一種用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，包括：用于連接套管的上接頭組件；與所述上接頭組件相連接的中心管體；設置在所述中心管體的下端的外周壁上的錨爪組件；活動式套設在所述中心管體的外周壁上且能驅(qū)動所述錨爪組件沿所述中心管體的徑向進行張開的驅(qū)動組件。該固井地錨具有在注蒸汽的過程中不會發(fā)生形變、結(jié)構(gòu)強度高和使用壽命長的優(yōu)點。
【專利說明】
一種用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨
技術領域
[0001]本實用新型涉及稠油油藏熱采開發(fā)技術領域，尤其涉及一種用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨?！颈尘凹夹g】
[0002]熱采是稠油油藏開發(fā)的有效手段之一。其中，在注蒸汽熱采的過程中，由于套管受熱會膨脹，從而會導致套管的徑向和縱向都會有一定程度的伸長。這樣，由于套管在縱向的伸長，從而使得該套管不再與地面齊平而是凸出地面一段距離。另外，套管伸長后，固井水泥與套管之間會發(fā)生膠結(jié)失效、井口冒油汽等現(xiàn)象。
[0003]基于對上述現(xiàn)有技術的分析，需要設計一種用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，以解決在注蒸汽熱采的過程中，因套管受熱膨脹而發(fā)生固井水泥與套管膠結(jié)失效以及井口冒油氣的問題?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0004]針對上述問題，根據(jù)本實用新型提出了一種用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，包括:用于連接套管的上接頭組件;與所述上接頭組件相連接的中心管體;設置在所述中心管體的下端的外周壁上的錨爪組件;活動式套設在所述中心管體的外周壁上且能驅(qū)動所述錨爪組件沿所述中心管體的徑向進行張開的驅(qū)動組件。這樣，在該驅(qū)動組件的驅(qū)動下，會使得該錨爪組件逐漸沿中心管體的徑向進行張開，從而使得該錨爪組件逐漸吃入到地層中。進一步地，使得該固井地錨牢固地固定在地層中，以對上接頭組件上的套管施加一定大小的預拉伸的應力，直至該預拉伸的應力達到設定值后，停止對該套管的拉伸動作。 即，在未注蒸汽之前，該套管的預拉伸應力已經(jīng)達到設定值，因而，即便開始向地層中注入蒸汽，注蒸汽時產(chǎn)生的熱應力會在預拉伸應力范圍內(nèi)或抵消，該套管也不會因受熱而再發(fā)生膨脹。進一步地，就不會發(fā)生縱向伸長的現(xiàn)象，即，該套管的上端口依然與地面齊平，不會高出地面一段距離。同時，該套管也不會與固井水泥發(fā)生膠結(jié)失效的現(xiàn)象，大大地延長了油井的使用壽命。
[0005]在一個實施例中，所述錨爪組件包括設置在所述中心管體的下端的外周壁上的限位臺肩，和位于所述限位臺肩上且與所述限位臺肩為活動式連接的錨爪。該限位臺肩的設置，為錨爪提供了支撐，可以很好地防止該錨爪發(fā)生脫落的現(xiàn)象。
[0006]在一個實施例中，在所述限位臺肩的延伸端的上表面構(gòu)造有能限制所述錨爪沿所述中心管體的徑向繼續(xù)張開的限位塊。在上述錨爪轉(zhuǎn)動的過程中，當該錨爪的底端的外表面轉(zhuǎn)至與該限位塊的內(nèi)側(cè)面相貼合時，由于該限位塊的阻擋，可以有效地防止在起爆構(gòu)件爆炸后產(chǎn)生的內(nèi)壓力的作用下，致使錨爪相對中心管體的徑向的張開角度過大的弊端。進一步地，避免影響錨爪吃入到地層中的錨定力。由此可見，該限位塊起到了較好的限位作用。
[0007]在一個實施例中，所述限位塊的內(nèi)表面構(gòu)造為圓弧過渡面。
[0008]在一個實施例中，所述錨爪的上端的內(nèi)表面構(gòu)造為楔形的第一錐端面。
[0009]在一個實施例中，在所述錨爪的外側(cè)壁上構(gòu)造有能沿所述中心管體的徑向向外凸出的爪牙。
[0010]在一個實施例中，所述驅(qū)動組件包括套設在所述中心管體的外周壁上的活塞缸。
[0011]在一個實施例中，所述活塞缸包括套設在所述中心管體的外周壁上的活塞缸上堵頭和套設在所述中心管體的外周壁上且與所述活塞缸上堵頭相連接的活塞缸本體。
[0012]在一個實施例中，所述活塞缸還包括活動式套設在所述中心管體的外周壁上且部分位于所述活塞缸本體內(nèi)的活塞推桿。
