用于在井孔内垂直驱动套管柱、管柱或油管柱的装置及方法制造方法及图纸

一种同心套管千斤顶具有一套管支架和一套管驱动器，该套管驱动器采用液压流体使得同心内套管柱在井内垂直升降。该套管千斤顶与套管柱相连并能够通过驱动套管来操作安装在套管下端上的向下钻进工具。该套管千斤顶包括一壳体和一空心活塞。活塞上设有一外部密封件，用于保持千斤顶的空心活塞和主体之间的液压力。下部活塞杆穿过套管千斤顶壳体的底座被拧到井孔中的同心套管柱上。空心活塞的上部活塞杆延伸到套管千斤顶壳体的顶部之上与该地面钻井设备相连。两个可液压收缩的支承件配合进空心活塞的凹入区域并在活塞处于其上位后支承该套管和活塞的重量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一油田工具以及组件。具体而言，本专利技术涉及一种在钻井工作过程中用于支承和驱动同心套管柱的装置和方法
技术介绍
在钻油井、气井或水井的时侯，通常比较有利的是在生产套管内采用第二套管柱、油管柱或钻管柱。通常，内同心套管柱支承在该地面并且钻柱插进内套管柱的内侧。随后钻柱就可以独立于该内套管柱运转。此外，通常比较理想的是能够垂直地驱动内套管使得安装在内套管的下端的工具可以运转。将内套管柱支承在地面上并能够沿着内套管柱的轴线驱动该内套管柱的装置被称之为套管千斤顶。现有技术经常提到将内套管柱或内油管柱支承在井孔中的问题。US6,019,175(以下称之为专利’175)披露了一种用于将油管柱悬挂在井孔内并能够在不将井口顶部法兰(wellhead)拆卸下来的情况下使油管柱垂直移动的装置和方法。不过，专利’175的缺陷在于其没有披露一种用于垂直驱动油管柱以便操作向下钻进工具的方法或装置。美国专利US 6,009,941(以下称之为’941)披露了一种用于支承和垂直移动向下钻进工具或油管柱的装置。不过，专利’941的局限性在于其披露的一种装置太复杂以至于其用于垂直驱动油管柱以便操作向下钻进工具的方法或装置难以在野外安装。专利’941所不能解决的一种需求是一种用于支承和垂直移动油管柱或套管柱且安装和操作简单的装置和方法。超越于现有技术之外的所需要的是一种用于支承油管或套管的装置，该装置还能够在钻井工作过程中垂直驱动该油管和套管。此外，存在一种优于现有技术的需求是要求一种套管千斤顶，该千斤顶安装简单且能够独立于该钻柱运转。专利技术概述满足上述需要的本专利技术是一种同心套管千斤顶，该千斤顶具有一套管支架和套管驱动器，该套管驱动器采用液压流体使得井内的同心内套管柱垂直升降。该同心套管千斤顶与套管柱相连并能够通过驱动套管来操作安装在套管下端上的向下钻进工具。该套管通过井口顶部法兰(wellhead)支承在地面上并能够将防喷器间连接用的四通部件以及在钻井工作过程中通常所采用的防爆阀串联起来。该同心套管千斤顶包括一壳体和一活塞，该活塞的内径在尺寸上与该同心套管相似。这种相同的尺寸使得钻头和底部钻具组件能穿过套管千斤顶和安装在其上的套管柱的中空中心。活塞上设有一外部密封件，用于保持千斤顶的空心活塞和主体之间的液压力。活塞的下部活塞杆穿过套管千斤顶壳体的底座，下部活塞杆在该底座处被拧到井孔中的同心套管柱上。活塞的上部活塞杆延伸到套管千斤顶壳体的顶部之上，该上部活塞杆在该顶部处与该地面钻井设备相连。该套管千斤顶上装配有两个可液压收缩的支承板，该支承板配合进活塞的凹入区域并在活塞处于其上位后支承该套管和活塞的重量。该套管千斤顶还包括一内部凸肩，用于在活塞处于其下位时支承活塞和套管。附图简要说明附图说明图1是沿图6中的线1-1所作的同心套管千斤顶的剖视图，所示的活塞处于下位而支承板处于收缩位置；图2所示的是同心套管千斤顶的一个剖视图，所示的活塞处于上位，而支承板处于舒展位置；图3是沿图1中的线3-3所作的同心套管千斤顶的剖视图，所示的支承板处于收缩位置；图4所示的是沿图2中的线4-4所作的同心套管千斤顶的剖视图，所示的支承板处于舒展位置；图5所示的是同心套管千斤顶的局部被切掉的侧面透视图，所示的活塞处于上位，且支承板处于舒展位置；图6所示的是同心套管千斤顶的外部侧视图；图7所示的是同心套管千斤顶的外部主视图；以及图8所示的是描述同心套管千斤顶的视图，该同心套管千斤顶与其它井口顶部法兰(wellhead)和用于钻井工艺中的安全设备串联。