专利名称：液压膨胀式旋转尾管悬挂器的制作方法
技术领域：
本发明为一种液压膨胀式可旋转尾管悬挂器，用于尾管完井时悬挂尾管，涉及石 油固井完井技术领域。
背景技术：
尾管完井技术是指采用尾管悬挂器在上层套管上悬挂衬管完井的工艺，尾管悬挂 器是尾管完井的必要工具。随着钻井技术的发展，深井、超深井、大斜度井、水平井、分支井、 小井眼小间隙井等钻井技术的不断兴起，以及老井侧钻技术的高速发展，尾管完井技术的 应用越来越广泛，对这些待殊井进行尾管完井作业使用现有的常规悬挂器很难满足生产需 要，有时甚至造成重大井下事故。目前，尾管悬挂器按其坐封方式可分为卡瓦式和膨胀式尾管悬挂器，卡瓦式悬挂 器悬挂后密封性能不可靠、坐挂后通径变小，存在密封泄露和倒不开扣的危险；而膨胀式悬 挂器固井时不能旋转，存在顶替死区，固井质量得不到保证。专利公开号CN200946473Y提供了一种膨胀式尾管悬挂器，采用液压至上而下的 膨胀方式膨胀，结构复杂且不能旋转尾管；专利公开号CN101173601A和CN101187300A公开 的是液压和机械液压双作用两种膨胀方式的膨胀旋转悬挂器，连接膨胀悬挂器的送入接头 装配不方便，且悬挂器本体上加工有花键槽，会给后期作业造成一定的影响；同时用于二次 碰压的阻流环位于下连接管内而使下连接管以下尾管内的水泥浆无法顶替，还需下钻进行 钻塞。针对常规尾管悬挂器和膨胀尾管悬挂器的不足，研发出一种不同于CN101173601A 和CN101187300A所公开的可膨胀式旋转尾管悬挂器系统，该系统具有有效的悬挂、密封和 旋转固井的功能。
发明内容
本发明的目的在于向现场提供一种可膨胀式旋转尾管悬挂器，采用至下而上的膨 胀方式，对尾管实现悬挂密封及旋转，避免了卡瓦式悬挂器发生的水力泄露、倒扣困难及通 径变小的不足。本发明是这样实现的。液压膨胀式旋转尾管悬挂器主要由中心管、橡胶环、膨胀 锥、悬挂器本体、花键轴、双公接头、空心胶塞、固井胶塞、胶塞剪切座和胶塞导管构成。悬 挂器本体与双公接头相连，双公接头下端连接胶塞导管，悬挂器本体为一段变径的膨胀管， 具有一段带有锥面的过渡段，本体大径端不发生膨胀，小径端膨胀后外径与大径端相同，本 体上小径端加工有多段橡胶环，膨胀后橡胶环紧贴于上层套管和悬挂器本体之间，形成有 效的密封。中心管与花键轴相连，花键轴上安装有膨胀锥，膨胀锥为上窄下宽的锥体通孔结 构，位于本体与花键轴环空，其锥面与本体的锥面过渡段相接触，花键轴周向有一对通孔， 通孔内装有爆破盘。花键轴的下端加工有花键，与双公接头内的花键槽耦合连接。胶塞导 管连接在双公接头下端，其下端加工有螺纹，用来连接需要旋转的尾管，空心胶塞和胶塞剪切座均位于胶塞导管内，胶塞剪切座安放在胶塞导管内部的台肩上，空心胶塞通过销钉及 螺纹结构与胶塞剪切座相连。固井胶塞下端胶塞头外径小于胶塞剪切座中心孔直径，而大 于空心胶塞中心孔的直径，空心胶塞在固井时可以与固井胶塞配合组成复合胶塞。本发明的优点在于(1)通过双公接头的花键连接，使内管柱和悬挂器及尾管固定，在管柱下入和注 水泥过程中可以上下活动和旋转整个管柱，保证管柱安全下入，并有效的避免泥浆死区，提 高顶替效率，显著提高尾管固井质量；其次可以有效的解决环空间隙小，尾管难以居中的难 题，提高固井质量和固井成功率。