[0013]在一個實施例中，在所述活塞缸上堵頭的下端面和所述活塞推桿的上端面之間構(gòu)造有容納腔，所述驅(qū)動組件還包括位于所述容納腔內(nèi)且能對所述活塞推桿產(chǎn)生沿軸向向下的推力的起爆構(gòu)件。
[0014]在一個實施例中，所述活塞推桿的下端的外表面構(gòu)造為能與所述第一錐端面相匹配的第二錐端面。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，根據(jù)本申請，在該驅(qū)動組件的驅(qū)動下，會使得該錨爪組件逐漸沿中心管體的徑向進行張開，從而使得該錨爪組件逐漸吃入到地層中。進一步地，使得該固井地錨牢固地錨定在了地層中，以對上接頭組件上的套管施加一定大小的預拉伸的應力，直至該預拉伸的應力達到設定值后，停止對該套管的拉伸動作。即，在未注蒸汽之前，該套管的預拉伸應力已經(jīng)達到設定值，因而，即便開始向地層中注入蒸汽，注蒸汽時產(chǎn)生的熱應力會在預拉伸應力范圍內(nèi)或抵消，該套管也不會因受熱而再發(fā)生膨脹。進一步地，就不會再發(fā)生縱向伸長的現(xiàn)象，即，該套管的上端口依然與地面齊平，不會高出地面一段距離。同時，該套管也不會與固井水泥發(fā)生膠結(jié)失效的現(xiàn)象，大大地延長了油井的使用壽命?！靖綀D說明】
[0016]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本實用新型進行更詳細的描述。在圖中:
[0017]圖1為本申請的實施例的用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例描繪。 【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0020]如圖1所示，圖1示意性地顯示了該固井地錨100包括上接頭組件1、中心管體2、錨爪組件3以及驅(qū)動組件4。[0021 ]該上接頭組件1大致呈筒狀，在該上接頭組件1的內(nèi)周壁構(gòu)造有螺紋。該上接頭組件1可通過螺紋連接的方式實現(xiàn)與套管(圖中未示出)的連接，從而形成需要對套管進行預應力拉伸的套管串總體。
[0022]在一個實施例中，該上接頭組件1所處的位置為固井地錨100的上方，與該上接頭組件1相連接的套管位于該上接頭組件1的上方。
[0023]該中心管體2大致呈筒狀且內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)。該中心管體2與上接頭組件1相連通。 具體地，該中心管體2與該上接頭組件1之間的連接方式可為螺紋連接或焊接。
[0024]該錨爪組件3設置在中心管體2的下端21的外周壁上211。
[0025]該驅(qū)動組件4活動式套設在中心管體2的外周壁211上且能驅(qū)動錨爪組件3沿中心管體2的徑向進行張開。這樣，在該驅(qū)動組件4的驅(qū)動下，會使得該錨爪組件3逐漸沿中心管體2的徑向進行張開，從而使得該錨爪組件3逐漸吃入到地層中。進一步地，使得該固井地錨 100牢固地固定在地層中，以對上接頭組件1上的套管施加一定大小的預拉伸的應力，直至該預拉伸的應力達到設定值后，停止對該套管的拉伸動作。即，在未注蒸汽之前，該套管的預拉伸應力已經(jīng)達到設定值，因而，即便開始向地層中注入蒸汽，注蒸汽時產(chǎn)生的熱應力會在預拉伸應力范圍內(nèi)或抵消，該套管也不會因受熱而再發(fā)生膨脹。進一步地，就不會再發(fā)生縱向伸長的現(xiàn)象，即，該套管的上端口依然與地面齊平，不會高出地面一段距離。同時，該套管也不會與固井水泥(圖中未示出)發(fā)生膠結(jié)失效的現(xiàn)象，大大地延長了油井的使用壽命。
[0026]另外，本申請的固井地錨100為全通徑結(jié)構(gòu)，因而，在打開該錨爪組件3時無需采用液壓式打開，即，無需采用向中心管體2內(nèi)栗送液體來打開錨爪組件3的方式，由此，使得該固井地錨100不僅可以應用于直井還可應用于水平井。
[0027]如圖1所示，該錨爪組件3包括設置在中心管體2的下端21的外周壁211上的限位臺肩31。該限位臺肩31可為水平板或水平座。該限位臺肩31可通過螺栓或螺釘?shù)染o固件緊固在該中心管體2的外周壁211上。
[0028]該錨爪組件3還包括錨爪32,該錨爪32位于限位臺肩31上且與該限位臺肩31為活動式連接。具體地，該錨爪32可與該限位臺肩31為銷軸式連接。另外，該限位臺肩31的設置， 為錨爪32提供了支撐，可以很好地防止該錨爪32發(fā)生脫落的現(xiàn)象。
