本發(fā)明屬于油田開發(fā)生產(chǎn)中的水平井礫石充填完井防砂技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種用于水平井礫石充填防砂管柱的服務(wù)工具及其施工方法。

背景技術(shù)：

在目前公知的油田開發(fā)中，隨著深井、復(fù)雜井鉆采開發(fā)的增多，尤其是完井工藝的不斷革新進(jìn)步，對完井工具的各項(xiàng)功能及使用提出了更高的要求。用于水平井礫石充填防砂管柱的送入脫手工具是水平井裸眼礫石充填防砂作業(yè)中防砂工具完成不同作業(yè)的必要服務(wù)工具。目前市場上的送入脫手工具多種多樣，但調(diào)研發(fā)現(xiàn)各自存在不同的技術(shù)瓶頸，例如有的送入脫手工具不能實(shí)現(xiàn)多種送入脫手作業(yè)方案，可能只具有機(jī)械脫手功能或者液壓脫手功能，當(dāng)其脫手功能失效時，不能保證其作為服務(wù)工具安全可靠的脫手；或者出現(xiàn)液壓脫手壓力達(dá)到4500psi，壓力過高，對現(xiàn)場設(shè)備要求過高等等，這些缺陷給現(xiàn)場作業(yè)帶來很大的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，現(xiàn)有送入脫手工具不能滿足正轉(zhuǎn)送入和可選擇性管內(nèi)打壓或管外打壓脫手的需要，以及液壓脫手施工易受井況影響而導(dǎo)致脫手壓力偏差過大等技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，提供了一種用于水平井礫石充填防砂管柱送入脫手工具及其施工方法，結(jié)構(gòu)簡單，施工操作簡便且安全可靠。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種用于水平井礫石充填防砂管柱送入脫手工具，采用管內(nèi)打壓脫手式，由坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、正轉(zhuǎn)送入機(jī)構(gòu)和液壓逐級脫手機(jī)構(gòu)三個部分組成；所述坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)上端與坐封工具的活塞螺紋連接，其下端面直接接觸需要送入的封隔器外推筒；所述正轉(zhuǎn)送入機(jī)構(gòu)和所述液壓逐級脫手機(jī)構(gòu)由上至下依次設(shè)置在所述坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)內(nèi)部，所述正轉(zhuǎn)送入機(jī)構(gòu)上端螺紋連接坐封工具的芯軸，所述液壓逐級脫手機(jī)構(gòu)下端螺紋連接其它服務(wù)工具；

所述坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)換套和推筒；所述轉(zhuǎn)換套的上端螺紋連接于坐封工具的活塞，并使用所述第一固定銷釘固定；所述轉(zhuǎn)換套的下端螺紋連接于所述推筒，并使用所述第二固定銷釘固定；所述推筒你下端直接接觸于封隔器外推筒；

所述正轉(zhuǎn)送入機(jī)構(gòu)包括上接頭、限位套、上環(huán)套、卡簧、防轉(zhuǎn)套、防轉(zhuǎn)銷和第一剪切銷釘；所述上接頭上端螺紋連接于坐封工具的芯軸，并使用第三固定銷釘固定，同時以第一密封圈進(jìn)行密封；所述防轉(zhuǎn)套設(shè)置在所述上接頭的外側(cè)，所述防轉(zhuǎn)套的剪切銷釘孔與所述上接頭的剪切銷釘槽對準(zhǔn)并使用所述第一剪切銷釘軸向固定；所述防轉(zhuǎn)套與所述上環(huán)套螺紋連接且兩者之間安裝所述卡簧，所述上環(huán)套、所述卡簧、所述防轉(zhuǎn)套由上至下依次套裝于所述上接頭外部；所述防轉(zhuǎn)套下端加工有環(huán)形均布的四個方形插板，可插入封隔器上接頭對應(yīng)的四個外插槽中；所述上接頭與所述防轉(zhuǎn)套通過所述第一剪切銷釘軸向固定的同時，所述上接頭的傳壓孔正對于所述防轉(zhuǎn)套的壓差截面；所述上接頭的傳壓孔上方設(shè)置有安裝于所述防轉(zhuǎn)套內(nèi)回轉(zhuǎn)面的第二密封圈、下方設(shè)置有安裝于所述上接頭外回轉(zhuǎn)面的第三密封圈，所述第三密封圈的直徑大于所述第二密封圈的直徑，當(dāng)管內(nèi)壓力高于外部壓力并達(dá)到第一設(shè)定值時，壓差由所述上接頭的傳壓孔傳入并通過所述防轉(zhuǎn)套的壓差截面推動所述上環(huán)套、所述卡簧、所述防轉(zhuǎn)套一同向上移動，直至由于所述限位套的限位而停止繼續(xù)上行，此時所述卡簧徑向收回落入所述上接頭設(shè)置的卡簧槽中，且所述防轉(zhuǎn)套下端的方形插板完全退出封隔器上接頭的外插槽；所述限位套與所述上接頭螺紋連接，并使用第四固定銷釘固定；所述防轉(zhuǎn)套的防轉(zhuǎn)銷滑動槽與所述上接頭的防轉(zhuǎn)銷孔對準(zhǔn)并使用所述防轉(zhuǎn)銷軸向固定；

