专利名称：一种机械式尾管悬挂器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种尾管固井工具，尤其是涉及一种尾管悬挂器。
背景技术：
随着石油钻井技术的不断发展，一些复杂井如超深井、水平井、大位移井、高压井、负压井等越来越多，钻井作业也遇到了前所未有的困难。尾管悬挂固井技术在解决复杂井钻井作业问题方面发挥了巨大的作用。
尾管悬挂器是尾管固井技术的关键装置，它可将尾管送入井内，通过地面仪器控制，把数十吨乃至上百吨重的套管座挂在井内数千米深的位置，之后使用一些相关附件将水泥浆注入井眼与尾管间的环形间隙内，从而封固尾管。
采用尾管悬挂器可大大改善井下高温、高压钻井水力条件，降低钻机和钻具负荷，为向更深领域钻进提供可靠的技术保证，同时节省大量的昂贵的石油套管及油井水泥。仅套管直接费用一项，每口井就可节省资金几十万元甚至上百万元。这种产品技术含量高，风险大，目前世界上只有美国、加拿大、挪威和中国少数几个国家生产。
目前，我国现场使用的尾管悬挂器主要有两种结构形式，即机械式和液压式。机械式和液压式尾管悬挂器已在现场得到广泛应用，但是液压式尾管悬挂器在某些特殊的井况下，如在易漏井固井时，需要同时使用悬挂器、双级注水泥器和管外封隔器，此时，几种工具均需液压操作，如果采用液压式尾管悬挂器，操作时，几种工具间的压力级差很小，给施工带来极大的困难，稍有不慎，易导致提前打开双级注水泥器或提前座封封隔器，造成不可挽回的影响。因此，在此情况下，只能使用机械式尾管悬挂器。此外，在一些直井、浅井，一般也使用机械式尾管悬挂器。目前，市场上常用的国产机械式尾管悬挂器一般为轨道管式，由于其结构上的局限性，使得这种悬挂器制造成本增加、现场操作难度加大且座挂成功率不高。
美国专利US5181570公开了一种旋转式机械尾管悬挂器，主要是通过机械方式座挂，主要包括旋转机构和座挂机构，其中，座挂部分为J形槽形式，它将销钉设计在悬挂器本体上，将J形槽设计在外套上，这种设计给零件的加工增加了难度，同时卡瓦必须增设一套导向机构，以免在下放过程中卡瓦旋转而影响座挂成功率。美国专利US4498534公开的机械尾管悬挂器的主要特征是卡瓦为整体螺旋形，外表面有锯齿螺纹，在座挂后，与上层套管之间形成螺旋形过流通道；外套上设计有J形槽，在悬挂器本体与J形槽对应的位置上设计有销钉。由于销钉和J形槽裸露在悬挂器的外部，在运输及悬挂器的入井过程容易受到磕碰甚至变形，或者井中的落鱼及其它固体也有可能堆积在J形槽与销钉间的间隙内，从而影响悬挂器本体相对于外套的相对轴向运动，进而影响到座挂。
实用新型内容针对现有的机械式尾管悬挂器制造成本高、操作要求高、座挂成功率低这一难题，本实用新型提供一种将J形槽设计在悬挂器本体上的机械式尾管悬挂器。
本实用新型的机械式尾管悬挂器包括悬挂器本体、卡瓦、转环套、销钉，悬挂器本体为圆环形，内圆表面一端设有螺纹，与密封总成以螺纹形式联接，悬挂器本体的另一端外圆表面设有螺纹，与尾管联接，转环套内表面与悬挂器本体外表面之间为间隙配合，本实用新型是这样实现的在悬挂器本体外表面设有数个J形槽，J形槽的长槽a与短槽b的中心线与悬挂器本体的轴线平行，平行的长槽a与短槽b之间通过一中心线与悬挂器本体轴线相垂直的联接短槽c相联通；在转环套顶端设有转环帽，转环帽与转环套之间以螺纹形式联接，转环帽内表面与悬挂器本体外表面之间为间隙配合，转环帽上设有数个孔，其孔的位置在转环帽外表面与转环套内表面的重叠部分，转环帽通过销钉与悬挂器本体联接，销钉的上端装在转环帽对应的孔内，销钉的下端装入悬挂器本体外圆表面的J形槽内，销钉可以在J形槽中滑动，悬挂器本体和转环套内孔表面限制销钉径向移动；转环套的外表面开有数个对称的槽，每个槽内安装有弹簧弓，弹簧弓与转环套之间用螺钉联接，转环套与卡瓦之间由数个推杆联接，推杆一端以螺钉与卡瓦相联，另一端以螺钉与转环套相联；座挂前，销钉的下端在悬挂器本体外表面的J形槽的短槽b的上部，座挂时，先将悬挂器整体下到设计位置，这时，弹簧弓撑住了上层套管井壁，弹簧弓与井壁间的摩擦力限制弹簧弓及转环套的上下移动及转动，这时，上提悬挂器本体，销钉由短槽b的上部滑到短槽b与联接短槽c的相交处；这时，再右旋悬挂器本体一定角度，销钉便由J形槽的联接短槽c的一端滑到另一端，也就是进入到长槽a下部；这时，下放悬挂器本体，销钉便滑到长槽a上部，同时卡瓦相对悬挂器本体上行，当卡瓦外径增加到与外部管壁相同时，悬挂器本体和卡瓦都停止动作，从而实现座挂。
