一种尾管悬挂器

技术领域

本发明涉及一种尾管悬挂器。

背景技术

尾管悬挂器是目前石油勘探开发中常用的井下工具。这种工具根据坐挂方式的不同可分为机械式、液压式和液压机械双作用式等三种类型。其中，液压式尾管悬挂器应用较为广泛。

液压尾管悬挂器是通过管内憋压，启动尾管悬挂器液缸，液缸推动悬挂机构实现坐挂。传统的液压式尾管悬挂器的液缸设计在悬挂器本体外部，固井施工结束后将长期留在井内。由于这种液压尾管悬挂器通常需要使用橡胶密封件，而橡胶密封件长期在井内的高温高压环境下易老化，从而会导致液压驱动机构处密封失效，从而影响整个井筒的密封长久性。

针对这一问题，目前的新型尾管悬挂器一般具有可回收的驱动机构。这种新型的尾管悬挂器是将坐挂驱动机构转移至送入工具，并在固井后随送入工具回收。从而避免了橡胶件的使用。由此提高了工具的耐压能力和密封长久性。

但是现有新型尾管悬挂器的坐挂驱动机构均安装在回接筒内部，由于回接筒结构尺寸的限制，导致坐挂驱动机构的尺寸较小，难以提供足够的液压驱动力。因此这种尾管悬挂器可能存在无法驱动尾管悬挂器实现有效坐挂的问题，导致坐挂的成功率较低。

同时，由于结构和尺寸的限制，导致驱动结构本身的抗内压能力较低，从而无法满足高压作业的需求。

并且，由于驱动机构位设置在回接筒内部，导致回接筒需要较大的外径，这样会导致回接筒外部环空过流面积的减小，影响高压环境下的固井施工。

发明内容

针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种尾管悬挂器。本发明的尾管悬挂器能够有效地提高尾管悬挂器坐挂的成功率，同时使得尾管悬挂器更好的适用于高压环境。

根据本发明，提供了一种尾管悬挂器，包括管状的本体，所述本体内具有流体流通的第一通道，在所述本体的外壁上设置有卡瓦以及能够向下运动以推动卡瓦张开的锥体；设置在所述锥体上部并套设在本体外侧的回接筒；以及连接在所述回接筒上的驱动组件，所述驱动组件能够推动所述回接筒相对于本体向下运动，进而推动锥体向下运动，以使得卡瓦张开，从而完成坐挂。

其中，所述驱动组件通过可分离的方式连接在所述回接筒上，使得所述驱动组件能够在坐挂完毕后自回接筒上脱离。

在一个优选的实施例中，所述驱动组件设置在所述回接筒上侧的外部。

在一个优选的实施例中，所述驱动组件包括伸入所述回接筒的芯轴，所述芯轴内限定有与第一通道相连通的第二通道，所述第二通道内设置有能够被密封球坐封的球座。

所述球座的上游设置有连通所述第二通道的液缸，所述液缸能够在第二通道内的流体压力作用下向下移动。

在一个优选的实施例中，所述液缸包括套设在所述芯轴外壁的缸体，所述缸体与芯轴之间形成有连通所述第二通道的第一间隙，所述第一间隙的上端具有开口，以及固定在所述芯轴外壁上的活塞，所述活塞的下端伸入并封闭所述开口，使得所述第一间隙形成为液腔，所述缸体能够在所述液腔内的流体压力作用下相对于活塞向下运动。

在一个优选的实施例中，所述活塞和缸体通过第一剪切销钉相连接，在所述活塞和缸体之间还设置有防止活塞和缸体脱离的限位台阶。

在一个优选的实施例中，在所述液缸与回接筒之间的芯轴外壁上还套设有能够在所述缸体移动前防止卡瓦提前张开固定件。

在一个优选的实施例中，在所述固定件包括分别设置在固定件两端的上接头和下接头，所述上接头能够在缸体移动前防止所述固定件相对于缸体向下运动，所述下接头能够与回接筒形成固定连接。

在一个优选的实施例中，所述上接头包括设置在所述固定件上的第一筒体以及连接在缸体上的第二筒体。所述第一筒体与芯轴之间形成有第二间隙，所述第二筒体具有伸入所述第二间隙的具有弹性的连接部。

在所述间隙内设置有第一台阶部，所述第一台阶部将所述第一间隙分为靠近所述缸体的第一小径段和远离所述缸体的第一大径段。在与所述第一台阶部相对的第一筒体的外壁上设置有卡槽，所述连接部设置在所述卡槽内并能够在缸体的带动下在所述卡槽内移动，从而能够从初始的第一小径段运动至第一大径段。