所述液壓逐級脫手機(jī)構(gòu)包括連接套、平鍵、彈簧、彈性爪、剪切套、芯軸、傳動套、支撐體、下接頭、第二剪切銷釘；所述連接套上端與所述上接頭下端螺紋連接，并通過第四密封圈進(jìn)行密封；所述連接套下端與所述芯軸上端螺紋連接，并通過第五密封圈進(jìn)行密封；所述芯軸下端與所述下接頭上端螺紋連接，并通過第八密封圈進(jìn)行密封；所述剪切套、所述支撐體分別扣合于所述傳動套，所述剪切套下部的內(nèi)回轉(zhuǎn)面均勻的設(shè)置有4組內(nèi)溝槽；四個相同的所述傳動套呈分瓣式均勻地布置在所述芯軸外部，每個所述傳動套均為上下兩端均具有內(nèi)軸肩的U形截面?zhèn)鲃咏Y(jié)構(gòu)；所述支撐體為上端具有整圓周內(nèi)軸肩的回轉(zhuǎn)體；所述剪切套以其下部的內(nèi)溝槽扣在所述傳動套上端的內(nèi)軸肩上，所述支撐體以其整圓周內(nèi)軸肩套在所述傳動套下端的內(nèi)軸肩上，所述剪切套、所述傳動套、所述支撐體由上至下連接并整體套裝于所述芯軸外部；其中，所述剪切套的內(nèi)溝槽與所述傳動套上端的內(nèi)軸肩之間設(shè)置有軸向間距，并且該軸向間距不小于所述第二剪切銷釘?shù)闹睆?；所述剪切套與所述芯軸通過所述第二剪切銷釘軸向固定，同時所述芯軸的傳壓孔與所述剪切套的壓差截面對齊，所述芯軸的傳壓孔上方設(shè)置有安裝于所述剪切套內(nèi)回轉(zhuǎn)面的第六密封圈、下方設(shè)置有安裝于所述芯軸外回轉(zhuǎn)面的第七密封圈，所述第七密封圈的直徑大于所述第六密封圈的直徑，當(dāng)管內(nèi)壓力高于外部壓力并達(dá)到第二設(shè)定值時，壓差由所述芯軸的傳壓孔傳入并通過剪切套的壓差截面剪斷第二剪切銷釘，再推動剪切套向上移動，直至所述連接套底端端面對所述剪切套限位；所述彈性爪套裝于所述剪切套外部，所述彈性爪上端延伸至所述連接套外部并與所述連接套通過平鍵連接，所述彈性爪的上端面與所述上接頭的下端面之間安裝有彈簧，所述彈性爪下端的分瓣式插入爪由所述支撐體支撐，從而可以與封隔器上接頭連接；所述支撐體由所述剪切套和所述傳動套帶動上移后，所述彈性爪的分瓣式插入爪徑向收回從而與封隔器上接頭脫扣。

其中，所述推筒下部開設(shè)有觀察孔。

其中，所述下接頭上端設(shè)置有開槽的定位臺肩，且其內(nèi)部設(shè)置有大倒角的球座密封面。

其中，所述彈性爪與封隔器上接頭連接處設(shè)計(jì)有外螺紋，該外螺紋為左旋外螺紋，該左旋外螺紋小徑由上到下具有逐漸變小的錐度，錐度設(shè)計(jì)為1:16；該左旋外螺紋由上部的平頂式梯形牙型和下部的全三角牙型組合而成，且全三角牙型兩側(cè)具有不同傾角。

上述用于水平井礫石充填防砂管柱送入脫手工具的施工方法，按照如下步驟進(jìn)行：

(1)將送入脫手工具下部的所述彈性爪與封隔器上接頭通過左旋螺紋連接，所述上接頭與坐封工具的芯軸螺紋連接，所述轉(zhuǎn)換套與坐封工具的活塞螺紋連接，完成坐封工具、送入脫手工具、封隔器一趟管柱的組裝連接后，在井口用鉆桿連接坐封工具入井；

(2)下入到位后，首先管內(nèi)投球打壓坐封封隔器，當(dāng)管內(nèi)壓力升高至第一設(shè)定值時，所述第一剪切銷釘剪斷，所述防轉(zhuǎn)套上移至下端的方形插板完全退出封隔器上接頭的外插槽，同時所述卡簧徑向收回至卡簧槽內(nèi)；

(3)封隔器坐封到位后，繼續(xù)提高管內(nèi)壓力至第二設(shè)定值時，所述第二剪切銷釘剪斷，所述剪切套向上移動并依次帶動所述傳動套和所述支撐體上移，使得所述彈性爪下端的分瓣式插入爪失去支撐而徑向收回，上提鉆桿、坐封工具、送入脫手工具，可使送入脫手工具與封隔器上接頭脫離。

當(dāng)發(fā)生管內(nèi)加壓失效而無法實(shí)現(xiàn)液壓脫手時，可在所述防轉(zhuǎn)套上移到位后，直接正轉(zhuǎn)使送入脫手工具的所述彈性爪與封隔器上接頭螺紋脫扣。

一種用于水平井礫石充填防砂管柱送入脫手工具，采用管外打壓脫手式，由坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、正轉(zhuǎn)送入機(jī)構(gòu)和液壓逐級脫手機(jī)構(gòu)三個部分組成；所述坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)上端與坐封工具的活塞螺紋連接，其下端面直接接觸需要送入的封隔器外推筒；所述正轉(zhuǎn)送入機(jī)構(gòu)和所述液壓逐級脫手機(jī)構(gòu)由上至下依次設(shè)置在所述坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)內(nèi)部，所述正轉(zhuǎn)送入機(jī)構(gòu)上端螺紋連接坐封工具的芯軸，所述液壓逐級脫手機(jī)構(gòu)下端螺紋連接其它服務(wù)工具；

所述坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)換套和推筒；所述轉(zhuǎn)換套的上端螺紋連接于坐封工具的活塞，并使用所述第一固定銷釘固定；所述轉(zhuǎn)換套的下端螺紋連接于所述推筒，并使用所述第二固定銷釘固定；所述推筒你下端直接接觸于封隔器外推筒；