[0029]在該限位臺肩31的延伸端311的上表面構(gòu)造有能限制錨爪32沿中心管體2的徑向繼續(xù)張開的限位塊312。具體地，該限位塊312可為凸塊、限位板或其它具有限位功能的限位部件。在上述錨爪32轉(zhuǎn)動的過程中，當該錨爪32的底端的外表面轉(zhuǎn)至與該限位塊312的內(nèi)側(cè)面相貼合時，由于該限位塊312的阻擋，可以有效地防止在起爆構(gòu)件42爆炸后產(chǎn)生的內(nèi)壓力的作用下，致使錨爪32相對中心管體2的徑向的張開角度過大的弊端。進一步地，避免影響錨爪32吃入到地層中的錨定力。由此可見，該限位塊312起到了較好的限位作用。
[0030]如圖1所示，該限位塊312的內(nèi)表面構(gòu)造為圓弧過渡面313。具體地，該圓弧過渡面 313的底端起始面與上述延伸端311的上表面相齊平。由于該圓弧過渡面313的設置，使得該錨爪32能夠順利地張開，避免其在張開的過程中發(fā)生遇卡的問題。
[0031]該錨爪32的上端321的內(nèi)表面322構(gòu)造為楔形的第一錐端面323。該第一錐端面323 的設置，方便與如下所述的活塞推桿413相配合，從而在該活塞推桿413的推力作用下，使得該錨爪32能夠順利地張開，實現(xiàn)該錨爪32固定到地層中的目的。
[0032]另外，在上述錨爪32的外側(cè)壁324上構(gòu)造有能沿中心管體2的徑向向外凸出的爪牙 5。該爪牙5的設置，能夠方便該錨爪32更好地吃入到地層中，從而形成錨定力，以使得固井地錨100能夠牢固地固定在地層中。進一步地，為提供給套管最大限度的預拉伸的應力做好了充分的準備。[0〇33] 如圖1所示，該驅(qū)動組件4包括套設在中心管體2的外周壁211上的活塞缸41。[〇〇34]該活塞缸41包括套設在中心管體2的外周壁211上的活塞缸上堵頭411和套設在中心管體2的外周壁211上且與活塞缸上堵頭411相連接的活塞缸本體412。其中，該活塞缸上堵頭411的設置，可以使得由如下所述的起爆構(gòu)件42起爆后產(chǎn)生的內(nèi)壓向下傳遞，S卩，該內(nèi)壓作用給活塞推桿413,該活塞推桿413會在內(nèi)壓的作用下，逐漸向下運動，直至該活塞推桿 413的下端的第二錐端面414逐漸嵌入到錨爪32的內(nèi)側(cè)并與錨爪32的內(nèi)表面322相貼合后停止向下運動。[〇〇35]該活塞缸41還包括活動式套設在中心管體2的外周壁211上且部分位于活塞缸本體412內(nèi)的活塞推桿413。該活塞推桿413能夠相對該活塞缸本體412進行伸出或回縮運動。
[0036]另外，在該活塞推桿413的外周壁上套設有多個間隔開的密封圈。該密封圈可以很好地保證該活塞推桿413與活塞缸本體412之間的密封性。[〇〇37]如圖1所示，在活塞缸上堵頭411的下端面6和活塞推桿413的上端面7之間構(gòu)造有容納腔8,該驅(qū)動組件4還包括位于該容納腔8內(nèi)且能對活塞推桿413產(chǎn)生軸向向下的推力的起爆構(gòu)件42。由此可見，該容納腔8的設置，為起爆構(gòu)件42的安裝提供了空間。另外，由于該容納腔8位于該活塞缸上堵頭411的下方，該活塞缸上堵頭411扣合在該活塞缸本體412的上端，因而，在該起爆構(gòu)件42起爆后，會產(chǎn)生一定大小的內(nèi)壓力。然而，由于活塞缸上堵頭411 的限制，會使得上述內(nèi)壓向下運動，并作用給活塞推桿413,以打開上述錨爪32。[〇〇38]在本申請的實施例中，上述的起爆構(gòu)件42可為炸藥。
[0039]在一個實施例中，該錨爪32的個數(shù)可根據(jù)實際的需要增設為3個、6個或6個以上等。
[0040]如圖1所示，該活塞推桿413的下端的外表面構(gòu)造為能與第一錐端面323相匹配的第二錐端面414。具體地，在上述起爆構(gòu)件42起爆后，會產(chǎn)生向下的內(nèi)壓力，該內(nèi)壓力會作用在該活塞推桿413上。該活塞推桿413在上述內(nèi)壓力的作用下，沿著中心管體2的外周壁211 向下運動。該活塞推桿413運動一段時間后，該第二錐端面414將逐漸與上述第一錐端面323 相接觸，當該第二錐端面414與第一錐端面323之間的接觸面積達到最大時，該活塞推桿413 的外表面已轉(zhuǎn)至與該限位塊312的內(nèi)側(cè)面相貼合的位置。然而，由于該限位塊312的阻擋，使得該錨爪32不能再繼續(xù)相對中心管體2的徑向進行張開。此時表明上述錨爪32相對中心管體2的徑向張開的開度已達到最大。
[0041]在一個實施例中，該固井地錨100還包括下接頭9,該下接頭9可以起到連接水平井下部管串的作用。
