[发明专利]一种井下开启自锁式套管居中装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够将套管居中固定在井眼中的居中装置。

背景技术

随着石油工业的不断发展和对高油气层产能效益的追求，对固井质量的要求也越来越高，套管在井眼中的居中度是油气井固井质量好坏的决定因素之一。因此如何准确把握井中套管串的居中状况，如何提高固井注水泥过程中的顶替效率，是目前油田迫切需要解决的问题，固井过程中固井质量是由注水泥顶替效率来决定的，而井眼中套管居中度是影响注水泥顶替效率的重要因素，居中度差，易形成宽边和窄边，水泥顶替钻井液时，水泥浆易沾着宽边上返，而窄边的钻井液顶替不了或顶替不干净，影响了固井的质量，因此居中装置的使用对套管能否在井眼中居起着至关重要的作用。

现有常规的居中装置基本分为二类：一类为弹性居中装置，另一类为刚性居中装置，弹性居中装置是根据弹簧原理设计的，其优点为具有较高的复位力，且制造工艺简单，价格低，缺点是使用时会产生较大的下入力，对井眼壁的破坏率较高，影响套管的正常下入。

刚性居中装置，又分为半刚性居中装置，螺旋刚性居中装置和滚柱式刚性居中装置。刚性居中装置的优点是具有很高的支撑力和较低的启动力或位移力，能使套管顺利下入又保持较高的居中度。缺点为：刚性居中装置对井眼的要求较高，不能有缩径井段。同时，刚性居中装置会增加管柱的刚度，造成下套管困难，且制造成本较高，制造工艺复杂、可靠性不稳定，因而其使用量受到很多限制。

还有一种为井下启动的弹性居中装置，虽然它是下到井后，利用压差打开弹簧片，弓形弹簧片产生充足的回复力，起到居中的效果，但该居中装置的启动压力较难控制，最大起动力较高，故较少使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较小启动力的下井后启动的套管居中装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种井下开启自锁式套管居中装置，包括位于两端的连接部一及连接部二，在连接部一与连接部二之间设有居中支撑部，其特征在于：居中支撑部包括中空的联接体，在联接体的周向上均布有至少三个在压力作用下逐级伸出的N级活塞式自锁支撑装置，N≥2；

每个N级活塞式自锁支撑装置包括固定在联接体上的支撑体外壳及由第一级支撑体至第N级支撑体组成的N级支撑体，第一级支撑体与支撑体外壳滑动配合，第N级支撑体至第一级支撑体相邻两级依次滑动配合，使得N级支撑体自第N级支撑体始能够在压力作用下逐级伸出，在第N级支撑体与支撑体外壳相背离的一端上设有用于与井壁支撑接触的支撑部，在第一级支撑体至第N级支撑体的底部均形成有破裂环，通过破裂环使得第一级支撑体至第N级支撑体的启动压力逐级由大至小变化。

优选地，每个所述N级活塞式自锁支撑装置的第一级支撑体嵌套在所述支撑体外壳内，第N级支撑体至第一级支撑体相邻两级依次嵌套，其中，第k级支撑体嵌套在第k-1级支撑体内，k＝1，…，N。

优选地，当前支撑体上的所述破裂环与相邻的支撑体的内壁过盈配合，第一级支撑体上的所述破裂环与支撑体外壳的内壁过盈配合。

优选地，在每个所述N级活塞式自锁支撑装置中，在所述第N级支撑体的外圆周面设有至少一个第N级棘齿形定位槽，在第N-1级支撑体至第1级支撑体的外圆周面分别设有至少一个棘齿形定位槽，在第N-1级支撑体至第1级支撑体的内壁分别设有一个C形定位自锁环，其中，第j级支撑体的外圆周面设有至少一个第j级棘齿形定位槽，在其内壁设有一个第j+1级C形定位自锁环，j＝1，…，N-1，第N级棘齿形定位槽与第N-1级C形定位自锁环相配合，第j级棘齿形定位槽与第j级C形定位自锁环相配合，第一级定位自锁环设于所述支撑体外壳的内壁上。

优选地，在每个所述N级活塞式自锁支撑装置中，相邻两个支撑体及第一级支撑体与支撑体外壳之间分别通过密封环密封。

优选地，所述连接部一和所述连接部二均采用与管套相连的螺纹结构。

优选地，所述支撑部与井壁支撑接触的部分为半圆弧支撑接触帽。

本发明具有如下优点：

1、采用螺纹联接的整体结构