所述正轉(zhuǎn)送入機(jī)構(gòu)包括上接頭、限位套、上環(huán)套、卡簧、防轉(zhuǎn)套、防轉(zhuǎn)銷和第一剪切銷釘；所述上接頭上端螺紋連接于坐封工具的芯軸，并使用第三固定銷釘固定，同時以第一密封圈進(jìn)行密封；所述防轉(zhuǎn)套設(shè)置在所述上接頭的外側(cè)，所述防轉(zhuǎn)套的剪切銷釘孔與所述上接頭的剪切銷釘槽對準(zhǔn)并使用所述第一剪切銷釘軸向固定；所述防轉(zhuǎn)套與所述上環(huán)套螺紋連接且兩者之間安裝所述卡簧，所述上環(huán)套、所述卡簧、所述防轉(zhuǎn)套由上至下依次套裝于所述上接頭外部；所述防轉(zhuǎn)套下端加工有環(huán)形均布的四個方形插板，可插入封隔器上接頭對應(yīng)的四個外插槽中；所述上接頭與所述防轉(zhuǎn)套通過所述第一剪切銷釘軸向固定的同時，所述上接頭的傳壓孔正對于所述防轉(zhuǎn)套的壓差截面；所述上接頭的傳壓孔上方設(shè)置有安裝于所述防轉(zhuǎn)套內(nèi)回轉(zhuǎn)面的第二密封圈、下方設(shè)置有安裝于所述上接頭外回轉(zhuǎn)面的第三密封圈，所述第三密封圈的直徑大于所述第二密封圈的直徑，當(dāng)管內(nèi)壓力高于外部壓力并達(dá)到第一設(shè)定值時，壓差由所述上接頭的傳壓孔傳入并通過所述防轉(zhuǎn)套的壓差截面推動所述上環(huán)套、所述卡簧、所述防轉(zhuǎn)套一同向上移動，直至由于所述限位套的限位而停止繼續(xù)上行，此時所述卡簧徑向收回落入所述上接頭設(shè)置的卡簧槽中，且所述防轉(zhuǎn)套下端的方形插板完全退出封隔器上接頭的外插槽；所述限位套與所述上接頭螺紋連接，并使用第四固定銷釘固定；所述防轉(zhuǎn)套的防轉(zhuǎn)銷滑動槽與所述上接頭的防轉(zhuǎn)銷孔對準(zhǔn)并使用所述防轉(zhuǎn)銷軸向固定；

所述液壓逐級脫手機(jī)構(gòu)包括連接套、平鍵、彈簧、彈性爪、剪切套、傳動套、支撐體、下接頭、第二剪切銷釘；所述連接套上端與所述上接頭下端螺紋連接，并通過第四密封圈進(jìn)行密封；所述連接套下端與所述下接頭上端螺紋連接，并通過第八密封圈進(jìn)行密封；所述剪切套、所述支撐體分別扣合于所述傳動套，所述剪切套下部的內(nèi)回轉(zhuǎn)面均勻的設(shè)置有4組內(nèi)溝槽；四個相同的所述傳動套呈分瓣式均勻地布置在所述連接套外部，每個所述傳動套均為上下兩端均具有內(nèi)軸肩的U形截面?zhèn)鲃咏Y(jié)構(gòu)；所述支撐體為上端具有整圓周內(nèi)軸肩的回轉(zhuǎn)體；所述剪切套以其下部的內(nèi)溝槽扣在所述傳動套上端的內(nèi)軸肩上，所述支撐體以其整圓周內(nèi)軸肩套在所述傳動套下端的內(nèi)軸肩上，所述剪切套、所述傳動套、所述支撐體由上至下連接并整體套裝于所述連接套下部外周；其中，所述剪切套的內(nèi)溝槽與所述傳動套上端的內(nèi)軸肩之間設(shè)置有軸向間距，并且該軸向間距不小于所述第二剪切銷釘?shù)闹睆?；所述剪切套與所述連接套通過所述第二剪切銷釘軸向固定，同時所述連接套的傳壓孔與所述剪切套的壓差截面對齊，所述連接套的傳壓孔上方設(shè)置有安裝于所述連接套外回轉(zhuǎn)面的第六密封圈、下方設(shè)置有安裝于所述剪切套內(nèi)回轉(zhuǎn)面的第七密封圈，所述第六密封圈的直徑大于所述第七密封圈的直徑，當(dāng)管外加壓時，壓差向上推動所述剪切套而剪切所述第二剪切銷釘，而后所述剪切套上移并依次帶動所述傳動套和所述支撐體上移，直至所述連接套對所述剪切套限位；所述彈性爪套裝于所述剪切套外部，所述彈性爪上端延伸至所述連接套外部并與所述連接套通過平鍵連接，所述彈性爪的上端面與所述上接頭的下端面之間安裝有彈簧，所述彈性爪下端的分瓣式插入爪由所述支撐體支撐，從而可以與封隔器上接頭連接；所述支撐體由所述剪切套和所述傳動套帶動上移后，所述彈性爪的分瓣式插入爪徑向收回從而與封隔器上接頭脫扣。

其中，所述推筒下部開設(shè)有觀察孔。

其中，所述下接頭上端設(shè)置有開槽的定位臺肩，且其內(nèi)部設(shè)置有大倒角的球座密封面。

其中，所述彈性爪與封隔器上接頭連接處設(shè)計(jì)有外螺紋，該外螺紋為左旋外螺紋，該左旋外螺紋小徑由上到下具有逐漸變小的錐度，錐度設(shè)計(jì)為1:16；該左旋外螺紋由上部的平頂式梯形牙型和下部的全三角牙型組合而成，且全三角牙型兩側(cè)具有不同傾角。

