一種膨脹懸掛器及其坐掛方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣田固井施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種膨脹懸掛器及其坐掛方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膨脹懸掛器是一種先進(jìn)的尾管作業(yè)工具，其與傳統(tǒng)的懸掛器相比具有外露部件少、適合復(fù)雜井下入以及同時(shí)集坐掛與封隔功能等的優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外膨脹懸掛器主要包括套管、封隔器、膠塞、錐套、卡瓦、液缸以及膨脹本體等。膨脹懸掛器的現(xiàn)場(chǎng)施工工藝是首選注入水泥固井，隨后將坐掛球體投送到鉆具內(nèi)，并等待該球體下落到鉆具的球座上。當(dāng)該球體下落到該鉆具的球座上后，開始憋壓，進(jìn)行膨脹坐掛作業(yè)。
[0003]上述膨脹懸掛器在固井的過(guò)程中，存在位于膨脹懸掛器中的膠塞由于各種原無(wú)法進(jìn)行憋壓，從而無(wú)法進(jìn)行后續(xù)的膨脹坐掛的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)主題，提出了一種膨脹懸掛器，其包括:外殼組件；位于所述外殼組件的內(nèi)腔并與構(gòu)成所述內(nèi)腔的內(nèi)周壁相貼合的膨脹球座組件，所述膨脹球座組件的進(jìn)入端設(shè)置為內(nèi)收的薄壁筒狀結(jié)構(gòu)。向所述外殼組件與所述膨脹球座組件共有的內(nèi)腔中注入水泥漿。注入完畢后，向所述內(nèi)腔中投入坐掛球體，所述坐掛球體的外壁與所述膨脹球座本體的內(nèi)表面相貼合后形成密封，且密封性越來(lái)越好，向所述腔體中注入鉆井液以增大對(duì)所述坐掛球體沿所述外殼組件軸線向下方向的壓力，進(jìn)行憋。繼續(xù)增大所述坐掛球體沿軸線向下方向的壓力，直到該壓力大于所述定位件的剪切力，將該定位件剪短，使得所述膨脹球座組件通過(guò)所述彈性緊固件固定在所述定位空中。膨脹懸掛器的膨脹作業(yè)完成后，再繼續(xù)增大所述坐掛球體沿軸線向下方向的壓力，直到所述坐掛球體被擠入到與所述膨脹懸掛器的下端相連接的管串中，完成所述膨脹懸掛器的坐掛。
[0005]較佳的，所述膨脹球座組件包括膨脹球座本體和與所述膨脹球座本體相連接的彈性機(jī)構(gòu)。
[0006]較佳的，所述膨脹球座本體的進(jìn)入端設(shè)置為內(nèi)收的薄壁筒狀結(jié)構(gòu)，所述膨脹球座本體的提出端設(shè)置為外周壁設(shè)置有外螺紋的第一連接部。
[0007]較佳的，所述彈性機(jī)構(gòu)包括內(nèi)周壁設(shè)置有內(nèi)螺紋并與所述第一連接部為螺紋連接的第二連接部。通過(guò)第二連接部與第一連接部之間的螺紋連接，很好地實(shí)現(xiàn)了膨脹球座本體與彈性機(jī)構(gòu)之前的連接，使得該球座本體與彈性機(jī)構(gòu)組合為一個(gè)整體。另外，將該第二連接部與第一連接部之間采用螺紋連接的方式固定在一起，不僅使得該膨脹球座本體與彈性機(jī)構(gòu)之間連接可靠，并且也便于二者之間的安裝及拆卸，大大地節(jié)省了人力和物力，提高了工作效率。
[0008]較佳的，所述彈性機(jī)構(gòu)還包括與所述第二連接部相連接的鉤爪部，所述鉤爪部的內(nèi)表面與所述薄壁筒狀結(jié)構(gòu)的外表面相貼合。這樣，該鉤爪部起到了支撐該薄壁筒狀結(jié)構(gòu)的作用，即對(duì)該薄壁筒狀結(jié)構(gòu)施加與沿外殼組件軸線豎直向上的支撐力，從而增強(qiáng)了該薄壁筒狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，避免發(fā)生形變。
[0009]較佳的，所述第二連接部的外周壁上依次設(shè)置有限位孔和安裝槽，所述安裝槽中安裝有一端具有開口的彈性緊固件。彈性緊固件需要具有較好的彈性和韌性，因此，能夠在壓縮被解除的條件下恢復(fù)到原來(lái)的形狀，即處于張開的的狀態(tài)。當(dāng)前述定位槽與安裝槽相對(duì)應(yīng)后形成組合安裝槽后，該彈性緊固件將擴(kuò)張至定位槽中。這樣，在該彈性緊固件的自身彈性力的作用下，有效地限制了膨脹球座組件沿外殼組件的軸向進(jìn)行滑動(dòng)，從而，有效地控制了該膨脹球座組件相對(duì)外殼組件的內(nèi)腔中的位置，使得該膨脹球座組件在外殼組件的內(nèi)腔中定位牢固。