所述连接部设置为处于第一小径段时能够被压接在所述卡槽内，从而阻碍第一筒体相对于缸体向下移动，并能够在移动至第一大径段后自所述卡槽内弹出。

在一个优选的实施例中，所述下接头包括下端伸入所述回接筒的第三筒体，所述第三筒体上设置有凸台，在所述回接筒的内壁上设置有允许凸台伸入并形成固定连接的凹槽。

在一个优选的实施例中，所述第三筒体与所述芯轴之间形成有第三间隙，在所述第三间隙内设置有能够相对于凸台运动的第四筒体。所述凸台的外壁上设置有第二台阶部，所述第二台阶部将第三筒体分为靠近所述缸体的第二大径段和远离所述缸体的第二小径段。

所述凸台设置为能够在与第二大径段相对时伸入所述凹槽内，在与第二小径段相对时回缩从而与所述凹槽脱离

在一个优选的实施例中，所述第三筒体与第四筒体的之间还设置有第二剪切销钉，在所述卡瓦与本体之间还设置有第三剪切销钉。

在一个优选的实施例中，在所述本体的外壁上还设置有防退组件，所述防退组件构造成能够在驱动组件与回接筒上脱离后防止回接筒和锥体向上运动。

在一个优选的实施例中，所述防退组件包括设置在回接筒和锥体之间的连接筒，所述连接筒的两端设置有能够分别与回接筒和锥体形成固定连接的螺纹。

在一个优选的实施例中，在所述芯轴的上端还设置有提拉接头，在所述本体的下端还设置有胶塞接头，所述提拉接头和胶塞接头的两端还分别设置有变径接头。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1显示了根据本发明的一个实施例的尾管悬挂器的示意图。

图2为图1所示的尾管悬挂器的驱动组件与回接筒的连接示意图。

图3为图2所示驱动组件与回接筒的连接示意图的局部放大图。

图4为图1所示的尾管悬挂器的固定件与回接筒脱离前的示意图。

图5为图1所示的尾管悬挂器的固定件与回接筒脱离后的示意图。

图6为图1所示的尾管悬挂器的本体与回接筒的连接示意图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。在本文中，所述“上端”或类似用语表示靠近井口一端；所述“下端”或类似用语表示远离井口的一端。

图1显示了根据本发明的一个实施例的尾管悬挂器100的示意图。如图1所示，所述的尾管悬挂器100包括放置在井筒(未示出)的本体10。所述本体10设置为圆管状，在所述本体内限定有流体流通的第一通道11。在所述本体10的外壁上设置有卡瓦12，所述卡瓦12的上端设置有锥体14。

同时，在所述本体10的上端设置有回接筒20。所述本体10的上端伸入所述回接筒20内，使得所述回接筒20能够在外力作用下向对于所述本体10向下移动，由此推动所述锥体14向下运动，使得所述锥体14伸入卡瓦12内并支撑所述卡瓦12张开，直至所述卡瓦12抵接在井筒的内壁上，完成坐挂。

如图1所示，在所述回接筒20上还连接有驱动组件30。所述驱动组件30能够在第一通道11内的流体压力作用下相对于回接筒20向下运动，从而推动回接筒20向下运动。在所述驱动组件30与回接筒20之间还设置有固定件40。所述固定件40能够在尾管悬挂器100入井过程中防止回接筒20提前向下移动，从而防止卡瓦12提前坐挂。

这一驱动组件30和固定件40将在下文中进行详细介绍。

图2为图1所示的尾管悬挂器100的驱动组件30与回接筒20的连接示意图。如图2所示，所述驱动组件30包括伸入所述回接筒20的芯轴32。在所述芯轴32内限定有与第一通道11相连通的第二通道31。在所述第二通道31或第二通道下游的第一通道11内设置有能够被密封球(未示出)坐封的球座(未示出)。

如图2所示，所述驱动组件30还包括设置在所述芯轴32外壁上的液缸34。所述液缸34包括套设在所述芯轴32外壁的缸体342。所述缸体342与芯轴31的径向之间形成有第一间隙344，所述第一间隙344的上端具有开口(未示出)。

同时，所述液缸34还包括固定在所述芯轴32外壁上的活塞346。所述活塞346的下端伸入并封闭所述开口，使得所述第一间隙344形成为封闭的液腔348。在所述芯轴32的外壁上设置有连通所述液腔348和第二通道31的传压孔349。必要地，所述传压孔349设置在所述球座的上游。

由此，当所述球座密封第二通道31后，位于球座上游的第二通道31内的高压流体能够通过传压孔349流动至液腔348内。此时由于活塞346固定不动，因此在液腔348内的流体压力作用下，所述缸体342会相对于芯轴32向下运动，由此产地推动回接筒20向下移动的动力。

在一个优选的实施例中，在所述活塞346和缸体342之间还设置有第一剪切销钉343。所述活塞346和缸体342通过第一剪切销钉343相连接。容易理解，通过所述第一剪切销钉343能够在入井过程中防止所述缸体342在震动等因素作用下提前相对于活塞346运动，影响缸体342的正常使用。

