油气田开采测试用防扭水力锚

技术领域

本发明涉及井下工具，具体涉及油气田开采测试用防扭水力锚。

背景技术

油气田开采测试用防扭水力锚是油田生产井中的井下工具，一般由油气田开采测试用的水力锚主要由锚体、设置于锚体圆周外表面的多个锚爪孔和嵌套在锚爪孔中的锚爪构成，锚爪也称“卡瓦”，其用于油（气）井水力压裂、水井增注改造、水力喷砂、切割（或喷砂射孔）等井下作业管柱的锚定。锚爪上设有压板槽和弹簧孔，装上弹簧后用弹簧压板和压板螺钉将锚爪压紧在锚体上。现有水力锚工作时，套管内憋压，再通过锚体的管道内憋压，水力锚锚体圆周外表面周向均布的锚爪在内外压差产生的液压力作用下向外伸出，锚爪镶齿面的爪齿嵌入套管的内壁，限制工具上下窜动，实现锚定，锚定管柱，避免井下工具产生轴向位移。当套管内外压力平衡后，锚爪在弹簧弹力作用下收回，解除锚定作用。

现有油气田开采测试用的水力锚锚爪有多种，最常见的齿形水力锚锚爪和镶嵌合金齿的水力锚锚爪。参见图1-4，现有油气田开采测试用的水力锚包括锚体1和锚爪2，锚体1圆周外表面设有多个锚爪孔，这些锚爪2孔沿锚体1圆周外表面周向均布，锚爪2嵌套于锚爪孔内，每个锚爪2的镶齿面6设有多个爪齿3。爪齿3的轴线4与锚爪2的轴线平行，现有水力锚锚定时，锚爪2咬合套管5的内壁，爪齿2的轴线3与套管5的轴线异面，爪齿2的轴线3与套管5的轴线之间具有距离，从而形成扭矩（力*力臂=扭矩），扭矩会导致锚爪2在锚爪孔产生旋转和扭转。同时，爪齿3前述设置方式还会造成爪齿3单边受力，从而导致爪齿3受力不均而损坏。

为此，期望寻求一种技术方案，以至少减轻上述问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种油气田开采测试用防扭水力锚。

本发明用于实现上述目的的技术方案如下：

一种油气田开采测试用防扭水力锚，其设置于套管中，其包括锚体、设置于锚体圆周外表面的多个锚爪孔及设置于锚爪孔内的锚爪，每个锚爪的镶齿面与该套管内壁相适配，每个锚爪的镶齿面设有爪齿，所有爪齿的轴线均与所有锚爪的镶齿面所在的圆柱的轴线相交。

所述爪齿与锚爪本体一体制成。

所述爪齿的轴线在yz面上的投影与z轴的夹角为15-20°，所述爪齿的轴线在xz面上的投影与z轴的夹角为10-25°，所述爪齿的轴线在xy面上的投影与y轴的夹角为30-35°，其中，x轴与锚爪的压板槽的侧壁相平行且与锚爪的轴线垂直相交，z轴与锚爪的轴线重合，y轴与xz面垂直。

所述爪齿为圆柱体结构。

本发明的有益技术效果是：

本发明的每个锚爪的镶齿面与套管内壁相适配，每个锚爪的镶齿面设有爪齿，所有爪齿的轴线均与所有锚爪的镶齿面所在的圆柱的轴线相交。本发明设置于套管内时，套管内憋压，本发明的锚爪在内外压差产生的液压力作用下向外伸出，锚爪外表面的爪齿嵌入套管的内壁，限制工具上下窜动，实现锚定；这时，每个锚爪的镶齿面与套管内壁相贴合，由于每个锚爪的镶齿面与套管内壁相适配，因此，所有爪齿的轴线均与所有锚爪的镶齿面所在的圆柱的轴线与套管的轴线重合；再因为所有爪齿的轴线均与所有锚爪的镶齿面所在的圆柱的轴线相交，因此，所有爪齿的轴线均与套管的轴线相交。可见，本发明的锚定于套管内时，所有爪齿的轴线均与套管的轴线相交，不会产生扭矩，能够防止锚爪在锚爪孔内旋转和扭转，并能克服爪齿单边受力的问题，从而避免爪齿因受力不均而损坏。

附图说明

图1为现有油气田开采测试用防扭水力锚的主视图。

图2为图1中锚爪的结构示意图。

图3为现有水力锚在套管中锚定后爪齿受力不均匀时沿套管横向剖切的剖视结构示意图。

图4为图3爪齿受力不均匀时的结构示意图（未示出弹簧、弹簧压板和压板螺钉）。

图5为本发明的结构示意图。

图6为沿本发明的轴向的剖视图。

图7为图6沿A-A向的剖视图。

图8为本发明的锚爪的立体图。

图9为图8在yz面的投影图。

图10为图8在xz面的投影图。

图11为图8在xy面的投影图。

图12为本发明在套管锚定时锚爪伸出后锚爪、爪齿与套管之间的结构示意图。

图13为本发明在套管中锚定后爪齿受力均匀时沿套管横向剖切的剖视结构示意图。

图14为图13爪齿受力均匀时的结构示意图（未示出弹簧、弹簧压板和压板螺钉）。

具体实施方式

下面给出的实例是对本发明的具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明作进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。

图5-7示例性示出本发明众多实施例中的一种油气田开采测试用防扭水力锚的实施例。该油气田开采测试用防扭水力锚包括锚体1和锚爪2。

一并参见图5-8、12，锚体1大致呈圆筒结构，锚体1圆周外表面设有多个锚爪孔，这些锚爪2孔沿锚体1圆周外表面周向均布较佳。锚爪2设置于锚爪孔内，每个锚爪2的镶齿面6与套管5内壁相适配，每个锚爪2的镶齿面6设有4个爪齿3，爪齿为圆柱体结构，所有爪齿3的轴线4均与所有锚爪2的镶齿面6所在的圆柱的轴线相交。锚爪2的镶齿面6上设有压板槽7，弹簧孔8设置于压板槽7的底面，弹簧孔8内装上弹簧9后用弹簧压板10和压板螺钉11将锚爪2压紧在锚体1的锚爪孔内。

一并参见图9-11，爪齿3的轴线4在yz面上的投影与z轴的夹角α为15-20°，爪齿3的轴线4在xz面上的投影与z轴的夹角β为10-25°，爪齿3的轴线4在xy面上的投影与y轴的夹角γ为30-35°，其中，x轴与锚爪2的压板槽7的侧壁相平行且与锚爪2的轴线垂直相交，z轴与锚爪2的轴线重合，y轴与xz面垂直。爪齿3以前述角度设置于锚爪2的镶齿面6，锚定后能以适当的角度咬合套管5内壁，使套管5内壁受力大小更合适，能减轻套管5内壁损伤，同时也能增强锚定力，从而使套管5内壁损伤程度、锚定力更平衡。爪齿3与锚爪2本体一体制成较佳。

一并参见图12-14，当本发明的油气田开采测试用防扭水力锚设置于套管5内时，套管5内憋压，锚爪2在内外压差产生的液压力作用下向外伸出，爪齿3嵌入套管5的内壁，每个锚爪2的镶齿面6与套管5内壁相贴合，所有爪齿3的轴线均与套管5的轴线相交，扭矩为零，即不会产生扭矩，能够防止锚爪2在锚爪孔内旋转和扭转，爪齿3受力均匀，并能克服爪齿3单边受力的问题，从而避免爪齿3因受力不均而损坏。

需要说明的是，上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何适合的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再进行描述。

上面参照实施例对本发明进行了详细描述，是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，均在本发明的保护范围之内。