CN105114021B - 在油管中安装速度管柱的悬挂密封器及其送入和回收工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在油管中安装速度管柱的悬挂密封器及其送入和回收工具，所述悬挂密封器包括内管组件和套在内管组件外的外管组件；所述内管组件的上端内壁设有止动台阶，下端设有第一卡爪，第一卡爪内通过剪切部件设有挡环；所述外管组件包括具弹性的涨开部件、设在所述涨开部件上方沿所述内管组件滑动使涨开部件涨开的第一推动部件和第二推动部件、设在所述涨开部件下方沿所述内管组件滑动使涨开部件复位的释放部件，第一推动部件和第二推动部件之间设有密封部件。本发明为在油管中安装速度管柱的专用成套设备，通过本发明无需更换油管就可在油管中安装速度管柱，从而提高油管流通通道的携液能力，增加油气井产量。

Description

在油管中安装速度管柱的悬挂密封器及其送入和回收工具

技术领域

本发明属于石油钻采领域中用于完井和修井作业的装置，具体涉及一种在油管中安装速度管柱的悬挂密封器及其送入和回收工具。

背景技术

在石油天然气开采业中，有的井会在生产的后期出现透水现象，发生透水后由于天然气的产量不足，油管过大，气体流速降低，会造成携液能力下降，最终导致油气井产量下降甚至停产。出现这种现象后，多年来石油业内采用以下办法：1）临时性的人工举升排除积液，但是过段时间后又会出现同样的现象；2）修井作业，换小直径的油管，提高携液能力，但是这种方法需要大修井成本极高。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需更换油管，在油管中安装速度管柱的悬挂密封器及其送入和回收工具，以提高流通通道的携液能力，增加油气井产量。

本发明提供的悬挂密封器，包括内管组件和套在内管组件外的外管组件；所述内管组件的上端内壁设有止动台阶，下端设有第一卡爪，第一卡爪内通过剪切部件设有挡环；所述外管组件包括具弹性的涨开部件、设在所述涨开部件上方沿所述内管组件滑动使涨开部件涨开的第一推动部件和第二推动部件、设在所述涨开部件下方沿所述内管组件滑动使涨开部件复位的释放部件，第一推动部件和第二推动部件之间设有密封部件；所述第一、二推动部件分别与所述内管组件和涨开部件之间分别设有第一、第二剪切定位部件；所述第一卡爪与所述释放部件之间采用咬合结构连接使释放部件定位。

所述内管组件包括相互连接的第一上接头、第一芯轴，所述第一卡爪设在第一芯轴的下端，所述止动台阶设在第一上接头的上端内壁；所述外管组件中的第一推动部件包括套在所述第一上接头上的推筒和套在第一芯轴上且与所述推筒连接的中接头，所述第二推动部件为上座，所述密封部件包括套在所述第一芯轴上位于所述中接头与所述上座之间的若干胶筒；所述释放部件包括下座和与下座连接的第一下接头；所述第一剪切定位部件设在所述推筒和第一上接头之间；所述涨开部件采用卡瓦装置设在所述上座与下座之间与上座和下座配合，所述第二剪切定位部件设在所述上座与卡瓦装置之间。

本发明提供的悬挂密封器的送入工具，包括管状的活塞杆部分和套在活塞杆部分上可沿活塞杆部分上下滑动的活塞缸部分；所述活塞杆部分与活塞缸部分之间形成与活塞杆的管内连通的活塞腔，所述活塞缸部分的下端设有与所述悬挂密封器中推动部件相配合的传动部件，所述活塞杆部分的下端设有与所述悬挂密封器中内管组件相配合的连接装置；所述连接装置包括通过密封装置设在所述活塞杆部分下端且设凸环的锁杆、与所述活塞杆部分连接且套在锁杆上的锁套、设在锁套上通过锁杆上的凸环控制与所述悬挂密封器内管组件上的止动台阶相配合的锁块、通过第三剪切定位部件使所述锁杆定位的剪切定位装置。

