專利名稱：石油測(cè)井馬籠頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油測(cè)井用裝置，特別是一種石油測(cè)井馬籠頭。
背景技術(shù)：
石油測(cè)井使用的馬籠頭是測(cè)井電纜和測(cè)井儀器間的連接器具。目前通用 的測(cè)井馬籠頭包括連接套、上下兩個(gè)接頭和外殼，拉力棒連接在兩個(gè)接頭之 間，連接套與上接頭連接，外殼與下接頭連接，使用時(shí)測(cè)井電纜與測(cè)井儀器 分別與連接套和下接頭連接，并在馬籠頭內(nèi)注滿硅脂，給裝卸、維修帶來(lái)很
多麻煩。中國(guó)專利CN2641287公開了一種電極、電纜測(cè)井馬籠頭，它包括主 接頭和內(nèi)魚雷，拉力棒的兩端分別固定在主接頭和內(nèi)魚雷之間，各連接處均 采用了全密封措施，使用時(shí)無(wú)需注入硅脂。在測(cè)井過(guò)程中有時(shí)會(huì)發(fā)生故障而 將馬籠頭卡死在井中，此時(shí)需要將測(cè)井電纜與馬籠頭脫開，以便回收測(cè)井電 纜，其做法是利用測(cè)井電纜將馬籠頭中的拉力棒拉斷。拉力棒的拉斷力是按 測(cè)井電纜所承受的安全拉力來(lái)設(shè)計(jì)的，但上述這種馬籠頭的電纜要拉斷拉力 棒首先必須克服井中各類流體(如油、水或泥漿等)作用在馬籠頭上接頭上 的力，而故障往往發(fā)生在千米或數(shù)千米深的井中，井中各類流體作用在馬籠 頭上接頭上的力很大，譬如在井下lkm至1. 5km深度時(shí)，流體作用上接頭的 力可與拉力棒的拉斷力大小相當(dāng)，使測(cè)井電纜的實(shí)際拉力達(dá)到設(shè)定拉斷力的2
倍才能將拉力棒拉斷，若井深增大，則電纜的實(shí)際拉力也增大，這就會(huì)給測(cè)
井電纜造成很大損害或使之報(bào)廢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種石油測(cè)井馬籠頭，在馬籠頭被卡在井 中時(shí)只需使用按拉力棒斷裂進(jìn)行設(shè)定的拉力即可使測(cè)井電纜脫開。解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是所提供的石油測(cè)井馬籠頭包括第一連接件 和第二連接件，拉力棒的兩端分別固定在第一連接件和第二連接件上，本發(fā) 明的特殊之處是所說(shuō)的第一連接件的上部、中部和下部依次設(shè)有第一活塞、 第二活塞和第三活塞，其中第二活塞的直徑大于第一活塞和第三活塞的直徑， 第一連接件的第一活塞和第二活塞密封裝在第一缸筒中，第一連接件的第三 活塞密封裝在第二缸筒中，第二缸筒下部與第二連接件固定連接，第一缸筒 的下端面與第二缸筒的上端面接觸后第一連接件的第二活塞下端面與第二缸 筒上端面之間有一平衡空腔，該平衡空腔通過(guò)第一缸筒或第二缸筒上的通道 與外界相通，第一連接件的第二活塞下端面的軸向投影面積等于第一活塞的 橫截面面積。
測(cè)井時(shí)測(cè)井電纜掛接在密封接頭上，密封接頭再與馬籠頭的第一連接件 連接，測(cè)井儀器接在馬籠頭的第二連接件上。
由于第一連接件的第一、第二活塞裝在第一缸筒中，第三活塞裝在第二 缸筒中，所以第一連接件與井內(nèi)流體接觸的部分有第一連接件的上端和第二 活塞的下端面，而第一活塞的下端面、第二活塞的上端面以及第三活塞的上 下端面與井內(nèi)流體不接觸。當(dāng)馬籠頭被卡在井中，即馬籠頭的第二缸筒(相 當(dāng)于馬籠頭外殼)或第二連接件被卡死在井中的情況下，使第二活塞下端面 的軸向投影面積等于第一活塞的橫截面面積，就可實(shí)現(xiàn)井內(nèi)流體作用在第一 連接件(包括密封接頭在內(nèi))上的合力為零，即井內(nèi)流體作用在第一連接 件的上端和第二活塞的下端面的壓力互相抵消。此時(shí)，測(cè)井電纜的拉力通過(guò) 密封接頭和第一連接件將全部作用在拉力棒上。
本發(fā)明采用第一缸筒與具有三聯(lián)活塞的第一連接件配合，實(shí)現(xiàn)了測(cè)井電 纜的拉力全部作用在拉力棒上且不受井中流體壓強(qiáng)影響的目的，從而保證在 排除卡井故障時(shí)測(cè)井電纜不遭損毀，不但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且安全性很高。本 發(fā)明的缸筒與活塞之間采用密封連接，所以使用時(shí)不需要加注硅脂，在拆卸
4或維修時(shí)也免除了對(duì)硅脂的清除，方便了測(cè)井工作的進(jìn)行，并使測(cè)井電纜的
聯(lián)接更加便利。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。 圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
