专利名称：大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具及其用法的制作方法
技术领域：
本发明涉及大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具及其用法。
背景技术：
当后期井口拉拔大斜度井中的多级分注管串时，井口上提力一部分转化成井下轴向拉力，一部分转化成井筒法向张力(增力摩阻)。因为只有轴向拉力才是上提过程中的有效力，而井筒法向张力为上提过程的阻力，所以对于这类井的后期拔管柱施工，只增加井口动力负荷经常不能拔出管柱。目前丢入到井底的带有封隔器的管串，可以采用水平井的液力打捞器，依靠地面打压方式，通过活塞移动产生沿井筒轴向的升力，可以拔出井内管柱。但对于分注管柱，水平井的液力打捞器无法应用，这是因为从井口到井底全为注水管柱，没有再下入液力打捞器的井筒空间。
发明内容
本发明是针对目前复杂井形的大斜度井中分层注水管柱的后期拉拔作业时没有辅助提升技术和措施这一技术问题，特提供一种大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具及其用法。本发明解决该问题的技术方案是:本发明涉及大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具及其用法，其结构包括上接头、内中心管、第一活塞、第一固定活塞、外套、第二活塞、第二固定活塞、中间套、固定环、第三活塞、第三固定活塞、锁块、支撑环、第四活塞、连接环、下接头、投堵芯子。在内中心管内有第一导压孔、第二导压孔、第三导压孔、第四导压孔和锥面缩径。其特征在于:上接头、内中心管、连接环、中间套4个部件通过螺纹联接形成一个内部固定机构，通过上接头·与上部油管连接；外套通过第一活塞、第二活塞形成一个相对于内中心管的相对移动机构，通过打压会产生向上的推力；为保证两部分不会由于管柱组配、下管、座封、注水、投捞调配过程中而发生相对移动，将两部分用锁块连成一体，通过投入投堵芯子后再打压操作，可以释放锁块，再打压时，相对移动机构会产生向上升力和相对位移。所述内中心管，其特征在于:有第一导压孔、第二导压孔、第三导压孔、第四导压孔，在第三导压孔和第四导压孔间有锥面缩径。所述支撑环，其特征在于:可沿轴向上下移动，其外侧上部为扩径、下部为缩径，可控制锁块径向向外伸出与向内回缩；内侧上部安置第三活塞、第三固定活塞，内侧下部与第四活塞靠螺纹联接。所述锁块，其特征在于:置于中间套的孔眼内，外部支撑于外套的凹槽处，内部靠支撑环向外支撑。所述投堵芯子，其特征在于:上部呈台阶状、中部为上圆锥下圆柱状、下部为一细径伸长杆状,可投入注水管柱内部,并座于内中心管的锥面缩径处,形成密封。所述大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具的用法，其特征在于:大斜度井复合提升工具与注水管柱连接下入大斜度井中，按分注管柱的常规操作进行下管、座封、注水和投捞测配工作；当后期需拔管柱时，向油管内投入投堵芯子，直至座于锥面缩径处；上提管柱至规定负荷，在地面从油管打压，产生轴向升力；泄压后继续上提油管至规定负荷，再向油管内打压；重复上提油管和打压的过程，直至在规定负荷内能将管柱拔出为止。本发明具有的有益效果:大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具与现有分层管柱组合在一起，若后期由于井斜和井身结构复杂原因导致地面的上提力不能有效地作用于井底分注管柱时，只需投入投堵芯子后地面打压，就会在井底产生轴向向上的升力，将其底部所连接的多级分注管柱解封并向上提拉；而在下管、座封、注水、投捞调配等其它过程中，都不会产生升力，避免对分注管柱产生不利影响。
图1所示为本发明大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具结构示意 图2所示为本发明投堵芯子示意 图3所示为本发明大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具投入投堵芯子后状态；