所述活塞杆部分包括第二上接头、与第二上接头螺纹连接的中心管、与中心管螺纹连接的由若干段活塞杆通过螺纹连接组成的活塞杆，所述连接装置中的锁杆与最下一段活塞杆连接；所述活塞缸部分包括套在所述中心管上且螺纹连接的上连接套、与上连接套螺纹连接的由若干段与所述各段活塞杆对应的活塞缸，所述活塞腔包括由各段相互对应的活塞杆与活塞缸之间均形成的小活塞腔，上下相邻两段活塞缸之间分别通过第三剪切定位部件连接，所述传动部件与最下一段活塞缸连接。

所述剪切定位装置包括设在所述锁套内且容许所述锁杆通过的第一剪切套、通过第四剪切定位部件与第一剪切套连接的剪切环。

本发明提供的悬挂密封器的回收工具，包括一杆状体，所述杆状体的下端与所述悬挂密封器下端的挡环相配合，在所述杆状体的中部周围设有与所述悬挂密封器内管组件上端的止动台阶相配合的第二卡爪。

所述杆状体包括变扣接头、第二芯轴、第三上接头、第一弹簧、外套、第二弹簧、限位套、滑环、加长杆、筒、第二下接头、第三卡爪、第二剪切套、尾底；所述变扣接头通过内螺纹与第二芯轴连接；第三上接头通过第五剪切定位部件固定套在第二芯轴上，并用外螺纹与外套连接；第三上接头内设有套在第二芯轴上的第一弹簧，外套内设有套在第二芯轴上的限位套，限位套的上端顶住第一弹簧下端，外套内设有套在限位套上的第二弹簧和滑环，所述第二卡爪设在滑环下部；第二芯轴通过螺纹与加长杆连接；加长杆与筒通过螺纹连接；筒的下端通过螺纹与第二下接头连接，第二下接头外部套有第三卡爪；第二下接头与套在其上的第二剪切套通过第六剪切定位部件固定，第二下接头的下端与尾底通过螺纹连接。

有益效果

本发明为在油管中安装速度管柱的专用成套设备，通过本发明无需更换油管就可在油管中安装速度管柱，从而提高油管流通通道的携液能力，增加油气井产量。

下面结合附图说明本发明的技术方案。

附图说明

图1是本发明悬挂密封器的结构示意图。

图2是本发明悬挂密封器的送入工具的结构示意图。

图3是图2中Ⅰ处放大图。

图4是本发明悬挂密封器的回收工具的结构示意图。

图5是小直径速度管柱的安装示意图。

图6是本发明悬挂密封器送入过程示意图。

图7是本发明悬挂密封器回收过程示意图。

具体实施方式

见图1，本发明的悬挂密封器1包括上接头101、推筒102、中接头105、芯轴108、胶筒109、110、上座112、卡瓦114、卡瓦筒116、下座117、卡爪119、下接头124；所述上接头101的上端内壁设有止动台阶1011，上接头101的下端和芯轴108的上端采用螺纹连接并用O形圈104密封，芯轴108的下端与卡爪119通过螺纹连接，推筒102套在上接头101外，上接头101和推筒102之间设有剪切销103定位，中接头105、上座112、下座117和下接头124从上至下套在芯轴108外，中接头105和推筒102的下端螺纹连接， 中接头105内部设有开槽锁环106采用螺纹旋入芯轴108防止中接头105后退，中接头105上设有内六角螺钉107防止转倒，在中接头105和上座112之间设有套在芯轴108上的两个胶筒109和位于胶筒109之间的一个胶筒110，胶筒109与胶筒110之间用隔环111隔开，在上座112和下座117之间设有套在芯轴108上的卡瓦装置，卡瓦装置包括卡瓦筒116，卡瓦筒116内设有4个卡瓦114与上座112和下座117轴向通过斜面配合，每个卡瓦114内有一个弹簧115使其保持回位状态，卡瓦筒116套在上座112和下座117外，上座112与卡瓦筒116之间通过剪切螺钉113连接，卡瓦筒116与下座117之间用圆头螺钉125定位，下座117通过螺纹和下接头124连接并设有定位螺钉118防止螺纹松脱，卡爪119与下接头124之间的采用多点螺纹咬合结构126连接使下接头124定位，卡爪119的内外分别设有O形圈120和O形圈211与芯轴108和下接头124密封，卡爪119的下端内设有挡环123，挡环123与卡爪119通过剪切销122连接。悬挂密封器1通过悬挂密封器的送入工具2推动推筒102实现座封。