本实用新型的尾管悬挂器的悬挂器本体外表面设有两个对称的J形槽，转环帽相应的位置上设有两个孔。
本实用新型的尾管悬挂器的转环套的外表面开有4个或6个对称的槽。
本实用新型的尾管悬挂器的悬挂器本体联接尾管的一端设有扶正套。
本实用新型的尾管悬挂器的卡瓦是圆锥形筒4瓣或6瓣结构，卡瓦与悬挂器本体之间为间隙配合。
本实用新型的尾管悬挂器的联接卡瓦与转环套的推杆沿圆周方向对称地分布，推杆的个数与卡瓦瓣数相同。
本实用新型由于将J形槽设计在悬挂器本体的外表面，与现有技术中J形槽设计在转环套上、销钉设计在悬挂器本体上相比，不仅加工简便，而且还降低了材料成本，同时避免了运输及吊装过程中因销钉外露而引起的销钉变形或受损。同时本实用新型将J形槽的深度加大，座挂可靠性大大提高。
本实用新型将销钉设计在悬挂器本体与转环帽之间的环形间隙中，销钉无需与悬挂器本体或转环帽硬性连接，保证了主要承力件的强度；座挂过程中销钉始终位于悬挂器本体的J形槽与转环套的内孔之间，在入井过程中不会受碰变形，而且销钉还控制着装个转环套部件与悬挂器本体间的轴向位置，限制整个转环套部件上行，从而可以保证不会提前座挂；井内的落鱼及其它杂物也不会堆积在J形槽与销钉间的间隙内，从而影响悬挂器本体的相对轴向运动，进而影响到座挂。本实用新型与现有技术相比还将轴环与轴环帽进行重新设计，省去了轴环，简化了组装程序和操作程序，座挂时只需进行“上提-旋转-下放”，即可实现座挂。
本实用新型的转环套上安装有弹簧弓，在座挂过程中弹簧弓撑住了上层套管井壁，弹簧弓与井壁间的摩擦力限制了弹簧弓及转环帽、转环套、推杆及卡瓦等的上下移动及转动，从而保证座挂的可靠性。
本实用新型在转环套的后面设计有扶正套，从而避免转环套在入井时受到碰撞。本实用新型的卡瓦通过推杆固定在转环套上，在运输及入井过程中，卡瓦均不会偏离装配位置，从而可保证座挂成功率。
本实用新型的机械式尾管悬挂器可用于直井、浅井及漏失井，根据本实用新型试制的样机进行了地面测试，各项性能指标全部达到设计要求。地面试验证明，本实用新型结构合理、组装简便、操作安全、方便可靠，简化了加工工艺，降低了成本，易于实现座挂。
图1是本实用新型一种结构的主示图的示意图。
图2是本实用新型一种结构的J形槽的俯视示意图。
图3是本实用新型一种结构的主示图中A处的放大示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明，本实用新型的范围不受此限制。本实用新型的范围在权利要求书中提出。
如图1、图2和图3所示，在悬挂器本体1外表面设有两个对称的J形槽，在转环套8的相应位置上设有两个孔，销钉9的上端装在转环套8对应的孔内，销钉9的下端装入悬挂器本体1外表面的J形槽的短槽内，如图2和图3所示，槽内的圆表示销钉9，转环套8内孔右端与转环帽10左端外圆间以螺纹连接，推杆4一端与转环套8联接，另一端与卡瓦2联接，由卡瓦2、推杆4、转环套8、转环帽10及转环套8上安装的弹簧弓6共同组成转环套部件，由于销钉9的上端安装在转环套8上的孔内，同时悬挂器本体1和转环帽10限制了销钉9径向移动，因此，销钉9便可控制装个转环套部件与悬挂器本体1间的轴向位置，限制整个转环套部件上行，可以保证不提前座挂。当将悬挂器下到设计位置进行座挂时，弹簧弓6撑住了上层套管井壁，弹簧弓6与井壁间的摩擦力便可限制弹簧弓6及转环套部件的上下移动及转动。座挂时，上提悬挂器本体1，销钉9由J形槽的短槽b上部滑到下部，这时，右旋悬挂器本体1，销钉9经过J形槽的联接短槽c从短槽b滑到长槽a的下部，此时，下放悬挂器本体1，销钉9便滑到长槽a的上部，同时销钉9带动转环套部件相对于悬挂器本体1上行，此时卡瓦2的瓣张开，当卡瓦瓣张开到其外径与井内现有套管内径相同并不再上行时即实现座挂。
