專(zhuān)利名稱(chēng)：一種應(yīng)用于水平裸眼井的扶正錨定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油天然氣(包括頁(yè)巖氣)開(kāi)采水平裸眼井完井的井下工具制作領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于水平裸眼井封隔分段壓裂改造的扶正錨定裝置。
背景技術(shù)：
水平井完井技術(shù)是提高單井產(chǎn)量和高效開(kāi)發(fā)低滲油氣田的先進(jìn)技術(shù)，針對(duì)水平井裸眼段的改造，公開(kāi)號(hào)CN 101560877A，
公開(kāi)日為2009年10月21日的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)和2011年I月19日授權(quán)的專(zhuān)利號(hào)為201020246107. I專(zhuān)利文獻(xiàn)，水平井封隔器分段壓裂工藝管柱和水平井裸眼完井分段壓裂酸化工具管柱目前得到廣泛應(yīng)用和認(rèn)可。目前對(duì)于水平裸眼井分段壓裂改造，有多種技術(shù)措施和相應(yīng)的井下工具。權(quán)衡利弊，應(yīng)用最多的是由多個(gè)封隔器串接的壓裂管柱。在壓裂施工中，封隔器在坐封后才能實(shí)施 分段壓裂，在水平裸眼井中，封隔器管柱由于重力，壓在井眼下沿，只有將封隔器扶正(接近井眼軸線)封隔器才能有效坐封，可是現(xiàn)有扶正器從套管直井借用過(guò)來(lái)，不適應(yīng)水平裸眼井條件，效果不盡人意。裸眼井壁相對(duì)套管井壁來(lái)說(shuō)在高壓下易坍塌，對(duì)管柱和工具的正常工作造成影響，因此管柱上應(yīng)用必要的錨定手段，防止施工過(guò)程中壓力的變化引起管柱伸縮，影響使用壽命。一般是在套管段使用套管錨定器如水力錨等。2004年8月4日授權(quán)的專(zhuān)利03264505. 8新型油管錨定器和2005年I月19日授權(quán)的專(zhuān)利03214346. X小井眼安全錨定器。采用錨爪或卡瓦實(shí)現(xiàn)油管順利下到預(yù)定位置后的錨定，可有效防止油管的伸長(zhǎng)和縮短，能有效解決套管井井下管柱的固定問(wèn)題。但均不適用于井壁不規(guī)則、井徑有變化的裸眼丼段兩個(gè)封隔器之間的管柱要承受很大拉力的井。在逐段壓裂過(guò)程中，以3 1/2”的外加厚油管為例，壓裂時(shí)伸長(zhǎng)率約為2% 以上，已經(jīng)坐封的膠筒承受巨大的徑向力，當(dāng)油管伸長(zhǎng)帶動(dòng)膠筒發(fā)生軸向移動(dòng)時(shí)，井壁巖石將破壞膠筒，造成封隔器坐封成功但壓裂時(shí)膠筒泄露。另外，壓裂時(shí)管柱由于液壓產(chǎn)生的伸長(zhǎng)作用的拉力直接作用在油管和絲扣上，可能使油管斷裂或絲扣脫扣(已經(jīng)有幾起類(lèi)似事故的發(fā)生)。解決好封隔器以及管柱的錨定，可以避免此類(lèi)事故的發(fā)生。但現(xiàn)有用于套管井的水力錨和卡瓦，不能適應(yīng)水平裸眼井條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有水平裸眼井封隔分段壓裂管柱在壓裂施工中的錨定問(wèn)題，提出一種使壓裂管柱有效扶正和錨定的設(shè)計(jì)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種應(yīng)用于水平裸眼井的扶正錨定裝置，包括分別設(shè)置于中心管外側(cè)兩端的上接頭和下接頭，在所述上接頭和下接頭的之間分別通過(guò)各自的定位環(huán)各限定有一個(gè)液壓缸，所述兩個(gè)液壓缸之間開(kāi)有用于設(shè)置鉸鏈?zhǔn)藉^拴的豁口 ；所述液壓缸內(nèi)設(shè)有活塞，活塞內(nèi)端面與鉸鏈?zhǔn)藉^栓相接；所述鉸鏈?zhǔn)藉^栓的外周壁上設(shè)置有蓋板；所述活塞內(nèi)側(cè)壁設(shè)有與中心管上的鋸齒形螺紋相配合的單向鎖環(huán)。其單向鎖環(huán)內(nèi)外都有鋸齒形螺紋，留有豁口以便發(fā)揮彈性。中心管、鎖環(huán)和活塞之間通過(guò)螺紋構(gòu)成單向鎖緊機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步的，本發(fā)明裝置中所述沿兩個(gè)活塞內(nèi)端面之間、中心管的圓周向設(shè)置有多個(gè)鉸鏈?zhǔn)藉^栓；所述鉸鏈?zhǔn)藉^栓由銷(xiāo)釘連接一對(duì)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的剪刀齒構(gòu)成，多個(gè)鉸鏈?zhǔn)藉^栓的剪刀齒齒尖沿中心管圓周壁方向布置。所述單向鎖環(huán)為雙面齒結(jié)構(gòu)，其一端面齒與中心管相接，另一端面齒與活塞內(nèi)側(cè)壁單向嚙合。所述液壓缸內(nèi)、液壓缸與中心管相接處分別設(shè)置有密封圈。所述鉸鏈?zhǔn)藉^栓采取鑄鋼材料制備。
