高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器

摘要

本发明公开了高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器，包括尾管、坐挂组件、憋压组件、位移组件和地面接收器，其中，憋压组件采用液缸激活装置能够避免液缸提前上移，位移组件采用松螺纹装置与地面接收器相配合避开了复杂的倒扣过程，憋压组件采用改善后的球座保护憋压球。尾管固井中的失败轻则延误工期，重则导致油井不能开采，造成巨大的经济损失，通过以上措施，能够预防尾管坐挂和位移组件倒扣过程中的一些问题，大大提升尾管固井成功的几率。

权利要求

1.高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器，其特征在于，包括：

尾管，其为所述尾管悬挂器的外壳，所述尾管的外表面内嵌有卡瓦，所述尾管上端的螺纹连接部件设置为榫卯结构，所述榫卯结构包含梯台和长方体，所述长方体扁平放置在所述梯台之上，所述长方体靠近回接筒一侧的外表面与尾管内表面平齐；

坐挂组件，其位于所述尾管的内部并与尾管相连，包含液缸和液缸激活装置，所述液缸激活装置控制液缸传压孔是否开启，液缸能够借助憋压克服阻力向上移动，液缸带动所述卡瓦向上移动使得卡瓦周向张开，使尾管重力悬挂在上层套管内壁上；憋压组件，其与所述尾管和所述坐挂组件相连，包含球座、憋压球、浅地层剖面仪和剪钉；当所述憋压球下落到所述球座后，从井口憋压，尾管内与尾管外形成压差推动所述液缸上行剪断所述剪钉带动卡瓦实现坐挂；

位移组件，其与所述尾管和所述坐挂组件相连，包含回接筒和松螺纹装置，所述位移组件可将坐挂组件送至设计坐挂位置，待坐挂组件将尾管坐挂后，所述回接筒上的所述松螺纹装置放松尾管上端的螺纹连接部件，水泥加固尾管完成后，位移组件将部分坐挂组件和部分所述憋压组件提出井口；

地面接收器，其与井口压力表和无线电信号器相连，所述无线电信号器用以发射指令至所述液缸激活装置和接收所述松螺纹装置的信号；

所述液缸激活装置包含信号接收器、电池、一号电机、一号转盘、拉升杆和封口片，所述信号接收器接收到所述地面接收器的所述无线电信号器发送的工作指令后，所述一号电机带动所述一号转盘转动半周，一号转盘与所述拉升杆相连，拉升杆端部靠近所述液缸传压孔一侧的所述封口片被转盘上提不再密封液缸传压孔。

2.根据权利要求1所述的高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器，其特征在于，所述尾管的表面，其上半部分和下半部分均内嵌有一圈环形分布的所述卡瓦，卡瓦与所述液缸相连，即所述尾管悬挂器有两个液缸，尾管表面也设置有与卡瓦相对应的凹槽。

3.根据权利要求1所述的高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器，其特征在于，所述液缸内部的所述液缸传压孔左右下三侧，均固定有放置所述封口片的夹片。

4.根据权利要求1所述的高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器，其特征在于，所述位移组件的所述回接筒外侧设置有松螺纹装置，所述松螺纹装置包含信号发射器、外壳、二号接收器、电池、二号电机、二号转盘和曳杆，坐挂完成后进行憋通球座，当所述地面接收器检测到井口压力表的数值陡然变小，地面接收器发射指令至松螺纹装置，松螺纹装置中的所述二号电机带动所述二号转盘转动，所述曳杆与二号转盘和所述榫卯结构中的所述长方体相连，直至二号转盘的转动周长大于长方体下底面的长边长度，所述信号发射器发射所述螺纹连接部件已放松的信号至地面接收器。

5.根据权利要求1所述的高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器，其特征在于，所述榫卯结构的所述梯台短腰垂直于上底面和下底面，梯台的两个长腰组成斜面，梯台两个短腰组成的面朝向上部井口，梯台上底面是螺纹连接结构，梯台下底面的四个角均设置为圆角；

所述榫卯结构的所述梯台，其下底面的长边长度大于所述螺纹连接部件在所述尾管内壁的开口矩形的长边；

当进行丢手操作，所述螺纹连接部件的所述梯台被所述回接筒提升时，梯台上底面靠近上部井口一侧的边长，在接触到所述开口矩形靠近上部井口一侧的边长时，梯台上底面远离上部井口一侧的边长不再具有固定所述回接筒的作用。