优选实施例详述如图1所示，CCJ 100包括上壳体102、下壳体104、以及活塞组件125。上壳体102具有顶部凸缘106，该凸缘用于与防喷器间连接用的四通部件例如防喷器间连接用的四通部件12(见图8)可拆卸结合。螺栓130(未示出)穿过顶部凸缘螺栓孔108并采用螺母(未示出)将顶部凸缘106固定到防喷器间连接用的四通部件12上。通过将螺栓130穿过上壳体的主凸缘螺栓孔112和下壳体的主凸缘螺栓孔116并采用螺母132将螺栓固定，从而使得上壳体的主凸缘110与下壳体的主凸缘114相啮合，上壳体102就与下壳体104相连。主密封件154安装在上壳体的主凸缘110与下壳体的主凸缘114之间以防止从上壳体的主凸缘110与下壳体的主凸缘114之间的流体损失。下壳体104通过将螺栓130(未示出)穿过底部凸缘118上底部凸缘螺栓孔120并采用螺母132(未示出)固定螺栓而与井口顶部法兰(wellhead)16相连。上壳体102具有上壳体内腔127。下壳体104具有下壳体内腔129。活塞组件125可以在内腔127中垂直滑动。活塞组件125包括上部活塞杆122、活塞上部124、活塞下部126以及下部活塞杆128。活塞上部124的外径和活塞下部126的外径几乎与上壳体102的内径相等。活塞组件125通过活塞密封件156与上壳体内腔127密封接触，从而压力流体不会从活塞组件125和上壳体102之间流过。上部活塞杆122的外径几乎与顶部凸缘106以及上部凸肩138的内径相等，上部活塞杆122通过安装在上部凸肩138中的上部凸肩密封件152与上部凸肩138密封接触，从而防止上壳体102中产生流体损失。下部活塞杆128的外径几乎与底部部凸缘118以及下部凸肩140的内径相等，下部活塞杆128通过安装在下部凸肩140中的下部凸肩密封件150与下部凸肩140密封接触，从而防止下壳体104中产生流体损失。下部活塞杆128具有下部活塞杆向下钻进末端133。下部活塞杆向下钻进末端133上形成有螺纹，以便能够与套管、油管或钻管可旋转并固定结合。上部活塞杆122可以在防喷器间连接用的四通部件12(见图8)内自由移动。上部活塞杆122和下部活塞杆128具有单一结构，并一起形成中间通道131。活塞组件125的中间通道131容许流体流过CCJ100。在某些装置中，活塞组件125的中间通道131的直径足以使得具有钻管和钻头(未示出)的钻柱穿过活塞组件125。当钻柱穿过中心通道131时，该钻柱能够独立于CCJ100运转。当活塞组件125与下部凸肩140和下壳体104接触时，活塞组件125的运动将会停止且活塞组件125处于下位。如图2所示，活塞组件125可以通过将液压流体泵送通过下壳体流体入口136(见图5)并进入位于活塞下部126之下的下腔体中，该下腔体由下壳体104、上壳体102以及活塞下部126构成。液压流体同时通过上壳体流体入口134(见图5)被泵出位于活塞上部124之上的上腔体中，该上腔体是由上壳体102以及活塞上部124构成的。液压流体进入活塞下部126之下的下腔体和流体流出位于活塞上部124之上的上腔体会使得活塞组件125上升。当活塞组件125上升到足够高并使得活塞上部124与上部凸肩138接触时，活塞组件125的运动停止，且活塞组件125处于上位。将泵送活塞下部之下的液压流体和使得流体从活塞上部124之上流出的过程反向，可以使得活塞组件125返回到下位。两个相同的支承组件200固定在上壳体102的两相对侧。每个支承组件200内含有一个支承壳体202，该支承壳体202与上壳体102以一种整体结构相连。支承活塞壳体206和支承壳体盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于垂直驱动套管柱、管柱或油管柱的装置，该装置包括： 一壳体；以及 一活塞组件； 其中该活塞组件由于流体被泵送到位于活塞组件之下的壳体而上升。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉詹姆斯休斯，马克爱德华邓巴，
申请(专利权)人：日长石有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]