送入過程中，不會(huì)因?yàn)樗腿脬@具的活動(dòng)而造成封隔器 的提前座封；順利完成送入工具與懸掛器的分離動(dòng)作及封隔器座封動(dòng)作。


圖1為本發(fā)明用于封隔式尾管懸掛器的座封機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖1所示的本發(fā)明座封機(jī)構(gòu)中保護(hù)液缸部分結(jié)構(gòu)的放大示意圖。 圖3為圖1所示的本發(fā)明座封機(jī)構(gòu)中安全擋塊部分結(jié)構(gòu)的放大示意圖。 圖4為圖1中A-A處橫截面結(jié)構(gòu)放大示意圖。
圖5為本發(fā)明座封機(jī)構(gòu)處于將倒扣螺母和密封外殼倒扣丟手后，送入工具 提出回接筒狀態(tài)時(shí)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明座封機(jī)構(gòu)中倒扣螺母和密封外殼倒扣丟手時(shí)安全擋塊部分結(jié) 構(gòu)的放大示意圖。
圖7為本發(fā)明座封機(jī)構(gòu)處于將送入工具提出回接筒后，保護(hù)液缸打開準(zhǔn)備
座封狀態(tài)時(shí)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明座封機(jī)構(gòu)處于圖7狀態(tài)時(shí)，保護(hù)液缸部分結(jié)構(gòu)的放大示意圖。 圖9為本發(fā)明座封機(jī)構(gòu)處于下壓送入工具座封封隔器狀態(tài)時(shí)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為本發(fā)明座封機(jī)構(gòu)處于圖9狀態(tài)時(shí)，安全擋塊部分結(jié)構(gòu)的放大示意圖。 圖11為圖9中B-B橫截面結(jié)構(gòu)放大示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
本發(fā)明的目的是為封隔式懸掛器提供一種安全、可靠的包括送入工具在內(nèi) 的座封機(jī)構(gòu)。如圖l所示，本發(fā)明所述的座封機(jī)構(gòu)包括送入工具、密封外殼23、 回接筒4和封隔器等。
其中所述密封外殼23和回接筒4均為筒狀結(jié)構(gòu)，回接筒4套在密封外殼23 外面?；亟油?的上下兩端均長(zhǎng)出密封外殼23的上下兩端。
其中所述封隔器包括封隔器本體31和套在封隔器本體中部的座封套29，兩 者均為筒狀結(jié)構(gòu)，其之間用封隔器剪釘28固定。在座封套29的下端面40與封 隔器本體31下部的凸起上臺(tái)階41之間安裝了封隔器膠筒組30。
所述封隔器本體31上座封套29以上的部分插入所述密封外殼23的下端以 螺紋連接，并設(shè)有密封。封隔器本體31的下部用來(lái)連接尾管懸掛器。封隔器本 體31上座封套29的上端插入回接筒4的下端，并以螺紋連接。
其中送入工具包括提升短節(jié)1、座封短節(jié)6、倒扣丟手機(jī)構(gòu)及中心管39。 上述送入工具中提升短節(jié)l、座封短節(jié)6和中心管29均為筒狀結(jié)構(gòu)。提升 短節(jié)1下端插入座封短節(jié)6的上端并以螺紋連接，連接處設(shè)有密封。座封短節(jié)6 下端插入倒扣丟手機(jī)構(gòu)中倒扣上接頭17的上端并以螺紋連接，中心管39上端 插入倒扣丟手機(jī)構(gòu)中倒扣下接頭20的下端并以螺紋連接，所述各連接部分均設(shè) 有密封。
