專利名稱：機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及石油完井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種井下專用工具， 是一種防砂篩管的懸掛器，具體是一種具有機械懸掛和液壓懸掛兩種作 業(yè)方式的雙作用膨脹式篩管懸掛器。
背景技術(shù)：
篩管懸掛器作用是將防砂篩管懸掛在井下的上層套管內(nèi)壁內(nèi)側(cè)。施 工過程將數(shù)十米乃至上百米的篩管串送至井內(nèi)預定位置，通過地面操作， 經(jīng)液壓或機械作用進行篩管串的座掛與丟手，最后將送入的篩管串懸掛 在上層套管內(nèi)壁上，完成油井防砂施工。
目前，國內(nèi)常規(guī)篩管懸掛器多數(shù)采用封隔器進行座封懸掛。常規(guī)篩 管懸掛器存在以下不足懸掛施工時容易損傷套管；座掛施工時所用封 隔器的膠筒壽命很短；篩管座掛部件與套管的重疊段長度長；在復雜井 況下，篩管串遇阻不易達到預定位置；用卡瓦與套管緊密咬合進行座掛 占用套管內(nèi)部空間大，油氣采收率低；需多次下鉆才能實現(xiàn)座掛，座掛 前后需要沖洗篩管的內(nèi)外壁；隨著深井、超深井、水平井等特殊井的不 斷增多，油井內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加復雜，在這種惡劣的井況條件下，時常出現(xiàn) 座掛施工失敗等情況，嚴重影響最終的完井效率和完井成本。
中國專利公告號CN2898269Y和CN2203355Y所提供的篩管懸掛器是利 用卡瓦與套管緊密咬合方式進行懸掛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利目是提供一種機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器，具備
兩套懸掛機構(gòu)，能采用液壓方式或機械方式實現(xiàn)膨脹管膨脹，利用膨脹 管與套管內(nèi)壁的摩擦力將篩管懸掛在套管內(nèi)壁上，提高井下懸掛篩管的 座掛施工的成功率。當采用機械膨脹方式懸掛篩管操作失敗時，可以改 用液壓膨脹方式懸掛篩管；也可以同時利用機械膨脹方式和液壓膨脹方 式懸掛篩管，實現(xiàn)篩管座掛?？朔Ｒ?guī)篩管懸掛器一旦操作失敗，沒有 補救措施的不足；克服常規(guī)篩管懸掛器的篩管座掛部件與套管的重疊段 長度長；篩管完井后，油氣采收率低；需多次下鉆才能實現(xiàn)座掛篩管， 篩管座掛質(zhì)量差的不足。
本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的，機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器包括 液壓膨脹式篩管懸掛器和鎖簧機構(gòu)，并在液壓膨脹式篩管懸掛器的外連 接套外壁下端固定有鎖簧機構(gòu)。
所述的液壓膨脹式篩管懸掛器的結(jié)構(gòu)是包括送入接頭、中心管、 膨脹管、脹塞、連接管、外連接套、上滑套、下滑套、沖管、密封套、 沖管接箍、剪釘、小球、剪釘、大球和固定套。
送入接頭上部有螺紋，能將液壓膨脹式篩管懸掛器連接在送入管柱 的下端。其特征在于送入接頭下端外壁連接有一個膨脹管，送入接頭 下端內(nèi)壁連接有一個中心管，脹塞在中心管與膨脹管之間，且脹塞能沿 中心管上下滑動。固定套固定連接在中心管上。中心管下端連接有連接 管。中心管下端內(nèi)壁上通過剪釘固定有一個上滑套。連接管通過剪釘固 定有一個下滑套。連接管下端連接有沖管。沖管的下端固定有沖管接箍。 膨脹管下端連接外連接套。外連接套內(nèi)壁與沖管外壁之間有密封套，外 連接套與密封套之間有密封圈，沖管與密封套之間有密封圈。密封套坐 封在外連接套的內(nèi)臺階上。外連接套的下端有外螺紋。小球的直徑大于 下滑套的中心孔直徑。大球的直徑大于上滑套的中心孔直徑。
