[发明专利]一种膨胀式可旋转尾管悬挂器

说明书

技术领域

本发明属于油气井固井领域，具体涉及一种膨胀式可旋转尾管悬挂器。

背景技术

尾管固井工艺是深井固井中最常用的一种方法，可以节约套管，具有显著的经济效益；可以简化井身结构，改善管柱轴向受力载荷条件及改善钻井水利条件，尤其可以大幅降低施工中的环空流动阻力。同时在超深井、大位移井、大斜度井、水平井的尾管固井施工中存在尾管下入困难、水泥浆顶替效率低等技术难题，而利用旋转式尾管悬挂器可以行之有效地解决上述复杂的尾管固井技术难题。

现有的旋转式尾管悬挂器按照其坐挂机构组成可以分为卡瓦式旋转尾管悬挂器和膨胀式旋转尾管悬挂器。卡瓦式旋转尾管悬挂器和膨胀式旋转尾管悬挂器按照坐挂操作可以分成液压式和机械式两种。但是，现有的旋转尾管悬挂器在结构和工作原理上都存在许多不足之处。

其中，现有的卡瓦式旋转尾管悬挂器的不足在于：(1)卡瓦式尾管悬挂器相对于膨胀式尾管悬挂器存在结构复杂、悬挂器外部零件多、并且有潜在的漏失通道等结构问题；(2)尾管悬挂器在入井过程中，如在小间隙固井施工中，极易发生坐挂机构受损和悬挂器的提前坐挂事故；(3)卡瓦式尾管悬挂器在上层套管的坐挂处易出现应力集中现象，尤其是大悬重的尾管串，易造成上层套管的变形或损坏致使悬挂器坐挂失效；(4)卡瓦式尾管悬挂器采用顶部封隔器技术提高尾管重叠段封固质量，但该技术存在井下工具结构复杂、零部件多的结构问题，有入井过程中潜在的提前坐封的施工问题，存在尾管顶部封隔器的坐封动作需要单独进行的操作问题等。在大位移井、大斜度井和水平井中，此类问题尤为突出。

而现有的膨胀式旋转尾管悬挂器技术存在以下三个主要不足：(1)悬挂器本体膨胀坐挂后与上层套管间锚定接触形式单一，如单一的橡胶对金属或金属对金属的密封形式，使悬挂器承载能力与密封能力低；(2)采用的机械丢手机构在超深井、大位移井和大斜度井中进行丢手时，丢手操作与判断困难；(3)现有的部分技术没有设计用于悬挂器本体和送入工具系统之间的环空封隔装置，无法进行安全、可靠的固井施工，部分设计有密封装置的技术采用的密封装置需后续钻除，操作费时。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种膨胀式可旋转尾管悬挂器，满足油气井尾管固井施工要求，并解决卡瓦式尾管悬挂器存在的结构复杂、施工安全隐患多、固井质量难保证等技术难题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种膨胀式可旋转尾管悬挂器，包括送入工具系统和悬挂器本体5。

所述送入工具系统通过弹性套爪16与所述悬挂器本体5进行连接；

所述悬挂器本体5采用可膨胀金属管材，在所述悬挂器本体5的膨胀段外表面上设计有一组三角状环形凸起31，并在相邻两个三角状环形凸起31之间硫化有环状橡胶段4，所述环状橡胶段4的直径大于所述三角状环形凸起31的顶部外径。这样，在膨胀密封的时候就可以实现橡胶对橡胶的密封以及金属对金属的密封和悬挂功能了。

所述送入工具系统包括提升短节1、中心管7、胶塞短节8和液压缸24；

所述提升短节1、中心管7和胶塞短节8依次串联连接；

其中，中心管7的上端通过外表面的上螺纹23套接在提升短节1的下端内部，中心管7的下端通过外表面的下螺纹10套接在胶塞短节8的上端内部；胶塞短节8的下端内表面设计有胶塞螺纹9用来连接尾管胶塞40；

在所述提升短节1和胶塞短节8之间的中心管7外依次套装有膨胀锥21、悬挂器本体5和转换接头6，即在提升短节1的下方，中心管7外套装有膨胀锥21；在膨胀锥21的下部，中心管7外套装有悬挂器本体5，所述悬挂器本体5的上端内表面与膨胀锥21的下端外表面通过锥面28楔紧在一起；在悬挂器本体5下部，中心管7外套装有转换接头6；

所述液缸24的上端通过安全剪钉25固定在提升短节1的外表面上；所述液缸24的下端通过液缸螺纹20固定到膨胀锥21的外表面上；

所述弹性套爪16套装在中心管7与所述悬挂器本体5之间；悬挂器本体5的下部通过弹性套爪16锁紧到中心管7上；在弹性套爪16的下方，悬挂器本体5的下端内表面通过本体螺纹13连接到转换接头6的上部，转换接头6的下部外表面上设计有连接尾管串41的套管螺纹11。转换接头6的功能是方便整套工具的组装、提供尾管串与悬挂器本体的连接，其内孔同时也是用来与中心管7上的密封机构配合的密封面。