6.根据权利要求1所述的高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器，其特征在于，所述憋压组件中所述球座接触所述憋压球的部位采用上宽下窄的圆台结构，所述圆台结构二分之一高度处的内径等于憋压球的外径。

7.根据权利要求1所述的高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器，其特征在于，每个所述液缸内均有一个所述液缸激活装置，所述回接筒上靠近所述螺纹连接部件的两侧均有一个所述松螺纹装置。

8.根据权利要求1所述的高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器，其特征在于，所述尾管悬挂器针采用具有耐高温、高压性能的氟橡胶材料作为密封件。

说明书

高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器

技术领域

[0001] 本发明属于尾管固井领域，更具体地，涉及高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器。

背景技术

[0002] 尾管固井是一项风险高、技术复杂、施工难度大、质量要求高的特殊作业。尾管固井能节省大量套管和固井成本并有效地缩短钻井周期，带来巨大的经济效益，有效地改善钻井条件。尤其在深井和钻遇复杂地层的井，采用尾管固井已成为常态化工艺技术。尾管悬挂器作为尾管固井的专用工具，在尾管固井作业中占有重要的位置，其性能和质量的优劣直接影响到尾管固井的成败。随着钻井技术的发展,深井和复杂井的数量越来越多，提高复杂井眼条件下尾管固井的成功率及在垮塌地层、“窄压力窗口”地层、深水井、大位移定向井、水平井、开窗侧钻井及高压气井中使用行之有效的尾管悬挂器是提高固井质量的主要技术措施。尾管悬挂器同其他钻井工具相比，其可靠性、一次使用成功率要更高。

[0003] 中国专利公开号：CN110017110A公开了一种内嵌卡瓦尾管悬挂器，其包括本体、卡瓦、芯轴、第一连接部件、坐挂驱动机构、下接头和中心管。本体上设有用于容纳卡瓦的安装槽，并且安装槽的深度不小于卡瓦的厚度，芯轴布置在本体内，坐挂驱动机构套设在芯轴上，并且坐挂驱动机构通过第一连接部件与芯轴固定，坐挂驱动机构与卡瓦连接。坐挂驱动机构能够克服第一连接部件的阻力向上移动，从而带动卡瓦向上移动使得卡瓦能够周向张开与上层套管连接。下接头位于芯轴的底端，中心管与下接头连接，中心管外周设有用于憋压密封的密封芯子。由此可见，目前本领域，主要存在以下问题：

[0004] 尾管容易提前坐挂，位移组件与尾管的分离操作困难。

发明内容

[0005] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器，以克服现有技术中尾管容易提前坐挂、位移组件与尾管的分离操作困难的问题。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供了高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器，包括：

[0007] 尾管，其为所述尾管悬挂器的外壳，所述尾管的外表面内嵌有卡瓦；

[0008] 坐挂组件，其位于所述尾管的内部并与尾管相连，包含液缸和液缸激活装置，所述液缸激活装置控制所述液缸传压孔是否开启，液缸能够借助憋压克服阻力向上移动，液缸带动所述卡瓦向上移动使得卡瓦周向张开，使尾管重力悬挂在上层套管内壁上；

[0009] 憋压组件，其与所述尾管和所述坐挂组件相连，包含球座、憋压球、浅地层剖面仪和剪钉；当所述憋压球下落到所述球座后，从井口憋压，尾管内与尾管外形成压差推动所述液缸上行剪断所述剪钉带动卡瓦实现坐挂；

[0010] 位移组件，其与所述尾管和所述坐挂组件相连，包含回接筒和松螺纹装置，所述位移组件可将坐挂组件送至设计坐挂位置，待坐挂组件将尾管坐挂后，所述回接筒上的所述松螺纹装置放松尾管上端的螺纹连接部件，水泥加固尾管完成后，位移组件将部分坐挂组件和部分所述憋压组件提出井口；

[0011] 地面接收器，其与井口压力表和无线电信号器相连，所述无线电信号器用以发射指令至所述液缸激活装置和接收所述松螺纹装置的信号。

[0012] 进一步的，所述尾管的表面，其上半部分和下半部分均内嵌有一圈环形分布的所述卡瓦，卡瓦与所述液缸相连，即所述尾管悬挂器有两个液缸，尾管表面也设置有与卡瓦相对应的凹槽。