[0010]較佳的，所述外殼組件的周壁上設(shè)置有與所述限位孔相配合以限制所述膨脹球座組件沿所述外殼組件的軸向進(jìn)行滑動(dòng)的定位孔。
[0011]較佳的，所述外殼組件的內(nèi)周壁上設(shè)置有與所述安裝槽相對(duì)應(yīng)后容納所述彈性緊固件以限制所述膨脹球座組件沿所述外殼組件的軸向進(jìn)行滑動(dòng)的定位槽。當(dāng)定位槽與安裝槽相對(duì)應(yīng)后形成組合安裝槽后，該彈性緊固件將擴(kuò)張至定位槽中。這樣，在該彈性緊固件的自身彈性力的作用下，有效地限制了膨脹球座組件沿外殼組件的軸向進(jìn)行滑動(dòng)，從而，有效地控制了該膨脹球座組件相對(duì)外殼組件的內(nèi)腔中的位置，使得該膨脹球座組件在外殼組件的內(nèi)腔中定位牢固。
[0012]較佳的，所述限位孔與所述定位孔相配合后形成安裝有定位件的組合安裝孔。該組合安裝孔中設(shè)置有定位件，該定位件的設(shè)置，能夠有效地限制膨脹球座組件沿外殼組件的軸向進(jìn)行滑動(dòng)。從而，有效地控制了該膨脹球座組件相對(duì)外殼組件的內(nèi)腔中的位置，使得該膨脹球座組件在外殼組件的內(nèi)腔中定位牢固。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)主題，提出了一種膨脹懸掛器的坐掛方法，所述方法包括:向所述外殼組件與所述膨脹球座組件共有的內(nèi)腔中注入水泥漿；注入水泥漿完畢后，向所述內(nèi)腔中投入坐掛球體進(jìn)行憋壓；增大所述坐掛球體沿軸線向下方向的壓力，將所述定位件剪斷，使得所述膨脹球座組件通過(guò)所述彈性緊固件固定在所述定位槽中，開始膨脹作業(yè)；膨脹作業(yè)完成后，再繼續(xù)增大所述坐掛球體沿軸線向下方向的壓力，將所述坐掛球體擠入到與所述膨脹懸掛器的下端相連接的管串中。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，所述膨脹懸掛器具有即使在膠塞憋壓失效時(shí)，通過(guò)投入坐掛球體落在膨脹球座組件中仍可實(shí)現(xiàn)膨脹懸掛器的坐掛的優(yōu)點(diǎn)。此外，還具有該膨脹球座組件中的坐掛球體保證完成坐掛后能夠準(zhǔn)確地落入到下部管串中，有效地避免了在提出送入管串的過(guò)程中，由于坐掛球體堵塞而在膨脹球座組件處發(fā)生噴漿的現(xiàn)象，避免造成安全隱患的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。在圖中:
[0016]圖1為本發(fā)明膨脹懸掛器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明膨脹懸掛器完成坐掛時(shí)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明膨脹懸掛器完成坐掛后的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明膨脹懸掛器完成坐掛的方法的實(shí)施例的流程示意圖。
[0020]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例描繪。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明膨脹懸掛器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，所述膨脹懸掛器包括外殼組件I和膨脹球座組件2。其中，該膨脹球座組件2位于該外殼組件I的內(nèi)腔11中，該膨脹球座組件2的外表面與構(gòu)成該內(nèi)腔11的內(nèi)周壁12相貼合。
[0023]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，外殼組件I的周壁13上設(shè)置有定位孔131。該外殼組件I的內(nèi)周壁12上設(shè)置有定位槽121。由于該外殼組件I的工作位置位于井下，工作環(huán)境較為惡劣，因而，該外殼組件I應(yīng)當(dāng)具有較好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及硬度，避免該外殼組件I在被下放的過(guò)程中因與井下巖石發(fā)生碰撞而造成損壞。此外，該外殼組件I長(zhǎng)期處于黑暗、潮濕的環(huán)境中，很容易發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，故該外殼組件I也應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的抗腐蝕性。在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，該外殼組件I為合金鋼材質(zhì)制造而成，能夠滿足強(qiáng)度高、剛度高以及滿足抗腐蝕性的需求。
