机械及液压型丢手工具

1.本发明属于封隔采油技术领域，具体涉及机械及液压型丢手工具。


背景技术：

2.在油气田开发过程中，通常采用封隔技术对油气井进行分层隔采或封隔堵漏，通常使用丢手工具来完成对封隔器等封隔装置的丢手作业。常用的丢手工具是液压式的，在施工作业时地面需要配备泵车、数量水罐车等液压设备和多趟管柱才能辅助完成坐封及丢手作业；而目前现存机械式丢手工具，结构复杂、井下作业时易失效，特别是工况复杂井，达不到锚定丢手的目的。


技术实现要素：

3.为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供机械及液压型丢手工具，只需要旋转管柱即可完成锚定及丢手作业的工具；而且在锚定丢手工具底部的锥体管上安装有螺纹塞，若针对复杂井下工况，也可配备液压设备辅助以采用液压的方式工作，可双重防止锚定丢手工具失效。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.机械及液压型丢手工具，包括反向推动模块a、丢手脱离模块b、支撑锚定模块c；
6.所述反向推动模块a包括上端接头1，上端接头1的左端连接管柱，上端接头1右端连接下端接头5，上端接头1及下端接头5设于中心管4的外侧，上端接头1及下端接头5之间设置轴承3，所述上端接头1及下端接头5外侧设置连接套2；
7.所述丢手脱离模块b包括设置在中心管4外侧的丢手体6，丢手体6的左端加工有内螺纹，有利于与下端接头5固定连接，丢手体6的右端为六条体形状的爪形结构，丢手体6的六爪外表嵌于脱离接头8并远离锥体管11的一端内侧，丢手体6的六爪内侧嵌套于中心管的第三段上，根据其结构特点和材料在外力作用下的变形属性，丢手时，六个爪相对移动到与中心管4有较大间隙的第二段上，更有利于与脱离接头8脱开；壳体a7设于脱离接头8及丢手体6外侧；
8.所述支撑锚定模块c包括推动管9，推动管9左端内侧加工有螺纹，推动管9左端外径大于右端外径，其中间外侧环形阶梯配合于锥体管11内侧阶梯，其目的在于单向推动锥体管11下移，推动管9通过螺纹固定连接于远离轴承3的中心管4一端，螺纹塞12设于推动管9右侧，螺纹塞12通过固定连接于具有锥形面的锥体管11一端，锥体管11设于推动管9及螺纹塞12外侧，所述锥体管11斜面外侧设置卡瓦13。
9.所述卡瓦13内侧锥形面角度和锥体管11锥形面角度一致，通过锥形面的设计，有利于通过锥体管11的移动把卡瓦13沿径向张开，卡瓦13外侧设计成锯齿形的齿状结构，卡瓦13沿径向张开后，咬紧套管内壁，并具有防止其上窜的作用。
10.所述轴承3通过密封圈封闭，连接套2通过内侧的螺纹连接于靠近轴承3一端的下端接头5。
11.所述中心管4内径为35mm，若通过液压方式作业，用于液体流动和承压；中心管4外部结构为阶梯型管柱，中心管4第一段为加工有反向螺纹，并连接于上端接头1，通过正转管柱，可使中心管4轴向远离上端接头1，向下移动；第二段为六棱柱的形状，用于防止中心管相对转动，通过连续管柱转动上端接头1时，并在一定的扭矩作用下即可使中心管4远离上端接头1；第三段外部结构为外径最大的柱体状，有利于未工作阶段丢手体6的六爪内侧嵌套于中心管4的第三段上，到工作阶段丢手体6的六个爪移动到与中心管4第二段上，出现较大间隙，更有利于与脱离接头8脱开；中心管4的第四段外部结构为柱体状且有螺纹，用于固定连接推动管9。