首先結(jié)合圖1來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理，為了便于敘述，圖1中沒有繪 出馬籠頭內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)，譬如拉力棒的固定及連接結(jié)構(gòu)、測(cè)井電纜的電連 接結(jié)構(gòu)，也沒有繪出測(cè)井電纜與密封接頭間的連接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的馬籠頭主 要由第一連接件l、第二連接件2、第一缸筒3、第二缸筒4和拉力棒5組成。 第一連接件1具有三個(gè)活塞位于第一連接件上部的第一活塞11、位于中部 的第二活塞12和位于下部的第三活塞13，其中第二活塞12的直徑最大。第 一缸筒3套裝在第一活塞11和第二活塞12外面，它們的結(jié)合面之間裝有密 封件6，能阻止井內(nèi)流體進(jìn)入位于第二活塞上方的第一缸筒內(nèi)腔31，所以第 二活塞12的上端面不會(huì)受到井內(nèi)流體的壓力。第一連接件的第三活塞13裝 在相當(dāng)于馬籠頭外殼的第二缸筒4的上部，它們的結(jié)合面間也裝有密封件， 第二缸筒4的下部與第二連接件2之間采用螺紋加密封連接。拉力棒5連接 在第一連接件1和第二連接件2之間。當(dāng)?shù)谝桓淄?的下端面與第二缸筒4 的上端面接觸后，第二活塞下端面與第二缸筒上端面之間有一空腔32，本申 請(qǐng)將它定義為平衡空腔32，空腔32通過(guò)通道與外界相通，該通道可以有多種 方式，譬如，可以是第一缸筒上的通孔33，也可以是第一缸筒下端面或第二 缸筒上端面上的凹槽41。
測(cè)井時(shí)將測(cè)井電纜7連接在密封接頭8上，而密封接頭的下端連接在馬籠頭的第一連接件1上，測(cè)井儀器則連接在第二連接件2的下端。馬籠頭進(jìn) 入油井后第一缸筒3受到井內(nèi)流體的壓力而趨向下滑，其下端面始終壓在第 二缸筒3的上端面上。如果馬籠頭的第二缸筒4被卡死在井內(nèi)，井內(nèi)流體沿 馬籠頭軸向作用在第一連接件1上的力有兩個(gè) 一個(gè)是作用在第一連接件上 端的向下的壓力Fl; —個(gè)是井內(nèi)流體通過(guò)通孔33或槽41進(jìn)入平衡空腔32 后作用在第二活塞下端面14的向上的壓力F2。由于密封接頭7與第一連接件 l連為一體，且整個(gè)密封接頭又浸沒在流體中，加之測(cè)井電纜與密封接頭的連 接方式是電纜的牽引鋼絲掛接在密封接頭內(nèi)，所以壓力F1作用在第一連接件 上端的面積是第一活塞11的橫截面面積。對(duì)于千米或數(shù)千米的井深壓力而言， 可以忽略馬籠頭頂端與第二活塞下端面間的高度差所產(chǎn)生的井內(nèi)流體壓力， 因此要使壓力Fl與F2相等，即井內(nèi)流體對(duì)第一連接件的合力為零，則第二 活塞12下端的環(huán)形面面積應(yīng)等于第一活塞11的橫截面面積。
需要說(shuō)明的是第一缸筒所受的合壓力全部傳遞到第二缸筒上，馬籠頭 被卡死后，測(cè)井電纜向上拉第一連接件時(shí)還要克服第一連接件三個(gè)活塞與缸 筒間的摩擦力與拉力棒的拉斷力相比可以忽略不計(jì)，還有前面所提到的可以 忽略馬籠頭頂端與第二活塞下端面間的高度差所產(chǎn)生的井內(nèi)流體壓力。在工 程中忽略上述因素可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和操作，而這些因素所引起的差異可以認(rèn)為 是在正常的誤差之內(nèi)。申請(qǐng)人聲明，如果考慮這些因素也應(yīng)在本申請(qǐng)的保護(hù) 范圍。
圖2給出了依照?qǐng)D1所示結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)具體實(shí)施例。馬籠頭由第一連 接件l、第二連接件2、第一缸筒3、第二缸筒4和拉力棒5組成。第一連接 件1上有三個(gè)活塞，它們是第一活塞11、第二活塞12和第三活塞13，各活 塞與缸筒之間均設(shè)有密封件6。第二缸筒4與第二連接件2之間采用螺紋加密 封連接，在第二缸筒的上端面開有一個(gè)凹槽41，該凹槽將外界與第一連接件 和第二缸筒之間的空腔連通，使井內(nèi)流體可以進(jìn)入第二活塞下方的空腔32中，
6產(chǎn)生一個(gè)向上的平衡壓力(即圖1中壓力F2)。拉力棒5做成帶頭部的螺栓形， 它穿過(guò)第一連接件底部的孔，其下端部旋入第二連接件頂部的螺孔中。使用 時(shí)將測(cè)井電纜7的牽引鋼絲和導(dǎo)線與密封接頭8連接，電纜導(dǎo)線的插頭插入 插座15中，而連接在插座上的導(dǎo)線9上端接插座15上，另一端穿過(guò)第一連 接件的通孔后接在第二連接件的密封接線柱21上。