上述用于水平井礫石充填防砂管柱送入脫手工具的施工方法，按照如下步驟進(jìn)行：

(1)將送入脫手工具下部的所述彈性爪與封隔器上接頭通過左旋螺紋連接，所述上接頭與坐封工具的芯軸螺紋連接，所述轉(zhuǎn)換套與坐封工具的活塞螺紋連接，完成坐封工具、送入脫手工具、封隔器一趟管柱的組裝連接后，在井口用鉆桿連接坐封工具入井；

(2)下入到位后，首先管內(nèi)投球打壓坐封封隔器，當(dāng)管內(nèi)壓力升高至第一設(shè)定值時，所述第一剪切銷釘剪斷，所述防轉(zhuǎn)套上移至下端的方形插板完全退出封隔器上接頭的外插槽，同時所述卡簧徑向收回至卡簧槽內(nèi)；

(3)封隔器坐封到位后，管外加壓至至第三設(shè)定值時，所述第二剪切銷釘剪斷，所述剪切套向上移動并依次帶動所述傳動套和所述支撐體上移，使得所述彈性爪下端的分瓣式插入爪失去支撐而徑向收回，上提鉆桿、坐封工具、送入脫手工具，可使送入脫手工具與封隔器上接頭脫離。

當(dāng)發(fā)生管內(nèi)加壓失效而無法實(shí)現(xiàn)液壓脫手時，可在所述防轉(zhuǎn)套上移到位后，直接正轉(zhuǎn)使送入脫手工具的所述彈性爪與封隔器上接頭螺紋脫扣。

當(dāng)發(fā)生封隔器未完全坐封，可回插送入脫手工具使所述彈性爪重新進(jìn)入封隔器上接頭內(nèi)，然后管內(nèi)加壓至第四設(shè)定值繼續(xù)坐封封隔器，同時由于管內(nèi)壓力高于管外壓力，所述剪切套的壓差截面依次推動所述剪切套、所述傳動套和所述支撐體向下移動并支撐所述彈性爪，以滿足繼續(xù)坐封封隔器的需求，坐封完成之后，再通過環(huán)空加壓的方式進(jìn)行液壓脫手，亦可通過正轉(zhuǎn)管柱的方式進(jìn)行機(jī)械正轉(zhuǎn)脫手。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明在防砂管柱下井過程中可實(shí)現(xiàn)可正轉(zhuǎn)下入，降低管柱遇阻可能性，脫手方式有液壓式和機(jī)械式兩種，液壓脫手壓力低，剪切值穩(wěn)定可靠，機(jī)械脫手過程管柱扭矩值較低，作業(yè)安全系數(shù)高。

具體地，本發(fā)明可通過更換管內(nèi)打壓式和管外打壓式逐級脫手機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)送入脫手工具選擇性液壓脫手，同時滿足正轉(zhuǎn)脫手的需求。液壓脫手工具上端連接坐封工具至鉆桿，下端連接其它防砂服務(wù)工具，當(dāng)送入防砂管柱到位并完成坐封后，如采用管內(nèi)打壓式逐級脫手機(jī)構(gòu)，可通過管內(nèi)加壓使剪切套逐級剪切，同時帶動支撐體上移使彈性爪內(nèi)部無支撐，最終上提服務(wù)管柱實(shí)現(xiàn)送入脫手工具與防砂管柱釋放脫離，如采用管外打壓式逐級脫手機(jī)構(gòu)，可通過管外加壓使剪切套逐級剪切，同時帶動支撐體上移使彈性爪內(nèi)部無支撐，最終上提服務(wù)管柱實(shí)現(xiàn)送入脫手工具與防砂管柱釋放脫離。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1所提供的用于水平井礫石充填防砂管柱送入脫手工具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的A-A剖面圖；

圖3是圖1的B-B剖面圖；

圖4是圖1的C-C剖面圖；

圖5是上接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是防轉(zhuǎn)套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是下接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是剪切套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是支撐體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是傳動套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是彈性爪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是封隔器上接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是實(shí)施例2所提供的用于水平井礫石充填防砂管柱送入脫手工具的結(jié)構(gòu)示意圖；

1：第一固定銷釘；2：第二固定銷釘；3：轉(zhuǎn)換套；4：第三固定銷釘；5：第一密封圈；6：推筒；7：限位套；8：第四固定銷釘；9：上接頭；10：上環(huán)套；11：卡簧；12：第二密封圈；13：第三密封圈；14：防轉(zhuǎn)套；15：第四密封圈；16：第一剪切銷釘；17：防轉(zhuǎn)銷；18：彈簧；19：平鍵；20-1、20-2：連接套；21：第五密封圈；22：第六密封圈；23：第七密封圈；24-1、24-2：剪切套；25：第二剪切銷釘；26：彈性爪；27：芯軸；28：第八密封圈；29：下接頭；30：支撐體；31：傳動套；32：封隔器上接頭。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點(diǎn)及效果，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

實(shí)施例1

如圖1至圖4所示，本實(shí)施例提供了一種用于水平井礫石充填防砂管柱送入脫手工具，采用管內(nèi)打壓脫手式，主要由坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、正轉(zhuǎn)送入機(jī)構(gòu)和液壓逐級脫手機(jī)構(gòu)三個部分組成。坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)上端與坐封工具活塞采用螺紋連接，其下端面直接接觸需要送入的封隔器外推筒。正轉(zhuǎn)送入機(jī)構(gòu)和液壓逐級脫手機(jī)構(gòu)由上至下依次設(shè)置在坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)內(nèi)部，正轉(zhuǎn)送入機(jī)構(gòu)上端螺紋連接坐封工具的芯軸至鉆桿，液壓逐級脫手機(jī)構(gòu)下端螺紋連接其它服務(wù)工具。

坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)換套3、推筒6、第一固定銷釘1、第二固定銷釘2。

轉(zhuǎn)換套3的上端通過內(nèi)螺紋連接于坐封工具活塞的外螺紋，并使用第一固定銷釘1對兩者進(jìn)行固定。轉(zhuǎn)換套3以其下端的外螺紋與推筒6上端的內(nèi)螺紋連接，并使用第二固定銷釘2將轉(zhuǎn)換套3和推筒6固定。推筒6下端直接接觸于封隔器外推筒，能夠?qū)Ψ飧羝魍馔仆彩┘酉蛳峦苿拥淖饔昧Α?/p>

坐封轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)采用了可實(shí)現(xiàn)兩級調(diào)節(jié)間距的組合式結(jié)構(gòu)，第一級是轉(zhuǎn)換套3的內(nèi)螺紋與坐封工具活塞的外螺紋連接可調(diào)節(jié)推筒6與封隔器之間的軸向間距，第二級是轉(zhuǎn)換套3的外螺紋與推筒6的內(nèi)螺紋連接可再次調(diào)節(jié)推筒6與封隔器之間的軸向間距，相比把轉(zhuǎn)換套3與推筒6直接做成一體，更有利于組裝過程中的間隙調(diào)節(jié)和分部總成模塊式組裝。

推筒6下部還開設(shè)有觀察孔，用于觀察脫手工具與封隔器組裝時，彈性爪26的外螺紋是否完全反轉(zhuǎn)上扣進(jìn)入封隔器上接頭32的內(nèi)螺紋，觀察到位后，可以敲擊防轉(zhuǎn)套14使其方形插板進(jìn)入封隔器上接頭32的外插槽，如圖12所示，最后擰上防轉(zhuǎn)套14上的第一剪切銷釘16等。

正轉(zhuǎn)送入機(jī)構(gòu)主要包括上接頭9、限位套7、上環(huán)套10、卡簧11、防轉(zhuǎn)套14、防轉(zhuǎn)銷17和第一剪切銷釘16。

上接頭9上端通過內(nèi)螺紋連接于坐封工具的芯軸，并使用第三固定銷釘4進(jìn)行固定。同時，上接頭9設(shè)置有密封圈槽用于安裝第一密封圈5，第一密封圈5對上接頭9和坐封工具的芯軸之間的縫隙進(jìn)行密封。上接頭9通過下端的內(nèi)螺紋與連接套20-1上端的外螺紋連接，并通過安裝在上接頭4和連接套20-1之間的第四密封圈15進(jìn)行兩者間的密封。

如圖5和圖6所示，上接頭9的外側(cè)設(shè)置有防轉(zhuǎn)套14，防轉(zhuǎn)套14設(shè)置有剪切銷釘孔，上接頭9設(shè)置有剪切銷釘槽，兩者的剪切銷釘孔與剪切銷釘槽對準(zhǔn)并使用第一剪切銷釘16軸向固定。防轉(zhuǎn)套14以其上端的外螺紋與上環(huán)套10的內(nèi)螺紋連接，且防轉(zhuǎn)套14和上環(huán)套10之間安裝有卡簧11，上環(huán)套10、卡簧11、防轉(zhuǎn)套14由上至下依次套裝于上接頭9外部。防轉(zhuǎn)套14下端加工有環(huán)形均布的四個方形插板，可插入封隔器上接頭32對應(yīng)的四個外插槽中。

上接頭9設(shè)置有傳壓孔，防轉(zhuǎn)套14設(shè)置有壓差截面，上接頭9與防轉(zhuǎn)套14通過第一剪切銷釘16軸向固定的同時，上接頭9的傳壓孔正對于防轉(zhuǎn)套14的壓差截面。上接頭9的傳壓孔上方設(shè)置有安裝于防轉(zhuǎn)套14內(nèi)回轉(zhuǎn)面的第二密封圈12、下方設(shè)置有安裝于上接頭9外回轉(zhuǎn)面的第三密封圈13，上端直徑較小的第二密封圈12和下端直徑較大的第三密封圈13組合從而建立向上的壓差，當(dāng)管內(nèi)壓力高于外部壓力時，壓差由第二密封圈12和第三密封圈1之間的傳壓孔傳入并通過壓差截面先剪斷第一剪切銷釘16，然后推動上環(huán)套10、卡簧11、防轉(zhuǎn)套14向上移動，直至與防轉(zhuǎn)套14連接的上環(huán)套10由于限位套7的限位而使防轉(zhuǎn)套14停止繼續(xù)上行，此時防轉(zhuǎn)套14下端的方形插板也完全退出封隔器上接頭32的外插槽。上接頭9的外回轉(zhuǎn)面在上環(huán)套10的上方設(shè)置有卡簧槽，用于在上環(huán)套10、卡簧11、防轉(zhuǎn)套14相對于上接頭9上行至由于限位套7限位的同時，使卡簧11徑向收回而落入其中，以此防止防轉(zhuǎn)套14出現(xiàn)意外重新進(jìn)入封隔器上接頭32的外插槽。限位套7通過其內(nèi)螺紋與上接頭9螺紋連接，同時通過第四固定銷釘8與上接頭9固定。