图4所示为本发明大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具正常注水状态与投入投堵芯子后打压状态。图中:1.上接头，2.内中心管，3.第一活塞，4.第一固定活塞，5.外套，6.第二活塞，7.第二固定活塞，8.中间套，9.固定环，10.第三活塞，11.第三固定活塞，12.锁块，13.支撑环，14.第四活塞，15.连接环，16.下接头，17.投堵芯子，18.第一导压孔，19.第二导压孔，20.第三导压孔，21.第四导压孔，22.锥面缩径。
具体实施例方式如图1-图4所示，本发明大`斜度井分层注水管柱井下复合提升工具主要由上接头1、内中心管2、第一活塞3、第一固定活塞4、外套5、第二活塞6、第二固定活塞7、中间套8、固定环9、第三活塞10、第三固定活塞11、锁块12、支撑环13、第四活塞14、连接环15、下接头16、投堵芯子17构成。在内中心管2内有第一导压孔18、第二导压孔19、第三导压孔20、第四导压孔21和锥面缩径22。内中心管2是靠螺纹与上接头I连接，其中部通过螺纹与第一固定活塞4和第二固定活塞7连接，其下部通过螺纹与第三固定活塞11连接，其底部通过螺纹与连接环15连接。外套5通过螺纹与第一活塞3、通过外套台阶与第二活塞6形成一个移动整体机构，外套5下部与下接头16靠螺纹连接，下接头16与下部分注管柱螺纹连接。锁块12置于中间套8的孔眼内，外部支撑于外套5的凹槽处，内部被支撑环13向外支撑。外套5通过锁块12与中间套8联成一体，即上接头1、内中心管2、连接环15和中间套8构成的内部固定机构通过锁块12形成一体。内中心管2内设置第一导压孔18、第二导压孔19、第三导压孔20和第四导压孔21，在下部两组导压孔中间为锥面缩径22，在锥面缩径22处可容纳投堵芯子17。投堵芯子17是上部为台阶状、中部为上圆锥状下圆柱状、下部为一细径伸长杆状的复杂回转体，投入油管后座于锥面缩径22处，依靠其中间密封部分与锥面缩径22形成密封。支撑环13可沿轴向上下移动，其外侧上部为扩径、下部为缩径，可控制锁块12径向向外伸出与向内回缩；内侧上部安置第三活塞10、第三固定活塞11在其内移动，内侧下部与第四活塞14靠螺纹连接。在正常注水过程中，将该工具与分层注水管柱连为一体，装配在最上级封隔器的顶部。在封隔器座封、注水及投捞调配水量过程中，本工具为固定整体，不会产生相对移动，如在打压或注水过程中，由于内中心管2的第三导压孔20、第四导压孔21分别传入相同的压力，中间套8，固定环9，第三活塞10、第三固定活塞11、第四活塞14所形成的组合机构受到向上和向下相同的活塞推力，不会向上移动，支撑环13撑开锁块12径向向外伸出。所以不论油管内压力如何变化，第一活塞3和第二活塞6所产生的活塞推力都不会带动外套5相对于内中心管2向上移动。在后期打榜管柱过程中，如果井口上提力因井斜或井身结构复杂而不能有效地作于井下工具时，则将管柱上提到规定负荷后，首先向油管内投入投堵芯子17，投堵芯子17靠重力或者液力助推作用向下移动，直至运行到锥面缩径22处，并依靠其中间密封部分与锥面缩径22形成密封。然后在地面上对油管打压，则液压力首先通过内第三导压孔20孔进入活塞腔，并推动第三活塞10向上移动，进而带动支撑环13向上移动，由于锁块12失去内部支撑并径向向内回缩，则外套5与上接头1、内中心管2、连接环14、中间套8四个部件所形成一个内部固定机构解除锁定。锁块失去作用后，地面的压力会通过第一导压孔18、第二导压孔19推动第一活塞3和第二活塞6向上移动，产生向上推力，并带动外套5、下接头及所连接的下部多级分注管 柱相对于内中心管2沿轴向向上移动。当下部分注管柱向上一定行程后，泄去油管内压力，继续上提油管至规定负荷，再向油管内打压。重复上提油管和打压的过程，直至在规定负荷内能将管柱拔出为止。
权利要求