12.所述丢手体6的六个爪型结构呈六条体状，所述六个爪型结构内壁嵌套于中心管4第三段，六个爪型结构外侧靠卡槽内橡胶圈及摩擦紧密配合于远离锥体管11的脱离接头8一端，丢手体6的六爪内侧嵌套于中心管的第三段上。根据其结构特点和材料在外力作用下的变形属性，丢手时，六个爪相对移动到与中心管4有较大间隙的第二段上，更有利于与脱离接头8脱开。
13.远离六爪的一端丢手体6采用螺纹连接于下端接头5的右端，丢手体6的六个爪内壁紧贴中心管4第三段圆柱面，远离脱离接头8的壳体a7一端用螺纹固定连接于丢手体6外侧。
14.卡瓦13外侧为齿形结构，远离卡瓦13齿形一端的内侧设置挡环14，挡环14用于固定约束卡瓦13底端；锥体管11外侧设置壳体b15，壳体b15用于约束并固定整个内部构件，壳体b15及锥体管11之间的销钉孔10内设置销钉，在初始状态，用于固定约束锥体管11移动。
15.所述锥体管11通过销钉固定于壳体b15上，防止其未工作时，相对位置发生错动；锥形角为15
°
，贴合于卡瓦13内侧锥形面，利用锥形面的特点，在中心管4向下移动时，有利于径向推动卡瓦13张开，并且根据自锁原理，发生自锁而达到长效锚定的目的。
16.所述螺纹塞12连接于锥体管11，针对某些特殊工况的复杂井下作业，采用液压方式施工时，螺纹塞12用于堵塞内部液体而达到憋压的目的，直到液体压力大于销钉的剪切强度时，使其相连接的结构下移，从而把卡瓦13沿径向张开；达到了双重保障锚定及丢手作业的目的。螺纹塞12远离推动管9一侧面设置有“一”字形凹槽，用于拆卸。
17.本发明的有益效果：
18.本发明通过旋转管柱即可完成锚定丢手，面对复杂井况，也可向所述中心管内注入高压液体，来完成锚定丢手作业；本新型锚定丢手工具集成机械及液压式为一体、结构简单；达到了简化工艺、成本低、降低工人劳动强度、安全高效的目的。
附图说明
19.图1为锚定丢手工具处于初始状态示意图。
20.图2为图1所示锚定丢手工具a部分放大示意图。
21.图3为图1所示锚定丢手工具b部分放大示意图。
22.图4为图1所示锚定丢手工具c部分放大示意图。
23.图5为锚定丢手工具处于工作时状态示意图。
24.图6为图5所示锚定丢手工具d部分放大示意图。
25.图7为图5所示锚定丢手工具e部分放大示意图。
26.图8为图5所示锚定丢手工具f部分放大示意图。
27.图9为锚定丢手工具处于工作后状态示意图。
28.图10为图9所示锚定丢手工具g部分放大示意图。
29.图11为图9所示锚定丢手工具h部分放大示意图。
30.图12为丢手体整体结构图。
31.图13为中心管整体结构示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
33.请参阅图1，锚定丢手工具，包括：反向推动模块a、丢手脱离模块b、支撑锚定模块c。
34.反向推动模块a，包括上端接头1、连接套2、轴承3、中心管4及下端接头5。
35.具体地，请参阅图1中反向推动模块a的放大图，图2所示。上端接头1的左端连接管柱，其直径及螺纹采用api标准。上端接头1及下端接头5设于中心管4的外侧。轴承3设于上端接头1及下端接头5之间，用于促进上端接头1及下端接头5相对转动，通过密封圈封闭，液体不会进入推力球轴承3内，避免阻碍推力球轴承3的承载及运转。连接套2设于上端接头1及下端接头5外侧，连接套2通过内侧的螺纹连接于靠近轴承3一端的下端接头5。