[0013] 进一步的，所述液缸激活装置包含信号接收器、电池、一号电机、一号转盘、拉升杆和封口片，所述信号接收器接收到所述地面接收器的所述无线电信号器发送的工作指令后，所述一号电机带动所述一号转盘转动半周，一号转盘与所述拉升杆相连，拉升杆端部靠近所述液缸传压孔一侧的所述封口片被转盘上提不再密封液缸传压孔。

[0014] 进一步的，所述液缸内部的所述液缸传压孔左右下三侧，均固定有放置所述封口片的夹片。

[0015] 进一步的，所述位移组件的所述回接筒外侧设置有松螺纹装置，所述松螺纹装置包含信号发射器、外壳、二号接收器、电池、二号电机、二号转盘和曳杆，坐挂完成后进行憋通球座，当所述地面接收器检测到井口压力表的数值陡然变小，地面接收器发射指令至松螺纹装置，松螺纹装置中的所述二号电机带动所述二号转盘转动，所述曳杆与二号转盘和所述榫卯结构中的所述长方体相连，直至二号转盘的转动周长大于长方体下底面的长边长度，所述信号发射器发射所述螺纹连接部件已放松的信号至地面接收器。

[0016] 进一步的，所述尾管上端的螺纹连接部件设置为榫卯结构，所述榫卯结构包含梯台和长方体，所述长方体扁平放置在所述梯台之上，所述长方体靠近回接筒一侧的外表面与尾管内表面平齐。

[0017] 进一步地，所述榫卯结构的所述梯台短腰垂直于上底面和下底面，梯台的两个长腰组成斜面，梯台两个短腰组成的面朝向上部井口，梯台上底面是螺纹连接结构，梯台下底面的四个角均设置为圆角；

[0018] 所述榫卯结构的所述梯台，其下底面的长边长度大于所述螺纹连接部件在所述尾管内壁的开口矩形的长边；

[0019] 当进行丢手操作，所述螺纹连接部件的所述梯台被所述回接筒提升时，梯台上底面靠近上部井口一侧的边长，在接触到所述开口矩形靠近上部井口一侧的边长时，梯台上底面远离上部井口一侧的边长不再具有固定所述回接筒的作用。

[0020] 进一步地，所述憋压组件中所述球座接触所述憋压球的部位采用上宽下窄的圆台结构，所述圆台结构二分之一高度处的内径等于憋压球的外径。

[0021] 进一步地，每个所述液缸内均有一个所述液缸激活装置，所述回接筒上靠近所述螺纹连接部件的两侧均有一个所述松螺纹装置。

[0022] 进一步地，所述尾管悬挂器针采用具有耐高温、高压性能的氟橡胶材料作为密封件。

[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明中憋压组件采用液缸激活装置能够避免液缸提前上移，位移组件采用松螺纹装置与地面接收器相配合避开了复杂的倒扣过程，憋压组件采用改善后的球座保护憋压球，憋压组件采用浅地层剖面仪快速确定尾管坐挂过程中密封失效的部位。尾管固井中的失败轻则延误工期，重则导致油井不能开采，造成巨大的经济损失，通过以上措施，能够预防尾管坐挂和位移组件倒扣过程中的一些问题，大大提升尾管固井成功的几率。

[0024] 进一步地，所述液缸内部设置有所述液缸激活装置，其与所述地面接收器相配合，能够让所述液缸传压孔在指定位置再开启，液缸传压孔的密封使得液缸不会受到突增的压力影响提前上移，降低了钻杆的操作难度，大大降低了尾管提前坐挂的几率。

[0025] 进一步地，所述尾管上端的所述螺纹连接部件采用所述榫卯结构，榫卯结构、所述地面接收器和所述松螺纹装置三者相配合，提供了无需倒扣的分离方案，避免了繁琐的倒扣过程，提升了所述位移组件与尾管的分离成功率。

[0026] 进一步地，本发明将所述球座与所述憋压球的接触部分设置为上宽下窄的圆台结构，所述圆台结构加大了球座与憋压球的接触面积，在憋压球开始憋压的一瞬间，尾管内的压力会陡然大增导致憋压球与球座相撞，大部分的憋压球是空心金属球体，增大球座与憋压球的接触面积可以将压力更好的分散出去，避免憋压球变形后不能有效憋压。

附图说明

[0027] 图1是本发明实施例所述高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器的结构示意图。

[0028] 图2是本发明实施例所述高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器的内嵌卡瓦结构示意图。