1.大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具，结构包括上接头(I)、内中心管(2)、第一活塞(3)、第一固定活塞(4)、外套(5)、第二活塞(6)、第二固定活塞(7)、中间套(8)、固定环(9)、第三活塞(10)、第三固定活塞(11)、锁块(12)、支撑环(13)、第四活塞(14)、连接环(15)、下接头(16)、投堵芯子(17);在内中心管(2)内有第一导压孔(18)、第二导压孔(19)、第三导压孔(20)、第四导压孔(21)和锥面缩径(22);其特征在于:上接头(I)、内中心管(2)、连接环(15)、中间套(8)四个部件通过螺纹联接形成一个内部固定机构，通过上接头(I)与上部油管连接；外套(5)通过第一活塞(3)、第二活塞(6)形成一个相对于内中心管(2)的移动机构，通过打压会产生向上的推力；为保证两部分不会由于管柱组配、下管、座封、注水、投捞调配过程中而发生相对移动，将两部分用锁块(12)连成一体，通过投入投堵芯子(17)后再打压操作，可以释放锁块，再打压时，相对移动机构会产生向上升力和相对位移。
2.根据权利要求1所述的大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具，其特征在于:内中心管有第一导压孔(18)、第二导压孔(19)、第三导压孔(20)、第四导压孔(21)，在第三导压孔(20)和第四导压孔(21)间有锥面缩径(22)。
3.根据权利要求1所述的大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具，其特征在于:支撑环可沿轴向上下移动，其外侧上部为扩径、下部为缩径，可控制锁块(12)径向向外伸出与向内回缩；内侧上部安置第三活塞(10)、第三固定活塞(11)，内侧下部与第四活塞(14)靠螺纹联接。
4.根据权利要求1所述的大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具，其特征在于:锁块置于中间套(8)的孔眼内，外部支撑于外套(5)的凹槽处，内部靠支撑环(13)向外支撑。
5.根据权利要求1所述的大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具，其特征在于:投堵芯子上部呈台阶状、中部为上圆锥下圆柱状、下部为一细径伸长杆状，可投入注水管柱内部并座于内中心管(2)的锥面缩径(22)处，形成密封。
6.根据权利要求1所述大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具的用法，其特征在于:大斜度井复合提升工具与注水管柱连接下入大斜度井中，按分注管柱的常规操作进行下管、座封、注水和投捞测配工作；当后期需拔管柱时，向油管内投入投堵芯子(17)，直至座于锥面缩径(22)处 ；上提管柱至规定负荷，在地面从油管打压，产生轴向升力；泄压后继续上提油管至规定负荷，再向油管内打压；重复上提油管和打压的过程，直至在规定负荷内能将管柱拔出为止。
全文摘要
本发明涉及一种大斜度井分层注水管柱井下复合提升工具及其用法，包括上接头、内中心管、第一活塞、第一固定活塞、外套、第二活塞、第二固定活塞、中间套、固定环、第三活塞、第三固定活塞、锁块、支撑环、第四活塞、连接环、下接头、投堵芯子。其特征在于上接头、内中心管、连接环和中间套四个部件通过螺纹联接形成一个固定机构，通过上接头与上部油管连接；外套通过第一活塞、第二活塞形成一个相对于内中心管的移动机构，通过打压会产生向上的推力。本发明在分注前与现有分层管柱组配在一起下入井中，不影响现有管柱的操作，可以用于三段制、四段制或五段制的大斜度注水井中。
文档编号E21B23/00GK103244067SQ20131017824
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月15日 优先权日2013年5月15日
发明者宋显民, 刘清友, 程正军, 祝效华, 石昌帅 申请人:西南石油大学