一种下套管装置及下套管作业工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种下套管装置及下套管作业工艺，属于石油天然气钻井领域。所述下套装置包括顺次相连的上连接短接、连接板和吊卡总成，以及主连接销和辅连接销，其中，上连接短接通过主连接销与连接板相连，上连接短接用以连接动力水龙头中心管，连接板通辅连接销销与吊卡总成相连，通过吊卡总成夹持或松开套管，以实现下套管作业。所述工艺包括所述的下套装置，所述工艺步骤详见说明书。由于本发明实施例无需在井口需配备液压大钳或猫头，故简化了井口工具，并有效减少了井口空间，解决了现有技术中占用井口空间大的问题；使用本发明实施例能够有效降低工人劳动强度，解决了现有技术中存在的工人劳动强度大，下套管效率低的问题。
【专利说明】一种下套管装置及下套管作业工艺【技术领域】
[0001]本发明涉及石油天然气钻井领域，特别涉及一种下套管装置及下套管作业工艺。【背景技术】
[0002]随着国内对煤层气等非常规资源开发力度的加大，国内许多公司都争先开展煤层气钻机的研制。而车载煤层气钻机作业中主要涉及的是下套管作业。
[0003]目前，车载煤层气钻机采用常规吊卡进行下套管作业，上述作业存在以下不足:
[0004](I)由于动力水龙头不能用于套管的旋扣，井口需配备液压大钳或猫头等工具进行旋扣作业，而为了安装和操作井口工具，需要较大的井口工作面积，则导致钻台或井架体积大、质量大，占用井场面积大，并且不利于安装和移运，故存在占用井口空间大的问题。
[0005](2)采用常规双吊卡下套管作业，工人需要频繁地倒换大重量的常规吊卡，故存在工人劳动强度大，下套管效率低的问题。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术中存在的占用井口空间大的问题，工人劳动强度大的问题，以及下套管效 率低的问题，本发明实施例提供了一种下套管装置及下套管作业工艺。所述技术方案如下:
[0007]—种下套管装置，所述下套装置包括顺次相连的上连接短接、连接板和吊卡总成，以及主连接销和辅连接销，其中，所述上连接短接通过所述主连接销与所述连接板相连，所述上连接短接用以连接动力水龙头中心管，所述连接板通过所述辅连接销与所述吊卡总成相连，通过所述吊卡总成夹持或松开套管，以实现下套管作业。
[0008]具体地，所述上连接短接包括相互连接的圆柱连接部和双耳板连接部，所述圆柱连接部设置在所述上连接短接的一端，所述圆柱连接部上设有外螺纹，通过所述外螺纹与所述动力水龙头中心管连接，所述双耳板连接部设置在所述上连接短接的另一端，所述双耳板连接部通过所述主连接销与所述连接板相连。
[0009]具体地，所述连接板相互连接的单耳板连接部和两个双耳板连接部，所述单耳板连接部设置在连接板的一端，所述单耳板连接部与所述上连接短接中的所述双耳板连接部相连，所述两个双耳板连接部相对于所述单耳板连接部的中心对称的设置在所述连接板的另一端，所述两个双耳板连接部分别通过所述辅连接销与所述吊卡总成相连。
[0010]具体地，所述吊卡总成包括两组吊卡机构及锁定机构，所述两组吊卡机构用以装卡及起吊所述套管，所述两组吊卡机构的一端为活动端，并通过活动连接实现相对旋转，所述两组吊卡机构的另一端为自由端并可相对开合，所述锁定机构设置在所述两组吊卡机构的自由端，所述锁定机构用以夹持或松开所述套管。
[0011]具体地，所述两组吊卡机构为相同结构，每组吊卡机构均包括顺次连接的吊卡上板、吊卡侧板及吊卡下板，设于所述吊卡侧板中的两个卡瓦座，以及连接所述吊卡上板与所述吊卡下板的吊卡吊耳，其中，所述两个卡瓦座中设有卡瓦牙，所述卡瓦牙用于卡紧所述套管，所述吊卡吊耳通过所述辅连接销与所述连接板相连。
[0012]具体地，所述吊卡上板及所述吊卡下板均为截面夹角为170度的圆环结构，所述吊卡侧板为截面夹角为160度的圆环结构,所述卡瓦座为横截面夹角为30度的圆环结构。