具体实施方式

[0029] 为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

[0030] 下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

[0031] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是可附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0032] 此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0033] 请参阅图1和图2所示，图1为本发明实施例所述高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器的结构示意图，图2为本发明实施例所述高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器的内嵌卡瓦结构示意图，

[0034] 公布了高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器，包括，

[0035] 尾管1，其为所述尾管悬挂器的外壳，所述尾管的外表面内嵌有卡瓦2；

[0036] 坐挂组件，其位于所述尾管1的内部并与尾管1相连，包含液缸3和液缸激活装置，所述液缸激活装置控制所述液缸传压孔是否开启，液缸3能够借助憋压克服阻力向上移动，液缸3带动所述卡瓦2向上移动使得卡瓦2周向张开，使尾管1重力悬挂在上层套管内壁上；

[0037] 憋压组件，其与所述尾管1和所述坐挂组件相连，包含球座、憋压球、浅地层剖面仪和剪钉；当所述憋压球下落到所述球座时，从井口憋压，尾管1内与尾管1外形成压差推动所述液缸3上行剪断所述剪钉带动卡瓦2实现坐挂；

[0038] 位移组件，其与所述尾管1和所述坐挂组件相连，包含回接筒和松螺纹装置，所述位移组件可将坐挂组件送至设计坐挂位置，待坐挂组件将尾管1坐挂后，所述回接筒上的所述松螺纹装置放松尾管1上端的螺纹连接部件，水泥加固尾管1完成后，位移组件将部分坐挂组件和部分所述憋压组件提出井口；

[0039] 地面接收器，其与井口压力表和无线电信号器相连，所述无线电信号器用以发射指令至所述液缸激活装置和接收所述松螺纹装置的信号。

[0040] 所述尾管1的表面，其上半部分和下半部分均内嵌有一圈环形分布的所述卡瓦2，卡瓦2与所述液缸3相连，即所述尾管悬挂器有两个液缸3，尾管1表面也设置有与卡瓦2相对应的凹槽4；

[0041] 具体而言，所述卡瓦2轴向上窄下宽、径向内窄外宽，所述凹槽4的承载斜面与卡瓦2的两侧面相匹配，当卡瓦2沿凹槽4向上爬行时，由于卡瓦2轴向宽度变窄，凹槽4间内窄外宽的斜面会将卡瓦2向外抬升，直至与外层套管接触，卡瓦2和凹槽4接触的两侧面产生径向的挤压力，该力使卡瓦2与外层套管挤紧，通过这种方式将所述尾管1悬挂在外层套管上，卡瓦2被T形锁定槽固定在尾管1上，卡瓦2内嵌导致尾管1外径大大减小、过流面积增大，进而可以在坐挂前选择合适的循环排量，更好的清洗井眼，保障尾管固井质量，两个液缸3和双排卡瓦2的悬挂负荷大、坐挂能力更强。

[0042] 所述液缸激活装置包含信号接收器、电池、一号电机、一号转盘、拉升杆和封口片，所述信号接收器接收到所述地面接收器的所述无线电信号器发送的工作指令后，所述一号电机带动所述一号转盘转动半周，一号转盘与所述拉升杆相连，拉升杆端部靠近所述液缸传压孔一侧的所述封口片被转盘上提不再密封液缸传压孔；

[0043] 具体而言，下放所述尾管悬挂器遇阻、憋压球憋压瞬间陡增的尾管压力和操作钻杆时猛提、猛刹和猛放都易造成尾管1提前坐挂，在所述坐挂组件未被送至设计坐挂位置前，利用所述液缸激活装置密封所述液缸传压孔，当坐挂组件送至设计坐挂位置时，利用所述地面接收器发送开启指令至液缸激活装置，使其开启液缸传压孔，液缸传压孔的密封使得液缸3不会受到突增的压力影响提前上移，降低了钻杆的操作难度，大大降低了尾管1提前坐挂的几率。

[0044] 所述液缸3内部的所述液缸传压孔左右下三侧，均固定有放置所述封口片的夹片。

[0045] 所述位移组件的所述回接筒外侧设置有松螺纹装置，所述松螺纹装置包含信号发射器、外壳、二号接收器、电池、二号电机、二号转盘和曳杆，坐挂完成后进行憋通球座，当所述地面接收器检测到井口压力表的数值陡然变小，地面接收器发射指令至松螺纹装置，松螺纹装置中的所述二号电机带动所述二号转盘转动，所述曳杆与二号转盘和所述榫卯结构中的所述长方体相连，直至二号转盘的转动周长大于长方体下底面的长边长度，所述信号发射器发射所述螺纹连接部件已放松的信号至地面接收器。

