一种一趟管柱完成水泥承留器的坐封和挤水泥施工的工具制造技术

本发明专利技术公开了一种一趟管柱完成水泥承留器的坐封和挤水泥施工的工具，包括依次连接的上接头、坐封活塞机构、活塞腔解锁机构、坐封球座机构、球座解锁机构、水泥承留器连接及释放机构、挤水泥密封插管机构。可用连续油管、钻杆或连续油管下入工具，水泥承留器的坐封、丢手和挤水泥操作全液压操控，无需大吨位的修井设备，无需地面旋转管柱即可完成作业，可用于陆地、沙漠和海洋平台的直井、大斜度井和水平井的挤水泥施工，一趟管柱即可完成水泥承留器的坐封、丢手和挤水泥施工。

A kind of tool for completing the seating and squeezing construction of cement retaining device by one trip pipe column

The invention discloses a pipe column complete cement packer and bearing cement squeeze construction tool stay device, comprises an upper connector, the packer piston mechanism, piston chamber unlock mechanism, setting ball seat mechanism, tee unlocking mechanism, cement retainer connection and release mechanism, the sealing mechanism of cement squeeze tube. Availability of coiled tubing, drill pipe or tubing into the tool, cement retainer packer, releasing and squeeze operation of full hydraulic control, no need of large tonnage workover equipment, to complete the work without ground rotating pipe string can be used to squeeze the cement construction land, desert and ocean platform, vertical wells well, a pipe column can complete cement retainer packer, releasing and squeeze cement construction.

【技术实现步骤摘要】
一种一趟管柱完成水泥承留器的坐封和挤水泥施工的工具
本专利技术涉及油气田用井下作业工具中修井工具领域，尤其涉及一种一趟管柱完成水泥承留器的坐封和挤水泥施工的工具。
技术介绍
在油田开发的试油、完井、修井过程中通常需要封堵管外槽串，封堵非生产层位和永久式弃井。目前国内针对以上几种作业解决的办法是：1.利用封隔器或光油管挤水泥，工艺简单，但是挤水泥封隔器耐压差小，可靠性不高，封隔器挤水泥后过早起出封隔器，挤水泥效果不好，过迟起出封隔器则封隔器容易被水泥浆固化，风险非常大；光油管挤水泥同样不好控制起管柱时机，在水平井或大斜度井中，水泥浆容易平躺在套管的水平半截面上，不容易挤入目的层位。2.机械式坐封工具坐封水泥承留器挤水泥，通过提放和旋转油管或钻杆一趟管柱完成水泥承留器的坐封和挤水泥，方便可靠，但是有局限性，在大斜度井和水平井中，由于管柱与套管内壁之间的摩阻太大，无法在地面有效将扭矩传递到几千米之下的机械坐封工具上，无法实现机械坐封工具的操作，其次机械坐封工具必须上提很大吨位才能使水泥承留器坐封完成，对于深井，本身管柱的自身重量就很大，再加上坐封水泥承留器的坐封力值就非常大，对地面提拉设备要求很高，对管柱自身的抗拉载荷要求也很高。