见图2，本发明悬挂密封器的送入工具2包括上接头201、中心管204、上连接套205、活塞缸、活塞杆210、推筒212、锁接头213、锁杆215、锁套217、锁块216、剪切套218、剪切环220、下锥头221、密封钢球214；中心管204与上接头201下端螺纹连接，并用O形圈202密封，用止动螺钉203锁定；上连接套205套在中心管204的中段，与中心管204螺纹连接，并用止动螺钉203锁定；活塞杆由上中下三段活塞杆210、210′、210″通过螺纹连接组成并用O型圈209密封，上段活塞杆210与中心管204的下段螺纹连接，并用O型圈209密封；活塞缸由上中下三段活塞缸207、207′、207″组成，上下相邻两段活塞缸之间分别设有剪切槽、剪切螺钉孔并通过剪切钉206连接，活塞缸套在中心管204和活塞杆上，三段活塞缸207、207′、207″分别与三段活塞杆210、210′、210″对应组合成三个小活塞腔，每段活塞杆均设有开孔222使每个小活塞腔均与中心管的中心通道连通；上连接套205的下端有剪切槽，上段活塞缸207通过剪切螺钉206与上连接套205上的剪切槽配合与上连接套205连接，上段活塞缸207的下端设有剪切槽，使用剪切螺钉206与中段活塞缸207′的剪切螺钉孔相连且与上段活塞杆210之间设有O形圈208、209使其密封，中段活塞缸207′的下端设有剪切槽，使用剪切螺钉206与下段活塞缸207″的剪切螺钉孔相连且与中段活塞杆210′之间设有O形圈208、209使其密封，下段活塞缸207″的下端设有剪切槽通过剪切螺钉206与下连接套211的剪切螺钉孔相连且与下段活塞杆210″之间设有O形圈208、209使其密封；推筒212与下连接套211螺纹连接；锁套217通过锁接头213与下段活塞杆210″连接，锁接头213通过内螺纹连接且用O形圈密封，同时与锁套217的上端通过外螺纹连接；锁杆215设在锁接头213和锁套217内与锁接头213和锁套217间隙滑动配合，并设有O形圈密封；锁套217上开四个方孔，每个方孔内设有一个锁块216与方孔间隙配合，锁块216上沿圆周方向设有比锁套217上开的方孔略宽的筋，防止锁块216从锁套217上的方孔中掉出；剪切套218通过剪切螺钉219与剪切环220组成剪切定位装置，设在锁套217内与锁套217间隙配合，并且剪切套218的内孔大小能够使锁杆215的下端顺利通过；下锥头221通过外螺纹与锁套217连接，并刚好顶住锁套217内的剪切套218，下锥头221的内孔能够使剪切环220顺利通过；锁杆215的上端设有密封锥孔与密封钢球214配合密封，锁杆215的下端设有一圈凸环2151与锁套217上的锁块216相配合。使用时悬挂密封器的送入工具2通过上接头201与上部连续油管相连。

见图4，本发明悬挂密封器的回收工具3包括变扣接头301、回收芯轴303、上接头304、弹簧305、外套306、弹簧307、限位套308、滑环309、卡爪310、加长杆312、筒314、下接头315、卡爪316、剪切套317、尾底319；变扣接头301通过内螺纹与回收芯轴303连接，并用O形圈302密封；上接头304通过剪切销320固定套在回收芯轴303上，并用外螺纹与外套306连接；上接头304内设有套在回收芯轴303上的弹簧305，外套306内设有套在回收芯轴303上的限位套308，限位套308的上端顶住弹簧305下端，外套306内设有套在限位套308上的弹簧307和滑环309， 滑环309下部设有4片卡爪310；回收芯轴303通过螺纹与加长杆312连接，并用O形圈311密封；加长杆312外设有2个O形圈313，并与筒314通过螺纹连接；筒314的下端通过螺纹与下接头315连接，下接头315外部套有卡爪316；下接头315与套在其上的剪切套317通过6个剪切销318固定，下接头315的下端与尾底319通过螺纹连接。使用时，悬挂密封器的回收工具3通过变扣接头301通过螺纹连接到连续油管。