进一步地，在所述活塞346和缸体342上还分别设置有限位台阶(未示出)，这样缸体342相对于活塞346向下移动一定的距离后，所述限位台阶能够形成抵接从而防止缸体342继续向下移动。通过这种设置，一方面便于作业人员通过调整限位台阶的位置调节缸体342向下移动的距离，进而控制回接筒20向下移动的距离，达到精准控制的目的。另一方面所述限位台阶也能够防止缸体342与活塞346脱离，进而导致整个液缸34失效。

如图2所示，所述固定件40设置在所述回接筒20与缸体342之间的芯轴32的外壁上。所述固定件40包括分别设置在固定件上端和下端的上接头42和下接头44。通过所述上接头42和下接头44分别与缸体342和回接筒20相连接。

具体地，如图2所示，所述上接头42包括设置在所述固定件40上的第一筒体422以及连接在缸体342上的第二筒体424，所述第一筒体422与芯轴32之间形成有第二间隙425，所述第二筒体424设置在第一筒体422的上端并具有伸入所述第二间隙425的连接部426。

图3为图2所示驱动组件30与回接筒20的连接示意图的局部放大图。如图3所示，在所述第二间隙内425设置有第一台阶部427。所述第一台阶部427将所述第二间隙425分为靠近所述缸体324的第一小径段429和远离所述缸体342的第一大径段428。所述连接部426设置为伸入所述第一大径段428内并设置为具有大于第一小径段429的直径。同时，在与所述第一台阶部427相对的第一筒体的外壁上设置有卡槽421，所述连接部426设置在所述卡槽421内并能够在缸体342的带动下在所述卡槽421内移动，从而能够从初始的第一小径段429运动至第一大径段428内。

所述连接部426的尺寸设置大于第一小径段429的直径并小于第一大径段428的直径。这样当连接部426位于第一小径段429时，其能够被压接在所述卡槽421内，从而在入井过程中实现第一筒体422和第二筒体424二者之间的锁定，所述第一筒体422无法相对于第二筒体424向下运动。

如图2所示，所述下接头44包括伸入所述回接筒20的第三筒体442。在所述第三筒体442上设置有凸台443。同时，在所述回接筒20的内壁上设置有凹槽445。这样在所述尾管悬挂器100入井的过程中，通过将所述凸台443设置在与所述凹槽445相对的位置处能够使得凸台443伸入凹槽445内，从而形成卡合。由此将所述下接头44锁定在回接筒20内。而由于下接头44与第一筒体422为固定连接，因此当下接头44与回接筒20锁定后，所述回接筒20便不能相对于第二筒体424向下运动，防止回接筒20提前推动卡瓦12坐挂。

而当所述第二通道31被球座坐封后，在液腔348内的压力作用下，所述第二筒体424能够推动所述连接部426向下运动，从而使得所述连接部426移动至第一大径段428，随后自所述卡槽421内弹出。由此实现第一筒体422和第二筒体424之间的解锁，由此保证回接筒20的正常向下移动。

如图2所示，在一个优选的实施例中，在所述第三筒体442与所述芯轴32之间形成有第三间隙50。所述固定件40还包括设置在所述第三间隙50内的能够相对于凸台443运动的第四筒体52。在所述第四筒体52的外壁上设置有第二台阶部54。所述第二台阶部54将第三筒体分为靠近所述缸体342的第二大径段542和远离所述缸体的第二小径段544。所述凸台443设置为能够在与第二大径段542相对时能够在第二大径段542的支撑下伸入所述凹槽445内，并且在与第二小径段544相对时回缩从而与所述凹槽445脱离。

这样，当坐挂作业结束后，作业人员即可通过调整凸台443与第四筒体52的相对位置使得所述固定件40自所述回接筒20上脱离，从而将所述驱动组件30与固定件40从井筒内提出。这一过程将在下文进行详细说明。

图4为图1所示的尾管悬挂器100的固定件40与回接筒20脱离前的示意图。如图4所示，在上提驱动组件30与固定件40的过程中，随着芯轴32的上提，位于芯轴32外壁上的液缸34会首先随着芯轴向上移动，同时带动所述芯轴32下端的接头21相对于回接筒20向上移动。此时由于凸台443与第四筒体52的第二大径段542相对，因此所述凸台443能够伸入所述凹槽445内，从而使得整个固定件40被固定在回接筒20内。