3.常规液压坐封工具坐封挤水泥工具，可以用在直径、斜井和水平井中，可靠性较高，但是需要第一趟管柱完成坐封水泥承留器后起出钻具，然后再下入第二趟密封插管进行挤水泥作业，浪费作业时间，占用钻机工时，成本较高，而且常常在起出第一趟坐封管柱和下入第二趟挤水泥管柱期间由于井下泥浆、沉砂或其他落物会沉降并堵塞到已经坐封好的水泥承留器密封中心管内部的开关挤水泥滑套内，致使第二趟密封插管无法有效开关水泥承留器的挤水泥滑套，而无法实现对水泥承留器下部挤水泥的现象。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足之处，本专利技术提供一种一趟管柱完成水泥承留器的坐封和挤水泥施工的工具，可用连续油管、钻杆或连续油管下入工具，水泥承留器的坐封、丢手和挤水泥操作全液压操控，无需大吨位的修井设备，无需地面旋转管柱即可完成作业，可用于陆地、沙漠和海洋平台的直井、大斜度井和水平井的挤水泥施工，一趟管柱即可完成水泥承留器的坐封、丢手和挤水泥施工。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种一趟管柱完成水泥承留器的坐封和挤水泥施工的工具，包括依次连接的上接头、坐封活塞机构、活塞腔解锁机构、坐封球座机构、球座解锁机构、水泥承留器连接及释放机构、挤水泥密封插管机构；所述坐封活塞机构包括与上接头连接的中心管、上活塞套、活塞，上活塞套设置在中心管外，上活塞套一端与上接头连接，其另一端与活塞的上部连接；所述活塞腔解锁机构设置在中心管与上活塞套之间，包括上部锁套、上部锁芯、上部锁块、第一剪切销钉、卡簧挡圈，上部锁套套设在中心管外，上部锁套内设有上部锁芯，上部锁芯上开设有容纳上部锁块的开孔，中心管外设有容纳上部锁芯的径向铣槽，上部锁套与上部锁芯上设有第一剪切销，上部锁套内侧设有容纳上部锁芯弹起的第一铣槽，卡簧挡圈设置在上部锁套端部的内壁沟槽处；所述球座解锁机构包括连接套、球座定位块、下部锁扣套、下活塞套、球座定位锁，所述下活塞套与活塞的下部连接，连接套与中心管端部连接，下部锁扣套设置在下活塞套与连接套之间，且下部锁扣套与下活塞套之间设有第二剪切销钉，球座定位锁连接在连接套与球座之间，下部锁扣套内壁设有容纳球座定位锁的第二铣槽；所述坐封球座机构包括球座和钢球，球座设置在连接套内，钢球设置在球座一端的连接套内；所述水泥承留器连接及释放机构包括与连接套端部连接的插入接头、挡环、棘爪套、弹性棘爪、坐封套、剪切环，坐封套通过紧定螺钉与下活塞套连接，棘爪套设置在坐封套内侧且与坐封套通过第三剪切销钉连接，弹性棘爪的一端与插入接头的端部连接，另一端设置在棘爪套内，挡环套设在插入接头底部并设置在棘爪套内，棘爪套底部设有螺纹，且其端部与套设在插入接头外的剪切环连接；所述挤水泥密封机构包括密封环总成、密封环密封圈和移相接头密封环总成设置在插入接头底部外壁上，密封环密封圈设置在密封环外壁与内壁上，插入接头的底部连接有移相接头。在上述技术方案中，所述上接头与中心管之间设有第一O型密封圈，上部锁套与上活塞套之间设有第二O型密封圈，上部锁芯与中心管之间设有第三O型密封圈，上部锁芯与上部锁套之间设有第四O型密封圈，靠近上部锁套端部的中心管外壁上设有第五O型密封圈，上活塞套与活塞之间设有第六O型密封圈，活塞与中心管之间设有第七O型密封圈，中心管与连接套之间设有第八O型密封圈，连接套与下部锁扣套之间设有第九O型密封圈，球座与连接套之间设有第十O型密封圈，下部锁扣套与连接套之间设有第十一O型密封圈，连接套与插入接头之间设有第十一O型密封圈。在上述技术方案中，所述径向铣槽为外大内小的形状，且其倾角大小为15°。在上述技术方案中，所述第一铣槽的数量为4，上部锁块的数量为4，上部锁块的内壁设有与中心管的外壁配合的圆弧面。在上述技术方案中，上活塞套与上接头连接的端部设有呈轴向分布的多个活塞套铣槽，上活塞套的端部通过螺纹与活塞的上部连接，上活塞套靠近螺纹处设有泄压用的泄压孔。