防轉(zhuǎn)套14設(shè)置有防轉(zhuǎn)銷滑動槽，上接頭9設(shè)置有防轉(zhuǎn)銷孔，兩者的防轉(zhuǎn)銷滑動槽和防轉(zhuǎn)銷孔對準(zhǔn)并使用防轉(zhuǎn)銷17軸向固定，由此防止防轉(zhuǎn)套14相對于上接頭9轉(zhuǎn)動，進(jìn)一步防止防轉(zhuǎn)套14和與連接套20-1通過平鍵19連接的彈性爪26之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。

送入脫手工具在下入過程中存在管內(nèi)正循環(huán)和管外反循環(huán)的作業(yè)環(huán)節(jié)：當(dāng)管外反循環(huán)使外壓大于內(nèi)壓時，防轉(zhuǎn)套14有向下移動的趨勢，由于其壓差截面的存在，可防止防轉(zhuǎn)套14軸向向下移動；即當(dāng)管內(nèi)正循環(huán)是內(nèi)壓大于外壓時，防轉(zhuǎn)套14有向上移動的趨勢，首先使防轉(zhuǎn)套14上的第一剪切銷釘16剪斷，防轉(zhuǎn)套14繼續(xù)上移至限位套7限位，同時卡簧11徑向收回，最終是防轉(zhuǎn)套14下端的方形插板與封隔器上接頭21的外插槽軸向脫離，可實(shí)現(xiàn)送入脫手工具彈性爪26的外螺紋與封隔器上接頭21的內(nèi)螺紋發(fā)生相對正轉(zhuǎn)脫手，并且這樣才能保證其下入時防轉(zhuǎn)套14軸向不發(fā)生意外竄動。

液壓逐級脫手機(jī)構(gòu)包括連接套20-1、平鍵19、彈簧18、彈性爪26、剪切套24-1、芯軸27、傳動套31、支撐體30、下接頭29、第二剪切銷釘25。

連接套20下端通過內(nèi)螺紋與芯軸27上端的外螺紋連接，并通過安裝在連接套20和芯軸27之間的第五密封圈21進(jìn)行密封。芯軸27下端通過外螺紋與下接頭29上端的內(nèi)螺紋連接，并通過安裝在芯軸27外回轉(zhuǎn)面的第八密封圈28進(jìn)行密封。如圖7所示，下接頭29上端設(shè)計(jì)有開槽的定位臺肩，且其內(nèi)部設(shè)計(jì)有大倒角的球座密封面。定位臺肩可用于組裝連接彈性爪26的外螺紋與封隔器上接頭32的內(nèi)螺紋時軸向定位，其開槽結(jié)構(gòu)能夠在定位臺肩與封隔器上接頭32軸向定位后，不會出現(xiàn)金屬接觸擠壓密封，防止液鎖發(fā)生而影響送入后的脫手。球座密封面用于在作業(yè)時井口投放密封球，以建立管內(nèi)密封的高壓腔，其大倒角可便于在作業(yè)時多次投入下部密封球穿越該球座，以及上部密封球的引導(dǎo)和承托穩(wěn)壓。

剪切套24-1、支撐體30分別扣合在傳動套31上，并使用第二剪切銷釘25軸向固定剪切套24-1和芯軸27。具體地，如圖8至圖10所示，剪切套24-1下部的內(nèi)回轉(zhuǎn)面均勻的設(shè)置有4組內(nèi)溝槽；四個相同的傳動套31呈分瓣式均勻地布置在芯軸27外部，每個傳動套31均為上下兩端均具有內(nèi)軸肩的U形截面?zhèn)鲃咏Y(jié)構(gòu)；支撐體30為上端具有整圓周內(nèi)軸肩的回轉(zhuǎn)體。裝配時剪切套24-1以其下部的內(nèi)溝槽首先扣在傳動套31上端的內(nèi)軸肩上，同時支撐體30以其整圓周軸內(nèi)肩套在傳動套31下端的內(nèi)軸肩上，然后將三個部件總成從上至下直接套在芯軸27外部，最后上緊第二剪切銷釘25進(jìn)行固定。需要注意的是，裝配之后剪切套24-1的內(nèi)溝槽與傳動套31上端的內(nèi)軸肩之間需要留有軸向間距，并且該軸向間距應(yīng)不小于第二剪切銷釘25的直徑，由此保證第二剪切銷釘25被剪切后逐級帶動支撐體30上移，避免第二剪切銷釘25未完全剪切時受彈性爪26擠壓支撐體30的摩阻影響而導(dǎo)致剪切壓力不穩(wěn)定，進(jìn)而保證了第二剪切銷釘25完全剪切后支撐體30滿足低壓逐級啟動以實(shí)現(xiàn)彈性爪26徑向順利收回的功能可靠性。

剪切套24-1、支撐體30和傳動套31整體套裝于芯軸27外部，并且第二剪切銷釘25將剪切套24-1和芯軸27軸向固定后，芯軸27的傳壓孔與剪切套24-1的壓差截面對齊。芯軸27的傳壓孔上方設(shè)置有安裝于剪切套24-1內(nèi)回轉(zhuǎn)面的第六密封圈22、下方設(shè)置有安裝于芯軸27外回轉(zhuǎn)面的第七密封圈23，上端直徑較小的第六密封圈22和下端直徑較大的第七密封圈23組合從而建立向上的壓差，壓差由第六密封圈22和第七密封圈23之間的傳壓孔傳入并通過壓差截面先剪斷第二剪切銷釘25，再推動剪切套24-1向上移動，直至運(yùn)動到連接套20底端端面對剪切套24-1限位。