[0042]綜上所述，在該驅(qū)動組件4的驅(qū)動下，會使得該錨爪組件3逐漸沿中心管體2的徑向進行張開，從而使得該錨爪組件3逐漸吃入到地層中。進一步地，使得該固井地錨100牢固地固定在了地層中，以對上接頭組件1上的套管施加一定大小的預拉伸的應力，直至該預拉伸的應力達到設定值后，停止對該套管的拉伸動作。即，在未注蒸汽之前，該套管的預拉伸應力已經(jīng)達到設定值，因而，即便開始向地層中注入蒸汽，該套管也不會因受熱而發(fā)生膨脹。 進一步地，就不會發(fā)生縱向伸長的現(xiàn)象，即，該套管的上端口依然與地面齊平，不會高出地面一段距離。同時，該套管也不會與固井水泥(圖中未示出)發(fā)生膠結(jié)失效的現(xiàn)象，大大地延長了油井的使用壽命。[〇〇43]雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本實用新型進行了描述，但在不脫離本實用新型的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術特征均可以任意方式組合起來。本實用新型并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術方案。
【主權(quán)項】
1.一種用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，其特征在于，包括:用于連接套管的上接頭組件；與所述上接頭組件相連接的中心管體；設置在所述中心管體的下端的外周壁上的錨爪組件；活動式套設在所述中心管體的外周壁上且能驅(qū)動所述錨爪組件沿所述中心管體的徑 向進行張開的驅(qū)動組件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，其特征在于，所 述錨爪組件包括設置在所述中心管體的下端的外周壁上的限位臺肩，和位于所述限位臺肩 上且與所述限位臺肩為活動式連接的錨爪。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，其特征在于，在 所述限位臺肩的延伸端的上表面構(gòu)造有能限制所述錨爪沿所述中心管體的徑向繼續(xù)張開 的限位塊。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，其特征在于，所 述限位塊的內(nèi)表面構(gòu)造為圓弧過渡面。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，其特征在于，所 述錨爪的上端的內(nèi)表面構(gòu)造為楔形的第一錐端面。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，其特征在于，在 所述錨爪的外側(cè)壁上構(gòu)造有能沿所述中心管體的徑向向外凸出的爪牙。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，其特征在于，所 述驅(qū)動組件包括套設在所述中心管體的外周壁上的活塞缸。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，其特征在于，所 述活塞缸包括套設在所述中心管體的外周壁上的活塞缸上堵頭和套設在所述中心管體的 外周壁上且與所述活塞缸上堵頭相連接的活塞缸本體。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，其特征在于，所 述活塞缸還包括活動式套設在所述中心管體的外周壁上且部分位于所述活塞缸本體內(nèi)的 活塞推桿。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，其特征在于， 在所述活塞缸上堵頭的下端面和所述活塞推桿的上端面之間構(gòu)造有容納腔，所述驅(qū)動組件 還包括位于所述容納腔內(nèi)且能對所述活塞推桿產(chǎn)生沿軸向向下的推力的起爆構(gòu)件。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于稠油熱采井套管預應力完井的固井地錨，其特征在于， 所述活塞推桿的下端的外表面構(gòu)造為能與所述第一錐端面相匹配的第二錐端面。
【文檔編號】E21B23/01GK205591857SQ201620159486
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月2日
【發(fā)明人】李曉益, 姚凱, 趙煊, 何祖清, 翟羽佳, 趙旭
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院