一种金属密封式尾管悬挂器的制作方法

本发明属于油田钻井技术领域，尤其涉及一种金属密封式尾管悬挂器。

背景技术：

尾管悬挂完井，是油田钻井工程中采用的一种施工工艺，采用尾管悬挂完井技术可为后期注汽采油作业提供更大的井眼尺寸，也可减少套管重叠，节约水泥用量，降低钻井成本，就一口单井而言，仅节省的套管费用就可达几十万甚至上百万美元，经济效益十分明显。膨胀尾管悬挂工具是尾管悬挂完井技术的核心之一，从现有的膨胀尾管悬挂工具来看，国内外主要的石油技术服务公司已经相继开发了多种膨胀尾管悬挂系统，其动力系统包括液压式和机械式，密封方式有橡胶密封、金属密封及橡胶-金属组合密封，丢手方式涵盖机械式、液压式和机械-液压双作用式，膨胀工具有实体膨胀锥和可变径膨胀锥，这些系统各具特色，形成了较为完善的体系。就目前现场应用的情况来看，由液压驱动的可变径膨胀锥在实际使用中应用较多，但是，现有装置采用上提钻杆的方式对尾管进行扩张，可操作性差，施工效果有待提高。

技术实现要素：

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种金属密封式尾管悬挂器。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种金属密封式尾管悬挂器，包括液压膨胀锥和膨胀管，液压膨胀锥上设置有中心管a、上安装盘、上花瓣、下安装盘、下花瓣、活塞和活塞套，上安装盘、上花瓣、下安装盘、下花瓣、活塞和活塞套均套装在中心管a上，其中，活塞套固定连接在中心管a上，活塞安装在活塞套内，所述中心管a上与活塞的下端面对应设置有过液孔，上安装盘与中心管a固定连接，下安装盘滑动安装在中心管a上并可在活塞的推动下向上滑动，所述上花瓣的上端通过滑块机构安装在上安装盘上，所述下花瓣的下端通过滑块机构安装在下安装盘上从而使上花瓣和下花瓣沿上安装盘或下安装盘的径向滑动，上花瓣和下花瓣各有三个，三个上花瓣的下端与三个下花瓣的上端交错，所述膨胀管套在液压膨胀锥外侧，

还包括密封组件和卡瓦封隔器；

密封组件，其结构包括橡胶密封件、上支撑套和下支撑套，其中，上支撑套和下支撑套套均套在中心管a的外侧，上支撑套的下端和下支撑套的上端各设置有一组指状结构，两组指状结构交叉排列；

所述卡瓦封隔器内设置有中心管b，中心管b的上端与中心管a的下端通过插销连接，且连接处通过密封圈密封，中心管b的下端连接有堵头；

所述液压膨胀锥的下端与卡瓦封隔器的上端之间连接有软绳，所述活塞套的下部与中心管a之间设置有用于容纳所述软绳的容纳腔，软绳在容纳腔内留有10m-20m的冗余；

所述膨胀管的外侧镶嵌有金属密封环。

作为进一步的技术方案，所述橡胶密封件的下边缘设置有皮碗部，皮碗部的开口朝下。

作为进一步的技术方案，所述软绳由钢丝制成。

作为进一步的技术方案，所述软绳由碳纤维制成。

作为进一步的技术方案，所述橡胶密封件的外侧设置有环形槽，环形槽内设置有由蛇形弹簧围成的支撑环。

作为进一步的技术方案，所述蛇形弹簧由弹簧钢板弯折而成。

本发明的有益效果为：使用本发明时，先通过小钻杆中央的通道向中心管a和中心管b内打压，中心管a内的压力使活塞向上滑动并推动下安装盘，进而迫使各下花瓣进一步插入各上花瓣之间的空间内，进而使上花瓣和下花瓣的外轮廓直径变大，从而迫使膨胀管受力变形，最终贴附在上层套管上，中心管b内的压力使卡瓦封隔器上的卡瓦和胶筒坐封。此后继续继续加压，所述插销在压力作用下被剪断，致使中心管a和中心管b脱离，液压膨胀锥在压力作用下向上运动，从而使液压膨胀锥以上的膨胀管区段得以继续被液压膨胀锥扩张。膨胀管扩张完成后，通过上提小钻杆的方式拉动软绳，软绳拉动中心管b使卡瓦封隔器解封，从而将卡瓦封隔器一同上提出井。可见，上述的操作工艺可操作性更强，施工工艺更加简单。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中橡胶密封件的结构示意图；

图3是图1中a-a处的截面图；

图4是一种卡瓦封隔器的结构示意图。

图中：1-膨胀管，2-上安装盘，3-上花瓣，4-金属密封环，5-下花瓣，6-下安装盘，7-橡胶密封件，8-活塞，9-活塞套，10-中心管a，11-软绳，12-卡瓦封隔器，13-堵头，14-支撑环，15-皮碗部，16-上支撑套，17-下支撑套，18-中心管b，19-指状结构，20-容纳腔，21-过液孔，22-插销。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