36.具体地，中心管4整体结构示意图，请参阅图13。中心管4内径为35mm，中心管4外部结构为阶梯型管柱，中心管4第一段为加工有反向螺纹，并连接于上端接头1；第二段为六棱柱的形状，用于防止中心管转动，通过连续管柱转动上端接头1时，并在一定的扭矩作用下即可使中心管4远离上端接头1；第三段外部结构为外径最大的柱体状；中心管4第四段外部结构为柱体状且有螺纹，用于固定连接推动管9。
37.丢手脱离模块b，包括依次连接的丢手体6、壳体a7及脱离接头8。
38.具体地，请参阅图1中丢手脱离模块b的放大图，图3所示。丢手体6设于中心管4外侧，丢手体6六爪外表嵌于脱离接头8并远离锥体管11的一端内侧，远离六爪的一端丢手体6采用螺纹连接于下端接头5的右端，丢手体6的六个爪内壁紧贴中心管4第三段圆柱面。壳体a7设于脱离接头8及丢手体6外侧，远离脱离接头8的壳体a7一端用螺纹固定连接于丢手体6外侧。
39.进一步地，通过正转连续管柱，使上端接头1同步正转，在连接套2、下端接头5的固定约束和推力球轴承3、有反向螺纹的中心管4一端，以及防止中心管4相对转动的丢手体6的共同作用下，使中心管4沿远离上端接头5的方向轴向移动。
40.支撑锚定模块c，包括推动管9、销钉10、锥体管11、螺纹塞12、卡瓦13、挡环14及壳体b15。
41.具体地，请参阅图1中支撑锚定模块c的放大图，图4所示。推动管9通过螺纹固定连接于远离轴承3的中心管4一端，螺纹塞12设于推动管9右侧，并且螺纹塞12通过固定连接于具有锥形面的锥体管11一端，锥体管11设于推动管9及螺纹塞12外侧，卡瓦13设于锥体管11斜面外侧，挡环14设于远离卡瓦齿形一端的内侧，用于固定约束卡瓦13底端；壳体b15设于锥体管11外侧，用于约束并固定整个内部构件；销钉设于壳体b15及锥体管11之间的销钉孔10内，在初始状态，用于固定约束锥体管11移动。
42.具体地，请参阅图5，通过旋转连续管柱，使上端接头1同步旋转，在连接套2、下端接头5的固定约束和推力球轴承3、有反向螺纹的中心管4一端，以及防止中心管4相对转动的丢手体6的共同作用下，使中心管4沿远离上端接头1的方向轴向移动，并推动推动管9使其产生向下移动的趋势，在转动管柱而产生一定扭矩的作用下，当中心管4的轴向推动力达到一定值(超过销钉的剪切强度)时，销钉孔10内的销钉被间断。
43.进一步地，请对比参阅图1及图5，当轴向推动力达到销钉的剪切强度时，销钉被剪断后，锥体管11失去沿远离中心管4方向的约束，并在锥体管11、螺纹塞12的重力及轴向推力的共同作用下，逐渐下移；在锥体管11及卡瓦13的锥形面共同作用下，传递给锥体管11的沿卡瓦13方向的轴向推力使卡瓦13径向张开的同时，丢手体6和脱离接头8逐渐脱开，丢手体6的六个爪也逐渐由嵌套在中心管4第三段柱形侧面上向中心管4径向小的第二段六棱柱侧面移动。
44.进一步地，请对比参阅图5及图9，直到卡瓦牙牢牢地咬合在套管16内壁上，并且丢手体6和脱离接头8完全脱开，即锚定丢手工具分成两部分后，再停止旋转管柱。由上端接头1、连接套2、轴承3、中心管4、下端接头5、丢手体6、壳体a7连接的整体从井筒中随连续管柱起出；由脱离接头8、锥体管11、螺纹塞12、卡瓦13、挡环14、壳体b15组成的整体与其下面连接的封隔装置留在井下，达到了锚定隔采的目的。
45.在一个实施方式中，请参阅图2及图4，上端接头1设于靠近轴承3的一端，并与中心管4外圈加工有反向螺纹的一端连接，中心管4另一端与推动管9连接。
46.优选地，请参阅图2，轴承为推力球轴承，根据整体结构尺寸选取深沟球轴承型号为51113。