在上述技术方案中，所述上活塞套靠近上接头处的内壁设有与竖直方向呈15°的斜坡角。在上述技术方案中，所述球座与钢球接触处设有与水平方向呈30°的光滑坡面，球座定位锁设有多个，球座上设有容纳球座定位锁的同样数量的球座铣槽，球座铣槽两侧面与水平方向呈60°的夹角，连接套上设有相应的通孔铣槽用于装配球座定位锁，下部锁扣套与第二剪切销钉连接处设有用于第二剪切销钉运动的剪切槽。在上述技术方案中，所述球座铣槽和球座定位锁的数量为4。在上述技术方案中，所述弹性棘爪一端通过三角螺纹与插入接头连接，弹性棘爪的圆周上设有多个长方形铣槽，其另一端尾部设有与水平方向呈75°的斜坡，棘爪套底部的螺纹为左旋锯齿螺纹。在上述技术方案中，所述移相接头中部外壁上设有环形凹槽，凹槽两侧设有均布的腰型槽，其端部内壁处设有变径止台。在上述技术方案中，所述密封环总成的数量至少为2。本专利技术的有益效果是：一种一趟管柱完成水泥承留器的坐封和挤水泥施工的工具，为施工节省高额的管柱起下成本；可以改装成坐封液压桥塞的工具；坐封水泥承留器时全称液压操控即可，无需提拉或旋转地面管柱；坐封丢手完成水泥承留器后液压活塞缸被关闭，防止水泥进入缸体损坏零部件，使得工具可以反复保养使用；坐封完成后可以立即打开水泥承留器滑套开关进行挤水泥作业，防止井下杂物将水泥承留器的滑套堵死无法开关；坐封丢手完毕后可以在水泥承留器或桥塞顶部倒水泥，加强施工效果；可以反复多次插拔打开或关闭水泥承留器的滑套；工具上有循环通道，入井时无需边下管柱边往管内灌水；对地面提升和扭矩设备要求低，可以用连续油管、油管、钻杆传输入井，可用于水平井、斜井和水平井的挤水泥施工。附图说明图1为本专利技术的结构示意图的半剖视图。图2为图1中坐封活塞及活塞解锁机构的放大图。图3为图1中球座解锁机构的放大图。图4为图1中上活塞套的半剖视图。图5为图1中上部锁块的结构示意图。图6为图1中球座定位锁的结构示意图。图7位图1中移相接头的结构示意图。其中：1、上接头，2、第一O型密封圈，3、上活塞套，4、中心管，5、第二O型密封圈，6、上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一趟管柱完成水泥承留器的坐封和挤水泥施工的工具，其特征是：包括依次连接的上接头、坐封活塞机构、活塞腔解锁机构、坐封球座机构、球座解锁机构、水泥承留器连接及释放机构、挤水泥密封插管机构；所述坐封活塞机构包括与上接头连接的中心管、上活塞套、活塞，上活塞套设置在中心管外，上活塞套一端与上接头连接，其另一端与活塞的上部连接；所述活塞腔解锁机构设置在中心管与上活塞套之间，包括上部锁套、上部锁芯、上部锁块、第一剪切销钉、卡簧挡圈，上部锁套套设在中心管外，上部锁套内设有上部锁芯，上部锁芯上开设有容纳上部锁块的开孔，中心管外设有容纳上部锁芯的径向铣槽，上部锁套与上部锁芯上设有第一剪切销，上部锁套内侧设有容纳上部锁芯弹起的第一铣槽，卡簧挡圈设置在上部锁套端部的内壁沟槽处；所述球座解锁机构包括连接套、球座定位块、下部锁扣套、下活塞套、球座定位锁，所述下活塞套与活塞的下部连接，连接套与中心管端部连接，下部锁扣套设置在下活塞套与连接套之间，且下部锁扣套与下活塞套之间设有第二剪切销钉，球座定位锁连接在连接套与球座之间，下部锁扣套内壁设有容纳球座定位锁的第二铣槽；所述坐封球座机构包括球座和钢球，球座设置在连接套内，钢球设置在球座一端的连接套内；所述水泥承留器连接及释放机构包括与连接套端部连接的插入接头、挡环、棘爪套、弹性棘爪、坐封套、剪切环，坐封套通过紧定螺钉与下活塞套连接，棘爪套设置在坐封套内侧且与坐封套通过第三剪切销钉连接，弹性棘爪的一端与插入接头的端部连接，另一端设置在棘爪套内，挡环套设在插入接头底部并设置在棘爪套内，棘爪套底部设有螺纹，且其端部与套设在插入接头外的剪切环连接；所述挤水泥密封机构包括第一密封环总成、第一密封环密封圈、第二密封环总成、第二密封环密封圈和移相接头，第一密封环总成、第二密封环总成设置在插入接头底部外壁上，插入接头的底部连接有移相接头。...