[0013]具体地，所述锁定机构包括钢管、锁定销、螺栓、凹型挡板及螺母，所述钢管通过所述锁定销设置于所述两组吊卡机构的一吊卡机构中，并且所述钢管可相对所述锁定销旋转，所述螺栓垂直焊接在所述钢管上，所述螺母与所述螺栓相配用以锁定所述套管，所述凹型挡板设于所述两组吊卡机构的另一吊卡机构中，夹持所述套管时，所述螺栓通过所述凹型挡板并由所述螺母锁紧，松开所述套管时，松开所述螺母解除锁定，所述螺栓与所述凹型挡板脱离。
[0014]本发明还提供了一种下套管作业工艺，所述工艺包括所述的下套装置，所述工艺按照如下步骤进行:
[0015]步骤1，将所述上连接短接与所述动力水龙头中心管连接在一起，同时，将所述连接板与所述上连接短接通过所述主连接销连接在一起，并配备液压动力链钳、动力卡瓦以及两套吊卡总成；
[0016]步骤2，在地面将套管安装于所述两套吊卡总成一套吊卡总成中，并锁紧所述套管；
[0017]步骤3，利用液压绞车将步骤2中连接好的所述套管与所述吊卡总成提升到井口 ；
[0018]步骤4，下放步骤I中连接好的所述动力水龙头、所述上连接短接及所述连接板，通过所述辅连接销将所述连接板与所述吊卡总成连接在一起；
[0019]步骤5，上提步骤4中的所述动力水龙头及刚连接好的所述套管；
[0020]步骤6，下所述放力水龙头及所述刚连接好的套管，使之与夹持在所述动力卡瓦上的套管对扣；
[0021]步骤7，旋转所述动力水龙头中心管，通过所述吊卡总成将扭矩传递到连接在所述吊卡总成上的所述套管上，实现连接在所述吊卡总成上的所述套管，以及所述动力卡瓦上的套管，两个套管之间的旋扣；
[0022]步骤8，利用所述动力链钳实现步骤7中所述两个套管之间的紧扣；
[0023]步骤9，松开所述动力卡瓦，下放所述动力水龙头及其上的所述套管到设定位置；启动所述动力卡瓦夹持套管，卸开所述辅连接销，卸开连接在套管接箍上的所述吊卡总成；
[0024]步骤10，将卸开的所述吊卡总成连接到下根带下套管上；
[0025]重复上述步骤1-步骤10,直到下完所有套管为止。
[0026]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:相比现有技术，本发明实施例通过由上连接短接、连接板、吊卡总成、主连接销及辅连接销组成的下套管装置，能够将动力水龙头的旋转扭矩传递给套管，实现套管之间的旋扣作业，由于本发明无需在井口需配备液压大钳或猫头，因此无需较大的井口工作面积，故简化了井口工具，并且有效减少了井口空间，解决了现有技术中占用井口空间大的问题；使用本发明实施例所述下套管装置，能够有效降低工人劳动强度，解决了现有技术中存在的工人劳动强度大，下套管效率低的问题。【专利附图】
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本发明实施例提供的下套管装置的整体图；
[0029]图2是本发明实施例提供的下套管装置的整体装配图；
[0030]图中各符号表示含义如下:
[0031]1.上连接短接，IA圆柱连接部，IB双耳板连接部，
[0032]2.主连接销，
[0033]3.连接板，3A单耳板连接部，3B1连接板第一双耳连接部，3B2连接板第二双耳连接部，
[0034]4.辅连接销，
[0035]5.吊卡总成,5A第一吊卡机构,5B第二吊卡机构，
[0036]6.吊卡吊耳，7.吊卡上板，8.螺母，9.吊卡下板，10.凹型挡板，11.锁定机构，
12.吊卡侧板，13.锁定销，14.卡瓦座，15.卡瓦牙，16.固定销，17.钢管，18.螺栓。
【具体实施方式】
[0037]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0038]如图1所示，本发明实施例提供了一种下套管装置，包括顺次相连的上连接短接
1、连接板3和吊卡总成5，以及主连接销2和辅连接销4，其中，所述上连接短接I通过所述主连接销2与所述连接板3相连，所述上连接短接I用以连接动力水龙头中心管，所述连接板3通过所述辅连接销4与所述吊卡总成5相连，通过所述吊卡总成5夹持或松开套管，以实现下套管作业。