膨脹管與送入接頭的連接方式可以采用左扣螺紋連接。膨脹管與送 入接頭的連接方式也可以采用花鍵連接。
膨脹管的外側(cè)至少有一個以上的環(huán)形凸起。環(huán)形凸起的截面為矩形， 外部邊沿直徑與膨脹管的最大直徑相同。
送入接頭與中心管之間有橡膠密封圈。脹塞分別與中心管和膨脹管 之間有橡膠圈密封。中心管與連接管之間有橡膠圈密封。中心管與上滑 套之間有橡膠圈密封。連接管與下滑套之間有橡膠圈密封。連接管與沖 管之間有橡膠圈密封。膨脹管與外連接套之間有橡膠圈密封。
上滑套的外壁上至少有兩個對稱的剪釘孔，上滑套的座封平面與中 心孔之間至少有一個上側(cè)孔，上滑套的外壁與中心孔之間至少有一個側(cè) 孔。
下滑套的外壁上至少有兩個對稱的剪釘孔，下滑套的外壁上至少有 一個側(cè)孔。
為了施工時鎖簧機構(gòu)能相對固定在井下套管接箍卡槽內(nèi)，當管柱在 上提的時候，機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器和篩管串與套管之間不 產(chǎn)生相對運動，在外連接套的下端固定有鎖簧機構(gòu)。鎖簧機構(gòu)由擋板、 鎖塊和彈簧組成。上下?lián)醢搴附釉谕膺B接套上；兩塊擋板之間有鎖塊，
鎖塊的下平面為一個斜面；彈簧為圓柱螺旋壓縮彈簧。鎖簧機構(gòu)嵌入外
連接套外壁上。在篩管串下到預定深度時，鎖簧機構(gòu)中的鎖塊在彈簧的 作用下能自動彈出，鎖塊進入套管接箍的卡槽內(nèi)。預先下入井內(nèi)的套管 接箍應當在篩管串準備懸掛的位置。
本發(fā)明的有益效果是機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器，具備兩 套實現(xiàn)膨脹管膨脹的機構(gòu)?？梢岳靡簤汉蜋C械作用的方式脹開膨脹管， 使全部脹開的膨脹管與套管金屬面緊密接觸進行座掛。該機械液壓雙作 用膨脹式篩管懸掛器座掛質(zhì)量好；座掛的篩管使用壽命長；能減少篩管 座掛部件與套管的重疊段長度；能大大提高完井后的油氣采收率；座掛 前、后可沖洗篩管串的內(nèi)外壁；在下入井筒的過程中，可以旋轉(zhuǎn)，使篩 管串能順利的下入到設計位置； 一次下鉆就能實現(xiàn)座掛前后沖洗篩管的
內(nèi)外壁；在深井、超深井、水平井等特殊井中應用效果顯著?？朔顺?規(guī)篩管懸掛器只有單一懸掛方式， 一旦操作失敗，沒有補救措施的不足。


圖1是本發(fā)明機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖2是投入小球時的機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器示意圖。 圖3是投入大球時的機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器示意圖。 圖4是上滑套的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。 圖5是下滑套的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。 圖6是鎖簧機構(gòu)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖中，l.送入接頭，2.中心管，3.膨脹管，4.脹塞，5.連接管，6. 外連接套，7.上滑套，8.下滑套，9.沖管，IO.密封套，ll.沖管接箍， 12.內(nèi)臺階，13.側(cè)孔，14.剪釘，15.小球，16.側(cè)孔，17.剪釘，18.上側(cè) 孔，19.大球，20.固定套，21.環(huán)形凸起，22.鎖簧機構(gòu)，23.擋板，24. 鎖塊，25.彈簧。
具體實施例方式
實施例l:參閱附圖l。以一個規(guī)格為95/8"—7"的機械液壓雙作用
膨脹式篩管懸掛器為例，進行具體說明。