所述倒扣丟手機(jī)構(gòu)包括倒扣上接頭17和倒扣下接頭20。倒扣上接頭17和 倒扣下接頭20均為筒狀結(jié)構(gòu)。倒扣下接頭17的上端插入倒扣上接頭20的下端 并以螺紋連接，連接處設(shè)有密封。在倒扣下接頭20上從上至下安裝有倒扣軸承 組18、載荷支撐套19及倒扣螺母21。其中倒扣下接頭20外壁的中部設(shè)有一下 寬上窄的臺(tái)階。載荷支撐套19為一筒狀結(jié)構(gòu)，筒的內(nèi)壁中部徑向上向內(nèi)設(shè)有環(huán) 狀凸起，卡在倒扣下接頭20外壁的臺(tái)階處。載荷支撐套19內(nèi)壁環(huán)狀凸起將載 荷支撐套分為上筒體和下筒體。載荷支撐套19上筒體可放置倒扣軸承組18，當(dāng)?shù)箍凵辖宇^17與倒扣下接頭20旋緊后，倒扣上接頭17的下端面抵在倒扣軸承 組18的上端面上。載荷支撐套19內(nèi)壁環(huán)狀凸起的下端面上固定有倒扣彈簧37， 倒扣彈簧37的另一頭與套在倒扣下接頭20外壁下部的倒扣螺母21上。與倒扣 螺母21相套部分的倒扣下接頭20的外壁上，削出與軸線平行的兩個(gè)對(duì)稱嚙合 平面33。倒扣螺母21內(nèi)壁形狀同此部分的倒扣下接頭20的外壁形狀相符。當(dāng) 倒扣下接頭20轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其外壁上的嚙合平面33可帶動(dòng)與其相套的倒扣螺母21 一起轉(zhuǎn)動(dòng)。倒扣下接頭20的外壁末端還設(shè)置有一個(gè)下款上窄的臺(tái)階，當(dāng)?shù)箍巯?接頭20轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)套在其外的倒扣螺母21與密封外殼23旋緊時(shí)，倒扣螺母21 的下端面抵在此臺(tái)階上。當(dāng)?shù)箍勐菽?1在倒扣下接頭20的帶動(dòng)下倒扣與密封 外殼23丟手分離后，可在倒扣彈簧37作用下回縮在載荷支撐套19下筒體的內(nèi) 腔43 (如圖6所示)。
所述送入工具插入回接筒4中，送入工具中倒扣丟手機(jī)構(gòu)中的倒扣螺母21 插入回接筒4內(nèi)的密封外殼23內(nèi)，送入工具通過倒扣螺母21外壁上部和密封 外殼23內(nèi)壁上部之間的左旋螺紋22連接密封外殼23及其以下的管串。
如圖1所示本發(fā)明所述的座封機(jī)構(gòu)中，所述提升短節(jié)1上套有塞帽3，通過 固定螺釘2緊固在提升短節(jié)1上。塞帽2為保齡球形，當(dāng)所述送入工具插入回 接筒4中，所述倒扣螺母21外壁上部和密封外殼23內(nèi)壁上部之間的左旋螺紋 22連接后，塞帽2卡在回接筒4的上端筒口，蓋住回接筒4的上端筒口。此外 在中心管39外壁與密封外殼23內(nèi)壁之間還安裝有密封芯組25，用于形成管內(nèi) 密封。
如圖1及圖3所示，在密封外殼23與倒扣螺母21螺紋連接部分以下的相 套部分，于密封外殼23的同一橫截面上開有四個(gè)對(duì)稱分布的通孔。對(duì)應(yīng)于通孔 位置套在密封外殼23外的回接筒4內(nèi)壁上開有環(huán)形淺槽44，在密封外殼23的 通孔內(nèi)安裝有安全擋塊24。安全擋塊24的徑向長(zhǎng)度大于密封外殼23的壁厚， 其一端卡在回接筒4的環(huán)形淺槽44內(nèi)， 一端抵在倒扣螺母21的外壁上，由此 安全擋塊24被固定在回接筒4內(nèi)壁環(huán)形淺槽44、密封外殼23通孔及倒扣螺母21外壁之間形成的空間內(nèi)，以防止回接筒4在外力的作用下發(fā)生相對(duì)于密封外 殼23的軸向位移。以上所述倒扣螺母21的下端面為倒錐面以便當(dāng)?shù)箍勐菽?1 旋入密封外殼23后其可將安全擋塊24的一端順利推入回接筒4內(nèi)壁的環(huán)形淺 槽44內(nèi)。