[0039]如图1所示，本发明实施例通过由上连接短接1、连接板3、吊卡总成5、主连接销2及辅连接销4组成的下套管装置，能够将动力水龙头的旋转扭矩传递给套管，实现套管之间的旋扣作业，由于本发明无需在井口需配备液压大钳或猫头，因此无需较大的井口工作面积，故简化了井口工具，并且有效减少了井口空间，解决了现有技术中占用井口空间大的问题；使用本发明实施例所述下套管装置，能够有效降低工人劳动强度，解决了现有技术中存在的工人劳动强度大，下套管效率低的问题。
[0040]具体地，如图2所示，所述上连接短接I包括相互连接的圆柱连接部IA和双耳板连接部1B，所述圆柱连接部IA设置在所述上连接短接I的一端，所述圆柱连接部IA上设有外螺纹，通过所述外螺纹与所述动力水龙头中心管连接，所述双耳板连接部IB设置在所述上连接短接I的另一端，所述双耳板连接部IB通过所述主连接销2与所述连接板3相连。
[0041]具体地,如图2所示,所述连接板3相互连接的单耳板连接部3A和两个双耳板连接部，本实施例中，两个双耳板连接部具体为连接板第一双耳连接部3B1和连接板第二双耳连接部3B2，所述单耳板连接部3A设置在连接板3的一端，所述单耳板连接部3A与所述上连接短接I中的所述双耳板连接部3B1、3B2相连，所述两个双耳板连接部3B1、3B2相对于所述单耳板连接部3A的中心对称的设置在所述连接板3的另一端，所述两个双耳板连接部3B1、3B2分别通过所述辅连接销4与所述吊卡总成5相连。
[0042]具体地,如图2所示,所述吊卡总成5包括两组吊卡机构及锁定机构11,所述两组吊卡机构用以装卡及起吊所述套管，所述两组吊卡机构的一端为活动端，并通过活动连接实现相对旋转，所述两组吊卡机构的另一端为自由端并可相对开合，所述锁定机构11设置在所述两组吊卡机构的自由端，所述锁定机构11用以夹持或松开所述套管。
[0043]具体地，如图2所示，所述两组吊卡机构为相同结构，每组吊卡机构均包括顺次连接的吊卡上板7、吊卡侧板12及吊卡下板9，设于所述吊卡侧板12中的两个卡瓦座14，以及连接所述吊卡上板7与所述吊卡下板9的吊卡吊耳6，其中，所述两个卡瓦座14中设有卡瓦牙15，所述卡瓦牙15用于卡紧所述套管，所述吊卡吊耳6通过所述辅连接销4与所述连接板3相连。
[0044]具体地，如图2所示，本实施例中，所述两组吊卡机构具体为第一吊卡机构5A和第二吊卡机构5B,以第一吊卡机构5A为例加以说明，第一吊卡机构5A中的吊卡上板7、吊卡侧板12、吊卡下板9、两个卡瓦座14及吊卡吊耳6通过焊接在一起。
[0045]具体地，如图2所示，本实施例中，卡瓦座14外圆弧面与吊卡侧板12内圆弧面重合，卡瓦座14内加工有燕尾槽，用于安装卡瓦牙15，卡瓦座14上端加工的螺纹与螺栓18配合，以防止卡瓦牙15滑出。
[0046]具体地，如图2所示，本实施例中，吊卡吊耳6 —端加工有圆孔，用于与辅连接销4的配合，吊卡吊耳6 —侧加工有两个矩形槽，用于与吊卡上板7、吊卡下板9之间的配合焊接。
[0047]具体地，如图1所示，本实施例中，第一吊卡机构5A和第二吊卡机构5B的活动端是通过固定销16实现活动连接的。
[0048]具体地,如图2所示,所述吊卡上板7及所述吊卡下板9均为截面夹角为170度的圆环结构，所述吊卡侧板12为截面夹角为160度的圆环结构，所述卡瓦座14为横截面夹角为30度的圆环结构。
[0049]具体地，如图2所示，所述锁定机构11包括钢管17、锁定销13、螺栓18、凹型挡板10及螺母8，所述钢管17通过所述锁定销13设置于所述两组吊卡机构的一吊卡机构中，并且所述钢管17可相对所述锁定销13旋转，所述螺栓18垂直焊接在所述钢管17上，所述螺母8与所述螺栓18相配用以锁定所述套管，所述凹型挡板10设于所述两组吊卡机构的另一吊卡机构中，夹持所述套管时，所述螺栓18通过所述凹型挡板10并由所述螺母8锁紧，松开所述套管时，松开所述螺母8解除锁定，所述螺栓18与所述凹型挡板10脱离。
