[发明专利]液压释放油井工具

说明书

本发明涉及油井的钻井和完井所用的工具。本发明特别涉及能用来降低衬管和井筒之间的摩擦力，或释放钻柱以便从井筒中将其取出的工具。

钻油井时，用钻具钻出井筒。井筒钻成后，借助钻杆安装套管或衬管，使其穿过产油地层。安装好衬管，通过钻杆、衬管将水泥浆泵入衬管和井筒壁上的套管之间的环状空间中，使衬管粘固在该位置，使产出液体保持在衬管中。

通常，井筒不是完全垂直的，明显地向水平方向偏斜，这种向水平方向偏斜的井称之为陡角延伸井。由于衬管压在井壁上的载荷引起衬管和井筒壁之间的摩擦力，将衬管下入陡角延伸井中是困难的。向井筒中下衬管时，使衬管转动可显著降低衬管移动的摩擦阻力。

将衬管下入井筒中的工具在衬管下入过程中不能转动衬管，尽管该工具在注水泥浆的过程中允许衬管转动。这样作的理由是一旦衬管安装好后就可通过转动从衬管上释放工具。因此，通过转动衬管来降低摩擦阻力在这里是不可能的。

在钻井过程中，有时由于钻杆前端被卡住，不得不从井筒中提起钻柱。为提起钻柱则须要使其与被卡住部分分开。一般是向左扭动钻柱，在钻杆内的某个适宜的位置脱开连接。

本发明提供一种工具及其使用方法。采用该工具及其使用方法，在将衬管下入井筒中时可转动衬管，在衬管安装就位后通过简单的液压就可从衬管上释放该工具，并可从井中提起该工具和钻杆。该工具和方法在注入水泥浆的过程中也允许衬管转动。本发明还提供一种能用于钻柱的工具，用以在钻柱前端被卡住时，在一选定位置仅通过液压就可使钻柱与其被卡住的前端分开，从而能够将其打捞和取出。

本发明提供了一种形式的液压释放工具，它具有一个安装组件和一个接头。安装组件包括一个装有一个活塞的主体，处于安装位置的这个活塞连接在主体上，最好用剪钉将其连接在主体上，使它不相对于主体移动，直到它承受的工作钻柱压力产生一个高于足以释放该活塞的力为止。当使用剪钉时，则剪钉被剪断。当达到该压力时，活塞在主体中向一释放位置移动。主体内装有卡爪，它们能在缩回和伸出位置之间作径向移动。例如弹簧这样的偏压装置将卡爪压向缩回位置。当活塞在其安装位置时，位于活塞上的装置使卡爪处于伸出位置。活塞上的一个径向向外延伸的台阶通常作为这种装置。卡爪在其伸出位置通过插口与接头啮合，使得接头通过转动和移动连接在该组件上。当活塞移到其释放位置时，活塞上的装置例如在台阶上方的凹槽允许卡爪缩回。当卡爪缩回时，接头和安装组件不再连接在一起，能被分开。活塞最好遮盖着一个处在工作钻柱压力和周围井压之间的泄压孔。当活塞移至其释放位置时，该孔使工作管柱压力与周围井压连通，降低工作钻柱压力，这表示安装组件与接头已脱开。

本发明以更详细的形式提供一种液压释放工具，它具有如安装组件和接头那样的剪切安装组件和下放接头。剪切组件包括一个在其内部装有一活塞的主体。活塞通过剪钉连接在主体上。活塞的顶部（从钻柱的位置的意义上讲）有一端面，它承受钻杆内的液压。活塞的底部也具有这样一个端面，但其面积小于顶部端面。因此，液压会使活塞朝钻柱的底部移动，但剪钉阻止活塞的移动。卡爪安装在主体上，并从主体径向向外伸出，与下放接头中的插口啮合，这种啮合通过转动和移动将剪切组件和下放接头连接在一起。作用在卡爪上的弹力把主体和剪切组件压向它们的轴。活塞的台阶与卡爪的底面接触，使卡爪处于伸出位置并与插口处于啮合状态。

随后，将液压释放工具直接连接在衬管上，转动衬管，使衬管在陡角延伸井中能克服它与井筒壁之间的摩擦阻力。在注水泥浆的过程中，液压释放工具也能转动衬管。

提升钻杆时，杆中的液压增加到足以剪断剪钉。这种情况发生在迫使衬管刮塞在衬管中通过，刮去衬管壁上的水泥浆之后。刮塞落在一个止塞箍上，压力增加到足以剪断剪钉，剪钉被剪断，活塞则在主体中移动，活塞上的台阶离开卡爪的底面。当卡爪离开台阶时，弹簧使卡爪从插口中缩回，从下入接头上释放剪切组件。卡爪头部的倒角确保卡爪能脱开插口，这是由于由下放接头施加到卡爪上的作用力，通过倒角形成作用于卡爪上的径向缩回力。

有时，工作管柱内的压力不能增加到足以移动活塞和释放卡爪的程度。例如，如果刮塞未落在止塞箍上，则工作管柱压力不能充分地上升。当发生此情况时，将一个具有塞的泵送的刮塞向下送入工作管柱，使它落在液压释放工具的活塞上，在该处密封工作管柱。活塞处被密封后，由于活塞没有暴露在从另一方向反抗剪切力的压力中的区域，与别的情况所须的压力相比，一个较低的压力就可以剪断剪钉。此外，通过活塞的孔已经被密封封闭，作用在密封区域的工作管柱压力将增加作用在活塞上的力，使剪钉剪断。