本实施例包括液压膨胀锥和膨胀管1，液压膨胀锥上设置有中心管a10、上安装盘2、上花瓣3、下安装盘6、下花瓣5、活塞8和活塞套9，上安装盘2、上花瓣3、下安装盘6、下花瓣5、活塞8和活塞套9均套装在中心管a10上，其中，活塞套9固定连接在中心管a10上，活塞8安装在活塞套9内，所述中心管a10上与活塞8的下端面对应设置有过液孔21，上安装盘2与中心管a10固定连接，下安装盘6滑动安装在中心管a10上并可在活塞8的推动下向上滑动，所述上花瓣3的上端通过滑块机构安装在上安装盘2上，所述下花瓣5的下端通过滑块机构安装在下安装盘6上从而使上花瓣3和下花瓣5沿上安装盘2或下安装盘6的径向滑动，上花瓣3和下花瓣5各有三个，三个上花瓣3的下端与三个下花瓣5的上端交错，所述膨胀管1套在液压膨胀锥外侧。以上结构是现有技术中已经存在的结构，在此不再赘述。

本发明的重要创新之处在于：本发明还包括密封组件和卡瓦封隔器12；

密封组件，其结构包括橡胶密封件7、上支撑套16和下支撑套17，其中，上支撑套16和下支撑套17套均套在中心管a10的外侧，上支撑套16的下端和下支撑套17的上端各设置有一组指状结构19，两组指状结构19交叉排列，从而使上支撑套16和下支撑套17可沿着轴向相对运动，从而在橡胶密封件7被压缩过程中继续从内侧支撑橡胶密封件7，并在橡胶密封件7被压缩至所需程度后不能被继续压缩，以便保证活塞8可向下安装盘6世佳足够的推力。其中，橡胶密封件7的作用是将液压膨胀锥和膨胀管1之间的间隙密封，以便在液压膨胀锥的下侧产生液压推力，以达到推动液压膨胀锥整体向上运动的目的。

所述卡瓦封隔器12内设置有中心管b18，中心管b18的上端与中心管a10的下端通过插销22连接，且连接处通过密封圈密封，中心管b18的下端连接有堵头13。需要说明的是，1、卡瓦封隔器12是一类常见的封隔器，本发明中采用这种封隔器将尾管内的通道堵住，以防止压力泄入地层内；2、本发明中采用的是上提解封式的卡瓦封隔器12，这在现有技术中也非常常见，在此不再赘述。

在本发明中，所述液压膨胀锥的下端与卡瓦封隔器12的上端之间连接有软绳11，所述活塞套9的下部与中心管a10之间设置有用于容纳所述软绳11的容纳腔20，软绳11在容纳腔20内留有10m-20m的冗余。

所述膨胀管1的外侧镶嵌有金属密封环4，膨胀管1直径被撑大后，金属密封环4被夹在膨胀管1外壁和套管内壁之间，从而将膨胀管1和套管之间的缝隙密封。具体实施时，金属密封环4可采用铜或软铁制成。

使用本发明时，先通过小钻杆中央的通道向中心管a10和中心管b18内打压，中心管a10内的压力使活塞8向上滑动并推动下安装盘6，进而迫使各下花瓣5进一步插入各上花瓣3之间的空间内，进而使上花瓣3和下花瓣5的外轮廓直径变大，从而迫使膨胀管1受力变形，最终贴附在上层套管上，中心管b18内的压力使卡瓦封隔器12上的卡瓦和胶筒坐封。此后继续继续加压，所述插销22在压力作用下被剪断，致使中心管a10和中心管b18脱离，液压膨胀锥在压力作用下向上运动，从而使液压膨胀锥以上的膨胀管1区段得以继续被液压膨胀锥扩张。膨胀管1扩张完成后，通过上提小钻杆的方式拉动软绳11，软绳11拉动中心管b18使卡瓦封隔器12解封，从而将卡瓦封隔器12一同上提出井。可见，上述的操作工艺可操作性更强，施工工艺更加简单。

作为进一步的技术方案，所述橡胶密封件7的下边缘设置有皮碗部15，皮碗部15的开口朝下。皮碗部15可在膨胀管1的直径增大后仍然保持可靠的密封，从而提高本发明的可靠性。

作为进一步的技术方案，所述软绳11由钢丝制成或碳纤维制成。当然也可采用其他高抗拉强度且高柔性的材料制成。

作为进一步的技术方案，所述橡胶密封件7的外侧设置有环形槽，环形槽内设置有由蛇形弹簧围成的支撑环14。支撑环14可随着橡胶密封件7的膨胀而扩张，从而从轴向支撑橡胶密封件7，提高橡胶密封件7的承压能力。

作为进一步的技术方案，所述蛇形弹簧由弹簧钢板弯折而成。