所述的剪切销、剪切螺钉均为剪切定位部件。

工作原理

小直径速度管柱的安装如图5所示，油管4是之前已经安装到套管6内的生产管柱，小直径速度管柱5通过悬挂密封器1将其密封固定到油管4内，将流通的通道缩小，提高井的携液能力。悬挂密封器的安装包括送入和回收过程。

一、悬挂密封器送入过程

本发明的悬挂密封器送入过程如图6所示，分为三个过程：A)与悬挂密封器连接；B)加压座封过程；C)丢手过程。

A)与悬挂密封器连接：如图6（a）所示，送入工具2送入时，送入工具2的锁套217***悬挂密封器1的上接头101内，锁块216被锁杆215的凸环2151顶出，锁在悬挂密封器1上接头101的止动台阶1011内，整体通过与送入工具2的上接头201连接的连续油管悬吊着下入井中，直至指定深度。

B)加压座封过程：开始座封时，地面向连续油管内部加压，液体通过送入工具2的上接头201内孔进入送入工具2，在下部受密封钢球214与锁杆215密封。因此，压力通过中心管204及各段活塞杆上的开孔222进入与各小活塞腔，并推动活塞缸向井下移动，此时会剪断剪切销206（上下活塞缸在行程范围内可以相对运动），并推动推筒212作用于悬挂密封器的推筒102，如图6（b）所示。此时，推筒102剪断剪切销103，开始推动中接头105，并挤压胶筒109、110涨开，并通过上座112将卡瓦114挤出，使卡瓦114抓紧油管4内壁，实现悬挂密封器1座封（参见图1、图5）。

C)丢手过程：加压至座封完成后压力继续升高，剪切套218、剪切螺钉219、剪切环220组成的剪切定位装置的剪切力不能再挡住压力给密封钢球214及锁杆215形成的推力时，剪切螺钉219被剪断，压力把密封钢球214、锁杆215、剪切环220前推至顶，此时锁块216落入到锁杆215的凸环2151外，如图6（c）所示，此时送入工具2与悬挂密封器1丢手。

二、悬挂密封器回收过程

本发明的悬挂密封器回收过程如图7所示， 将回收工具3***悬挂密封器1内，利用回收工具3下端的卡爪316先在悬挂密封器1的解锁位置处B从下勾住悬挂密封器1上的挡环123向上提剪断剪切销122,此时悬挂密封器1的卡爪119与挡环123脱离，因此卡爪119与下接头124之间的螺纹咬合结构126得到释放，下座117与下接头124一起向下移动，卡瓦114及胶筒109、110复位，使悬挂密封器1从油管4释放（参见图1、图5），回收工具3在打捞位置A处用卡爪310抓住悬挂密封器1，向上提连续油管将悬挂密封器1及连接的管柱5回收到地面。

Claims (5)

1.一种用于在油管中安装速度管柱的成套设备，包括悬挂密封器、悬挂密封器的送入工具和悬挂密封器的回收工具，其特征是：

所述悬挂密封器包括内管组件和套在内管组件外的外管组件；所述内管组件的上端内壁设有止动台阶，下端设有第一卡爪，第一卡爪内通过剪切部件设有挡环；所述外管组件包括具弹性的涨开部件、设在所述涨开部件上方沿所述内管组件滑动使涨开部件涨开的第一推动部件和第二推动部件、设在所述涨开部件下方沿所述内管组件滑动使涨开部件复位的释放部件，第一推动部件和第二推动部件之间设有密封部件；所述第一、二推动部件分别与所述内管组件和涨开部件之间分别设有第一、第二剪切定位部件；所述第一卡爪与所述释放部件之间采用咬合结构连接使释放部件定位；