在液壓作用下，活塞作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)活塞中間沿圓周設(shè)有多個(gè)鉸鏈構(gòu)成的錨拴組件，它會(huì)在活塞相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，受壓隆起，錨拴齒尖會(huì)從接觸井壁到嵌入井壁的巖石中，并且通過(guò)活塞內(nèi)側(cè)壁與中心管上的鋸齒形螺紋相配合的單向鎖環(huán)鎖定，從而對(duì)壓裂管柱特別是封隔器起到扶正和錨定作用。它可以有效防止壓裂過(guò)程中封隔器的竄動(dòng)，對(duì)保護(hù)封隔器膠筒、防止油管拉斷至關(guān)重要。本裝置由于應(yīng)用了液壓力(而不是彈性力)，活塞可以獲得12至28噸的推力，隨著錨拴的隆起，錨拴夾角會(huì)越來(lái)越小，錨拴向井壁的正壓力會(huì)越來(lái)越大，甚至超過(guò)活塞推力。另外，由于采用了雙液缸設(shè)計(jì)，兩根錨拴受力相等，這就保障了鉸鏈支點(diǎn)的合力始終在井壁的法線方向，這對(duì)于扶正管柱以及錨拴嵌入井壁，實(shí)現(xiàn)錨定都是有利的。還可以根據(jù)井壁巖性，調(diào)整錨拴長(zhǎng)度，達(dá)到最佳扶正錨定效果。


附圖I是扶正錨定裝置裝配圖。附圖2是單向鎖緊機(jī)構(gòu)放大圖。圖中，I、上接頭，2、中心管，3、定位環(huán)，4、密封圈，5、蓋板，6、鉸鏈?zhǔn)藉^拴，7、活塞(陰影部分表示鎖緊螺紋)，8、液壓缸，9、單向鎖環(huán)，10、下接頭。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，一種應(yīng)用于水平裸眼井的扶正錨定裝置，包括分別設(shè)置于中心管2外側(cè)兩端的上接頭I和下接頭10，在上接頭I和下接頭10的之間分別通過(guò)各自的定位環(huán)3各限定有一個(gè)液壓缸8，兩個(gè)液壓缸8之間開(kāi)有用于設(shè)置鉸鏈?zhǔn)藉^拴6的豁口 ；液壓缸8內(nèi)設(shè)有活塞7，活塞7內(nèi)端面與鉸鏈?zhǔn)藉^栓6相接；鉸鏈?zhǔn)藉^栓6的外周壁上設(shè)置有蓋板5 ;活塞7內(nèi)側(cè)壁設(shè)有與中心管2上的鋸齒形螺紋相配合的單向鎖環(huán)9。鉸鏈?zhǔn)藉^栓6的外周壁上設(shè)置有蓋板5。液壓缸8內(nèi)、液壓缸8與中心管2相接處設(shè)置有密封圈4。該裝置中，沿兩個(gè)活塞7內(nèi)端面之間、中心管2的圓周向設(shè)置有4-12個(gè)鉸鏈?zhǔn)藉^栓6。其中，鉸鏈?zhǔn)藉^栓6由銷(xiāo)釘連接一對(duì)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的剪刀齒構(gòu)成，4-12個(gè)鉸鏈?zhǔn)藉^栓6的剪刀齒齒尖沿中心管2圓周壁方向布置。如圖2所示，單向鎖環(huán)9為雙面齒結(jié)構(gòu),其一端面齒與中心管2相接,另一端面齒與活塞7內(nèi)側(cè)壁單向嚙合，從而起到鎖定作用。
本發(fā)明在中心管2的兩端分別設(shè)有一個(gè)上接頭和下接頭10，靠近接頭的定位環(huán)3，限定了液壓缸8的位置，液壓缸8內(nèi)設(shè)有兩個(gè)可作相向運(yùn)動(dòng)的活塞7，活塞7的外端由液壓缸8的臺(tái)階限定，以便通過(guò)中心管2上的傳壓孔接受管內(nèi)的液壓，活塞7兩端內(nèi)偵陏鋸齒形螺紋與單向鎖緊環(huán)9配合，以便與中心管2上的鋸齒形螺紋實(shí)現(xiàn)單向鎖緊功能?；钊?內(nèi)端接觸鉸鏈?zhǔn)藉^拴6，液壓缸2相應(yīng)位置開(kāi)有豁口，以便鉸鏈?zhǔn)藉^拴6由此隆起突向井壁，安裝時(shí)豁口上設(shè)有蓋板5，防止鉸鏈?zhǔn)藉^拴6在非工作時(shí)掉落，而在工作時(shí)，蓋板5被隆起的鉸鏈?zhǔn)藉^拴6撐破。將單向鎖緊環(huán)和活塞安裝在中心管上圖示位置，在固定活塞內(nèi)端面距離的情況下，套入液壓缸，使兩液壓缸豁口對(duì)齊，向豁口內(nèi)裝入錨拴，蓋好蓋板，分別在中心管兩端旋入定位環(huán)和上下接頭，完成裝配。抽檢時(shí)，封住任意一端接頭，在另一端接頭處打壓，可以觀察到錨拴隆起過(guò)程，在錨拴完全并攏后，泄壓。用力推錨拴突出在缸體外的部分，驗(yàn)證單向鎖緊功能。