(2)采用液压膨胀方式进行膨胀，集悬挂密封功能于一身，可防止常规悬挂器坐放 后出现的水力泄漏，最大限度地节省与挤水泥、尾管悬挂器封隔器相关的费用，使环空具有 必要的水力完整性，有利于把井钻得更深。(3)悬挂器坐挂后，勿需倒扣，直接丢手，避免常规悬挂器倒扣时找中和点不准而 发生倒不开扣的恶性事故。(4)消除了常规卡瓦悬挂对上层套管造成的损伤，并可提供更大的悬挂力和具有 更高的可靠性。(5)采用一体式结构，坐挂后没有中心管、卡瓦等机构，管柱内通径大，增大内部的 有效流动面积，保证其它管内作业的顺畅。
附图1可膨胀式旋转尾管悬挂器结构示意图附图2可膨胀式旋转尾管悬挂器膨胀后结构示意图1中心管2橡胶环3膨胀锥4悬挂器本体5爆破盘6花键轴7花键8转换接 头9胶塞剪切座10空心胶塞11胶塞导管12固井胶塞13上层套管14尾管
具体实施例方式现结合说明书附图对本发明作进一步的描述。如附图1、附图2所示，液压膨胀式旋转尾管悬挂器，主要由中心管1、橡胶环2、膨 胀锥3、悬挂器本体4、花键轴6、双公接头8、胶塞剪切座9、空心胶塞10、固井胶塞12和胶 塞导管11构成。悬挂器本体4为一段变径的膨胀管，其小径端加个有橡胶环2，本体下端 与双公接头8相连，双公接头[8]内部加工有花键槽，花键槽与花键轴6上的花键7耦合固 定。花键轴6上端与中心管1相连，花键轴6周向的一对通孔内各安装有一个爆破盘5，膨 胀锥3套在花键轴6上端，位于悬挂器本体4和花键轴6之间的环空内，膨胀锥3与中心管 1之间也可采用固定短节对膨胀锥3进行固定，胶塞导管11连接在双公接头8下端，其下 端加工有螺纹，用来连接需要旋转的尾管14，空心胶塞10和胶塞剪切座9均位于胶塞导管 11内，胶塞剪切座9安放在胶塞导管11内部的台肩上，空心胶塞10通过销钉及螺纹结构与 胶塞剪切座9相连。固井胶塞12下端外径小于胶塞剪切座9中心孔直径，而大于空心胶塞 10中心孔的直径，固井时固井胶塞12与空心胶塞10配合组成复合胶塞。花键轴6及双公 接头8上均装有密封圈，保证悬挂器膨胀时有效密封。如图1、图2所示，本发明具体实施时，采用中心管1伴送，通过膨胀锥3的锥面与悬挂器本体4的变径锥面密封配合悬挂悬挂器和尾管14，使其下入井内至预定位置。固井 时向管柱内泵入设计的水泥浆量后，投入固井胶塞12，然后泵入完井液，顶替固井胶塞12 下行，安全通过花键轴6，到达胶塞导管11内在空心胶塞10处碰压，剪切胶塞剪切座9，固 井胶塞12与空心胶塞10配合形成复合胶塞。在完井液的顶替作用下继续下行，刮去尾管 14内壁残余的水泥浆，在尾管14底部的浮鞋中，内置有与复合胶塞配合的胶塞座，当复合 胶塞被顶替至胶塞座处，形成二次碰压，完成固井工序。在管柱的下入过程中，可以通过旋 转中心管1，通过花键轴6和双公接头8的花键7带动整个管柱旋转，保证尾管管柱安全下 入。同时在固井施工时，也可以上下活动和全过程旋转整个管柱，有效的解决环空间隙小、 尾管难以居中的难题，并有效的避免泥浆死区，提高顶替效率，显著提高尾管14固井质量 和固井成功率。二次碰压后，继续憋压至设计压力，花键轴6上的爆破盘5打开，压力传递 至内管与悬挂器本体[4]间的液压腔。膨胀锥3在液压的作用下，带动花键轴6和中心管1 一起向上运动，使悬挂器本体4发生膨胀，本体4上的橡胶环2紧贴在上层套管13和悬挂 器本体4之间，橡胶环[2]能够提供可靠的密封和悬挂力，形成有效的密封，实现尾管14串 的坐挂。当悬挂器本体4膨胀完毕后，膨胀锥3、花键轴6及中心管1被液压推出悬挂器本 体4，进入上层套管13内，实现勿需倒扣直接丢手，避免了卡瓦式悬挂器倒不开扣的危险。 丢手后，循环出多余的水泥浆，起出膨胀锥3、花键轴6及中心管1，而不需要再下钻进行钻 塞。悬挂器坐挂后，具有较大且光滑统一的内径，保证其它管内作业的顺畅。