彈性爪26套裝于剪切套24-1外部，彈性爪26上端延伸至連接套20外部，且其上端的內(nèi)回轉(zhuǎn)面設(shè)置有平鍵槽，該平鍵槽與連接套12中部外回轉(zhuǎn)面的平鍵槽對齊。平鍵19裝入連接套20與彈性爪26所形成的平鍵槽內(nèi)，從而建立彈性爪26與連接套20之間的扭矩傳遞通道，進(jìn)而產(chǎn)生兩個作用，作用之一是當(dāng)防轉(zhuǎn)套14未軸向移動并脫離封隔器上接頭32時，由于防轉(zhuǎn)套14與上接頭9有防轉(zhuǎn)銷17傳遞扭矩，上接頭9與連接套20又是正轉(zhuǎn)螺紋連接，連接套20再與彈性爪26通過平鍵19連接，故可以防止防止下入過程中正轉(zhuǎn)管柱至封隔器上接頭32時，彈性爪26的外螺紋就不會與封隔器上接頭32的內(nèi)螺紋發(fā)生脫扣；作用之二是當(dāng)防轉(zhuǎn)套14軸向移動并脫離封隔器上接頭32時，傳扭方式一致，但當(dāng)此時正轉(zhuǎn)管柱至封隔器上接頭32時，彈性爪26的外螺紋就會與封隔器上接頭的內(nèi)螺紋發(fā)生正轉(zhuǎn)脫扣。

彈性爪26底部的分瓣式插入爪套裝在支撐體30外部，彈性爪26的分瓣式插入爪由支撐體30支撐時，彈性爪26與封隔器上接頭32連接；支撐體30由剪切套24-1和傳動套31帶動上移后，彈性爪26的分瓣式插入爪徑向收回，彈性爪26與封隔器上接頭32脫扣。彈性爪26與封隔器上接頭32連接處設(shè)計(jì)有外螺紋，該外螺紋為特殊的左旋外螺紋，首先該左旋外螺紋小徑由上到下具有逐漸變小的錐度，錐度設(shè)計(jì)為1:16；其次該左旋外螺紋由上部的平頂式梯形牙型和下部的全三角牙型組合而成，平頂式梯形牙型與全三角牙型所占長度的比例范圍為1/4～1/3，該組合和比例的重點(diǎn)在于前端全三角牙型易于上扣和回插引入，后端平頂式梯形牙型用于承受較高的軸向載荷；且全三角牙型兩側(cè)具有不同傾角，一般下端傾角為60°左右，上端傾角為45°左右，其作用在于下端傾角較大易于上扣和回插引入，上端傾角較小既能滿足液壓脫手時便于拔出，又能滿足矩形螺紋較高的承載需要和可正轉(zhuǎn)螺紋脫手釋放的要求。彈性爪26的特殊左旋外螺紋有利于該螺紋與封隔器上接頭32內(nèi)螺紋的往復(fù)插入和拔出，與整個管柱其它正旋連接螺紋相比，可實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)管柱時該螺紋順利脫扣，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械式的正轉(zhuǎn)脫手。

彈性爪26上端面與上接頭9下端面之間安裝有彈簧18，彈簧18滿足工具入井后，當(dāng)送入脫手工具與封隔器上接頭32需要正轉(zhuǎn)脫手時，由于管柱重量很大，正轉(zhuǎn)時封隔器上接頭32已經(jīng)座掛在井壁上，可以視為不動，當(dāng)正轉(zhuǎn)管柱則勢必發(fā)生彈性爪26上移，如果是剛性連接而沒有彈簧18，則導(dǎo)致脫扣時整個服務(wù)管柱的重量慢慢施加在彈性爪26上，不利于脫手，但有了彈簧18這種軟性連接，則正轉(zhuǎn)脫扣時整個服務(wù)管柱仍可視為不動，只是脫手彈性爪26上移的力量克服彈簧18本身的力量即可，與此同時，送入脫手工具需要往復(fù)與封隔器上接頭32回插和拔出，帶彈簧18的軟性連接優(yōu)于剛性連接，可保證其工作可靠性和使用壽命。

本實(shí)施例的工作流程如下：

1.首先在車間將送入脫手工具下部的彈性爪26與封隔器上接頭32通過左旋螺紋連接，送入脫手工具上部的上接頭9與坐封工具的芯軸螺紋連接，送入脫手工具外部的轉(zhuǎn)換套3與坐封工具的活塞螺紋連接，完成坐封工具+送入脫手工具+封隔器一趟管柱的組裝連接，然后在井口用鉆桿連接坐封工具入井；

2.下入過程中如遇套管變形等問題，可以根據(jù)作業(yè)需要在井口正轉(zhuǎn)整個管柱調(diào)節(jié)封隔器最大外徑的高邊，使其通過風(fēng)險(xiǎn)井段，由于防轉(zhuǎn)套14未發(fā)生軸向運(yùn)動，故正轉(zhuǎn)時，不會讓送入脫手工具的彈性爪26與封隔器上接頭32意外發(fā)生脫扣，保證正轉(zhuǎn)扭矩有效傳遞至封隔器；

3.下入到位后，首先管內(nèi)投球打壓坐封封隔器，當(dāng)管內(nèi)壓力升高至800psi時，防轉(zhuǎn)套14由于其壓差截面而使第一剪切銷釘16剪斷，防轉(zhuǎn)套14繼續(xù)上移至限位套7限位，同時使防轉(zhuǎn)套14下端的方形插板完全退出封隔器上接頭32的外插槽，同時卡簧11徑向縮回至卡簧槽內(nèi)，可防止防轉(zhuǎn)套14出現(xiàn)意外重新進(jìn)入封隔器上接頭32的外插槽；