如圖3所示，以上所述回接筒4內(nèi)壁的環(huán)形淺槽44的垂直截面為梯形結(jié)構(gòu)， 槽口的縱向長(zhǎng)度大于槽底的縱向長(zhǎng)度。所述安全擋塊24的垂直截面為矩形結(jié)構(gòu)， 其插入環(huán)形淺槽44的一端的上下角為與環(huán)形淺槽44垂直截面的梯形形狀相對(duì) 應(yīng)的倒角，以便于在送入工具倒扣丟手、倒扣螺母上行后，進(jìn)行座封回接筒下 行時(shí)安全擋塊能夠向內(nèi)徑向收回順利滑出回接筒內(nèi)壁的環(huán)形淺槽，以結(jié)除對(duì)回 接筒軸向位移的限制而順利完成座封。
如圖4所示，以上所述安全擋塊24的水平截面呈T字形結(jié)構(gòu)卡在回接筒 4環(huán)形淺槽44的一端為T字形的寬端，抵在倒扣螺母21外壁上的一端為T字 形的窄端。相應(yīng)的設(shè)在密封外殼23上的通孔水平截面也呈T字形結(jié)構(gòu)，由寬孔 和窄孔構(gòu)成，寬孔和窄孔徑向之間形成一個(gè)臺(tái)階。其寬孔的徑向長(zhǎng)度大于安全 擋塊寬端的徑向長(zhǎng)度與密封外殼外壁和回接筒內(nèi)壁間的間距之和。由此在安全 擋塊24被固定在環(huán)形淺槽44、密封外殼23通孔及倒扣螺母21外壁之間形成的 空間內(nèi)時(shí)。在安全擋塊24的寬端內(nèi)側(cè)壁與密封外殼23上通孔內(nèi)的臺(tái)階之間在 徑向上留有間隙32。當(dāng)座封時(shí)，倒扣螺母21已上提，在回接筒4下行作用下， 回接筒4內(nèi)壁上的環(huán)形淺槽44迫使安全擋塊24產(chǎn)生向內(nèi)徑向位移，所述間隙 32使安全擋塊24能夠徑向移動(dòng)一定位移結(jié)束對(duì)回接筒4的約束，但不會(huì)落入到 密封外殼23的內(nèi)腔里。
如圖1及圖2所示，所述送入工具中座封短節(jié)6中段的外部套有座封套筒 11。座封套筒11為筒狀結(jié)構(gòu)。座封套筒11上段與座封短節(jié)6相套的部分之間通 過螺紋連接，并設(shè)有密封。在座封套筒11下段與座封短節(jié)6相套的部分，于座 封短節(jié)6外壁上開有三個(gè)對(duì)稱均勻分布的軸向條形槽。相對(duì)應(yīng)于條形槽位置的 座封套筒11上開有三個(gè)對(duì)稱均勻分布的軸向條形通孔，通孔的上沿低于條形槽
14上沿，通孔的下沿高于條形槽下沿。在所述座封短節(jié)6的條形槽和座封套筒11 的通孔所圍成的空間內(nèi)安裝有座封擋塊12。座封擋塊12為上窄下寬的楔形塊。
座封擋塊12下部朝向座封短節(jié)6的一面?zhèn)缺谏显O(shè)有的徑向孔，其內(nèi)由螺釘13 橫向固定有座封擋塊彈簧14，用來(lái)彈開座封擋塊12。座封擋塊12的上端面低 于座封套筒11通孔上沿，其下端面高于座封套筒11通孔下沿。座封擋塊12上 下端面內(nèi)側(cè)分別設(shè)置有向上和向下的凸起，當(dāng)座封擋塊12被彈開，座封擋塊12 彈出座封套筒11通孔，其上端面和下端面上的凸起被卡在座封套筒11內(nèi)。