权利要求
液压膨胀式旋转尾管悬挂器，主要由中心管[1]、橡胶环[2]、膨胀锥[3]、悬挂器本体[4]、花键轴[6]、双公接头[8]、胶塞剪切座[9]、空心胶塞[10]、固井胶塞[12]和胶塞导管[11]构成，其特征是悬挂器本体[4]为一段变径的膨胀管，上端加工有橡胶环[2]，下端与双公接头[8]相连，双公接头[8]内部的花键槽与花键轴[6]上的花键[7]相耦合；花键轴[6]上端与中心管[1]相连，花键轴[6]上安装有爆破盘[5]，膨胀锥[3]套在花键轴[6]上，胶塞导管[11]连接在双公接头[8]下端，其下端加工有螺纹，连接需要旋转的尾管[14]；空心胶塞[10]和胶塞剪切座[9]均位于胶塞导管[11]内，胶塞剪切座[9]安放在胶塞导管[11]内部的台肩上，空心胶塞[10]通过销钉及螺纹与胶塞剪切座[9]相连。
2.如权利要求1所述的液压膨胀式旋转尾管悬挂器，其特征在于悬挂器本体[4]为 一段变径的膨胀管，加工有一段带有锥面的过渡段，呈喇叭口状结构。
3.如权利要求1所述的液压膨胀式旋转尾管悬挂器，其特征在于膨胀锥[3]为上窄 下宽的锥体通孔结构，位于悬挂器本体[4]与花键轴[6]环空，其锥面与悬挂器本体[4]形 成密封配合。
4.如权利要求1所述的液压膨胀式旋转尾管悬挂器，其特征在于固井胶塞[12]下端 胶塞头外径小于胶塞剪切座[9]中心孔直径，而大于空心胶塞[10]中心孔的直径，在固井 时固井胶塞[12]与空心胶塞[10]配合组成复合胶塞。
5.如权利要求1所述的液压膨胀式旋转尾管悬挂器，其特征在于悬挂器本体[4]上 端表面加工有多段橡胶环[2]。
6.如权利要求1所述的液压膨胀式旋转尾管悬挂器，其特征在于花键轴[6]两端及 双公接头[8]上端均装有密封圈。
全文摘要
本发明为一种液压膨胀式旋转尾管悬挂器，主要包括中心管、橡胶环、膨胀锥、悬挂器本体、花键轴、双公接头、空心胶塞、固井胶塞、胶塞剪切座和胶塞导管。悬挂器本体为一变径的膨胀管，上端加个有橡胶环，下端与双公接头相连，双公接头内部的花键槽与花键轴上的花键相耦合；花键轴上端与中心管相连，花键轴上安装有爆破盘，膨胀锥套在花键轴上，胶塞导管连接在双公接头下端，其下端连接尾管；空心胶塞和剪切座均位于胶塞导管内，剪切座安放在胶塞导管内部的台肩上，空心胶塞通过销钉及螺纹与胶塞剪切座相连。其优点在于固井时可以旋转整个管柱，提高尾管固井质量及固井成功率；解决了尾管重叠段的环空密封问题，坐挂后勿需倒扣，直接丢手，具有较大的内通径。
文档编号E21B23/01GK101906946SQ20091014357
公开日2010年12月8日 申请日期2009年6月4日 优先权日2009年6月4日
发明者吴柳根, 唐成磊, 唐明, 宁学涛, 彭志刚, 朱海波, 沈学祥, 滕照正, 王绍先, 蔡鹏 , 谢风猛, 马建忠 申请人:中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院