[发明专利]一种锚定结构及井下堵塞装置

说明书

技术领域

本发明涉及油气和矿物开采领域，尤其涉及一种锚定结构和井下堵塞装置。

背景技术

在油气或矿物开采过程中，需要对井道进行封堵。当前井下封堵通常采用堵塞装置进行。现有的堵塞装置包括中心管和设置于中心管上的锚定结构和密封结构。将堵塞装置投入井下预定位置后，通过挤压使锚定结构锚入井壁中实现堵塞装置的固定，同时锚定结构挤压密封结构使密封结构在径向方向上膨胀从而让密封结构紧贴井壁实现密封。

但是现有的井下堵塞装置存在井道中固定不牢靠，卡瓦锥托容易损坏，卡瓦容易损坏失效且对中心管抗拉强度要求高的问题。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种能够使井下堵塞装在井道中固定牢靠、卡瓦锥托不易损坏、卡瓦不易损坏失效且对井下堵塞装中的中心管抗拉强度要求低的锚定结构。

本发明的另一个目的在于提供一种在井道中固定牢靠、卡瓦锥托不易损坏、卡瓦不易损坏失效且对中心管强度要求低的井下堵塞装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种锚定结构，包括用于设置于中心管上的上锚定总成和下锚定总成；上锚定总成包括与中心管上端的连接螺纹连接的上锁定螺帽，与上锁定螺帽接触的顶环，多个与顶环接触的卡瓦，与卡瓦接触的卡瓦锥托；下锚定总成包括与中心管下端的连接螺纹连接的下锁定螺帽，多个与下锁定螺帽接触的卡瓦，与卡瓦接触的卡瓦锥托；还包括设置于卡瓦上的能够被压缩并为卡瓦提供压力的行程压力补偿装置。

发明人通过研究发现：

1．之所以存在井下堵塞装置在井道中固定不牢靠的情况，是由于进道位于地下，其面临复杂的地质情况，会不可避免造成井道失圆的情况发生。在井道失圆的情况下，通过挤压只能有少数的卡瓦锚入井壁中，锚入井壁中的卡瓦将阻挡顶环或下锁定螺帽的运动，使顶环或下锁定螺帽无法继续挤压未卡入井壁中的卡瓦，从而导致部分卡瓦无法锚入井壁中，影响井下堵塞装置在井壁中固定的稳定性。

同时，在这种情况下，顶环或下锁定螺帽的力将通过锚入井壁中的卡瓦传递至卡瓦锥托，这导致卡瓦锥托受力不均，顶环或下锁定螺帽的力将作用于卡瓦锥托上的少数几个点，使得卡瓦锥托上的受力点受力过大，极易造成卡瓦锥托破损。

2．之所以存在卡瓦容易损坏失效是由于，在卡瓦锚入井壁后，顶环或下锁定螺帽的力通过卡瓦传递至卡瓦锥托，再由卡瓦锥托传递至密封总成，在此过程中卡瓦直接受力，将导致卡瓦上的齿与井壁发生摩擦，导致卡瓦损坏。

3．之所以对中心管抗拉强度要求高是由于，顶环或下锁定螺帽的力通过卡瓦传递至卡瓦锥托，再由卡瓦锥托传递至密封总成，卡瓦与卡瓦锥托的接触面为斜面，因此顶环或下锁定螺帽的力将有大部分被分解至中心管的径向方向。例如，密封总成需要被施加49KN的压力才能使其紧贴于管壁上完成密封，如果从顶环或下锁定螺帽传递的力被分解，那么要使密封总成受到49KN的压力，要求从顶环或下锁定螺帽传递的力达到196KN左右，这就导致中心管所受拉力为196KN左右，远远大于密封总成所受压力。这对中心管的抗拉强度提出了较高的要求，因此，现有的井下堵塞装置为了保证中心管的强度，其内壁厚度较大，这导致相同直径下，中心管的内孔孔径较小，使井道的流量受到影响，油气和矿物的产量低。

为了解决上述问题，发明人在卡瓦上设置行程压力补偿装置，其作用如下：

1．在井道失圆的情况下，通过挤压只能有少数的卡瓦锚入井壁中，但由于设置有行程压力补偿装置，使得顶环或下锁定螺帽能够继续压缩锚入井壁中的卡瓦上的行程压力补偿装置，从而使顶环或下锁定螺帽将剩余的卡瓦上的行程压力补偿装置压缩，行程压力补偿装置产生的压力将剩余卡瓦锚入井壁中，解决了井下堵塞装置在失圆井道中无法固定牢靠的问题。

进一步的，所有卡瓦锚入井壁后，顶环或下锁定螺帽的力将通过所有卡瓦传递至卡瓦锥托，卡瓦锥托受力均匀，不会造成卡瓦锥托破损。

2．在卡瓦锚入井壁后，顶环或下锁定螺帽能够继续压缩卡瓦上的行程压力补偿装置，使得顶环或下锁定螺帽的底部与卡瓦锥托的底部接触，由此顶环或下锁定螺帽的力将直接传递至卡瓦锥托上，期间卡瓦不直接受力，避免了卡瓦上的齿与井壁发生摩擦，卡瓦不会损坏。