47.优选地，请参阅图13，中心管4内径为35mm，中心管4外部结构为阶梯型管柱，中心管4第一段为加工有反向螺纹，并连接于上端接头1；第二段为六棱柱的形状，用于防止其相对管柱转动；第三段外部结构为外径最大的柱体状；第四段中心管4外部结构为柱体状且有螺纹，用于固定连接推动管9。
48.优选地，具体请参阅图2及图12，丢手体6六个爪型结构呈六条体状，六个爪型结构内壁嵌套于中心管4第三段，六个爪型结构外侧靠卡槽内橡胶圈及摩擦紧密配合于远离锥体管11的脱离接头8一端。丢手体6的六爪内侧嵌套于中心管4的第三段上，根据其结构特点和材料在外力作用下的变形属性，丢手时，六个爪相对移动到与中心管4有较大间隙的第二段上，更有利于与脱离接头8脱开。
49.在另一个实施方式中，具体请参阅图4及图8，所述锥体管11锥形角为15
°
，贴合于卡瓦13内侧锥形面，用于推动卡瓦13张开及发生自锁。所以图10所示中，以上的管柱起出后，卡瓦13的防上窜力仍然存在，始终处于固定状态。
50.优选地，请参阅图11，远离螺纹塞12的一端锥体管11设置有螺纹，用于后期打捞作业。
51.请参阅图4，销钉用于固定约束未工作时锥体管11及卡瓦13，防止其发生错位。
52.具体地，螺纹塞12连接于锥体管11，用于双重保障锚定及丢手作业，螺纹塞12远离推动管9一侧面设置有“一”字形凹槽，用于拆卸。
53.根据上述锚定丢手工具，通过旋转管柱即可完成锚定丢手，面对复杂井况，也可向所述中心管4内注入高压液体，来完成锚定丢手作业；本新型锚定丢手工具集成机械及液压
式为一体、结构简单；达到了简化工艺、降低施工成本、降低工人劳动强度、安全高效的目的。
54.以下为具体的实施例。
55.实施例1
56.请参阅图1-图4，本实施例提供机械及液压型丢手工具，包括：反向推动模块a、丢手脱离模块b、支撑锚定模块c。
57.反向推动模块a，包括上端接头1、连接套2、轴承3、中心管4及下端接头5。
58.具体地，请参阅图1中反向推动模块a的放大图，图2所示。上端接头1的上端连接管柱，其直径及螺纹采用api标准。上端接头1及下端接头5设于中心管4的外侧。轴承3设于上端接头1及下端接头5之间，用于促进上端接头1及下端接头5相对转动，通过密封圈封闭，液体不会进入推力球轴承内，避免影响推力球轴承3的运转及承受轴向载荷。连接套2设于上端接头1及下端接头5外侧，联接套2并通过内侧的螺纹固定连接于靠近轴承3一端的下端接头5外螺纹。
59.具体地，请参阅图10及图13，中心管4内径为35mm，若通过液压方式作业，用于液体流动和承压；中心管4外部结构为阶梯型管柱，中心管4第一段为加工有反向螺纹，并连接于上端接头1，通过正转管柱，可使中心管4轴向远离上端接头1，向下移动；第二段为六棱柱的形状，用于嵌套丢手体6的六个爪型结构，通过管柱转动上端接头1时，并在一定的扭矩作用下即可使中心管4远离上端接头1；第三段外部结构为外径最大的柱状体；中心管4第四段外部结构为柱状体且有螺纹，用于固定连接推动管9。有利于未工作阶段丢手体6的六爪内侧嵌套于中心管4的第三段上，到工作阶段丢手体6的六个爪移动到与中心管4第二段上，出现较大间隙，更有利于与脱离接头8脱开；
60.丢手脱离模块b，包括依次连接的丢手体6、壳体a7及脱离接头8。
61.具体地，请参阅图1中丢手脱离模块b的放大图，图3所示。丢手体6设于中心管4外侧，丢手体6六爪外表嵌于脱离接头8并远离锥体管11的一端内侧，远离六爪的一端丢手体6用螺纹固定连接于下端接头5的右端，丢手体6的非六个爪一端内壁紧贴中心管4第三段的圆柱面，在旋转管柱时，防止中心管4相对丢手体6转动。壳体a7设于脱离接头8及丢手体6外侧。
