一種膨脹懸掛器及其坐掛方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及油氣田固井施工技術領域，尤其涉及一種膨脹懸掛器及其坐掛方法。
【背景技術】
[0002]膨脹懸掛器是一種先進的尾管作業工具，其與傳統的懸掛器相比具有外露部件少、適合復雜井下入以及同時集坐掛與封隔功能等的優點。目前國內外膨脹懸掛器主要包括套管、封隔器、膠塞、錐套、卡瓦、液缸以及膨脹本體等。膨脹懸掛器的現場施工工藝是首選注入水泥固井，隨后將坐掛球體投送到鉆具內，并等待該球體下落到鉆具的球座上。當該球體下落到該鉆具的球座上后，開始憋壓，進行膨脹坐掛作業。
[0003]上述膨脹懸掛器在固井的過程中，存在位于膨脹懸掛器中的膠塞由于各種原無法進行憋壓，從而無法進行后續的膨脹坐掛的問題。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，根據本發明的第一個主題，提出了一種膨脹懸掛器，其包括:外殼組件；位于所述外殼組件的內腔并與構成所述內腔的內周壁相貼合的膨脹球座組件，所述膨脹球座組件的進入端設置為內收的薄壁筒狀結構。向所述外殼組件與所述膨脹球座組件共有的內腔中注入水泥漿。注入完畢后，向所述內腔中投入坐掛球體，所述坐掛球體的外壁與所述膨脹球座本體的內表面相貼合后形成密封，且密封性越來越好，向所述腔體中注入鉆井液以增大對所述坐掛球體沿所述外殼組件軸線向下方向的壓力，進行憋。繼續增大所述坐掛球體沿軸線向下方向的壓力，直到該壓力大于所述定位件的剪切力，將該定位件剪短，使得所述膨脹球座組件通過所述彈性緊固件固定在所述定位空中。膨脹懸掛器的膨脹作業完成后，再繼續增大所述坐掛球體沿軸線向下方向的壓力，直到所述坐掛球體被擠入到與所述膨脹懸掛器的下端相連接的管串中，完成所述膨脹懸掛器的坐掛。
[0005]較佳的，所述膨脹球座組件包括膨脹球座本體和與所述膨脹球座本體相連接的彈性機構。
[0006]較佳的，所述膨脹球座本體的進入端設置為內收的薄壁筒狀結構，所述膨脹球座本體的提出端設置為外周壁設置有外螺紋的第一連接部。
[0007]較佳的，所述彈性機構包括內周壁設置有內螺紋并與所述第一連接部為螺紋連接的第二連接部。通過第二連接部與第一連接部之間的螺紋連接，很好地實現了膨脹球座本體與彈性機構之前的連接，使得該球座本體與彈性機構組合為一個整體。另外，將該第二連接部與第一連接部之間采用螺紋連接的方式固定在一起，不僅使得該膨脹球座本體與彈性機構之間連接可靠，并且也便于二者之間的安裝及拆卸，大大地節省了人力和物力，提高了工作效率。
[0008]較佳的，所述彈性機構還包括與所述第二連接部相連接的鉤爪部，所述鉤爪部的內表面與所述薄壁筒狀結構的外表面相貼合。這樣，該鉤爪部起到了支撐該薄壁筒狀結構的作用，即對該薄壁筒狀結構施加與沿外殼組件軸線豎直向上的支撐力，從而增強了該薄壁筒狀結構的結構強度，避免發生形變。
[0009]較佳的，所述第二連接部的外周壁上依次設置有限位孔和安裝槽，所述安裝槽中安裝有一端具有開口的彈性緊固件。彈性緊固件需要具有較好的彈性和韌性，因此，能夠在壓縮被解除的條件下恢復到原來的形狀，即處于張開的的狀態。當前述定位槽與安裝槽相對應后形成組合安裝槽后，該彈性緊固件將擴張至定位槽中。這樣，在該彈性緊固件的自身彈性力的作用下，有效地限制了膨脹球座組件沿外殼組件的軸向進行滑動，從而，有效地控制了該膨脹球座組件相對外殼組件的內腔中的位置，使得該膨脹球座組件在外殼組件的內腔中定位牢固。
[0010]較佳的，所述外殼組件的周壁上設置有與所述限位孔相配合以限制所述膨脹球座組件沿所述外殼組件的軸向進行滑動的定位孔。
[0011]較佳的，所述外殼組件的內周壁上設置有與所述安裝槽相對應后容納所述彈性緊固件以限制所述膨脹球座組件沿所述外殼組件的軸向進行滑動的定位槽。當定位槽與安裝槽相對應后形成組合安裝槽后，該彈性緊固件將擴張至定位槽中。這樣，在該彈性緊固件的自身彈性力的作用下，有效地限制了膨脹球座組件沿外殼組件的軸向進行滑動，從而，有效地控制了該膨脹球座組件相對外殼組件的內腔中的位置，使得該膨脹球座組件在外殼組件的內腔中定位牢固。
[0012]較佳的，所述限位孔與所述定位孔相配合后形成安裝有定位件的組合安裝孔。該組合安裝孔中設置有定位件，該定位件的設置，能夠有效地限制膨脹球座組件沿外殼組件的軸向進行滑動。從而，有效地控制了該膨脹球座組件相對外殼組件的內腔中的位置，使得該膨脹球座組件在外殼組件的內腔中定位牢固。
[0013]根據本發明的第二個主題，提出了一種膨脹懸掛器的坐掛方法，所述方法包括:向所述外殼組件與所述膨脹球座組件共有的內腔中注入水泥漿；注入水泥漿完畢后，向所述內腔中投入坐掛球體進行憋壓；增大所述坐掛球體沿軸線向下方向的壓力，將所述定位件剪斷，使得所述膨脹球座組件通過所述彈性緊固件固定在所述定位槽中，開始膨脹作業；膨脹作業完成后，再繼續增大所述坐掛球體沿軸線向下方向的壓力，將所述坐掛球體擠入到與所述膨脹懸掛器的下端相連接的管串中。