[0050]具体地，以下放51/2”套管为例为本发明实施例加以说明，参见图2所示，具体地，本实施例中，
[0051 ] 主连接销2的直径为60m ；
[0052]辅连接销4的直径为45mm ；
[0053]吊卡上板7横截面为内径184mm、外径330mm、夹角为170度圆环,厚度为25mm ;
[0054]吊卡下板9横截面为内径130mm、外径330mm、夹角为170度圆环,厚度为25mm ;
[0055]吊卡侧板12横截面为内径194_、外径214_、夹角为160度圆环，高度为195mm ；
[0056]卡瓦座14的横截面为内径164mm、外径194mm、夹角为30度圆环,高度为195mm,[0057]吊卡吊耳6 —端加工有直径为70mm的圆孔用于与辅连接销4的配合，一侧加工有两个矩形槽用于与吊卡上板7、吊卡下板9之间的配合焊接。
[0058]本发明还提供了一种下套管作业工艺，参见图1所示，所述工艺包括所述的下套装置，所述工艺按照如下步骤进行:
[0059]步骤1，将所述上连接短接I与所述动力水龙头中心管连接在一起，同时，将所述连接板3与所述上连接短接I通过所述主连接销2连接在一起，并配备液压动力链钳、动力卡瓦以及两套吊卡总成5，采用两套吊卡总成5，便于交替更换，以提高工作效率；
[0060]步骤2，在地面将套管安装于所述两套吊卡总成5 —套吊卡总成5中，并锁紧所述套管，具体是将所述吊卡总成5套在套管接箍上，旋紧转动销锁定机构11实现所述吊卡总成5与所述套管接箍的旋紧；
[0061]步骤3，利用液压绞车将步骤2中连接好的所述套管与所述吊卡总成5提升到井Π ；
[0062]步骤4，下放步骤I中连接好的所述动力水龙头、所述上连接短接I及所述连接板3，通过所述辅连接销4将所述连接板3与所述吊卡总成5连接在一起；
[0063]步骤5，上提步骤4中的所述动力水龙头及刚连接好的所述套管；
[0064]步骤6，下所述放力水龙头及所述刚连接好的套管，使之与夹持在所述动力卡瓦上的套管对扣；
[0065]步骤7，旋转所述动力水龙头中心管，通过所述吊卡总成5将扭矩传递到连接在所述吊卡总成5上的所述套管上，实现连接在所述吊卡总成5上的所述套管，以及所述动力卡瓦上的套管，两个套管之间的旋扣；
[0066]步骤8，利用所述动力链钳实现步骤7中所述两个套管之间的紧扣；
[0067]步骤9，松开所述动力卡瓦，下放所述动力水龙头及其上的所述套管到设定位置；启动所述动力卡瓦夹持套管，卸开所述辅连接销4，卸开连接在套管接箍上的所述吊卡总成5 ；
[0068]步骤10，将卸开的所述吊卡总成5连接到下根带下套管上；
[0069]重复上述步骤1-步骤10,直到下完所有套管为止。
[0070]参见图1所示，由于本发明所述工艺包括所述的下套装置，所述下套管装置由上连接短接1、连接板3、吊卡总成5、主连接销2及辅连接销4组成，能够将动力水龙头的旋转扭矩传递给套管，实现套管之间的旋扣作业，由于本发明无需在井口需配备液压大钳或猫头，因此无需较大的井口工作面积，故简化了井口工具，并且有效减少了井口空间，解决了现有技术中占用井口空间大的问题；使用本发明实施例所述下套管装置，能够有效降低工人劳动强度，解决了现有技术中存在的工人劳动强度大，下套管效率低的问题。故本发明所述工艺具有操作简单的优点。
[0071 ] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。
【权利要求】
1.一种下套管装置，其特征在于，所述下套装置包括顺次相连的上连接短接、连接板和吊卡总成，以及主连接销和辅连接销，其中，所述上连接短接通过所述主连接销与所述连接板相连，所述上连接短接用以连接动力水龙头中心管，所述连接板通过所述辅连接销与所述吊卡总成相连，通过所述吊卡总成夹持或松开套管，以实现下套管作业。
2.如权利要求1所述的下套管装置，其特征在于，所述上连接短接包括相互连接的圆柱连接部和双耳板连接部，所述圆柱连接部设置在所述上连接短接的一端，所述圆柱连接部上设有外螺纹，通过所述外螺纹与所述动力水龙头中心管连接，所述双耳板连接部设置在所述上连接短接的另一端，所述双耳板连接部通过所述主连接销与所述连接板相连。