鉸鏈?zhǔn)藉^栓組件采用鑄鋼材料ZG34Cr_NiMo制備，以保證具備足夠的硬度和強(qiáng)度。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式
僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定專(zhuān)利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于水平裸眼井的扶正錨定裝置，其特征在于包括分別設(shè)置于中心管(2)外側(cè)兩端的上接頭(I)和下接頭(10)，在所述上接頭(I)和下接頭(10)之間分別通過(guò)各自的定位環(huán)(3 )各限定有一個(gè)液壓缸(8 )，所述兩個(gè)液壓缸(8 )之間開(kāi)有用于設(shè)置鉸鏈?zhǔn)藉^拴(6)的豁口 ；所述液壓缸(8)內(nèi)設(shè)有活塞(7)，活塞(7)內(nèi)端面與鉸鏈?zhǔn)藉^栓(6)相接；所述鉸鏈?zhǔn)藉^栓(6)的外周壁上設(shè)置有蓋板(5);所述活塞(7)內(nèi)側(cè)壁設(shè)有與中心管(2)上的鋸齒形螺紋相配合的單向鎖環(huán)(9 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用于水平裸眼井的扶正錨定裝置，其特征在于所述沿兩個(gè)活塞(7)內(nèi)端面之間、中心管(2)的圓周向設(shè)置有多個(gè)鉸鏈?zhǔn)藉^栓(6);所述鉸鏈?zhǔn)藉^栓(6)由銷(xiāo)釘連接一對(duì)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的剪刀齒構(gòu)成，多個(gè)鉸鏈?zhǔn)藉^栓(6)的剪刀齒齒尖沿中心管(2)圓周壁方向布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用于水平裸眼井的扶正錨定裝置，其特征在于所述單向鎖環(huán)(9)為雙面齒結(jié)構(gòu)，其一端面齒與中心管(2)相接，另一端面齒與活塞(7)內(nèi)側(cè)壁單向嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用于水平裸眼井的扶正錨定裝置，其特征在于所述液壓缸(8)內(nèi)、液壓缸(8)與中心管(2)相接處分別設(shè)置有密封圈(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用于水平裸眼井的扶正錨定裝置，其特征在于所述鉸鏈?zhǔn)藉^栓(6)采取鑄鋼材料制備。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于水平裸眼井的扶正錨定裝置，包括分別設(shè)置于中心管外側(cè)兩端的上接頭和下接頭，在所述上接頭和下接頭之間分別通過(guò)各自的定位環(huán)各限定有一個(gè)液壓缸，所述兩個(gè)液壓缸之間開(kāi)有用于設(shè)置鉸鏈?zhǔn)藉^拴的豁口；所述液壓缸內(nèi)設(shè)有活塞，活塞內(nèi)端面與鉸鏈?zhǔn)藉^栓相接；所述鉸鏈?zhǔn)藉^栓的外周壁上設(shè)置有蓋板；所述活塞內(nèi)側(cè)壁設(shè)有與中心管上的鋸齒形螺紋相配合的單向鎖環(huán)。在液壓作用下，活塞作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)活塞中間沿圓周設(shè)有多個(gè)鉸鏈構(gòu)成的錨拴組件，它會(huì)在活塞相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，受壓隆起，錨拴頂端會(huì)從接觸井壁到嵌入井壁的巖石中，從而對(duì)壓裂管柱特別是封隔器起到扶正和錨定作用。它可以有效防止壓裂過(guò)程中封隔器的竄動(dòng)，對(duì)保護(hù)封隔器膠筒、防止油管拉斷至關(guān)重要。
文檔編號(hào)E21B17/10GK102913161SQ20121046640
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者袁新, 沈晶鑫, 詹保平 申請(qǐng)人:西安鼎盛石油科技有限責(zé)任公司