[0014]根據本發明，所述膨脹懸掛器具有即使在膠塞憋壓失效時，通過投入坐掛球體落在膨脹球座組件中仍可實現膨脹懸掛器的坐掛的優點。此外，還具有該膨脹球座組件中的坐掛球體保證完成坐掛后能夠準確地落入到下部管串中，有效地避免了在提出送入管串的過程中，由于坐掛球體堵塞而在膨脹球座組件處發生噴漿的現象，避免造成安全隱患的優點。
【附圖說明】
[0015]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發明進行更詳細的描述。在圖中:
[0016]圖1為本發明膨脹懸掛器的整體結構示意圖。
[0017]圖2為本發明膨脹懸掛器完成坐掛時的整體結構示意圖。
[0018]圖3為本發明膨脹懸掛器完成坐掛后的整體結構示意圖。
[0019]圖4為本發明膨脹懸掛器完成坐掛的方法的實施例的流程示意圖。
[0020]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例描繪。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合附圖對本發明作進一步說明。
[0022]請參閱圖1，其為本發明膨脹懸掛器的整體結構示意圖。如圖所示，所述膨脹懸掛器包括外殼組件I和膨脹球座組件2。其中，該膨脹球座組件2位于該外殼組件I的內腔11中，該膨脹球座組件2的外表面與構成該內腔11的內周壁12相貼合。
[0023]在一個優選的實施例中，外殼組件I的周壁13上設置有定位孔131。該外殼組件I的內周壁12上設置有定位槽121。由于該外殼組件I的工作位置位于井下，工作環境較為惡劣，因而，該外殼組件I應當具有較好的結構強度以及硬度，避免該外殼組件I在被下放的過程中因與井下巖石發生碰撞而造成損壞。此外，該外殼組件I長期處于黑暗、潮濕的環境中，很容易發生腐蝕的現象，故該外殼組件I也應當具有較強的抗腐蝕性。在本申請的實施例中，該外殼組件I為合金鋼材質制造而成，能夠滿足強度高、剛度高以及滿足抗腐蝕性的需求。
[0024]在一個優選的實施例中，該膨脹球座組件2包括膨脹球座本體21和彈性機構22。其中，該彈性機構22套設在膨脹球座本體21的外周壁上。該膨脹球座本體21的內部具有空腔23，該膨脹球座本體21與該外殼組件I共軸設置。由此，能夠保證膨脹球座組件2的外周壁與外殼組件I的內周壁之間不會因存有空隙而減弱密封性，造成無法憋壓的情況。
[0025]在一個優選的實施例中，該膨脹球座本體21包括進入端211和提出端212。該進入端211為下端，即朝向入井的方向，該提出端212為上端，即遠離入井的方向。該膨脹球座本體21的進入端211設置為內收的薄壁筒狀結構213，這樣的設置能夠使得該進入端211具有較好的韌性以及柔性。在該進入端211受到擠壓的過程中，不會因發生彈性形變而損壞。該膨脹球座本體21的提出端212設置為第一連接部214，該第一連接部214的外周壁上設置有外螺紋。
[0026]在一個優選的實施例中，該彈性機構22包括第二連接部221。該第二連接部221的內周壁上設置有內螺紋。該第二連接部221與第一連接部214為螺紋連接，這樣，通過第二連接部221與第一連接部214之間的螺紋連接，很好地實現了膨脹球座本體21與彈性機構22之間的連接，使得該膨脹球座本體21與彈性機構22組合為一個整體。另外，將該第二連接部221與第一連接部214采用螺紋連接的方式固定在一起，不僅使得該膨脹球座本體21與彈性機構22之間連接可靠，并且也便于二者之間的安裝及拆卸，大大地節省了人力和物力，提高了工作效率。該第二連接部221的外周壁上依次設置有限位孔223和安裝槽224，該安裝槽224中安裝有一端具有開口的彈性緊固件225，即該彈性緊固件225可為C型。該彈性緊固件225具有較好的彈性，能夠被壓縮且不發生損壞，當被壓縮狀態解除后能夠在自身彈力的作用下恢復到原來未被壓縮的狀態。該彈性緊固件225的外徑大于外殼組件I的內徑。由于該外殼組件I的內周壁12與該彈性緊固件225相擠壓，因此，會施加給該彈性緊固件225沿徑向向下的擠壓力，從而使得該彈性緊固件225位于安裝槽224中而處于被壓縮的狀態。在本申請的實施例中，由于該彈性緊固件225需要具有較好的彈性和韌性，由此，將該彈性緊固件225由合金鋼材質制造而成。
[0027]在一個優選的實施例中，將限位孔223與定位孔131相配合后，形成組合安裝孔，該組合安裝孔中設置有定位件132。該定位件132的設置，能夠有效地限制膨脹球座組件2沿外殼組件I的軸向進行滑動。從而，有效地控制了該膨脹球座組件2相對外殼組件I的內腔11中的位置，使得該膨脹球座組件2在外殼組件I的內腔11中定位牢固。在本申請的實施例中，定位件132可為螺栓或剪釘。該定位件132的設置，使得膨脹球座本體21、彈性機構22以及彈性緊固件225牢固地與外殼組件I