送入接頭1最大外徑為210毫米。中心管2長度為1355毫米，內(nèi)徑 為82毫米，外徑為120毫米。膨脹管3長度為1400毫米。膨脹管3的 外側(cè)有兩道環(huán)形凸起21。環(huán)形凸起21的截面為梯形，厚度為5毫米。 環(huán)形凸起21外部邊沿的直徑與膨脹管3的最大直徑相同。
送入接頭1上部有螺紋，能使機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器連 接在送入管柱的下端，將機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器送入井下懸
掛的位置。送入接頭1下端外壁連接有膨脹管3。膨脹管3與送入接頭1 的連接方式是花鍵連接。送入接頭1下端內(nèi)壁連接一個中心管2。送入 接頭1與中心管2之間有橡膠密封圈。
脹塞4的厚度為300毫米，最大外徑為192毫米，其軸向兩端有錐面。 脹塞4套在中心管2上，脹塞4能在中心管2上面滑動。脹塞4分別與 中心管2和膨脹管3之間有橡膠圈密封。固定套20固定連接在中心管2 上，能阻止脹塞4相對于中心管2相對向下滑動。
中心管2下端外壁上螺紋連接有連接管5。中心管2與連接管5之 間有橡膠圈密封。
中心管2下端內(nèi)壁上通過剪釘17固定有上滑套7。中心管2與上滑 套7之間有橡膠圈密封。上滑套7的內(nèi)孔直徑為60毫米。上滑套7的作 用投入的小球15阻斷送入管柱到篩管串的內(nèi)部通道，上滑套7與大球 19一起打通被阻斷的內(nèi)部通道。參閱圖4。上滑套7的外壁上有兩個對 稱的剪釘孔，上滑套7的座封平面與中心孔之間有兩個上側(cè)孔18。上側(cè) 孔18的作用是當大球19在壓力液的作用下，上滑套7下滑并推動下 滑套下滑后，打通送入管柱與篩管串的內(nèi)部通道。上滑套7的外壁與中 心孔之間有兩個側(cè)孔16。側(cè)孔16的作用是上滑套7下滑的過程中， 封堵了一部分原注入液體，側(cè)孔16是卸壓孔。
連接管5通過剪釘14固定有下滑套8。連接管5與下滑套8之間有 橡膠圈密封。下滑套8固定在連接管5內(nèi)部的臺階上。下滑套8的內(nèi)孔 直徑為50毫米。下滑套8的作用是與小球15—起作用，阻斷送入管 柱和篩管串之間的通道，進行憋壓。參閱圖5。下滑套8的外壁上有兩 個對稱的剪釘孔，下滑套8的外壁上有兩個側(cè)孔13。側(cè)孔13的作用是 投入大球19，推動上滑套7和下滑套8運動到設計位置后，打開送入管 柱和篩管串之間的內(nèi)部通道。
連接管5下端螺紋連接有沖管9。連接管5與沖管9之間有橡膠圈 密封。
沖管9的下端外側(cè)固定有沖管接箍11。
膨脹管3下端連接外連接套6。膨脹管3與外連接套6之間有橡膠
圈密封。
外連接套6內(nèi)壁與沖管9外壁之間有密封套10。密封套10的作用 是將外連接套6與沖管9之間的環(huán)空密封。外連接套6與密封套10 之間有密封圈，沖管9與密封套10之間有密封圈。密封套10坐封在外 連接套6的內(nèi)臺階12上。外連接套6的下端有外螺紋。施工時，外連接 套6下端能連接篩管，以便將篩管懸掛在井下的套管壁上。
小球15的直徑大于下滑套8的中心孔直徑。小球15的直徑是55
大球19的直徑大于上滑套7的中心孔直徑。大球19的直徑是80
在外連接套6外壁下端均勻分布并固定有4個鎖簧機構(gòu)22。擋板23、 鎖塊24和彈簧25組成一個鎖簧機構(gòu)22。上下?lián)醢?3焊接在外連接套6 上；兩塊擋板23之間有一個鎖塊24，鎖塊24的下平面為一個斜面；彈 簧25為圓柱螺旋壓縮彈簧，鎖簧機構(gòu)22嵌入外連接套6外壁上。
實施例2:參閱附圖1。實施例2與實施例1不同點是膨脹管3 與送入接頭1的連接方式是左扣螺紋連接。
簡述本發(fā)明的操作過程，有利于理解本發(fā)明。
本發(fā)明，送入接頭1與膨脹管3和中心管2連接，脹塞4和中心管 2連接，連接管5分別連接中心管2和沖管9，膨脹管3與外連接套6 連接，密封套10坐封在外連接套6的內(nèi)部軸肩上，鎖簧機構(gòu)22嵌入外 連接套6中，并在篩管串下到預定深度時，鎖簧機構(gòu)22中的鎖塊能彈到 套管接箍的卡槽內(nèi)。帶有卡槽的套管接箍連接在套管串的預定位置，在