所述悬挂密封器的送入工具包括管状的活塞杆部分和套在活塞杆部分上可沿活塞杆部分上下滑动的活塞缸部分；所述活塞杆部分与活塞缸部分之间形成与活塞杆的管内连通的活塞腔，所述活塞缸部分的下端设有与所述悬挂密封器中所述第一推动部件相配合的传动部件，所述活塞杆部分的下端设有与所述悬挂密封器中内管组件相配合的连接装置；所述连接装置包括通过密封装置设在所述活塞杆部分下端且设凸环的锁杆、与所述活塞杆部分连接且套在锁杆上的锁套、设在锁套上通过锁杆上的凸环控制与所述悬挂密封器内管组件上的止动台阶相配合的锁块、通过第三剪切定位部件使所述锁杆定位的剪切定位装置；

所述悬挂密封器的回收工具包括一杆状体，所述杆状体的下端设有与所述悬挂密封器下端的挡环相配合的第三卡爪，在所述杆状体的中部周围设有与所述悬挂密封器内管组件上端的止动台阶相配合的第二卡爪。

2.根据权利要求1所述的用于在油管中安装速度管柱的成套设备，其特征是所述悬挂密封器的内管组件包括相互连接的第一上接头、第一芯轴，所述第一卡爪设在第一芯轴的下端，所述止动台阶设在第一上接头的上端内壁；所述外管组件中的第一推动部件包括套在所述第一上接头上的推筒和套在第一芯轴上且与所述推筒连接的中接头，所述第二推动部件为上座，所述密封部件包括套在所述第一芯轴上位于所述中接头与所述上座之间的若干胶筒；所述释放部件包括下座和与下座连接的第一下接头；所述第一剪切定位部件设在所述推筒和第一上接头之间；所述涨开部件采用卡瓦装置设在所述上座与下座之间与上座和下座配合，所述第二剪切定位部件设在所述上座与卡瓦装置之间。

3.根据权利要求2所述的用于在油管中安装速度管柱的成套设备，其特征是所述悬挂密封器的送入工具的活塞杆部分包括第二上接头、与第二上接头螺纹连接的中心管、与中心管螺纹连接的由若干段活塞杆通过螺纹连接组成的活塞杆，所述连接装置中的锁杆与最下一段活塞杆连接；所述活塞缸部分包括套在所述中心管上且螺纹连接的上连接套、与上连接套螺纹连接的由若干段与所述各段活塞杆对应的活塞缸，所述活塞腔包括由各段相互对应的活塞杆与活塞缸之间均形成的小活塞腔，上下相邻两段活塞缸之间分别通过第三剪切定位部件连接，所述传动部件与最下一段活塞缸连接。

4.根据权利要求3所述用于在油管中安装速度管柱的成套设备，其特征是所述悬挂密封器的送入工具的剪切定位装置包括设在所述锁套内且容许所述锁杆通过的第一剪切套、通过第四剪切定位部件与第一剪切套连接的剪切环。

5.根据权利要求1或4所述用于在油管中安装速度管柱的成套设备，其特征是所述悬挂密封器的回收工具的杆状体包括变扣接头、第二芯轴、第三上接头、第一弹簧、外套、第二弹簧、限位套、滑环、加长杆、筒、第二下接头、第三卡爪、第二剪切套、尾底；所述变扣接头通过内螺纹与第二芯轴连接；第三上接头通过第五剪切定位部件固定套在第二芯轴上，并用外螺纹与外套连接；第三上接头内设有套在第二芯轴上的第一弹簧，外套内设有套在第二芯轴上的限位套，限位套的上端顶住第一弹簧下端，外套内设有套在限位套上的第二弹簧和滑环， 所述第二卡爪设在滑环下部；第二芯轴通过螺纹与加长杆连接；加长杆与筒通过螺纹连接；筒的下端通过螺纹与第二下接头连接，第二下接头外部套有第三卡爪；第二下接头与套在其上的第二剪切套通过第六剪切定位部件固定，第二下接头的下端与尾底通过螺纹连接。