另外，在第一連接件的第一活塞與第二活塞之間的壁上設(shè)有通孔16，將 位于第二活塞上方的第一缸筒內(nèi)腔31與第一連接件中心空腔連通，其作用是 使馬籠頭內(nèi)部的空腔連通，特別是在密封失效時(shí)可保持安全拉斷性能不變。
使用時(shí)將測(cè)井電纜7與密封接頭8連接，密封接頭8再與第一連接件上 端的螺紋接口連接，測(cè)井儀器通過(guò)密封接口 10與第二連接件2連接。
本發(fā)明的另一實(shí)施例如圖3所示。第一連接件的第二活塞12是這樣構(gòu)成 的它由剖分式連接環(huán)121、活塞套122組成，剖分式連接環(huán)121卡在第一連 接件1本體的凹槽中，活塞套122套裝在第一連接件本體外，且與剖分式連 接環(huán)121通過(guò)螺釘123連接為一體，活塞套與第一連接件和第一缸筒的結(jié)合 面設(shè)有密封件。拉力棒51兩端為螺桿，分別連接在第一連接件1和第二連接 件2上，其外周還有一個(gè)六方套筒52。其余結(jié)構(gòu)與上一實(shí)施例相同。
本發(fā)明的第三實(shí)施例如圖4所示。拉力棒53為后裝方式，B卩拉力棒53 的上端為螺桿，穿過(guò)第二連接件2的孔后與第一連接件1的底部連接，其下 端加密封，并用螺塞54固定。其它結(jié)構(gòu)與圖2所示的實(shí)施例相同。
權(quán)利要求
1、石油測(cè)井馬籠頭，包括第一連接件(1)和第二連接件(2)，拉力棒(5)的兩端分別固定在第一連接件和第二連接件上，其特征是所說(shuō)的第一連接件的上部、中部和下部依次設(shè)有第一活塞(11)、第二活塞(12)和第三活塞(13)，其中第二活塞(12)的直徑大于第一活塞(11)和第三活塞(13)的直徑，第一連接件的第一活塞和第二活塞密封裝在第一缸筒(3)中，第一連接件的第三活塞密封裝在第二缸筒(4)中，第二缸筒下部與第二連接件固定連接，第一缸筒的下端面與第二缸筒的上端面接觸后第一連接件的第二活塞下端面與第二缸筒上端面之間有一平衡空腔(32)，該平衡空腔通過(guò)第一缸筒或第二缸筒上的通道與外界相通，第一連接件的第二活塞下端面的軸向投影面積等于第一活塞的橫截面面積。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬籠頭，其特征是所說(shuō)第一連接件的第二活塞 (12)是這樣構(gòu)成的它由剖分式連接環(huán)(121)、活塞套(122)組成，剖分式連接環(huán)(121)卡在第一連接件(1)本體的凹槽中，活塞套(122)套裝在 第一連接件本體外，且與剖分式連接環(huán)(121)通過(guò)螺釘(123)連接為一體， 活塞套與第一連接件和第一缸筒的結(jié)合面設(shè)有密封件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的馬籠頭，其特征是所說(shuō)的第一缸筒或第二 缸筒上的通道是第一缸筒上的通孔(33)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的馬籠頭，其特征是所說(shuō)的第一缸筒或第二 缸筒上的通道是第一缸筒下端面或第二缸筒上端面上的凹槽(41)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的馬籠頭，其特征是在第一連接件的第一活塞與 第二活塞之間的壁上設(shè)有通孔(16)，將位于第二活塞上方的第一缸筒內(nèi)腔(31)與第一連接件中心空腔連通。
全文摘要
本發(fā)明是一種石油測(cè)井馬籠頭，當(dāng)在馬籠頭被卡在井中時(shí)測(cè)井電纜無(wú)需克服井深流體的壓力即可將拉力棒拉斷，使測(cè)井電纜脫開。本發(fā)明包括第一連接件和第二連接件，拉力棒分別固定在第一和第二連接件上，第一連接件的上、中、下部依次設(shè)有第一、第二和第三活塞，其中第二活塞的直徑大于第一和第三活塞的直徑，第一和第二活塞密封裝在第一缸筒中，第三活塞密封裝在第二缸筒中，第二缸筒下部與第二連接件固定連接，第一缸筒的下端面與第二缸筒的上端面接觸后第二活塞下端面與第二缸筒上端面之間有一平衡空腔，該平衡空腔通過(guò)第一缸筒或第二缸筒上的通道與外界相通，第二活塞下端面的軸向投影面積等于第一活塞的橫截面面積。
文檔編號(hào)E21B47/12GK101509371SQ200910021510
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者張國(guó)桉, 張家福 申請(qǐng)人:西安通源石油科技股份有限公司