62.进一步地，通过正转连续管柱，使上端接头1同步正转，在连接套2、下端接头5的固定约束和推力球轴承3、有反向螺纹的中心管4一端，以及防止中心管4相对转动的丢手体6的共同作用下，使中心管4沿远离上端接头1的方向轴向移动。
63.支撑锚定模块c，包括推动管9、销钉、锥体管11、螺纹塞12、挡环14、卡瓦13及壳体b15。
64.具体地，请参阅图1及图4。推动管9通过螺纹固定连接于远离轴承3的中心管4一端，螺纹塞12设于推动管9右侧，并且螺纹塞12通过螺纹固定连接于具有锥形面的锥体管11一端，锥体管11设于推动管9及螺纹塞12外侧，卡瓦13设于锥体管11锥形面外侧，卡环13设于远离卡瓦齿形一端的内侧，用于固定约束卡瓦底端，以确保卡瓦13能顺利反向锚定套管16内壁；壳体b15设于锥体管11外侧，用于固定并约束整个内部构件；销钉设于壳体b15及锥体管11之间的销钉孔10内，在初始状态，用于固定约束锥体管11移动。
65.具体地，请参阅图8，通过旋转管柱，使上端接头1同步旋转，在连接套2、下端接头5
的固定约束和推力球轴承3、有反向螺纹的中心管4一端，以及防止中心管4相对转动的丢手体6的共同作用下，使中心管4沿远离上端接头1的方向轴向移动，并推动推动管9使其产生向下移动的趋势，在转动管柱并产生一定扭矩的作用下，当中心管4的轴向推动力达到一定值(超过销钉的剪切强度)时，销钉孔10内的销钉被间断。
66.进一步地，当轴向推动力达到销钉的剪切强度时，销钉被剪断后，锥体管11失去沿远离中心管4方向的约束，并在锥体管11、螺纹塞12的重力及轴向推力的共同作用下，逐渐下移；在锥体管11及卡瓦13的锥形面共同作用下，传递给锥体管11的沿卡瓦13方向的轴向推力使卡瓦13径向张开的同时，丢手体6和脱离接头8逐渐脱开，丢手体6的六个爪也逐渐由嵌套在中心管4第三段柱形侧面上向中心管4径向小的第二段六棱柱侧面移动；
67.进一步地，请参阅图9、图10及图11，直到卡瓦牙牢牢地咬合在套管16内壁上，并且丢手体6和脱离接头8完全脱开，即锚定丢手工具分成两部分后，再停止旋转管柱。由上端接头1、连接套2、轴承3、中心管4、下端接头5、丢手体6、壳体a7连接的整体从井中随管柱起出；由脱离接头8、锥体管11、螺纹塞12、卡瓦13、挡环14、壳体b15组成的整体与其下面连接的封隔装置留在井下，达到了锚定隔采的目的。
68.实施例2
69.本实施例提供一种集成机械式及液压式为一体的锚定丢手工具，请参阅图1，该锚定丢手工具与实施例1提供的锚定丢手工具相似，不同之处在于：若遇到工况复杂井，封隔装置坐封完成后，若采用旋转管柱不能达到锚定丢手的目的时，可用液压泵通过管柱往锚定丢手工具孔内注水加压，当中心管4内部液体压力值超过销钉的剪切强度时，销钉孔10内的销钉被间断。
70.进一步地，请参阅图9、图10及图11，通过液压方式销钉被剪断后，与螺纹塞12相连接的锥体管11在液压的推动下，下移；推动卡瓦13径向张开的同时，丢手体6、脱离接头8在液压的作用下逐渐脱离，直到完全脱开；此时，卡瓦13牢牢地锚定在套管16内壁上，并防止其下面的封隔装置及其相连部件上窜。
71.即锚定丢手工具分成两部分后，停止加压；由上端接头1、连接套2、轴承3、中心管4、下端接头5、丢手体6、壳体a7连接的整体从井中随管柱起出；由脱离接头8、锥体管11、螺纹塞12、卡瓦13、挡环14、壳体b15组成的整体与其下面连接的封隔装置留在井下，达到以下整个封隔装置防上窜及锚定隔采的目的。