如圖1及圖2所示，在以上所述的座封套筒11上套有保護(hù)液缸10。保護(hù)液 缸10為一筒形結(jié)構(gòu)，其上段高于座封套筒11的上端面直接套在座封短節(jié)6上， 并且在相套部分設(shè)有密封。同時(shí)在相套部分保護(hù)液缸10的內(nèi)壁上設(shè)有收縮卡簧 8。保護(hù)液缸10的下段套在座封套筒11夕卜，其與座封套筒ll通孔下沿以下部 分的相套部分通過保護(hù)液缸剪釘10固定，由此可將座封擋塊12保護(hù)在保護(hù)液 缸10與座封短節(jié)6條形槽、座封套筒11通孔組成的空腔內(nèi)。座封套筒11通孔 上沿部分的外壁有向外的徑向凸起環(huán)，該凸起環(huán)外壁與保護(hù)液缸IO下段的內(nèi)壁 為間隙式配合，并設(shè)有密封。除此部分以上的座封套筒ll的外壁包括其上端面 同保護(hù)液缸10的內(nèi)壁之間留有空隙，即此部分的座封套筒11不同保護(hù)液缸10 接觸。由此座封套筒11通孔上沿以上部分與保護(hù)液缸10的內(nèi)壁及相應(yīng)的座封 短節(jié)6外壁構(gòu)成腔體42，與腔體42相應(yīng)的座封短節(jié)6上設(shè)有傳壓孔9，該傳壓 孔9為一通孔，在憋壓時(shí)能夠?qū)⒆舛坦?jié)6內(nèi)腔的液體壓力傳遞到腔體42中。 在壓力的作用下，剪斷保護(hù)液缸剪釘15，保護(hù)液缸10上行，當(dāng)保護(hù)液缸10上 行至完全不限制座封擋塊12彈出的位置，在此位置相應(yīng)于座封短節(jié)6的外壁上 預(yù)先設(shè)有卡簧槽7，保護(hù)液缸10上段內(nèi)壁上設(shè)置的收縮卡簧8卡到卡簧槽7內(nèi)， 限制保護(hù)液缸10的軸向上下移動(dòng)。此時(shí)座封擋塊12在座封擋塊彈簧14的作用
下彈出座封套筒11。
本實(shí)施例座封機(jī)構(gòu)的工作原理如下
如圖2所示保護(hù)液缸10是套在座封套筒11上的，并通過剪釘15固定在座封套筒ll上，將座封擋塊12保護(hù)在座封套筒11內(nèi)。保護(hù)液缸的作用是，首 先，防止了沉砂或巖屑等雜質(zhì)進(jìn)入到座封套筒11內(nèi)影響座封擋塊12的彈出； 其次，防止座封擋塊12對(duì)回接筒4內(nèi)表面的劃傷；再次，結(jié)合壓縮彈簧14的 作用，將擋塊限制在座封套筒ll內(nèi)，在送入工具倒扣丟手后的上提送入工具判 斷丟手分離時(shí)，增加了送入工具的上提判斷距離，因?yàn)榧词箤⒆鈸鯄K12部分 提出回接筒4，座封擋塊12也不會(huì)自由彈開，造成送入工具無(wú)法放回原位，見 圖5。
如圖7及圖3所示在判斷送入工具倒扣丟手后，憋壓使液壓力通過傳壓孔9 進(jìn)入到保護(hù)液缸10的腔體42內(nèi)，在壓力的作用下，剪斷剪釘15，保護(hù)液缸IO 上行，當(dāng)收縮卡簧8隨保護(hù)液缸10上行到卡簧槽7時(shí)，收縮卡簧8收縮到卡簧 槽7內(nèi)，限制了保護(hù)液缸10的軸向上、下移動(dòng)，這時(shí)座封擋塊12就可以載彈 簧14的作用下彈出座封套。
如圖l、圖3、圖4所示在送入工具還未與密封外殼23丟手脫離前，即倒 扣螺母21還與密封外殼23通過左旋螺紋22嚙合在一起的時(shí)候，安全擋塊24 被固定在由倒扣螺母21、密封外殼23和回接筒4內(nèi)表面的環(huán)形槽44形成的空 間內(nèi)，并且由于倒扣螺母21下部的限制，此時(shí)的安全擋塊24無(wú)法產(chǎn)生向心的 徑向位移；如果回接筒4在外力的作用下發(fā)生相對(duì)于密封外殼23的軸向位移， 均會(huì)被安全擋塊24限制。這樣就防止了在送入工具將尾管串送入井內(nèi)設(shè)計(jì)位置 時(shí)，發(fā)生由于回接筒4受向下的力提前座封封隔器的事故。