3.如权利要求1所述的下套管装置，其特征在于，所述连接板相互连接的单耳板连接部和两个双耳板连接部，所述单耳板连接部设置在连接板的一端，所述单耳板连接部与所述上连接短接中的所述双耳板连接部相连，所述两个双耳板连接部相对于所述单耳板连接部的中心对称的设置在所述连接板的另一端，所述两个双耳板连接部分别通过所述辅连接销与所述吊卡总成相连。
4.如权利要求1所述的下套管装置，其特征在于，所述吊卡总成包括两组吊卡机构及锁定机构，所述两组吊卡机构用以装卡及起吊所述套管，所述两组吊卡机构的一端为活动端，并通过活动连接实现相对旋转，所述两组吊卡机构的另一端为自由端并可相对开合，所述锁定机构设置在所述两组吊卡机构的自由端，所述锁定机构用以夹持或松开所述套管。
5.如权利要求4所述的下套管装置，其特征在于，所述两组吊卡机构为相同结构，每组吊卡机构均包括顺次连接的吊卡上板、吊卡侧板及吊卡下板，设于所述吊卡侧板中的两个卡瓦座，以及连接所述吊卡上板与所述吊卡下板的吊卡吊耳，其中，所述两个卡瓦座中设有卡瓦牙，所述卡瓦牙用于卡紧所述套管，所述吊卡吊耳通过所述辅连接销与所述连接板相连。
6.如权利要求5所述的下套管装置，其特征在于，所述吊卡上板及所述吊卡下板均为截面夹角为170度的圆环结构，所述吊卡侧板为截面夹角为160度的圆环结构，所述卡瓦座为横截面夹角为30度的 圆环结构。
7.如权利要求4-6任一项权利要求所述的下套管装置，其特征在于，所述锁定机构包括钢管、锁定销、螺栓、凹型挡板及螺母，所述钢管通过所述锁定销设置于所述两组吊卡机构的一吊卡机构中，并且所述钢管可相对所述锁定销旋转，所述螺栓垂直焊接在所述钢管上，所述螺母与所述螺栓相配用以锁定所述套管，所述凹型挡板设于所述两组吊卡机构的另一吊卡机构中，夹持所述套管时，所述螺栓通过所述凹型挡板并由所述螺母锁紧，松开所述套管时，松开所述螺母解除锁定，所述螺栓与所述凹型挡板脱离。
8.一种下套管作业工艺，其特征在于，包括权利要求1-7任一项权利要求所述的下套装置，所述工艺按照如下步骤进行: 步骤1，将所述上连接短接与所述动力水龙头中心管连接在一起，同时，将所述连接板与所述上连接短接通过所述主连接销连接在一起，并配备液压动力链钳、动力卡瓦以及两套吊卡总成； 步骤2，在地面将套管安装于所述两套吊卡总成一套吊卡总成中，并锁紧所述套管； 步骤3，利用液压绞车将步骤2中连接好的所述套管与所述吊卡总成提升到井口 ； 步骤4，下放步骤I中连接好的所述动力水龙头、所述上连接短接及所述连接板，通过所述辅连接销将所述连接板与所述吊卡总成连接在一起； 步骤5，上提步骤4中的所述动力水龙头及刚连接好的所述套管； 步骤6，下所述放力水龙头及所述刚连接好的套管，使之与夹持在所述动力卡瓦上的套管对扣； 步骤7，旋转所述动力水龙头中心管，通过所述吊卡总成将扭矩传递到连接在所述吊卡总成上的所述套管上，实现连接在所述吊卡总成上的所述套管，以及所述动力卡瓦上的套管，两个套管之间的旋扣； 步骤8，利用所述动力链钳实现步骤7中所述两个套管之间的紧扣； 步骤9，松开所述动力卡瓦，下放所述动力水龙头及其上的所述套管到设定位置；启动所述动力卡瓦夹持套管，卸开所述辅连接销，卸开连接在套管接箍上的所述吊卡总成； 步骤10，将卸开的所述吊卡总成连接到下根带下套管上； 重复上述步骤1-步骤10，直到 下完所有套管为止。
【文档编号】E21B7/20GK103470185SQ201210184259
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月6日 优先权日:2012年6月6日
【发明者】韩飞, 纪友哲, 王辉, 任荣权, 王宏伟, 李显义, 贾涛, 马汝涛, 朱英杰, 杨磊, 尹洪伟, 于永亮, 王建利, 王金宏, 刘洋 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院