【技术特征摘要】
1.一种一趟管柱完成水泥承留器的坐封和挤水泥施工的工具，其特征是：包括依次连接的上接头、坐封活塞机构、活塞腔解锁机构、坐封球座机构、球座解锁机构、水泥承留器连接及释放机构、挤水泥密封插管机构；所述坐封活塞机构包括与上接头连接的中心管、上活塞套、活塞，上活塞套设置在中心管外，上活塞套一端与上接头连接，其另一端与活塞的上部连接；所述活塞腔解锁机构设置在中心管与上活塞套之间，包括上部锁套、上部锁芯、上部锁块、第一剪切销钉、卡簧挡圈，上部锁套套设在中心管外，上部锁套内设有上部锁芯，上部锁芯上开设有容纳上部锁块的开孔，中心管外设有容纳上部锁芯的径向铣槽，上部锁套与上部锁芯上设有第一剪切销，上部锁套内侧设有容纳上部锁芯弹起的第一铣槽，卡簧挡圈设置在上部锁套端部的内壁沟槽处；所述球座解锁机构包括连接套、球座定位块、下部锁扣套、下活塞套、球座定位锁，所述下活塞套与活塞的下部连接，连接套与中心管端部连接，下部锁扣套设置在下活塞套与连接套之间，且下部锁扣套与下活塞套之间设有第二剪切销钉，球座定位锁连接在连接套与球座之间，下部锁扣套内壁设有容纳球座定位锁的第二铣槽；所述坐封球座机构包括球座和钢球，球座设置在连接套内，钢球设置在球座一端的连接套内；所述水泥承留器连接及释放机构包括与连接套端部连接的插入接头、挡环、棘爪套、弹性棘爪、坐封套、剪切环，坐封套通过紧定螺钉与下活塞套连接，棘爪套设置在坐封套内侧且与坐封套通过第三剪切销钉连接，弹性棘爪的一端与插入接头的端部连接，另一端设置在棘爪套内，挡环套设在插入接头底部并设置在棘爪套内，棘爪套底部设有螺纹，且其端部与套设在插入接头外的剪切环连接；所述挤水泥密封机构包括第一密封环总成、第一密封环密封圈、第二密封环总成、第二密封环密封圈和移相接头，第一密封环总成、第二密封环总成设置在插入接头底部外壁上，插入接头的底部连接有移相接头。2.根据权利要求1所述的一趟管柱完成水泥承留器的坐封和挤水泥施工的工具，其特征是：所述上接头与中心管之间设有第一O型密封圈，上部锁套与上活塞套之间设有第二O型密封圈，上部锁芯与中心管之间设有第三O型密封圈，上部锁芯与上部锁套之间设有第四O型密封圈，靠近上部锁套端部的中心管外壁上设有第五O型密封圈，上活塞套与活塞之间设有第六O型密封圈，活塞...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢刚，李雄，邹刚，李应虎，刘磊，
申请(专利权)人：四机赛瓦石油钻采设备有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42