如圖5、圖6、圖7所示，當(dāng)注水泥結(jié)束后，將送入工具上提，己經(jīng)打開保 護(hù)液缸10的座封擋塊12組提出回接筒4。此時(shí)倒扣螺母21已經(jīng)與密封外殼23 丟手分離，已經(jīng)無(wú)法限制安全擋塊24的徑向移動(dòng)。如圖9、圖IO、圖11所示， 通過送入工具上的座封擋塊12傳遞來(lái)自通過螺紋連接在提升短節(jié)1上的送入鉆 具的下壓力，作用在回接筒4上，致使回接筒4相對(duì)于密封外殼23下行。在圖 4中可見，在安全擋塊24的寬端內(nèi)側(cè)壁與密封外殼23上的通孔內(nèi)臺(tái)階之間的間 隙32，此時(shí)允許安全擋塊24徑向向內(nèi)移動(dòng)一定位移且不會(huì)落入到密封外殼23內(nèi)孔內(nèi)。這樣在回接筒4下行作用下，回接筒4的內(nèi)表面上的環(huán)形槽44迫使安 全擋塊24產(chǎn)生向內(nèi)徑向位移，結(jié)束安全擋塊24對(duì)回接筒4的約束；繼續(xù)下壓 回接筒4帶動(dòng)座封套29下行剪斷封隔器剪釘28，由座封套29的下端面40迫使 封隔器膠筒30膨脹，以此來(lái)封隔封隔器本體31與外層套管45之間的環(huán)形空間， 以完成座封。
本發(fā)明座封機(jī)構(gòu)的整個(gè)工作流程為送入工具通過倒扣螺母21與密封外殼 23連接，且密封外殼23及回接筒4通過安全擋塊24連為一體，相互之間不會(huì) 有軸向運(yùn)動(dòng)，既使在尾管下入過程中遇阻，也不會(huì)因送入鉆具的上提、下放導(dǎo) 致封隔器的提前座封；在座掛完畢并確保座掛成功后，通過倒扣下接頭20帶動(dòng) 扣螺母21正轉(zhuǎn)數(shù)圈進(jìn)行倒扣，上提一定距離判斷丟手，由于有保護(hù)液缸10的 保護(hù)，既使座封擋塊12位于回接筒4上方以外，也不會(huì)導(dǎo)致提前座封；確保倒 扣成功后，將送入工具下放到原位，加液壓剪斷保護(hù)液缸剪釘15，保護(hù)液缸IO 上行至卡簧槽7位置，讓開座封擋塊12，使其在彈簧14作用下接觸到回接筒4 內(nèi)壁；繼續(xù)憋壓至球座剪釘剪斷，建立循環(huán)，注水泥完畢，上提送入工具使座 封擋塊12位于回接筒4頂部，此時(shí)座封擋塊12完全漲開，下放送入工具至一 定噸位，可實(shí)現(xiàn)封隔器座封。
權(quán)利要求
1. 一種用于封隔式尾管懸掛器的座封機(jī)構(gòu)，包括送入工具、密封外殼[23]、回接筒[4]和封隔器；所述回接筒[4]套在密封外殼[23]外面，所述送入工具插入回接筒[4]中，送入工具通過倒扣丟手機(jī)構(gòu)中的倒扣螺母[21]外壁上部和密封外殼[23]內(nèi)壁上部之間的左旋螺紋[22]連接；所述封隔器包括封隔器本體[31]和套在其中部的座封套[29]，兩者之間用剪釘固定；所述封隔器本體[31]的上端插入密封外殼[23]的下端并以螺紋連接，并設(shè)有密封；封隔器本體[31]上套著的座封套[29]的上端插入回接筒[4]的下端，并以螺紋連接；所述送入工具中座封短節(jié)[6]中段的外部套有座封套筒[11]，在座封套筒[11]與座封短節(jié)[6]相套的部分，于座封短節(jié)[6]外壁上開有若干軸向條形槽，相對(duì)應(yīng)于條形槽位置的座封套筒[11]上開有軸向條形通孔；在所述座封短節(jié)[6]的條形槽和座封套筒[11]的通孔所圍成的空間內(nèi)安裝有可被彈簧彈出的座封擋塊[12]，用來(lái)在座封時(shí)傳遞對(duì)回接筒[4]施加的下壓力，以實(shí)現(xiàn)座封；其特征在于在密封外殼[23]與倒扣螺母[21]螺紋連接部分以下的相套部分，于密封外殼[23]的同一橫截面上開有若干通孔，對(duì)應(yīng)于通孔位置套在密封外殼[23]外的回接筒[4]內(nèi)壁上開有環(huán)形淺槽[44]，在密封外殼[23]的通孔內(nèi)安裝有安全擋