[0024]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該膨脹球座組件2包括膨脹球座本體21和彈性機(jī)構(gòu)22。其中，該彈性機(jī)構(gòu)22套設(shè)在膨脹球座本體21的外周壁上。該膨脹球座本體21的內(nèi)部具有空腔23，該膨脹球座本體21與該外殼組件I共軸設(shè)置。由此，能夠保證膨脹球座組件2的外周壁與外殼組件I的內(nèi)周壁之間不會(huì)因存有空隙而減弱密封性，造成無(wú)法憋壓的情況。
[0025]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該膨脹球座本體21包括進(jìn)入端211和提出端212。該進(jìn)入端211為下端，即朝向入井的方向，該提出端212為上端，即遠(yuǎn)離入井的方向。該膨脹球座本體21的進(jìn)入端211設(shè)置為內(nèi)收的薄壁筒狀結(jié)構(gòu)213，這樣的設(shè)置能夠使得該進(jìn)入端211具有較好的韌性以及柔性。在該進(jìn)入端211受到擠壓的過(guò)程中，不會(huì)因發(fā)生彈性形變而損壞。該膨脹球座本體21的提出端212設(shè)置為第一連接部214，該第一連接部214的外周壁上設(shè)置有外螺紋。
[0026]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該彈性機(jī)構(gòu)22包括第二連接部221。該第二連接部221的內(nèi)周壁上設(shè)置有內(nèi)螺紋。該第二連接部221與第一連接部214為螺紋連接，這樣，通過(guò)第二連接部221與第一連接部214之間的螺紋連接，很好地實(shí)現(xiàn)了膨脹球座本體21與彈性機(jī)構(gòu)22之間的連接，使得該膨脹球座本體21與彈性機(jī)構(gòu)22組合為一個(gè)整體。另外，將該第二連接部221與第一連接部214采用螺紋連接的方式固定在一起，不僅使得該膨脹球座本體21與彈性機(jī)構(gòu)22之間連接可靠，并且也便于二者之間的安裝及拆卸，大大地節(jié)省了人力和物力，提高了工作效率。該第二連接部221的外周壁上依次設(shè)置有限位孔223和安裝槽224，該安裝槽224中安裝有一端具有開口的彈性緊固件225，即該彈性緊固件225可為C型。該彈性緊固件225具有較好的彈性，能夠被壓縮且不發(fā)生損壞，當(dāng)被壓縮狀態(tài)解除后能夠在自身彈力的作用下恢復(fù)到原來(lái)未被壓縮的狀態(tài)。該彈性緊固件225的外徑大于外殼組件I的內(nèi)徑。由于該外殼組件I的內(nèi)周壁12與該彈性緊固件225相擠壓，因此，會(huì)施加給該彈性緊固件225沿徑向向下的擠壓力，從而使得該彈性緊固件225位于安裝槽224中而處于被壓縮的狀態(tài)。在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，由于該彈性緊固件225需要具有較好的彈性和韌性，由此，將該彈性緊固件225由合金鋼材質(zhì)制造而成。
[0027]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，將限位孔223與定位孔131相配合后，形成組合安裝孔，該組合安裝孔中設(shè)置有定位件132。該定位件132的設(shè)置，能夠有效地限制膨脹球座組件2沿外殼組件I的軸向進(jìn)行滑動(dòng)。從而，有效地控制了該膨脹球座組件2相對(duì)外殼組件I的內(nèi)腔11中的位置，使得該膨脹球座組件2在外殼組件I的內(nèi)腔11中定位牢固。在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，定位件132可為螺栓或剪釘。該定位件132的設(shè)置，使得膨脹球座本體21、彈性機(jī)構(gòu)22以及彈性緊固件225牢固地與外殼組件I