[0046] 所述尾管1上端的螺纹连接部件设置为榫卯结构，所述榫卯结构包含梯台和长方体，所述长方体扁平放置在所述梯台之上，所述长方体靠近回接筒一侧的外表面与尾管内表面平齐。

[0047] 所述榫卯结构的所述梯台短腰垂直于上底面和下底面，梯台的两个长腰组成斜面，梯台两个短腰组成的面朝向上部井口，梯台上底面是螺纹连接结构，梯台下底面的四个角均设置为圆角；

[0048] 所述榫卯结构的所述梯台，其下底面的长边长度大于所述螺纹连接部件在所述尾管内壁的开口矩形的长边；

[0049] 当进行丢手操作，所述螺纹连接部件的所述梯台被所述回接筒提升时，梯台上底面靠近上部井口一侧的边长，在接触到所述开口矩形靠近上部井口一侧的边长时，梯台上底面远离上部井口一侧的边长不再具有固定所述回接筒的作用；

[0050] 具体而言，要保证所述梯台被所述回接筒提升时的转动顺畅，要保证梯台不能通过所述开口矩形，要保证梯台向上转动到最大角度时，不能固定所述回接筒；

[0051] 具体而言，所述榫卯结构既能牢固的固定所述螺纹连接部件，又能被较轻松的拆解，所述地面接收器、所述松螺纹装置和榫卯结构三者相配合，提供了无需倒扣的分离方案，避免了繁琐的倒扣过程，松螺纹装置将所述长方体全部拽出所述开口矩形后，其发发射螺纹连接部件已放松的信号至地面接收器，地面接收器根据井口压力表的数值判断球座被憋通后，钻杆上提完成丢手，提升了所述位移组件与所述尾管1的分离成功率。

[0052] 所述憋压组件中所述球座接触所述憋压球的部位采用上宽下窄的圆台结构，所述圆台结构二分之一高度处的内径等于憋压球的外径；

[0053] 具体而言，在所述憋压球开始憋压的一瞬间，尾管1内的压力会陡然大增导致憋压球与所述球座相撞，而大部分的憋压球是空心金属球体，致使憋压球有可能被破坏变形，进而不能有效憋压，以往的球座型式易让憋压球变形发瘪，本发明所述圆台结构加大了球座与憋压球的接触面积，可以将压力更好的分散出去，避免憋压球变形，且憋压球变形后更大概率还能有效憋压。

[0054] 每个所述液缸内均有一个所述液缸激活装置，所述回接筒上靠近所述螺纹连接部件的两侧均有一个所述松螺纹装置。

[0055] 所述尾管悬挂器采用具有耐高温、高压性能的氟橡胶材料作为密封件；

[0056] 具体而言，所述尾管悬挂器采用的氟橡胶材料是P110‑13CR，材质P110‑13CR耐压105MPa,具有V0气密封认证证书。

[0057] 本发明所述高压封隔气密封内嵌卡瓦尾管悬挂器的具体工作过程如下：

[0058] 所述尾管1被所述位移组件下放至设计坐挂位置，所述地面接收器发送开启指令至所述液缸激活装置开启所述液缸传压孔，从井口投入所述憋压球，待憋压球下落到所述球座，从井口憋压，管内与管外形成压差，推动所述液缸3上行带动所述卡瓦2沿所述尾管1表面的凹槽4上行并贴近上层套管的内壁，此时下放尾管1使卡瓦2卡在套管内壁上，实现尾管1悬挂。

[0059] 坐挂后再加压憋通所述球座，所述憋通球座是指利用憋压剪断球座位置处的剪钉使其坠落，从而打开循环通道；所述地面接收器发射指令至松螺纹装置放松尾管1上端的所述螺纹连接部件，地面接收器接收到螺纹连接部件已放松的信号后完成丢手，所述丢手是指通过上提位移组件，使位移组件与所述尾管1脱开，但密封芯子并未提出的过程，接着向油井内灌注水泥加固尾管1，待水泥凝固合格后释放钻杆胶塞与尾管胶塞进行碰压，最终所述位移组件将部分所述坐挂组件和部分所述憋压组件提出井口。

[0060] 至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。