套管固井施工過程中，已經(jīng)提前下放到井下。外連接套6的底部連接篩 管串。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，要在井下套管底部預定位置連接一個帶有卡 槽的套管接箍。采用花鍵連接送入接頭1和膨脹管3，這樣，機械液壓 雙作用式脹式篩管懸掛器在下入的時候能夠旋轉(zhuǎn)，便于下入。
將機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器下放到預定位置前，正洗井沖 砂，沖洗篩管外側(cè)。篩管懸掛器下放到設計位置時，上提送入管柱，懸
重上升，證明鎖簧機構(gòu)22中的鎖塊24已彈到特制套管接箍的卡槽內(nèi)， 確定機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器下放到預定位置。洗井結(jié)束后從 送入接頭1內(nèi)投小球15，使其封堵在下滑套8上，同時上提管柱和在管 柱內(nèi)部注高壓液體。帶壓液體通過下滑套8上的孔進入密封腔，高壓液 體的液壓力和上提管柱的機械力共同推動脹塞4向上運動，將膨脹管3 全部脹開，使膨脹管3與套管緊密接觸，實現(xiàn)座掛。這樣解決了常規(guī)篩 管懸掛器使用卡瓦座掛損壞套管質(zhì)量，使用膠塞密封易腐蝕，而且，其 座掛效果好，可以大大減少了機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器與套管 的重疊段長度。這種機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器丟手、座封、座 掛同時進行可大大節(jié)省施工時間，機械和液壓良種作用方式可大大提高 座掛、座封的成功率，尤其適合在深井、超深井、水平井等特殊井中應 用。
丟手后，上提管柱一段距離。在投入一個大球19使其封堵在上滑套 7，再次加高壓液，上滑套7剪斷剪釘向下運動到下滑套8，繼續(xù)剪斷固 定下滑套的剪釘，使下滑套8落到送入沖管9上。這時上滑套7與大球 19在壓力的作用下落到下外連接套6的內(nèi)部軸肩上。此時送入管柱上部 的液體通過上滑套7和下滑套8上面的孔與管對篩管內(nèi)部進行洗井。洗 井結(jié)束，提出管柱。
在套管串底部預定位置連接一個帶有卡槽的特制套管接箍。采用左
扣連接送入接頭1和膨脹管3，這樣，機械液壓雙作用式脹式篩管懸掛 器在下入的時候能夠懸掛更多的篩管串。
該連接方式的機械液壓雙作用式篩管懸掛器，在篩管串下放到預定 的位置的時候，必須旋開左扣，才能通過上面所述的液壓和機械雙作用 的方式脹開膨脹管3對篩管串進行座掛。
權(quán)利要求
1、一種機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器，其特征是包括液壓膨脹式篩管懸掛器和鎖簧機構(gòu)(22)，在液壓膨脹式篩管懸掛器的外連接套(6)外壁下端固定有鎖簧機構(gòu)(22)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器，其特征是所述的液壓膨脹式篩管懸掛器的結(jié)構(gòu)是，包括送入接頭(l)、中心管(2)、膨脹管(3)、脹塞(4)、連接管(5)、外連接套(6)、上滑套(7)、 下滑套(8)、沖管(9)、密封套(10)、沖管接箍(11)、剪釘(14)、小球(15)、 剪釘(17)、大球(19)和固定套(20)，送入接頭(1)上部有螺紋，送入接頭(1)下端外壁連接有一個膨脹管 (3)，送入接頭(1)下端內(nèi)壁連接有一個中心管(2)，脹塞(4)在中心管(2) 與膨脹管(3)之間，且脹塞(4)能沿中心管(2)上下滑動，固定套(20)固定 連接在中心管(2)上，中心管(2)下端連接有連接管(5)，中心管(2)下端 內(nèi)壁上通過剪釘(17)固定有一個上滑套(7)，連接管(5)通過剪釘(14)固 