权利要求1.一种机械式尾管悬挂器，包括悬挂器本体(1)、卡瓦(2)、转环套(8)、销钉(9)，悬挂器本体(1)为圆环形，内圆表面一端设有螺纹，与密封总成以螺纹形式联接，悬挂器本体(1)的另一端外圆表面设有螺纹，与尾管联接，转环套(8)内表面与悬挂器本体(1)外表面之间为间隙配合，其特征在于悬挂器本体(1)外表面设有数个J形槽，J形槽的长槽(a)与短槽(b)的中心线与悬挂器本体(1)的轴线平行，平行的长槽(a)与短槽(b)之间通过一中心线与悬挂器本体(1)轴线相垂直的联接短槽(c)相联通；在转环套(8)顶端设有转环帽(10)，转环帽(10)与转环套(8)之间以螺纹形式联接，转环帽内表面(10)与悬挂器本体(1)外表面之间为间隙配合，转环帽(10)上设有数个孔，其孔的位置在转环帽(10)外表面与转环套(8)内表面的重叠部分，转环帽(10)通过销钉(9)与悬挂器本体(1)联接，销钉(9)的上端装在转环帽(10)对应的孔内，销钉(9)的下端装入悬挂器本体(1)外圆表面的J形槽内，销钉(9)可以在J形槽中滑动，悬挂器本体(1)和转环套(8)内孔表面限制销钉(9)径向移动；转环套(8)的外表面开有数个对称的槽，每个槽内安装有弹簧弓(6)，弹簧弓(6)与转环套(8)之间用螺钉(7)联接，转环套(8)与卡瓦(2)之间由数个推杆(4)联接，推杆(4)一端以螺钉(3)与卡瓦(2)相联，另一端以螺钉(5)与转环套(8)相联；座挂前，销钉(9)的下端在悬挂器本体(1)外表面的J形槽的短槽(b)上部，座挂时，先将悬挂器整体下到设计位置，这时，弹簧弓(6)撑住了上层套管井壁，弹簧弓(6)与井壁间的摩擦力限制弹簧弓(6)及转环套(8)的上下移动及转动；这时，上提悬挂器本体(1)，销钉(9)由短槽(b)的上部滑到短槽(b)与联接短槽(c)的相交处；这时，再旋转悬挂器本体(1)一定角度，销钉(9)便由J形槽的联接短槽(c)的一端滑到另一端，也就是进入到长槽(a)下部；这时下放悬挂器本体(1)，销钉(9)便滑到长槽(a)上部，同时卡瓦(2)相对悬挂器本体(1)上行，当卡瓦(2)外径增加到与外部管壁相同时，悬挂器本体(1)和卡瓦(2)都停止动作，从而实现座挂。
2.根据权利要求1所述的尾管悬挂器，其特征在于悬挂器本体(1)的外表面设有两个对称的J形槽，转环帽(10)相应的位置上设有两个孔。
3.根据权利要求1所述的尾管悬挂器，其特征在于转环套(8)的外表面开有4个或6个对称的槽。
4.根据权利要求1所述的尾管悬挂器，其特征在于在所述的悬挂器本体(1)联接尾管的一端设有扶正套(11)。
5.根据权利要求1所述的尾管悬挂器，其特征在于在所述的卡瓦(2)是圆锥形筒4瓣或6瓣结构，卡瓦(2)与悬挂器本体(1)之间为间隙配合。
6.根据权利要求1所述的尾管悬挂器，其特征在于在所述的联接卡瓦(2)与转环套(8)的推杆(4)沿圆周方向对称地分布，推杆(4)的个数与卡瓦(2)瓣数相同。
专利摘要本实用新型提供一种机械式尾管悬挂器。本实用新型的机械式尾管悬挂器包括悬挂器本体(1)、卡瓦(2)、螺钉(3、5)、推杆(4)、弹簧弓(6)、螺钉(7)、转环套(8)、销钉(9)、转环帽(10)和扶正套(11)，悬挂器本体(1)外表面设有J形槽，销钉(9)可以在J形槽中滑动，座挂时将悬挂器整体下到设计位置，通过旋转和下放悬挂器本体(1)，使J形槽中的销钉(9)带动转环套(8)及卡瓦(2)等相对上移而实现座挂。本实用新型简化了现场操作程序、大大提高了座挂成功率，使用这种尾管悬挂器可大大提高直井、浅井、漏失井等复杂井的固井质量，因而具有极大的推广应用前景。
文档编号E21B19/00GK2725507SQ20042008933
公开日2005年9月14日 申请日期2004年9月2日 优先权日2004年9月2日
发明者马兰荣, 邢世奇, 马开华 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院