4.封隔器坐封到位后，繼續(xù)提高管內(nèi)壓力至3500Psi時，由于剪切套24-1的壓差截面，首先推動剪切套24-1剪切第二剪切銷釘25，然后剪切套24-1向上移動至緊貼傳動套31，傳動套31再帶動支撐體30向上移動，使得彈性爪26下端沒有支撐而徑向收回，即通過這種逐級先剪切第二剪切銷釘25再帶動支撐體30上移的方式，確保了彈性爪26徑向收回的可靠性，最后直接上提鉆桿+坐封工具+送入脫手工具+下部服務(wù)工具，可使送入脫手工具與封隔器上接頭32順利脫離，滿足液壓脫手的可靠性；

5.如發(fā)生管內(nèi)加壓失效而無法實(shí)現(xiàn)液壓脫手時，可在防轉(zhuǎn)套14運(yùn)動后，直接正轉(zhuǎn)服務(wù)工具使送入脫手工具的彈性爪26外螺紋與封隔器上接頭32正轉(zhuǎn)脫扣，而順利脫手。

實(shí)施例2

如圖9所示，本實(shí)施例提供了一種用于水平井礫石充填防砂管柱送入脫手工具，采用管外打壓脫手式，其與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于，將實(shí)施例1中的連接套20-1和芯軸27設(shè)計(jì)為一個整體結(jié)構(gòu)，稱為連接套20-2；同時由于是管外打壓脫手的方式，故調(diào)整了剪切套的壓差截面方向，即改變了剪切套24-2的結(jié)構(gòu)，其余結(jié)構(gòu)一致。

具體地，剪切套24-2、支撐體30和傳動套31整體套裝于連接套20-2的下部外側(cè)，并且第二剪切銷釘25將剪切套24-2和連接套20-2軸向固定后，連接套20-2的第二傳壓孔與剪切套24-2的壓差截面對齊。連接套20-2的傳壓孔上方設(shè)置有安裝于連接套20-2外回轉(zhuǎn)面的第六密封圈22、下方設(shè)置有安裝于剪切套24-2內(nèi)回轉(zhuǎn)面的第七密封圈23，上端直徑較大的第六密封圈22和下端直徑較小的第七密封圈23組合從而建立向上的壓差，當(dāng)管外加壓時，壓差向上推動剪切套24-2，首先剪切第二剪切銷釘25，然后推動剪切套24-2上移并依次帶動傳動套31和支撐體30上移，使彈性爪26徑向收回。

本實(shí)施例的工作流程如下：

1.首先在車間將送入脫手工具下部的彈性爪26與封隔器上接頭32通過左旋螺紋連接，送入脫手工具上部的上接頭9與坐封工具的芯軸螺紋連接，送入脫手工具外部的轉(zhuǎn)換套3與坐封工具的活塞螺紋連接，完成坐封工具+送入脫手工具+封隔器一趟管柱的組裝連接，然后在井口用鉆桿連接坐封工具入井；

2.下入過程中如遇套管變形等問題，可以根據(jù)作業(yè)需要在井口正轉(zhuǎn)整個管柱調(diào)節(jié)封隔器最大外徑的高邊，使其通過風(fēng)險(xiǎn)井段，由于防轉(zhuǎn)套14未發(fā)生軸向運(yùn)動，故正轉(zhuǎn)時，不會讓送入脫手工具的彈性爪26與封隔器上接頭32意外發(fā)生脫扣，保證正轉(zhuǎn)扭矩有效傳遞至封隔器；

3.下入到位后，首先管內(nèi)投球打壓坐封封隔器，當(dāng)管內(nèi)壓力升高至800psi時，防轉(zhuǎn)套14由于其壓差截面而使第一剪切銷釘16剪斷，防轉(zhuǎn)套14繼續(xù)上移至限位套7限位，同時使防轉(zhuǎn)套14下端的方形插板完全退出封隔器上接頭32的外插槽，同時卡簧11徑向縮回至卡簧槽內(nèi)，可防止防轉(zhuǎn)套14出現(xiàn)意外重新進(jìn)入封隔器上接頭32的外插槽；

4.封隔器坐封到位后，采用管外加壓至2000Psi的方式，由于剪切套24-1的壓差截面，首先推動剪切套24-2剪切第二剪切銷釘25，然后剪切套24-1向上移動至緊貼傳動套31，傳動套31再帶動支撐體30向上移動，使得彈性爪26下端沒有支撐而徑向收回，即通過這種逐級先剪切第二剪切銷釘25再帶動支撐體30上移的方式，確保了彈性爪26徑向收回的可靠性，最后直接上提鉆桿+坐封工具+送入脫手工具+下部服務(wù)工具，可使送入脫手工具與封隔器上接頭32順利脫離，滿足液壓脫手的可靠性；

5.如發(fā)生管內(nèi)加壓失效而無法實(shí)現(xiàn)液壓脫手時，可在防轉(zhuǎn)套14運(yùn)動后，直接正轉(zhuǎn)服務(wù)工具使送入脫手工具的彈性爪26外螺紋與封隔器上接頭32正轉(zhuǎn)脫扣，而順利脫手。

6.如發(fā)生封隔器未完全坐封，可回插送入脫手工具使彈性爪26重新進(jìn)入封隔器上接頭32內(nèi)，然后管內(nèi)加壓至2500Psi繼續(xù)坐封封隔器，同時由于管內(nèi)壓力高于管外壓力，剪切套24-2的壓差截面會依次推動剪切套24-2、傳動套31和支撐體30向下移動并支撐住彈性爪26，以此滿足繼續(xù)坐封封隔器的需求，在坐封完成之后，再可通過環(huán)空加壓的方式進(jìn)行液壓脫手，亦可通過正轉(zhuǎn)管柱的方式進(jìn)行機(jī)械正轉(zhuǎn)脫手。

盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。