定有一個下滑套(8)，連接管(5)下端連接有沖管(9)，沖管(9)的下端固 定有沖管接箍(ll)，膨脹管(3)下端連接外連接套(6)，外連接套(6)內(nèi)壁 與沖管(9)外壁之間有密封套(10)，外連接套(6)與密封套(10)之間有密 封圈，沖管(9)與密封套(10)之間有密封圈，密封套(10)坐封在外連接套 (6)的內(nèi)臺階(12)上，外連接套(6)的下端有外螺紋，小球(15)的直徑大 于下滑套(8)的中心孔直徑，大球(19)的直徑大于上滑套(7)的中心孔直 徑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓膨脹式篩管懸掛器，其特征在于膨 脹管(3)與送入接頭(1)的連接方式是花鍵連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓膨脹式篩管懸掛器，其特征在于膨 脹管(3)與送入接頭(1)的連接方式是左扣螺紋連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器， 其特征是膨脹管(3)的外側(cè)至少有一個以上的環(huán)形凸起(21)，環(huán)形凸起(21)的截面為矩形，外部邊沿直徑與膨脹管(3)的最大直徑相同。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器，其特征是送入接頭(1)與中心管(2)之間有橡膠密封圈，脹塞(4)分別與中心管(2)和膨脹管(3)之間有橡膠圈密封，中心管(2)與連接管(5)之間 有橡膠圈密封，中心管(2)與上滑套(7)之間有橡膠圈密封，連接管(5) 與下滑套(8)之間有橡膠圈密封，連接管(5)與沖管(9)之間有橡膠圈密 封，膨脹管(3)與外連接套(6)之間有橡膠圈密封。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器， 其特征是上滑套(7)的外壁上至少有兩個對稱的剪釘孔，上滑套(7)的 座封平面與中心孔之間至少有一個上側(cè)孔(18)，上滑套(7)的外壁與中心 孔之間至少有一個側(cè)孔(16)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器， 其特征是下滑套(8)的外壁上至少有兩個對稱的剪釘孔，下滑套(8)的 外壁上至少有一個側(cè)孔(13)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器，其特 征是所述的鎖簧機構(gòu)(22)包括擋板(23)、鎖塊(24)和彈簧(25)，上下 擋板(23)焊接在外連接套(6)上；兩塊擋板(23)之間有鎖塊(24)，鎖塊(24) 的下平面為一個斜面；彈簧(25)為圓柱螺旋壓縮彈簧，鎖簧機構(gòu)(22)嵌 入外連接套(6)外壁上。
全文摘要
機械液壓雙作用膨脹式篩管懸掛器，應用于石油井下防砂篩管的懸掛。特征是包括液壓膨脹式篩管懸掛器，并在液壓膨脹式篩管懸掛器的外連接套外壁下端固定有鎖簧機構(gòu)。效果是具備兩套實現(xiàn)膨脹管膨脹的機構(gòu)?？梢岳靡簤汉蜋C械作用的方式脹開膨脹管，使脹開的膨脹管與套管金屬面緊密接觸進行座掛。能減少篩管座掛部件與套管的重疊段長度；能大大提高完井后的油氣采收率；座掛前、后可沖洗篩管串內(nèi)外壁；下入井筒的過程中，可以旋轉(zhuǎn)使篩管串能順利的下入到預定位置；一次下鉆就能實現(xiàn)座掛前后沖洗篩管的內(nèi)外壁；在深井、超深井、水平井等特殊井中應用效果顯著?？朔顺Ｒ?guī)篩管懸掛器一旦操作失敗，沒有補救措施的不足。
文檔編號E21B43/02GK101392633SQ200710122079
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者于永亮, 任榮權(quán), 張燕萍, 軍 王, 輝 王, 王建利 申請人:中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院