塊[24]，安全擋塊[24]的徑向長(zhǎng)度大于密封外殼[23]的壁厚，其一端卡在回接筒[4]的環(huán)形淺槽[44]內(nèi)，一端抵在倒扣螺母[21]的外壁上，由此安全擋塊[24]被固定在回接筒[4]內(nèi)壁環(huán)形淺槽[44]、密封外殼[23]通孔及倒扣螺母[21]外壁之間形成的空間內(nèi)，以防止回接筒[4]在外力的作用下發(fā)生相對(duì)于密封外殼[23]的軸向位移；所述回接筒[4]內(nèi)壁的環(huán)形淺槽[44]的垂直截面為梯形結(jié)構(gòu)，槽口的縱向長(zhǎng)度大于槽底的縱向長(zhǎng)度；所述安全擋塊[24]的垂直截面為矩形結(jié)構(gòu)，其插入環(huán)形淺槽[44]的一端的上下角為與環(huán)形淺槽[44]垂直截面的梯形形狀相對(duì)應(yīng)的倒角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的座封機(jī)構(gòu)，其特征在于倒扣螺母[21]的下端面為倒錐面以便當(dāng)?shù)箍勐菽竅21]旋入密封外殼[23]后其可將安全擋塊[24]的一端順利推入 回接筒[4]內(nèi)壁的環(huán)形淺槽[44]。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的座封機(jī)構(gòu)，其特征在于所述安全擋塊[24]的水平截面 呈T字形結(jié)構(gòu)，卡在回接筒[4]環(huán)形淺槽[44]的一端為T字形的寬端，抵在倒扣 螺母[21]外壁上的一端為T字形的窄端；相應(yīng)的設(shè)在密封外殼[23]上的通孔水平 截面也呈T字形結(jié)構(gòu)，由寬孔和窄孔構(gòu)成，寬孔和窄孔徑向之間形成一個(gè)臺(tái)階， 其寬孔的徑向長(zhǎng)度大于等于安全擋塊[24]寬端的徑向長(zhǎng)度與密封外殼[23]外壁和 回接筒[4]內(nèi)壁間的間距之和；由此在安全擋塊[24]被固定在環(huán)形淺槽[44]、密封 外殼[23]通孔及倒扣螺母[21]外壁之間形成的空間內(nèi)時(shí)，在安全擋塊[24]的寬端 內(nèi)側(cè)壁與密封外殼[23]上通孔內(nèi)的臺(tái)階之間在徑向上留有間隙[32]，當(dāng)座封時(shí)， 倒扣螺母[21]已上提，在回接筒[4]下行作用下，回接筒[4]內(nèi)壁上的環(huán)形淺槽[44] 迫使安全擋塊[24]產(chǎn)生徑向位移，所述間隙[32]使安全擋塊[24]能夠向內(nèi)徑向移 動(dòng)一定位移結(jié)束對(duì)回接筒[4]的約束，但不會(huì)落入到密封外殼[23]的內(nèi)腔里。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3之任一項(xiàng)所述的座封機(jī)構(gòu)，其特征在于在以上所述送入 工具的座封套筒[11]上套有保護(hù)液缸[10]:保護(hù)液缸[10]為一筒形結(jié)構(gòu)，其上段 高于座封套筒[11]的上端面直接套在座封短節(jié)[6]上，并且在相套部分設(shè)有密封， 同時(shí)在相套部分保護(hù)液缸[10]的內(nèi)壁上設(shè)有收縮卡簧[8];保護(hù)液缸[10]的下段套 在座封套筒[ll]外，其與座封套筒[11]通孔下沿以下部分的相套部分通過剪釘[15] 固定，由此將座封擋塊[12]保護(hù)在保護(hù)液缸[10]與座封短節(jié)[6]條形槽、座封套筒 [ll]通孔組成的空腔內(nèi)；座封套筒[ll]通孔上沿部分的外壁有向外的徑向凸起環(huán)， 