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一种耐高压差水力锚

2021-04-07 04:00:31

一种耐高压差水力锚

  技术领域

  本发明涉及石油开采技术领域,尤其涉及一种耐高压差水力锚。

  背景技术

  在油气井后期压裂过程中,为防止压裂管柱的串动,通常增加锚定器模块,但国内锚定器结构单一,通常是在锚体上开设锚孔,在锚孔中安装锚爪,锚体外安装有固定锚爪的压片,这种锚定结构存在的缺点有:

  1、由于压片的存在,锚爪上会开设嵌置压片的卡槽,使得锚爪为U型结构,锚爪底部较薄,其外圆密封槽内仅能安装一道密封圈,在工程学上,根据《GBT 3452.2-2007 液压气动用O形橡胶密封圈》的设计要求,一道密封圈所能承受的压差小于35Mpa ,当油管与套管间出现高压差时,锚体内的液体会经过密封圈渗出,液体中的砂会在沉淀,形成砂塞,限制了锚爪的回弹空间,产生卡套管现象。

  2、传统水力锚通过圆柱形弹簧回位,圆柱形弹簧设置在压片和卡槽间,因安装空间的局限性,圆柱形弹簧产生的回弹力较小,在实际施用中常因工具内部残留的压裂细砂造成砂卡,无法充分回弹,在套管中产生卡管柱现象。

  综上,传统水力锚耐高压性能差,在高压差环境下工作时,锚爪不易复位。

  发明内容

  本发明的目的是提供一种耐高压差水力锚,能够解决传统水力锚不耐高压差以及砂卡的问题。

  为实现上述目的,本发明的技术方案是:一种耐高压差水力锚,包括锚体,锚体上设有沿其径向设置的锚孔,锚孔内设有锚爪,锚爪外端面设有锚牙,所述锚爪为自锚体内腔插入锚孔的实心柱体,通过油管内憋压,锚体内腔液体压强升高,工具内外产生压差,锚爪在该压力差的作用下伸出锚孔,锚牙嵌入套管壁,限制工具上下窜动,实现锚定;

  锚爪指向锚体轴心的一端设有凸缘,凸缘与锚孔内口配合,避免锚爪脱落到锚体外;

  锚爪与锚孔间设有弹性件,锚定过程中,锚爪伸出锚孔的同时挤压压缩弹性件,停止憋压后,工具内外压差消除,弹性件在其弹性作用下使锚爪复位,解除锚定;

  锚体内腔还设有支撑锚爪的衬管,避免工具在下井或解除锚定时,锚爪退出锚孔,导致工具失效;

  衬管上设有割缝,工具在下井过程中,井液通过割缝进入锚体内腔,滤除粗砂;

  锚爪与锚孔间并列地设有至少两道液压气动用O形橡胶密封圈,工具承压能力增大的同时,能够避免压差较大时液体从锚孔内渗出,从而使细砂在锚体内腔中沉淀,限制锚爪回弹空间。

  作为本方案的一种优选,所述弹性件为碟簧。由于安装空间的局限性,弹性件较短,能够产生的回弹力较小,而碟簧弹性性能优越,能够大大提高弹性件在局限空间内的回弹力,保证锚爪复位,解除锚定。

  本发明的有益效果是:本发明在原有水力锚结构的基础上,对锚爪的结构、安装工艺进行改进,利用新型锚爪的结构特点,在原有密封圈的一侧并列加装一道密封圈,使工具承压能力增大的同时,能够避免压差较大时液体从锚孔内渗出,从而使细砂在锚体内腔中沉淀,解决了传统水力锚不耐高压差以及砂卡的问题。

  附图说明

  图1为本发明的结构示意图;

  图2为图1中A-A的剖视图;

  图3为锚体内腔当前压差下液体流动分析图。

  具体实施方式

  下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

  如图1-2所示,一种耐高压差水力锚,包括锚体1,锚体1上设有沿其径向设置的锚孔2,锚孔2内设有锚爪3,锚爪3外端面设有锚牙,所述锚爪3为自锚体1内腔插入锚孔2的实心柱体,通过油管内憋压,锚体1内腔液体压强升高,工具内外产生压差,锚爪3在该压力差的作用下伸出锚孔2,锚牙嵌入套管壁,限制工具上下窜动,实现锚定;

  锚爪3指向锚体1轴心的一端设有凸缘31,凸缘31与锚孔2内口配合,避免锚爪3脱落到锚体1外;

  锚爪3与锚孔2间设有弹性件7,锚定过程中,锚爪3伸出锚孔2的同时挤压压缩弹性件7,停止憋压后,工具内外压差消除,弹性件7在其弹性作用下使锚爪3复位,解除锚定;

  锚体1内腔还设有支撑锚爪3的衬管5,避免工具在下井或解除锚定时,锚爪3退出锚孔2,导致工具失效;

  衬管5上设有割缝(图中未画出),工具在下井过程中,井液通过割缝进入锚体1内腔,滤除粗砂;

  锚爪3与锚孔2间并列地设有至少两道液压气动用O形橡胶密封圈4,工具承压能力增大的同时,能够避免压差较大时液体从锚孔2内渗出,从而使细砂在锚体1内腔中沉淀,限制锚爪3回弹空间。

  所述的耐高压差水力锚,由于其锚爪3为实心柱体,相对于传统的中部开槽的锚爪,锚爪与锚孔2间可以安装不少于两道密封圈4,根据《GBT 3452.2-2007 液压气动用O形橡胶密封圈》的设计要求,工具能够承受的压差不小于70Mpa,从而能够避免压差较大时液体穿过密封圈4从锚孔2内渗出,形成砂卡。具体分析如下:

  如图3所示,工具含有第一密封圈8和第二密封圈9,当工具内外压差超过35Mpa但小于70Mpa时,由于第一密封圈8仅能承受35Mpa的压差,锚体内腔中的液体受第一密封圈8阻挡后渗入第一密封圈8和第二密封圈9间,受阻后的液体与工具外液体压力差不足35Mpa,则双重密封圈能够使工具适用于压差超过35Mpa但小于70Mpa时的工作环境,保证液体不会渗出而导致锚爪回弹空间受限。

  而由于传统水力锚的锚爪都是外部固定,锚爪中部需要开槽,由此可见,本发明解决的上述问题,是传统水力锚无法实现的。

  进一步的,所述弹性件7为碟簧。由于安装空间的局限性,弹性件较短,能够产生的回弹力较小,而碟簧弹性性能优越,能够大大提高弹性件在局限空间内的回弹力,保证锚爪3复位,解除锚定。

  本发明在原有水力锚结构的基础上,对锚爪的结构、安装工艺进行改进,利用新型锚爪的结构特点,在原有密封圈的一侧并列加装一道密封圈,使工具承压能力增大的同时,能够避免压差较大时液体从锚孔内渗出,从而使细砂在锚体内腔中沉淀,解决了传统水力锚不耐高压差以及砂卡的问题。

  所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的范围。

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