因此，在上提芯轴32的过程中，所述接头21会相对于固定件40向上移动，直至接头21与第四筒体52相抵接。

图5为图1所示的尾管悬挂器100的固定件40与回接筒20脱离后的示意图。如图5所示，当接头21与第四筒体52相抵接后，继续上提芯轴32，所述接头21会推动第四筒体52向上移动，使得所述凸台443与第四筒体52的第二小径段544相对。此时所述凸台443会失去第四筒体52的支撑从而发生回缩，进而自凹槽445内弹出，从而导致固定件40与回接筒20脱离。此时继续上提芯轴32，所述固定件40和驱动组件30便会被提出至井口。

如图2所示，在一个优选的实施例中，在所述第三筒体442与第四筒体52之间还设置有第二剪切销钉56。所述第二剪切销钉56能够在尾管悬挂器100入井的过程中防止第四筒体52提前相对于第三筒体442移动，从而防止凸台443提前发生回缩，导致固定件40提前与回接筒20脱离。

同时，本发明通过将所述驱动组件30和固定件40安装在回接筒20的外部，能够有效地避免驱动组件30受到回接筒20结构尺寸的限制，从而更有利于增大驱动组件30的尺寸和所提供的驱动力，由此降低驱动组件30无法驱动尾管悬挂器的风险，提高坐挂的成功率。

另一方面，通过将驱动组件30安装在回接筒20的外部，能够有效地降低回接筒20的尺寸，从而增大回接筒20外侧的过流面积，保证的固井施工作业的顺利进行。

除此以外，通过增大驱动组件30的尺寸也能够增加驱动组件30本身的抗内压能力，从而更好的满足高压作业的需求。

图6为图1所示的尾管悬挂器100的本体10与回接筒20的连接示意图。如图6所示，在所述本体10的外壁上还设置有防退组件60。所述防退组件60包括设置在回接筒20和锥体14之间的连接筒65。所述连接筒65的两端设置有螺纹(未示出)，所述连接筒65能够通过所述螺纹分别与回接筒20和锥体14形成固定连接。

在所述连接筒65的内壁上设置有卡簧槽66，所述连接筒65通过设置在卡簧槽66内的卡簧68连接在所述本体10的外壁上。在所述卡簧68的限制下，所述连接筒65仅能够相对于本体10向下运动，从而使得锥体14和回接筒20仅能够相对于本体10向下运动。由此，当整个驱动装置30与固定件40被提出后，所述连接筒65能够起到防退的作用，即防止尾管悬挂器100在长时间的使用过程中所述锥体14和回接筒20向上移动，进而导致卡瓦12回缩，使得整个尾管悬挂器100坐挂失效。

如图1所示，在所述卡瓦12与本体10之间还设置有第三剪切销钉70。所述卡瓦12与本体10通过第三剪切销钉70相连接，这样在尾管下入过程中出现尾管悬挂器100提前坐挂的问题时，可以通过上提芯轴32，剪断第三剪切销钉70，从而使得卡瓦12可以相对于锥体14向下运动，进而使的卡瓦12回缩解挂。此时，作业人员即可将整个管串提出井口，进行二次坐挂。

除此以外，如图1所示，在所述芯轴32的上端还设置有能够与上部管柱(未示出)形成连接的提拉接头80。同时，在所述本体10的下端还设置有与尾管胶塞(未示出)形成连接的胶塞接头82。优选地，在所述提拉接头80和胶塞接头82的两端还分别设置有变径接头85。这样通过更换所述变径接头85能够将本发明的尾管悬挂器100连接在不同尺寸的井下管柱上，从而更便于所述尾管悬挂器100在不同工况下的使用。

以下简述根据本发明的尾管悬挂器100的工作过程。

本发明的尾管悬挂器100用于进行尾管的坐挂作业。当需要进行尾管的坐挂作业时，作业人员首先需要将所述尾管悬挂器100连接在尾管上，随着尾管一同下入井内。当尾管到达指定位置后，即可向井内投球坐封所述第二通道31。随后向第二通道31内注入高压流体，此时高压流体会依次经过第二通道31和传压孔349进入液腔348内。随后在进入液腔348内的高压流体的作用下，所述缸体342会相对于芯轴32向下运动，由此推动回接筒20向下移动。随着回接筒20的向下移动，所述锥体14会推动卡瓦12张开，完成坐挂。

当卡瓦12坐挂完毕后，作业人员即可上提管柱，从而上提所述芯轴32。随着芯轴32的上提，位于芯轴32外壁上的液缸34会首先随着芯轴向上移动，同时带动所述芯轴32下端的接头21相对于回接筒20向上移动。直至接头21与第四筒体52相抵接。

当接头21与第四筒体52相抵接后，继续上提接头21，所述接头32会推动第四筒体52向上移动，使得凸台443失去第四筒体52的支撑从而发生回缩，进而自凹槽445内弹出。此时所述固定件40会与回接筒20脱离。随后继续上提芯轴32，所述固定件40和驱动组件30便会被提出至井口，井内仅剩余本体10和回接筒20。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。