該凸起環(huán)外壁與保護(hù)液缸[10]下段的內(nèi)壁為間隙式配合，并設(shè)有密封，除此部分 以上的座封套筒[11]的外壁及上端面同保護(hù)液缸[10]的內(nèi)壁之間留有空隙，由此 座封套筒[11]通孔上沿以上部分與保護(hù)液缸[10]的內(nèi)壁及座封短節(jié)[6]外壁構(gòu)成 腔體[42]，與腔體[42]相應(yīng)的座封短節(jié)[6]上設(shè)有傳壓孔[9]，該傳壓孔[9]為一通孔，在憋壓時(shí)能夠?qū)⒆舛坦?jié)[6]內(nèi)腔的液壓傳遞到腔體[42]中，在壓力的作用下，剪斷剪釘[15]，保護(hù)液缸[10]上行，當(dāng)保護(hù)液缸[10]上行至完全不限制座封擋塊[12] 彈出的位置時(shí)，在此位置相應(yīng)于座封短節(jié)[6]的外壁上預(yù)先設(shè)有卡簧槽[7]，保護(hù) 液缸[10]上段內(nèi)壁上設(shè)置的收縮卡簧[8]卡到卡簧槽[7]內(nèi)，限制保護(hù)液缸[10]的軸 向上下移動(dòng)，此時(shí)座封擋塊[12]在彈簧[14]的作用下彈出座封套筒[11]。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的座封機(jī)構(gòu)，其特征在于所述送入工具中座封短節(jié)[6] 中部的外壁上開有的條形槽為均勻分布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的座封機(jī)構(gòu)，其特征在于所述送入工具中所述提升短節(jié) [1]上套有塞帽[3]，通過固定螺釘[2]緊固在提升短節(jié)[1]上；當(dāng)所述送入工具插入 回接筒[4]中，所述倒扣螺母[21]外壁上部和密封外殼[23]內(nèi)壁上部之間的左旋螺 紋[22]連接后，塞帽[3]卡在回接筒[4]的上端筒口，蓋住回接筒[4]的上端筒口。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的座封機(jī)構(gòu)，其特征在于在中心管[39]外壁與密封外殼 [23]內(nèi)壁之間安裝有密封芯組[25]，用于形成管內(nèi)密封。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于封隔式尾管懸掛器的座封機(jī)構(gòu)。其包括送入工具、密封外殼23、回接筒4和封隔器等。其中在密封外殼23上開有若干通孔，內(nèi)設(shè)有安全擋塊24，對(duì)應(yīng)此位置回接筒4內(nèi)壁上開有環(huán)形淺槽44。當(dāng)送入工具中的倒扣螺母21與密封外殼23旋緊時(shí)，安全擋塊24一端被擠入環(huán)形淺槽44內(nèi)，這樣送入工具、密封外殼23及回接筒4通過安全擋塊24連接為一個(gè)整體，防止尾管下入過程中提前座封；在送入工具中的座封短節(jié)6上，于座封套筒11外再套有保護(hù)液缸10，將座封擋塊12保護(hù)在保護(hù)液缸內(nèi)。以防止在送入工具倒扣丟手后的上提的過程中座封擋塊意外彈出提前座封，同時(shí)也防止了座封擋塊對(duì)回接筒內(nèi)壁劃傷。從而解決現(xiàn)有技術(shù)座封封隔器時(shí)存在的問題。
文檔編號(hào)E21B23/00GK101503952SQ200810006218
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者吳姬昊, 姜向東, 王建全, 郭朝輝, 馬蘭榮 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院